Soutenance de thèse de Thomas TEILLET

Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Géosciences
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Geologie / sedimentologie,Diagénèse,Carbonate tropicaux,Modélisation basé processus,Physique des roches,Geophysique / inversion
Keywords
Geology / Sedimentology,Diagenesis,Tropical carbonate,Forward modelling,Rock Physics,Geophyscis / Inversion
Titre de thèse
modelisation intégrée sismique basé processus et inversion dans le cas des réservoir carbonaté du Moyen Orient
Quantitave integrated seismic forward modeling and inversion on a Middle-East carbonate case study
Date
Vendredi 8 Novembre 2019 à 14:00
Adresse
3 Place Victor Hugo, 13003 Marseille
Salle Fernand Pouillon
Jury
Directeur de these M. François FOURNIER Aix Marseille Université
Rapporteur M. Morsilli MICHELE Université de Ferrara
Rapporteur Mme Anneleen FOURBERT Université Fribourg
Examinateur M. Jerôme FORTIN ENS Paris
Examinateur M. Pierre ROCHETTE Université Aix Marseille
CoDirecteur de these M. Jean BORGOMANO Université Aix Marseille

Résumé de la thèse

La platforme carbonatée de Yadana est un champ de gaz en Mer d’Andaman, au large des côtes Birmanes produisant depuis 1998. Le reservoir est une platforme isolée, d’âge Oligocène-Miocène, scelé par 1200 m de sédiments silicoclastiques. Prédire les ressources en hydrocarbure et les mouvements des fluides durant la production est un challenge majeur pour ce champ devenu mature. Le présent travail de thèse met en place une méthodologie aboutissant à la construction détaillée de l’architecture du réservoir. Ce travail est multi-échelle, multidiscplinaire et couvre des discplines telles que la sédimentologie, la diagénèse, la géochimie, la physique des roches, la géophysique et se base sur un large et complet jeu de données incluant des carrottes, des diagraphies, des mesures petrophysique, des données de production ainsi que des données de sismique 3D. Premièrement, trois types d’usines à carbonates ont été identifiés, produissant les sédiments au sommet de la platforme dans des conditions oligophotiques à mesophotiques, liées à des périodes d’approvisonement en matière organique abondantes. Les faibles modifications latérales de facies et l’architecture de dépôt en couches stratifiées déduite des corrélations de puits et de l’imagerie sismique suggèrent un dépôt sur un haut-fond plat. La production et l’accumulation des carbonates étaient principalement controlés par la pénétration de la lumière, la teneur en éléments nutritifs et les conditions hydrodynamiques elles-mêmes liées aux variations d’intensité de la mousson, au ruissellement terrigène et à l’activité des courants d’upwelling en mer d’Andaman au cours du Miocène inférieur. Deuxièmement, avec une porosité moyenne de 28%, la diagénèse est un facteur de contrôle important des propriétés réservoir. Les sédiments riches en coraux enregistrent une dissolution marine de l’aragonite ainsi qu’une lithification précoce de la matrice. L’analyse géochimique suggère que le hiatus de dépôt au sommet de la plateforme est lié à un ennoiement de la platforme. Et, une diminution importante de la porosité, de 10% en moyenne en dessous du contact gaz-eau, suggère une phase majeure d’évolution de la porosité pendant et/ou après la mise en place des hydrocarbures. En modifiant considérablement la porosité et le réseau poreux, la diagénèse contrôle en grande partie l’architecture acoustique et sismique du réservoir. La calibration puits-sismique a permis de mettre en évidence et avec précision l’origine des réflecteurs sismiques. Ils se forment ainsi, dans la zone à gaz, à la limite entre deux unités diagénétiques ou résultent d’interférences entre la réflexion de la base et du sommet des ces intervalles. La lithification marine précoce des intervalles à coraux génèrent des réflecteurs de fortes amplitudes et continus, tandis qu’un réflecteur coupant la stratigraphie, formé au niveau d’un saut lattéralement continue de porosité suggère une diagénèse tardive différentielle entre la zone à eau et la zone à gaz. Enfin, une méthode d’inversion pétrophysique basé sur une approche DEM (Differential Effective Medium theory) à été developpée et appliquée sur les données de sismique 3D. Cette approche à permis de prédire de manière pertinente les hétérogénéités géologiques ayant une incidence sur les écoulements de fluide et la montée du niveau d’eau dans le réservoir. Fournissant un cadre géologique robuste à la caractérisation du réservoir de Yadana, la présente thèse apporte également des informations supplémentaires sur la compréhension des facteurs géologiques et environementaux controlant les systèmes de carbonates isolés Cénozoïque en Asie du Sud-Est. Ce travail met en évidence l’interdépendance existante entre la géologie et l’imagerie sismique et démontre que la caractérisation en termes d’environements de dépôt et d’environements diagénétique est essentielle à la fois en phase d’exploration mais aussi en phase de production d’hydrocarbures

Thesis resume

The Yadana carbonate buildup is a mature gas field, located in the Andaman Sea, offshore Myanmar and producing since 1998. The reservoir is an isolated carbonate platform, Oligocene to Miocene in age, sealed below 1200 m of siliciclastic sediments. Predicting hydrocarbon resources and water flows during the production has become a major challenge for such mature carbonate gas fields. The present PhD work involves the implementation of a methodology that allows the construction of a detailed reservoir architecture that accounts for significant heterogeneities. The work is multi-scale and multidisciplinary, covering discipline such as sedimentology, diagenesis, geochemistry, rock physics, geophysics and based of a large and comprehensive dataset including, cores, well logs, petrophysical measurements, production data and seismic data. First, three types of carbonate factory produced sediment on top of the platform, under prevailing oligophotic to mesophotic conditions and periods of high particulate organic matter supplies. The limited lateral changes in facies and the layer-cake depositional architecture inferred from well correlations, and the seismic expression suggest a deposition on a flat shelf. Carbonate production and accumulation was mainly controlled by light penetration, nutrient content and hydrodynamic conditions which are related to changes in monsoonal intensity, terrestrial runoff and upwelling currents activity during the early Miocene in the Andaman Sea. Secondly, with an average porosity of 28%, the diagenesis is an important controlling factor of the reservoir properties. Mud-supported, coral-rich sediments record significant early marine dissolution of aragonite and early lithification of matrix. The geochemical analysis suggest that the long-term depositional hiatus at the top of the platform was related to platform drowning. A major decrease in porosity, averaging 10%, below the gas-water contact suggests a major phase of porosity evolution during and/or after the hydrocarbon emplacement. By modifying drastically porosity and pore networks, the diagenesis largely controls the acoustic architecture and seismic expression of the reservoir. The well-to-seismic tie allowed to precisely evidencing the origin of the main seismic reflectors. They may form, within the gas zone, at the boundary between two diagenetic/acoustic units or result from the interference between reflection at base and top of such intervals. Early marine lithification of coral-rich intervals generates high amplitude and continuous reflectors and a stratigraphy-cross-cutting reflector forming at a major and laterally continuous shift in porosity relates differential diagenetic evolution between the gas and the water zones. Finally, based on detailed calibration between depositional/diagenetic attributes and rock physics, a 3D petrophysical inversion, based on DEM approaches (Differential Effecitve Medium modelling) has been developed and performed on the 3D seismic data. This approach allows a relevant prediction of geological heterogeneities impacting the fluid flows and the water rises during the production. Providing a robust geological framework for the characterization of the Yadana gas reservoir, the thesis also gives further insights into the understanding of geological and environmental factors controlling Cenozoic isolated carbonate systems in South East Asia. This work highlights the interdependence existing between geology and seismic imaging and demonstrates that in depth depositional and diagenetic characterization of carbonate systems are essential for both hydrocarbon exploration and production.