Modèle architectural et lithologique du système de Rosetta (Delta du Nil, Méditerranée orientale) : implication pour un analogue actuel de réservoir pétrolier

Architectural and lithological model of the Rosetta system (Nile Delta, Eastern Mediterranean) : implication for a modern analogue of a petroleum reservoir

• Auteur / Autrice : Pierrick Rouillard
• Direction : Jean Mascle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sédimentologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Nice
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Turbidites

Imagerie sismique

Gisements pétrolifères

Stratigraphie séquentielle

Nil, Delta du (Égypte)

Sédiments (géologie)

Résumé

Les systèmes sédimentaires turbiditiques modernes présentent un intérêt aussi bien académique qu’industriel pour la compréhension de la construction des marges continentales, ainsi que pour l’élaboration d’analogues de réservoirs pétroliers. Depuis de nombreuses années, les systèmes sédimentaires situés au large des grands deltas, sont des cibles préférentielles des compagnies pétrolières, car les systèmes deltaïques et turbiditiques sont édifiés par/selon des processus hydrodynamiques reconnus pour leur capacité à trier et à concentrer les sables. Le besoin d’analogues est crucial pour l’exploration pétrolière, principalement pour les réservoirs marins profonds. Leur grande variabilité de taille, d’épaisseur et leur changement latéral de faciès rendent ces systèmes très difficiles à prédire et modéliser aussi bien de façon analogique que numérique. L’analyse de la géométrie et du mode d’empilement des corps sédimentaires « récents » peut ainsi améliorer notre capacité à comprendre les réservoirs enfouis à plusieurs milliers de mètres sous le fond marin. Le système de Rosetta (Province Occidentale du Delta du Nil) est probablement un des meilleurs sites pour l’étude d’un appareil gravitaire moderne silto-argileux alimenté par un delta, car d’une part son histoire récente, son architecture générale, sa source et les facteurs contrôlant la dispersion sédimentaire sont aujourd’hui bien contraints, et d’autre part le Delta du Nil correspond à la principale zone d’exploration gazière en Méditerranée. L’objectif de ce travail est donc de présenter un modèle architectural et lithologique du système de Rosetta à l’échelle du Quaternaire, en intégrant l’ensemble des environnements de la marge (plateau continental, pente et bassin profond). Une telle corrélation plateau-bassin n’a encore jamais pu être effectuée complètement dans aucun des grands systèmes turbiditiques modernes et constitue donc le point fort de ce travail. Une large couverture de données sismiques 2D et 3D sur l’ensemble du système de Rosetta (au Nord ouest du delta du Nil), associée à un cadre stratigraphique relativement bien contraint, a permis de caractériser les objets sédimentaires et de reconstituer l’architecture générale du système depuis le Pliocène supérieur. Parmi ces objets, 11 canyons et 18 dépôts de transport en masse ont notamment été cartographiés sur la plate-forme et la pente continentale. La chronologie des évènements de dépôt, qui a pu être particulièrement détaillée pour les derniers 200 ka, et les séquences de dépôts associées ont servi de base pour la conception du modèle. Le système de Rosetta apparaît comme un système à source ponctuelle instable (ou migrante), principalement contrôlé par les variations relatives du niveau marin, les variations de flux sédimentaires et les déstabilisations de bordure de plate-forme. Le caractère cyclique des séquences de dépôt mis en évidence en profondeur suggère que l’organisation stratigraphique peut être appliquée aux dépôts plus anciens tels que les Formations El Wastani et Kafr El Sheikh, connues comme d’importants réservoirs de gaz dans la région du Delta du Nil. Plus généralement, la comparaison du système de Rosetta (ou Nil récent) avec des systèmes analogues comme le Mississippi ou l’Amazone a montré que le fonctionnement du système général du Delta du Nil n’est pas unique à l’échelle du globe et que le modèle obtenu représente un bon analogue moderne pour les systèmes sédimentaires de subsurface déposés en domaine marin profond.

Modern sedimentary systems are interesting for both academy and industry particularly for the understanding of continental margins building and for the analogy with petroleum reservoirs. For many years, sedimentary systems located off major deltas, are preferred targets for oil companies as deltaic and turbidite systems are built with / by hydrodynamic processes known for their ability to sort and concentrate sands. The need of modern analogues is critical for petroleum exploration, mainly for deep-water reservoirs because of their wide variability in term of size, thickness and lithological lateral changes that make them still difficult predict. Analyse of geometry and stacking pattern of recent (Plio-Quaternary) sedimentary bodies can greatly improve our ability to understand buried reservoirs Because the Nile submarine delta is the largest area of gas exploration and production of the Mediterranean and because its recent history, architecture, source and factors controlling the sediment dispersion are now well constrained, the Rosetta system (western province off Nile Delta) is probably the best site to study of a silty/mud delta-fed turbidite system. The main goal of our approach is to propose an architectural and lithological model of the Rosetta system with the scope of “whole margin”. A wide 2D and 3D-seismic data set over the whole Rosetta (western province of the Nile fan, off Egypt) system respectively provided by GEOAZUR laboratory and GDF-Suez associated with a well-constrained chronological framework allowed the characterization of numerous sedimentary bodies and the reconstitution of the architecture since the Upper Pliocene. Among these bodies, 11 canyons and 18 mass-transport deposits were mapped on the continental shelf and slope. Chronology of depositional events, which has been particularly well detailed for the last 200 ky BP, served as the basis for the model conception. Rosetta system appears as an instable (or migrating) source system controlled by relative sea-level variations, sediment supply variations and shelf-edge failures. A cyclic character of depositional sequences in depth suggests that the recent stratigraphical organization can be applied to older deposits such as El Wastani and Kafr El Sheikh Formations known as important gas reservoirs in the Nile Delta. More generally comparison between Rosetta system and modern analogues like Mississippi and Amazon systems showed that the Rosetta model represents a good modern analogue for subsurface sedimentary systems deposited in deep-water environments.