Modélisation cinématique réversible 3D de structures géologiques plissées et faillées

3D reversible kinematics modeling of folded and faulted structures

• Auteur / Autrice : Natacha Gibergues
• Direction : Jean-Pierre Gratier, Muriel Thibaut
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Terre solide
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cisaillement (géologie)

Modèles mathématiques

Bassins sédimentaires

Résumé

La modélisation de bassin est un des objectifs majeurs de l'exploration pétrolière. Elle a pour but la compréhension de l'évolution du potentiel pétrolier dans le temps et l'espace. La résolution se fait en deux étapes : une étape inverse qui construit l'évolution de la géométrie dans le temps appelée étape de restauration ; une étape directe qui simule le transfert des fluides au cours des temps géologiques. Dans ce rapport, on résout le problème cinématique réversible par une approche qui consiste à intégrer le plus tôt possible (donc dès le dessin des structures plissées et faillées dans leur état actuel) des critères de compatibilité qui assureront au mieux d'abord (1) la restauration puis (2) la re-déformation de plusieurs blocs chevauchants. Nous utilisons pour cela des règles de trigonométrie et des lois de déplacement simplifiées. Les deux modes de déplacement considérés sont le cisaillement vertical et la flexion, ceux-ci peuvent être utilisés au choix en fonction du type de formation. Dans une première partie, l'idée a été d'améliorer la construction du modèle de faille en introduisant un critère de filetage, qui assure un glissement entre les blocs le long du plan de faille. Dans une seconde partie, le prototype a été validé sur de nombreux cas de complexité géologique croissante, en mode réversible. Ce travail a mis en évidence tout l'intérêt de s'appliquer à améliorer la construction du modèle dès que possible pour le restaurer et le déformer.

Basin modeling is one of the important objective in petroleum exploration. Its goal is to understand the evolution of the petroleum potential in space and time. The understanding is done in two steps : an inverse step, called restoration to describe the evolution of the geometry through time, a direct step which simulates fluid transfers through geological time steps. In this report, we focus our attention on the kinematic reversible problem. Our approach integrates in the building of the model some geometrical or geological rules as soon as possible to help the restoration, and the simulation step. To do that, we consider some simplified trigonometric laws for the deformation and the displacement of the 3D blocks. Vertical shear and flexural slip can be considered, for each strata independently, in function of the type of formation. In the first part of the report, we improve the geometry of the fault surface in introducing a thread criterion which correct the geometry for the slipping between 2 blocks. In a second part, the prototype has been validated on different examples of growing complexity in the reversible way. This work has emphasized the necessity to work up-stream in the building of the model to make easier the restoration and deformation of the model through geological times.