Relations entre motif de fracturation et géodynamique dans les roches carbonatées : Importance du faciès de dépôt, de la diagénèse et des propriétés mécaniques de la roche

Relationships between fracture pattern and geodynamics in carbonates : Role of depositional facies, diagenesis and rock mechanical properties

• Auteur / Autrice : Arthur Lavenu
• Direction : Juliette Lamarche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 19/12/2013
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Yves Leroy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Léonide, Stephen Ernest Laubach
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Emanuele Tondi, Giovanni Bertotti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochimie de l'environnement

Provence (France)

Mésozoïque

Roches -- Fracturation

Pouilles (Italie)

Italie

Roches carbonatées

Mots clés libres

Fractures

Carbonates

Géodynamique

Propriétés mécaniques

Diagenèse

Fractures

Carbonates

Geodynamics

Mechanical properties

Diagenesis

Résumé

Caractériser les réseaux de fractures dans les réservoirs de subsurface est un challenge majeur. En effet, les fractures contrôlant en grande partie la perméabilité dans les réservoirs, il est nécessaire aujourd’hui d’en prédire l’organisation. Or, la prédiction des fractures en subsurface est difficilement contraignable du fait (1) de données limitées en termes de résolution (sismique), ou de continuité spatiale (imagerie de puits, carottes), et (2) d’un manque de compréhension des facteurs contrôlant la fracturation. Les analogues de terrain sont une bonne alternative aux données de subsurface, permettant d’accéder à la complexité du réseau de fractures, et aux hétérogénéités des carbonates en 3D. Pour chaque affleurement sélectionné, une étude pluridisciplinaire est réalisée, combinant géologie structurale, sédimentologie, diagenèse et pétrophysique. Ainsi, les conditions, le « timing » et les facteurs contrôlant la fracturation peuvent être précisés à travers l’histoire de l’encaissant carbonaté. La fracturation diffuse dans les carbonates est régie par (1) le faciès de dépôt qui contrôle les hétérogénéités mécaniques et la susceptibilité de la roche à la diagenèse, (2) la diagenèse que contrôle l’acquisition précoce du caractère cassant et l’inhibition de la fracturation tardive, et (3) l’enfouissement, responsable des variations de contraintes verticales et de l’apparition des fractures et stylolites.

Characterizing fracture networks in Naturally Fractured Reservoirs (NFR) is a major challenge for hydrocarbon exploration and production. Because fractures control most of the permeability through the reservoir, there is a necessity to predict their organization. However, at present-day, fracture prediction in the subsurface is poorly constrained because: (1) of limited data from seismic, well imaging and cores, and (2) of lack of understanding of controls on fracture occurrence. Outcrop analogues are good alternative to subsurface data for a full 3D fracture characterization. It enables to access the spatial complexity of fracture patterns, and to the 3D heterogeneities of carbonates. In each selected outcrop, a multidisciplinary approach has been undertaken, There, the conditions, timing and controlling factors on fracturing can be precised through the geodynamic history of the host carbonate. Diffuse fracturing in carbonates is governed by (1) the depositional facies which controls mechanical heterogeneities and rock diagenetic susceptibility, (2) the diagenesis which controls the early rock embrittlement and the late fracture inhibition, and (3) the burial, responsible for vertical stress variation and fracture–stylolite occurrence.