Modelisation numérique des interactions eau-roche : optimisation du code de calcul diaphore et application à la diagenèse minérale des réservoirs

Numerical modelling of water-rock interactions : optimization of the software DIAPHORE and applications to the mineral diagenesis of reservoirs

• Auteur / Autrice : Cédric Cassou
• Direction : Dominique Bernard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie minérale
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Paris, ENSAM

Résumé

La diagenèse minérale est l'ensemble des processus transformant les minéraux d'un sédiment après son dépôt. Elle intéresse le secteur pétrolier car certaines transformations diagénétiques provoquent d'importantes chutes de perméabilité dans les réservoirs pétroliers, gênant ainsi leur exploitation. La durée de ces phénomènes atteignant parfois le million d'années, on comprend l'intérêt d'utiliser des codes de calcul pour en reproduire rapidement les mécanismes. DIAPHORE, logiciel de l'Institut Français du Pétrole, simule la diagenèse minérale d'un réservoir au cours du temps. Il calcule les circulations d'eau dans le réservoir, et le transport des éléments chimiques dans l'eau. Il modélise les dissolutions ou précipitations des minéraux, et reconstitue les modifications pétrophysiques de la roche induites par ces réactions. DIAPHORE demandait un effort important d'optimisation numérique qui a constitué la majeur partie de ce travail. La méthode de résolution, initialement programmée, découplait le calcul des réactions de celui du transport. Pour les systèmes diagénétiques considérés généralement, la conclusion de cette étude est que la méthode implicite, déconseillée dans la plupart des articles traitant de ce sujet, est plus efficace. La nécessité de modéliser des phénomènes nouveaux a entraîné de nombreux autres développement informatiques. La prise en compte de la diffusion a permis de constater qu'elle pouvait engendre, à elle seule, des phénomènes diagénétiques significatifs. L'introduction d'un gradient de température a abouti à des résultats intéressants dans l'étude sur la formation de kaolinite dans les grès subarkosiques. La modélisation de l'oxydoréduction a donné lieu à la simulation simplifiée de la propagation d'un choc rédox. L'ensemble de ce travail de thèse a finalement contribué à l'amélioration des performances du logiciel et à l'enrichissement du modèle numérique