Formation Et Migration Des Hydrocarbures

PG

FORMATION QUALIFIANTE SEREPT - ENIT

Tunis, Janvier 2014

ENITSlide 1 - Formation qualifiante 2014

Gologie Ptrolire

Systme Ptrolier(Chaieb Sofien)

LES HYDROCARBURES

ORIGINE DES HYDROCARBURES,

MIGRATIONS :

Migration primaire,

Migration secondaire.

PIEGEAGE :

Piges structuraux,


Piges structuraux,

Piges stratigraphiques,

Piges mixte,

Caractristiques dune roche rservoir et dune rochecouverture.

ORIGINE DES HYDROCARBURES

Produits dorigine biologique confirm par :

La prsence de restes dorganismes vivants,

La prsence de macromolcules organiques (protines, ADN, 6),

Proviennent de la transformation de matire organique

Plancton marin riche en protines,

Bactries vivant en milieu marin,


Plantes suprieures terrestres.

Formation des hydrocarbures principalement dans des

formations argileuses et aussi carbonates,

Roche - mre : roche dans laquelle les hydrocarbures se

forment.

FORMATION DES HYDROCARBURES

La matire organique morte se dpose au fond de la mer,

do la ncessit davoir un milieu de dpt calme, donc un

milieu o vont se dposer des particules trs fines comme

les argiles,

Provenance de la matire organique :

Principalement du milieu marin : plancton, algues, bactries,

Et aussi du milieu terrestre : plantes terrestres.


Et aussi du milieu terrestre : plantes terrestres.

Quantit de matire prsente dans les sdiments

Une trs faible quantit atteint le fond de la mer et est

conserve (juste quelques %),

Volume dpendant de la biomasse, des conditions physico-

chimiques rgnant dans le milieu de dpt (conservation si

milieu rducteur, destruction dans le cas contraire).


Milieux favorables au dpt et la conservation de la matire

organique :

Les zones deltaques forte subsidence et forte sdimentation

- Dpts en milieu argilosableux dpaisses couches dargiles noires trs

favorables la conservation de la matire organique,

Les milieux carbonats,


- Accumulation de matire organique larrire des barrires rcifales, mais

souvent milieu agit, oxygn et donc moins propice la conservation de la

matire organique,

Les mers fermes ou semi fermes

Les lagunes, les lacs

- Dpt de matire organique avec des sdiments argileux.


Premire tape de la formation : diagense biochimique

(action des bactries, formation du krogne)

Temprature maximum des sdiments de 50 60 C (ce qui

correspond une profondeur de lordre de 1 500 2 000 m),

Des bactries anarobies vivant au fond de la mer transforment

la matire organique en krogne et produisent une certaine

quantit de mthane, de gaz carbonique et dhydrogne sulfur


quantit de mthane, de gaz carbonique et dhydrogne sulfur

(une cause des shallow gas si ces gaz ne sont pas vacus de

la formation),

Krogne : mlange solide complexe de macromolcules

organiques et de matire minrale (substance non soluble dans

les solvants organiques habituels).


Plusieurs types de krognes suivant la provenance de la matire

organique

- Krogne de type I provenant dalgues riches en lipides (graisses) qui donne

des huiles riches en chanes paraffiniques,

Cest ce type de krogne qui produit la plus grande quantit dhuile,

- Krogne de type II provenant de matire organique marine qui donne des


huiles riches en aromatiques,

- Krogne de type III provenant des plantes terrestres qui donne galement

des huiles riches en chanes paraffiniques,


Deuxime tape de la transformation (catagense) :

Temprature comprise entre 50 et 100 C : les bactries ne sont

plus actives et les transformations sont dues la temprature

(rupture des liaisons C - C sous laction de la temprature),

Formation dhuiles de plus en plus lgres partir du krogne,

cest la " fentre huile",


Dernire tape de la transformation (mtagense) :

Temprature comprise entre 100 et 150C : la rupture des

liaisons C - C continue jusqu ltape finale qui est le mthane,

A la fin de la transformation, il reste un rsidus carbon solide

dans la roche mre.



Diagramme de formation des hydrocarbures



Source : Union Ptrolire


Les produits obtenus dpendent des conditions de

temprature auxquelles la matire organique a t porte :

Schistes bitumineux : la matire organique est reste au stade

krogne, il faut la distiller pour la rcuprer,

Cette formation explique pourquoi on trouve dans la nature des

hydrocarbures de diffrentes compositions,


Huiles gnralement des profondeurs plus faible que le gaz.

Temps ncessaire pour la formation dhydrocarbures :

Dure variable : de quelques dizaines de millions dannes quelques

centaines de millions dannes,

Importance du taux de sdimentation et de la valeur du gradient

gothermique.

MIGRATION DES HYDROCARBURES

Migration primaire,

Migration secondaire.



Dplacement des hydrocarbures de la roche mre vers la

roche rservoir,

Migration primaire : sortie des hydrocarbures de la roche

mre :

Dbute partir dun certain stade de la transformation du

krogne (pas avant davoir des produits liquides),


Sortie de la roche mre par microfissuration de la roche :

- Ouverture de fractures lorsque la pression dans la roche mre

suprieure sa pression de fracturation,

- Migration de lhuile en phase continue, du gaz dissous dans lhuile

ou dans leau.

Migration surtout verticale, sur une faible distance.


Migration secondaire : dplacement des hydrocarbures au

sein de roches poreuses permables :

Mcanismes de la migration secondaire :

- Par diffrence de densit : les fluides ont tendance remonter vers

la surface,

- Les fluides ne migrent pas tous la mme vitesse cause de leur

mobilit dans la roche (gaz et eau migre plus mobiles que lhuile)


sgrgation des produits et variation dans la composition

chimique des hydrocarbures.

Facteurs influenant ou contrariant la migration :

- Hydrodynamisme (circulations deau de formation),

- La tectonique : les failles peuvent favoriser ou au contraire arrter

la migration, de mme pour le pendage des couches,

- Porosit et permabilit des roches traverses.


Migration secondaire :

Distance parcourue par les hydrocarbures : peut tre de

quelques centaines de km,

Plusieurs possibilits au cours de la migration secondaire :

- Juste une migration verticale, les hydrocarbures se trouvent pigs

la verticale de la roche mre : on parle de pigeage primaire,

Au cours de la migration secondaire : les hydrocarbures


- Au cours de la migration secondaire : les hydrocarbures

rencontrent un pige accumulation dans le pige,

- Au cours de la migration secondaire, les hydrocarbures ne

rencontrent pas de pige les hydrocarbures arrivent jusquen

surface, (les produits lgers svaporent, il ne reste que les produits

lourds).

Les hydrocarbures sont toujours pigs dans des formations

plus jeunes que la roche mre.

MIGRATION ET PIEGEAGE DES HYDROCARBURES


Pigeage sans migration secondaire



Migration secondaire et pigeage


Pigeage des hydrocarbures lorsque la migration secondaire

est stoppe par un mcanisme sopposant la migration,

Causes de larrt de la migration :

Surface plisse (anticlinal) recouverte dune roche impermable,

Dpts non permables en discordance sur une roche permable,

Variations dans la sdimentation (variation latrale de facis, 6),


Anomalies sdimentaires (dolomitisation, lentilles sableuses, etc..),

Failles faisant tanchit entre les compartiments,

Hydrodynamisme (circulation deau sopposant la migration des

hydrocarbures),

Combinaison de plusieurs causes.


Les hydrocarbures ont remplac leau dans la roche

rservoir, mais en gnral les roches sont mouillables

leau toujours un certain % deau dans un rservoir

dhydrocarbures : cest leau irrductible (en moyenne

environ 20 %),

Leau irrductible nest pas produite, elle est "lie" la

roche, elle va restreindre la surface de passage disponible


roche, elle va restreindre la surface de passage disponible

pour les autres fluides (voir permabilit relative et

saturation).

QUEST CE QUUN GISEMENT


GAZHUILE

EAU



EAU EAUCouche impermable (couverture)

Couche poreuse et permable

Les fluides sont contenus dans les pores de la roche

rservoir. La migration verticale des hydrocarbures est

arrte par une roche impermable : la couverture.

LES ROCHES RESERVOIR :

Sables et grs (80 % des rservoirs) contenant environ 60 %

des rserves dhydrocarbures connues :

- La porosit et la permabilit ont gnralement des valeurs assez

constantes dans le rservoir, elles varient suivant la taille des

grains, leur cimentation et ltat de compaction de la roche,

Roches carbonates (calcaires et dolomies) contenant environ



Roches carbonates (calcaires et dolomies) contenant environ

35 % des rserves dhydrocarbures connues :

- Grande htrognit de porosit et de permabilit car ce type de

roche peut subir de nombreuses transformations au cours de la

diagense.

Quelques accumulations dans des roches non sdimentaires :

- Permabilit due uniquement la prsence de fissures,

- Difficult de drainage si peu ou pas de communication entre les

fissures et le puits,

LES ROCHES COUVERTURES :

Couches qui arrtent la migration des fluides,

Ce sont des roches impermables,

Pores de faibles dimensions forces capillaires trs leves

empchant la circulation des fluides,

Roches plastiques qui ont la possibilit de se refermer, de

cicatriser lorsquelles sont fractures (argiles, sel),



cicatriser lorsquelles sont fractures (argiles, sel),

Les principales roches couvertures sont :

- Les argiles (les plus rpandues) et les roches salines (ces

dernires sont cristallises donc totalement impermables aux

fluides sauf si les eaux ne sont pas sales satures).

RELATION ROCHE RESERVOIR ROCHE COUVERTURE

:

Conditions de sdimentation trs diffrentes lors du dpt de la roche

rservoir et de la couverture,

paisseur de la couverture pour avoir ltanchit fonction de sa

composition minralogique et de son tat de compaction,



La permabilit dpend des fluides : tanchit diffrente leau, au

gaz et lhuile (fonction de la taille des molcules, de la mouillabilit,

etc..),

une couverture peut laisser passer certains fluides et arrter dautres

sgrgation des fluides, variations de compositions chimiques,

Rservoirs contenant du gaz et / ou des huiles lgres recouverts de

couvertures efficaces et continues.

MISE EN EVIDENCE DES PIEGES




Les photos satellite et ariennes



Les cartes gologiques



tude des cartes gologiques



tude des affleurements



Indices dhydrocarbures la surface du sol



Affleurement dhydrocarbures proximit de Montpellier

De la Gophysique au rservoir:principe de la sismique rflexion



MISE EN EVIDENCE DES PIEGES:LA SISMIQUE


Camions vibreurs pour lacquisition terre



Sismique en mer



Gophones et hydrophones utilises pour enregistrer les ondes

sismiques

Principe de la sismique rflexion : une

vibration est produite la surface du sol

ou de leau, les ondes se propagent

dans le sous-sol et sont en partie

rflchies lorsquelles rencontrent un

changement de terrain (miroir). On



changement de terrain (miroir). On

dispose la surface du sol ou de leau

des rcepteurs qui enregistrent le retour

des ondes (amplitude et heure

darrive). En fonction du temps mis par

les ondes pour arriver aux diffrents

rcepteurs et de la position des

rcepteurs, on en dduit une image du

sous-sol.

Surface



Temps

Exemple de coupe sismique



Exemple de coupe sismique montrant un anticlinal et un systme de failles

Exemple dinterprtation sismique





Coupe sismique montrant des piges par failles (mer du Nord)

DIFFERENTS PIEGES DHYDROCARBURES


LES PIEGES STRUCTURAUX

Les hydrocarbures sont pigs dans une structure due la

tectonique,

Cette structure doit tre en place avant le passage des

hydrocarbures pour avoir une accumulation,

Ce sont les piges les plus faciles mettre en vidence

(sismique), donc ce sont les plus anciens piges connus,



(sismique), donc ce sont les plus anciens piges connus,

Les anticlinaux lis surtout des phnomnes tectoniques,

Les failles mettant en contact une roche rservoir et une

couverture,

Gnralement combinaison des deux types de piges

(anticlinaux et failles),

Reprsentent environ 75 % des rservoirs connus.



Diffrents piges Structuraux

LES PIEGES STRATIGRAPHIQUES :

Piges dus la sdimentation, il ny a pas de dformation structurale,

Comme pour les piges structuraux, la structure doit tre en place avant le

passage des hydrocarbures pour avoir une accumulation,

Piges dus :

- Des variations latrales de facis (la permabilit au sein dune mme

strate varie),

- Apparition dune zone poreuse permable dans un ensemble plus



- Apparition dune zone poreuse permable dans un ensemble plus

compact (dolomitisation, dissolution, 6),

- Discordance, biseau stratigraphique.

On distingue :

- Les piges primaires : le pige se forme au moment du dpt des

sdiments,

- Les piges secondaires : le pige est cre par des phnomnes

postrieurs la sdimentation.

a) Lentilles,

b) Rcifs,

c) Variation latrale de facis,

d) Biseau stratigraphique,



d) Biseau stratigraphique,

e) Discordance angulaire,

f) Dolomitisation, etc.

g) Karst (dissolution).

Diffrents types de piges stratigraphiques

LES PIGES MIXTES (lis aux dmes de sel) :

A partir dune certaine profondeur une couche de sel peut remonter vers la

surface formant des dmes de sel dformations (plis et failles),

Le sel est une trs bonne couverture (porosit, permabilit nulles, il nest pas

dissous par les hydrocarbures) hydrocarbures pigs proximit du dme,



Pige mixte : Dme de sel

AVEC LA SISMIQUE, FACILE DE METTRE EN EVIDENCE :

Coupe structurale du sous-sol,

Les piges structuraux,

Les piges mixtes,

Certains piges stratigraphiques (discordances angulaires, biseaux stratigraphiques).

DIFFICULTES POUR METTRE EN EVIDENCE :



Certains piges stratigraphiques (changement latral de facis, dolomitisation, lentilles,

etc.).

Problme de traitement des donnes,

Problme de conversion temps - profondeur,

Problme de dtermination de la nature minralogique des roches,

Problme pour la mise en vidence des fluides prsent dans la roche ncessit de

faire des forages

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