Les hydrocarbures comme marqueurs de thermicité et de transfert de fluides en contexte d’anomalie géothermique : le cas du sous-bassin de Pechelbronn (Fossé Rhénan)

Hydrocarbons as markers of thermicity and fluids transfer in the context of a geothermal anomaly : the case of the Pechelbronn sub-basin (Upper Rhine Graben)

• Auteur / Autrice : Laurie Tchang-Tchong
• Direction : Raymond Michels, Pierre Faure
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance le 27/10/2023
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GeoRessources
• Jury : Président / Présidente : Jacques Pironon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raymond Michels, Pierre Faure, Ralf Littke, Béatrice Ledésert, Thomas Blaise, Silvia Omodeo Salé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ralf Littke, Béatrice Ledésert

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation CFD

Écoulement en milieux poreux

Simulation par ordinateur

Thermographie

Bassins (géologie)

Rhénan, Fossé

Réservoirs souterrains

Schistes argileux

Hydrocarbures

Roches réservoirs (géologie pétrolière)

Mots clés libres

Hydrocarbures

Schistes cartons

Pechelbronn

Modélisation thermique de bassin

Scénario de circulation de fluides

Fossé Rhénan

Hydrocarbons

Posidonia Shale

Pechelbronn

Thermal basin modelling

Fluids circulation scenario

Upper Rhine Graben

Résumé

Le réchauffement climatique est une préoccupation mondiale majeure. Face à ce défi, une approche intégrée dans l'exploration, l'exploitation et l'utilisation des réservoirs géologiques comme sources d'énergie et comme stockages souterrains est cruciale. Dans ce contexte, le Fossé Rhénan se révèle être une des cibles privilégiées en Europe. Cependant, la complexité géologique du bassin et la coexistence des systèmes pétroliers et géothermiques entraînent des difficultés majeures pour caractériser précisément les propriétés des réservoirs et comprendre la dynamique des fluides. Ces propriétés sont principalement gouvernées par l'histoire thermique et d'enfouissement du bassin, qui influe aussi sur l'évolution de la matière organique. Ses propriétés, intégrées à la reconstruction de bassin, fournissent un cadre cohérent et complémentaire pour la reconstitution de l'histoire de l'enfouissement, de la thermicité, de la génération de fluides et de leur migration. Ainsi, une évolution du sous-bassin de Pechelbronn est proposée considérant : 1) les fluides hydrocarbonés, leur(s) source(s) et leurs relations génétiques ; 2) la reconstruction des moments clés de leur génération, expulsion, migration, dysmigration ; et 3) les altérations thermiques et biologiques des pétroles. L'intégration des résultats de géochimie organique à la modélisation thermique de bassin (1D et 2D), supportée par la géologie du Fossé Rhénan, a permis de reconstituer l'histoire thermique et d'enfouissement du sous-bassin de Pechelbronn (périodes pré-, syn- et post-rift ; du Permien à l'actuel), d'apporter des aides dans la caractérisation des réservoirs (évolution des conditions de pression et de température ; moment de chargement des réservoirs) et de proposer un scénario évolutif des circulations de fluides hydrothermaux et hydrocarbonés sous formes de blocs 3D conceptuels.

Global warming is a major worldwide concern. Faced with this challenge, an integrated approach to the exploration, exploitation and use of geological reservoirs as energy sources and underground storage is crucial. In this context, the Upper Rhine Graben is one of Europe's prime targets. However, the geological complexity of the basin and the coexistence of petroleum and geothermal systems cause major difficulties in accurately characterizing reservoir properties and understanding fluid dynamics. These properties are mainly governed by the thermal and burial history of the basin, which also influences the evolution of organic matter. Its properties when integrated into basin reconstruction provide a consistent and complementary background to the reconstruction of burial, thermal, fluid generation and migration histories. Thus, an evolution of the Pechelbronn sub-basin is proposed considering 1) hydrocarbons fluids, their source(s) and genetic relationships; 2) the reconstruction of key moments in their generation, expulsion, migration, dysmigration; and 3) the oil thermal and biological alterations. The integration of organic geochemical results with basin thermal modelling (1D and 2D), supported by the geology of the Upper Rhine Graben, has enabled the reconstruction of the thermal and burial history of the Pechelbronn sub-basin (pre-, syn- and post-rift periods; from Permian to present day), to help characterize the reservoirs (evolution of pressure and temperature conditions; reservoir loading times) and to propose an evolving scenario for hydrothermal and hydrocarbon fluids circulations by conceptual 3D blocks.