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Communication dans un congrès

Modélisation géologique 3D du Dogger du bassin de Paris, pour une approche plus réaliste des modèles d'écoulement pour le stockage géologique de CO2

Résumé : Contexte et objectifs La présente étude s'intègre dans le cadre du projet de recherche SHPCO2 (Simulation Haute performance pour le stockage géologique de CO2), financé par l'ANR(1) et en partenariat avec l'IFP, ENSMSE(2), LAGA(3), INRIA(4). Il est dédié au développement d'une plate-forme informatique haute performance pour la simulation numérique du stockage géologique de CO2 avec la volonté de se confronter à des modèles géologiques « réalistes » (domaines faillés, géométries caractéristiques des bassins, variations latérales de faciès) et donc aux difficultés numériques de simulations des écoulements que ces contraintes impliquent. Dans ce cadre, l'unité GBS (service GEO du BRGM) est chargée de réaliser des modèles géologiques 3D maillés de l'aquifère du Dogger du bassin parisien, à partir du logiciel de modélisation 3D Petrel. Ces modèles doivent restituer d'une part, la géométrie 3D de la zone d'étude et d'autre part les propriétés pétrophysiques des roches (porosité, perméabilité) qui caractérisent cet aquifère. Application d'une méthodologie intégrée La zone d'étude est choisie en fonction du fort potentiel de stockage géologique du CO2 (maximum d'épaisseur de l'aquifère, incluant des faciès sédimentaires poreux) et de la qualité des données de puits disponibles. Cette zone est localisée au sud-est de Paris sur une superficie de 100 km x 100 km. Les modèles réalisés dans ce secteur bénéficient du programme de valorisation des données de subsurface du BRGM. Ils intègrent notamment des données de puits variés : •les logs fondamentaux issus de la base BEPH(5), •les logs diagraphiques digitalisés et les logs pétrophysiques calculés, •des descriptions de carottes (3 puits de référence sur le secteur étudié), •des contraintes biostratigraphiques (Garcia, 1993) •mais aussi des travaux d'interprétations géologiques réalisés à l'échelle du bassin de Paris: •des données sismiques (lignes retraitées de la non-exclusive du bassin parisien, BRGM), •· un schéma structural simplifié de la zone étudiée (failles de Bray, Malnoue, Vittel, Belou, Saint-Martin de Bossenay, Valpuiseaux) construit à partir de plusieurs horizons pointés sur les profils sismiques de l'étude non-exclusive (BRGM) •des cartes paléogéographiques des séquences de dépôts du Bajocien Supérieur au Callovien Terminal (Gaumet, 1997) Notre méthodologie est basée sur l'intégration de ces informations pour réaliser un modèle géologiquement cohérent et réaliste en se basant sur les principes de la stratigraphie séquentielle. Depuis le toit de l'Aalénien jusqu'à l'Oxfordien Inférieur, dix lignes isochrones (« Maximum Flooding Surfaces ») sont corrélées sur 70 puits (corrélations modifiées d'après Gaumet F., 1997). Ces lignes sont ensuite interpolées en 3D, recalées selon une grille sismique de référence et confrontées au schéma de failles disponible. On obtient ainsi un modèle géométrique 3D dont les couches sédimentaires sont limitées par des surfaces isochrones. Le modèle de faciès est construit en superposant les cartes paléogéographiques sur les surfaces de même âge et conditionnées par un paramétrage en électrofaciès aux puits (modifiées d'après Gaumet F., 1997). Cette méthode permet de visualiser la répartition des variations latérales et verticales de faciès, nous renseignant ainsi sur la connectivité (ou non) des réservoirs. Cette information est essentielle à la simulation des écoulements dans la zone considérée. Le remplissage des mailles en propriétés pétrophysiques est simulé de manière stochastique dans le modèle géométrique 3D et permet de proposer un modèle statique du Dogger du bassin parisien. La variabilité de la porosité est simulée au sein de chaque faciès à partir de logs de porosité calculée, continue sur toute la profondeur étudiée (25 logs). La perméabilité est quant à elle déterminée à partir de lois Phi-K, recalculées pour chaque faciès selon des valeurs de couples porosité-perméabilité mesurées sur carottes et extraites des rapports de fin de sondages. Valorisation scientifiques et techniques Aujourd'hui, ces modèles permettent aux ingénieurs-réservoir du projet SHPCO2 de tester concrètement leur capacité de calcul et de simulation d'injection et d'écoulement du CO2. Plusieurs modèles volumiques, de tailles, de précisions géologiques variées qui intègrent des failles majeures sont réalisés : •un modèle de la zone d'injection (20 x 20 km) qui contient 2 millions de mailles (500 x 500 m), •2 modèles de 700 000 et 10 millions de mailles (500 x 500 m) sur la totalité de la zone d'étude (100 x 100 km). Ces modèles rentrent dans le cadre de la valorisation des travaux de recherche, de mise à jour et du développement des connaissances géologiques du bassin de Paris. Ils permettent de proposer une visualisation 3D de la répartition spatio-temporelle des faciès réservoirs (barrière oolithique et/ou bioclastique et shoals granulaires) et des niveaux potentiellement imperméables qu'ils renferment (faciès de plate-forme externe/bassin profond), tout en intégrant les zones de couverture au toit et au mur des réservoirs. Perspectives Ce type de modèle, réalisé ici dans le cadre d'une étude liée au stockage géologique de CO2, pourrait également être utile pour la compréhension géologique du bassin (paléogéographique et géodynamique) et constitue un outil précieux pour l'aide à la décision dans différents domaines appliqués tels que l'exploration pétrolière, la gestion des aquifères, l'évaluation du potentiel géothermique, aussi bien à l'échelle du réservoir qu'à l'échelle du bassin et pourquoi pas jusqu'aux affleurements. Enfin, pour répondre à des objectifs d'exploration, on pourrait envisager d'intégrer des paramètres traduisant les phénomènes de diagénèse et de fracturation. Ces paramètres pourraient s'intégrer dans le cadre d'une étude géostatistique plus poussée, afin de traduire plus précisément la variabilité spatiale des faciès carbonatés en termes de porosité et perméabilité.
Type de document :
Communication dans un congrès
Liste complète des métadonnées

https://hal-brgm.archives-ouvertes.fr/hal-00541086
Contributeur : Marielle Arregros <>
Soumis le : lundi 29 novembre 2010 - 17:41:01
Dernière modification le : mercredi 23 septembre 2020 - 04:25:55

Identifiants

  • HAL Id : hal-00541086, version 1

Citation

Sunsearé Gabalda, Fabrice Gaumet, Anne Bialkowski, Christophe Rigollet, Pascal Audigane. Modélisation géologique 3D du Dogger du bassin de Paris, pour une approche plus réaliste des modèles d'écoulement pour le stockage géologique de CO2. 4ème congrès français de stratigraphie, Aug 2010, Paris, France. pp.10. ⟨hal-00541086⟩

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