Diagraphies différées de plates formes carbonatées Sujet bibliographique Diagraphies différées Applications des Dans la reconnaissance des environnements de plates formes carbonatées et silicoclastiques Proposé par Mr. TAOUFIK BOUFARESS Mr. MOUHAMED SOUSSI Préparé par AMIRA ABBESSI

Plan Généralités Caractérisation du réservoir Modélisation statique Localisation géographique Localisation géographique Introduction Caractérisation du réservoir Contexte structurale Analyse sédimentologique Analyse des fractures Interprétation pétrophysique Modélisation statique Détermination lithologique Cartes de synthèses Concept d’électrofaciès Concept d’électroséquence Corrélations diagraphiques Dépôts silico-clastiques Dépôts carbonatés Étude des réservoirs et caractérisation des fluides

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Définition Moyens Problèmes Apports Paramètres Interprétation Appareil de contrôle et d’enregistrement Mesure de la tension Câble Sonde Les circuits de contrôle et de commande Tambour Câble  Le treuil Appareils de mesure Équipements de traitement de l'information Les outils Le système d'enregistrement Simple électrode Outils à plusieurs patins… Film ou du papier était synchrone du déroulement du câble Enregistreur digital est utilisé

zone vièrge Zone de transition Zone lavée Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Définition Moyens Problèmes Apports Paramètres Interprétation Boue Axe du trou Invasion Argile Formation poreuse et perméable Grain Filtrat (Rmf) Eau (Rw) Particules solides de la boue Mud-cake Boue Fluide de forage Tubage et ciment Mobilité Géométrie de l’outil Rm : La résistivité de la boue remplissant le trou de forage ; Rmc : La résistivité de mud cake ; Rxo : La résistivité de la zone lavée (envahie par le filtrat de résistivité Rmf) Rt : La résistivité de la zone vierge (saturation complète des pores par l'eau de formation de résistivité Rw) Ri : La résistivité de la zone envahie s'étendant de la paroi du trou jusqu'à la limite atteinte par le filtrat Rm Rmc Rxo Rt Diamètre d’invasion Zone lavée Zone de transition zone vièrge Ri Schéma expliquant la formation du mud – cake et la répartition des résistivités dans les zones envahies par la boue de forage (O. SERRA, 1979)

texture structure milieu de dépôt corrélation Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Définition Moyens Problèmes Apports Paramètres Interprétation Détermination de la lithologie : Elles sont plus représentatives des caractéristiques moyennes de la roche que les carottes et les déblais qui sont mesurées dans les conditions de température et de pression qui régnaient à leur profondeur Détermination de la nature des fluides présents dans l’espace poreux Analyse séquentielle et interprétation des milieux de dépôts Reconnaissance de l’évolution dans l’espace de ces systèmes de dépôts Établissement de lien entre la géophysique de surface et la géologie Détermination des profondeurs, cordonnées et épaisseurs apparentes et même réelles des couches texture structure milieu de dépôt corrélation

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Définition Moyens Problèmes Apports Paramètres Interprétation Gamma ray Potentiel spontané Diamètre du trou Phénomènes naturels engendrés spontanément Récepteur Densité Neutron (IH) Résistivité Sonic Pendagemétrie Paramètres physiques obtenus par « excitation » Émetteur Récepteur

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Résistivité Sonic Définition Moyens Problèmes Apports Paramètres Densité Neutron Pendagemétrie Diamètre du trou Interprétation Radioactivité naturelle: la transformation spontanée des éléments, dans laquelle un élément ou isotope radioactif, ou radioélément, donne naissance à d’autres corps radioactifs ou non : « substances filles » Particules  ou , Photons gamma  Génération de chaleur Éléments radioactifs Potassium 40 K Thorium 232Th Uranium 238 U Les argiles V b GR = A GR : Radioactivité globale mesurée.  : Densité du minéral ou de l’élément radioactif V : pourcentage volumique du minéral ou de l’élément radioactif dans la formation. b: Densité globale de la formation. A : facteur de proportionnalité correspondant à l’activité gamma du minéral ou de l’élément radioactif L’unité: API (American Petroleum Institue). 1 g (Ra équivalent / tonne) = 16,5 API. GR – GRmin GRsh – GRmin Vsh   VshGR = sables, grès ou conglomérats riches en feldspaths potassiques, le zircon, la monazite, les micas, les phosphates et les minéraux d’uranium. Certains dépôts carbonatés, provenant des algues qui ont fixé le potassium et l’uranium, ou riches en matières organiques. Charbons ou lignites, roches ignées acides ou acido-basiques, schistes alunifères, sels de potasse, phosphates…

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Résistivité Sonic Densité Neutron Pendagemétrie Diamètre du trou Interprétation - + Sable propre 50 % d’argile Le PS correspond à la différence entre le potentiel fixe, d’une électrode de surface et le potentiel variable d’une électrode se déplaçant dans le trou de sonde M Argile dispersée - mV + Argile Sable Calcaire Le PS est donc un phénomène d’origine électrochimique, se développant lorsque les deux types de fluides de salinité différente sont en contact directement ou par l’intermédiaire de membranes semi-perméables SSP Argile laminée Valeur de la déflexion PS - k log (Rmf )e (Rw )e - + Ligne de base des argiles Boue Argile Sable Mud-cake Ligne de base des Argiles Faible invasion Di 1 Di 2 - PS + Rmf > Rw Rmf >> Rw Rmf  Rw Rmf < Rw Facteurs influençant la forme des courbes de PS  Invasion Argiles Fluides

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Pendagemétrie Densité Neutron Sonic Diamètre du trou Résistivité Interprétation La résistivité (R) d’une substance, de section et longueur unité, est exprimé en degré d’opposition au passage du courant électrique (unité: Ohm-m2/m) Générateur de courant Sphères équipotentielles Lignes de courant B A r V V- dV dr (O. et L. SERRA, 2000) F = R0 / Rw F = a / m F = 0.62 / 2.15 F  0.81 / 2 Formations argileuses F = 1 / m Formations carbonatées  m = 1.87 + 0.019 /  Outils de mesure Macrodispositifs  normale et latérale Induction (IL) Latérologs (LL) Spherically focused log (SFL) Rt Rxo Rxo = F . Rmf Rt = F . Rw Microdispositifs Microlog (ML) Microlatérolog (MLL) Proximité-log (PL) Micro-spherically focused log (MSFL). résistivité R – saturation Sw  = a Rw Rt . Swn m a Rw Rt 1  SW Facteurs géologiques influençant la mesure de la résistivité La quantité de l’eau et sa concentration en sels dissous La nature et la teneur de l’argile + éléments mineurs conducteurs La texture et la structure de la roche Pression des couches et compaction La température T la résistivité augmente avec la température T1 + 6.77 T2 + 6.77 R2 = R1 T1 + 21.5 T2 + 21.5 T° en (°C) T° en (°F)

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Pendagemétrie Densité Neutron Résistivité Diamètre du trou Sonic Interprétation Diagraphies acoustiques : Mesure de la vitesse du son Différence de temps de propagation d’une onde sonore à au travers des couches de formation. L’enregistrement indique le temps mis par l’onde acoustique pour parcourir l’unité de distance: t (s/ft) Récepteur acoustique R2 1  (1 -  ) Vr Vf Vm t    Vr : vitesse mesurée dans la formation Vf : vitesse dans le fluide remplissant les pores = 1/tf Vm : vitesse dans la matrice = 1/tm Wyllie (1956) T2 t   tf  (1 - ) tm s  (t - tm)  (tf - tm) s  (t - tm)  (tf - tm) . 1/ Bcp formations consolidées formations sableuses, coefficient de compaction Bcp. R1 T1 E Émetteur d’onde acoustique T0 Facteurs influençant la mesure  La nature des minéraux et du ciment  La porosité  De La nature des fluides dans les pores  La texture (arrangement des grains et répartition de la porosité) Principe de fonctionnement de la sonde sonique (D. Chapellier, IFP)

Effet photoélectrique Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Résistivité Sonic Densité Neutron Pendagemétrie Diamètre du trou Interprétation Outil de mesure de la masse volumique des formations par l’intermédiaire de celle de la densité électronique; celle-ci est obtenue à partir de l’interaction par effet Compton des rayons Gamma émis par une source naturelle située dans la sonde et les électrons des atomes constituant la roche. Analyse spectrale de l’énergie des rayons gamma (S. BOYER, P. SALVIGNOL (1993) – Les diagraphies au câble, Edition Technip SCHLUMBERGER – ELF – ESSON). Nombre de rayons Gamma (cps/kev) Énergie des rayons Gamma (kev) Effet photoélectrique N° atomique Z Lithologie Fenêtre de mesure Z +  Effet comptant Densité  Porosité  Z croissant outils de mesure utilisés : FDC et LDT b =  f + (1-) ma D = (ma - b) / (ma - mf) b : black density ma : d. de la matrice f : d. du fluide0 Interprétation  Facteurs influençant la mesure   L’eau   Les hydrocarbures   Les argiles  bc = b + Vsh (ma - sh) bc : densité globale corrigée de l’influence de l’argile b : densité globale lue sur le log Vsh : pourcentage volumétrique de l’argile ma : densité de la matrice sh : densité globale de l’argile

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Résistivité Sonic Densité Neutron Pendagemétrie Diamètre du trou Interprétation Outil de mesure de l’interaction des neutrons émis par la sonde avec les atomes de la formation. Les neutrons émis à une énergie de quelque Mev, sont principalement ralentis par les atomes d’hydrogène contenus dans les formations traversées, puis sont captés par les atomes à forte section de capture tels le Chlore – l’hydrogène se trouve essentiellement dans les fluides (eau + hydrocarbures) Schéma de la sonde CNL de Schlumberger (O. SERRA, 1975) Autre sonde Détecteur éloigné Détecteur rapproché Source Outils de mesure : selon le niveau d’énergie des neutrons. GNT: enregistre les neutrons thermiques et les rayons gamma de capture (unité: neutron API) SNP: enregistre les neutrons épithermiques CNL: enregistre les neutrons thermiques Écartement Espacement Facteurs influençant la mesure  Deux détecteurs Pour diminuer les effets du trou et les irrégularités de la paroi  Éléments composant les roches ou les fluides  L’Hydrogène : eau et hydrocarbures liquides qui se rencontrent dans les pores des roches réservoirs. Dans l’eau pure, IH = 1  Porosité de 100 % Calcaire sans porosité, IH = 0.  L’argile : Hydrogène dans le réseau cristallin et dans les pores  La texture : invasion et rayon d’investigation de la sonde

Représentation du pendage Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Résistivité Sonic Densité Neutron Pendagemétrie Diamètre du trou Interprétation Outil de mesure de l’angle et l’azimut, du pendage des surfaces successives traversées par le sondage, traduisant un changement brusque de paramètres physiques Trou de sonde Boue Courant Électrode inférieure Lignes de courant Formation Électrode supérieure Surfaces équipotentielles Isolant Distribution du courant dans la formation Et son retour à l’électrode supérieure (O. et L. SERRA, 2000) Procédés de mesure La sonde: Pendagemètre (dipmeter) Représentation du pendage Pendage 0 10 20 40 60 90°  Un instrument qui enregistre un paramètre électrique à haute résolution suivant trois directions radiales: 3 génératrices de la paroi du puits  Instrument de mesure (cartouche d’inclinométrie) : détermine la position dans l’espace de chaque événement détecté par le premier instrument. Cette cartouche mesure l’orientation de la sonde. N Angle 0 10 20 40 60 90° Azimut W E Profondeur (m) Présentation des résultats  Groupement des pendages Log – flèches (Arrow plot) Diagramme de fréquence d’azimut (ou rosace) Représentation polaire,   SODA, SCAT, Interprétation des structures Représentation et groupement des pendages (GILREATH et MARICELLI, 1964)

Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Gamma ray Potentiel spontané Densité Neutron Résistivité Sonic Pendagemétrie Diamètre du trou Interprétation La mesure en continue du diamètre du trou de forage donne une information sur le comportement mécanique des roches et la présence éventuelle de mud-cake relative aux réservoirs. Exemple de sonde diamétreur : la sonde BGT de Schlumberger (O. et L. SERRA, 2000) 13 4 Tête du câble Centreur Cartouche diamétreur Cartouche inclinomètre Partie mécanique Mesure du diamètre Formation Compacte Poreuse perméable S’éboulant dmc dh d bit Diamètre nominal du trou Calcul de l’épaisseur du mud – cake (O. et L. SERRA, 2000) hmc  (dbit - dh) / 2 Facteurs géologiques influençant le diamètre du trou Dispositif de mesure La lithologie: roches sont solubles dans le fluide de forage, d’autres s’éboulent ou fluent et se rétrécissent : formation de caves contrairement aux roches consolidées. La texture et structure qui conditionnent la porosité et la perméabilité Les contraintes tectoniques et la fracturation.

Les Diagraphies Différées Généralités Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Détermination lithologique Interprétation Concept d’électrofaciès Concept d’électroséquence Exemples de détermination de lithologie par rapports graphiques de paramètres (D. Chapellier, IFP) Corrélations diagraphiques Cartes de synthèses GYPSE POROSITE SECONDAIRE GAZ OU SEL CALCITE DOLOMITE ANHYDRITE APPROX ZONE DE SHALE SULFURE (Vma = 19500 ft/sec) SILICATE (Vma = 18000 ft/sec) MN PLOT POUR L’IDENTIFICATION DES MINERAUX 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 M N Les paramètres enregistrés traduisent la constitution lithologique et pétrophysique des formations traversées Il est donc possible, en combinant ces logs, d’établir une coupe lithologique verticale continue. 0 10 20 30 40 (CNL)COR POROSITE NEUTRON, P.U (POROSITE APPARENTE CALIBRE CALCAIRE b DENSITE APPARENTE gm/cc 45 40 35 30 25 20 15 10 5 45 40 35 30 25 20 15 10 5 DOLOMIE CALCAIRE GRES POROSITE LANGBEINITE ANHYDRITE SULFURE SEL POLYHALITE 45 40 35 30 25 20 15 10 5 Lithologie simple Un seul type minéralogique (quartz, calcite, dolomite, anhydrite..) : caractéristiques connues Lithologie composite Le banc est composé deux minéraux en plus de l’argile (à caractéristiques identiques) Les coefficients de détermination: M = (f - t / b - mf)  0.001  N = ( Nf - N / b - mf)  SCHLUMBERGER

” ” Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Interprétation Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Détermination lithologique Interprétation ” Un ensemble de réponses diagraphiques qui caractérise un banc et permet de le différencier de ceux qui l’entourent  Concept d’électrofaciès Concept d’électroséquence Corrélations diagraphiques ” (O. SERRA, 1979) Cartes de synthèses un spectre des caractéristiques de la roche : composition chimique, minéralogique ou atomique, texture, structure, fluides…) Les enregistrements diagraphiques nombreux, divers, complémentaires Formes en entonnoir Formes en œuf Concave Linéaire Convexe Concave Linéaire Convexe Lisses Irrégulières Granocroissement vertical décroissant Cycle Contact inférieur du banc Progressif Contact supérieur du banc Abrupt Progressif Abrupt Contact supérieur du banc progressif Formes en cloches Formes en cylindre ou en tonneau Lisse Irrégulière Concave Linéaire Convexe Banc Granocroissement vertical décroissant Contact inférieur du banc Abrupt Interprétation des formes de PS (O. et L. SERRA, 2000 ; adapté d’après Shell, 1956-57)

 ” ” Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Interprétation Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Détermination lithologique ” Interprétation Un intervalle de profondeur supérieur à la résolution verticale du dispositif de mesure, présentant une variation progressive et contenue entre deux valeurs extrêmes du paramètre mesuré, dessinant une rampe Concept d’électrofaciès Concept d’électroséquence Corrélations diagraphiques ” (O. SERRA, 1979) Cartes de synthèses Passage entre les séquences très bien individualisé sur les courbes de résistivité, d’indice d’hydrogène neutron GR et PS ; témoins de périodes transgressives avant la reprise de séquences progradantes (SERRA et SULPICE, 1975) PS 100 mV GAMMA-RAY (API) 0 150 NEUTRON 45 30 15 0 Groupement et interprétation des pendages (GILREATH et MARICELLI, 1964) Séquence : succession verticale des faciès Gradients ou Polarité des courbes Fluctuations d’apparence désorganisées selon les logs et les types de dépôts. Discordances angulaires reconnues par les changements d’azimut du pendage (Well Evaluation Conference Iran, 1976, (O. et L. SERRA) Rupture de courbe SEQUENCE GR PS RESISTIVITE NEUTRON DENSITE SONIC API mV R IHN b t - + Positive Négative Rmf > Rw Sens d’augmentation du % d’argile Images diagraphiques théoriques de séquences positive et négative (Cas d’un sable plus résistant et moins « poreux » que l’argile) (CSRPPGN, IF ; 1986) N Pendage 0 10 20 40 60 90° Interprétation Profondeur (m) N S  Le passage graduel  Tout changement de réponse significatif s’effectuant sur un intervalle de profondeur n’excédant pas la résolution verticale du dispositif dont la courbe présente cette variation. Se traduit par une « rampe » ou électroséquence élémentaire, décelable sur une ou plusieurs diagraphies à la fois (GR, PS,, T ...) : Zone de transition eau-hydrocarbure ( évolution de la saturation) Correspond fondamentalement au pendage structural s’il s’étend sur un intervalle long. Sur un intervalle court, il correspond à des laminations parallèles. Suivant sa longueur, il peut correspondre à une faille, un drapage d’une barre ou récif, un remplissage de chenal ou une discordance. Événements erratiques qui peuvent correspondre à des stratifications entrecroisées, si il est observé sur intervalle court. Suivant sa longueur, il peut correspondre à une faille, des laminations ou une discordance.  Changement brutal d’au moins un des facteurs affectant la réponse de l’outil dont les paramètres mesurées sont sensibles à ce changement. Lisse irrégulière Passage progressif Contact abrupt Forme cylindrique Forme en entonnoir Weathered zone Origine des variations Toute évolution progressive visible sur les courbes n’est pas forcément le reflet d’une évolution d’origine sédimentaire (gradient de fluides ou de porosité)   Le passage abrupt Changement lithologique majeur  Changement de texture  Diagenèse Changement de la nature des fluides  Correspond à un changement brutal de valeur s’observant sur une ou plusieurs diagraphies simultanément. Accident tectonique, Érosion Transgression, Discordance MLL 0.2 1 10 0

 Les Diagraphies Différées Généralités Acquisition Interprétation Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Détermination lithologique Interprétation Concept d’électrofaciès Description spatio-temporelle des formations Les diagraphies correspondent à une expression différenciée, détaillée et précise des successions lithologiques et leurs épaisseurs apparentes et même réelles Concept d’électroséquence Corrélations diagraphiques Cartes de synthèses Principe de Causalité : « les mêmes causes produisent les mêmes effets » HERCYNIAN UNCONFORMITY TACONIAN UNCONFORMITY Hamra Qz El Atchane Ss El Gassi Sh « Hot Shales » Azzel Sh Concept de similitude Concept de rythmicité Concept de variabilité latérale  Apports en stratigraphie Discordances, périodes de non dépôt ou d’ érosion Faille-flexure synsédimentaire (subsidence différentielle) Transgression (disparition graduelle de certaines séries) Suppressions de séries  N  El Franing 1 El Franing 2 El Franing 3 Sabria N1 Sabria N2 Sabria N3 Sabria W1 Corrélation diagraphique (sonic et GR) entre puits dans le Sud tunisien faisant apparaître plusieurs discordances. (Z.Hmidi et al, ETAP, 1991)

Les Diagraphies Différées Généralités Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Détermination lithologique Interprétation Concept d’électrofaciès Concept d’électroséquence Corrélations diagraphiques Cartes de synthèses Niveau réservoir 123456789 43 m 56 87 94 65 25 63 46 35 Puits Épaisseur  15 12 10 13 18 21 25 20 22 Cartes en isobathes et isopaches Cartes d’isolithes Cartes d’électrofaciès. Cartes d’iso radioactivité moyenne Cartes d’iso vitesses moyenne du son. Cartes de gradient de PS… Maximum de porosité Carte en isopaque Carte d’isoporosité

Séquence « coarsening –up » Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Dépôts silico-clastiques Dépôts carbonatés Dans les séries détritiques terrigènes, les électroséquences élémentaires traduisent généralement des évolutions tout à la fois de la taille des grains et du pourcentage d’argile ou de minéraux radioactifs (granoclassement inverse ou normale) Réponses diagraphiques en fonction de la taille des grains et de la radioactivité (SERRA et SULPICE, 1975) Gamma – ray (API) Taille moyenne des grains (mm) Faciès 1 2 3 4 5 6 0.25 0.12 0.04 1 : conglomérat argileux 2 : conglomérat gréseux 3 : grès à stratifications entrecroisées 4 : grès à stratification oblique 5 : grès à micro stratifications entrecroisées 6 : argile Exemple de changement de texture dans un sable, décelé sur les courbes de densité, d’indice d’hydrogène neutron, de résistivité, et à moindre degré sur le gamma ray. (SERRA et SUPLICE, 1975) 0.2 MLL 50 Prodelta silts Prodelta shale Transgressive Level Distributary Channel fill Mouth bar Prodelta shales 1 Ohms-m2/m 100 2.0 DENSITY / Cm3 2.5 8 CALIPER 12 4.5 % NEUTRON 0 % 0 GR (API) 135 DIPMETERS 1 2 0° 10° 20° 30° 40° 50° -10 + 3 Ligne de base PS des argiles Transgression Erosion Séquence « coarsening –up » Argile marine Fin lit carbonaté Sable de chenal de marée Silt radioactif Radioactivité des argiles 400 Neutron (API) 1200 0 GR (API) 135 0 N 16  (Ohms m2/m) 20 PS - 10 + CNL NEUTRON POROSITY BULK DENSITY (g/cm3) 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 0 10 20 30 40 50 COAL ORGANIC SHALE SHALE SILTY SHALE ONSET OF POROSITY FINE SAND (SHALY) LIMESTONE POROSITY 40 35 30 25 20 15 5 interprétation de la courbe gamma ray en termes de taille de grains et de faciès. (SERRA, SULPICE, 1975) Localisation des faciès sur un report graphique b vs N (RAIDER et al., 1979)

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Dépôts silico-clastiques Dépôts carbonatés Dans les séries carbonatées, une électroséquence élémentaire traduit le plus souvent une évolution de la composition minéralogique (enrichissement en argile ou en dolomie), plus rarement d’un paramètre textural (passage d’un grainstone ou packestone à un wackestone ou mudstone Gamma Ray (cps) 20 30 40 50 Micritic envel. Coated grains Interpretation depositional environement Intraclastes Pélloides Sorting Shells Porosity Ooids Dunham texture & Sedimentary structures C M P G Small Scale Cycle Gamma – ray – log Reponse 20 (cps) 50 GPWM L A R Transition from shallox to deeper ramp Shallow ramp: oolite shoal complex Transition from deeper to shallox ramp Deeper ramp: foreshoal évolution texturale des carbonates de « Rublingen quarry » et réponses caractéristiques de la GR. (RUF M. & AIGNER T. 2004) Changement de composition, texture et structure des grainstones oolithiques et enregistrement GR correspondant (RUF M. & AIGNER T. 2004)

Dépôts silico-clastiques Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Dépôts silico-clastiques Dépôts carbonatés Exemple d’évolution de résistivité dans une formation carbonatée (THEYS et al., 1983) Dissolution  Porosité secondaire (vacuoles) combinaison densité – neutron et sonique SPI = ND - S (SPI)rel =  ND - S / ND. Cristallisation (perte de porosité) Détectée par les outils : neutron, densité, sonique Stylolithisation (Pression-solution)  Concentration de matériaux insolubles (argiles, charbon, oxydes de fer…), une perte de porosité et une augmentation de la radioactivité, (uranium) Surfaces encroûtées « hard ground »  Surface très cimentée, riche en oxyde de fer et de manganèse. Se caractérise sur les diagraphies par un très fin pic très résistant et dense, surtout vu par les microdispositifs (MLL*, ML*, HDT*), surmonté par un pic de radioactivité L’aspect des courbes de résistivité du pendagemètre qui permet de reconnaître le changement de la texture dans une série calcaire (O. SERRA, 1985)

ENVIRONNEMENT MARIN OUVERT Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Dépôts silico-clastiques Dépôts carbonatés Caractérisation diagraphique des faciès et des milieux de dépôts de la séquence régressive du Dogger du Bassin de Paris (J. Dumay et T. Kenaan) GR PS RESISTIVITE NEUTRON Caractéristiques faciologiques et diagraphiques Séquence « LAGON » Séquence « BARRIERE » Discordance : contact abrupt sur les différentes diagraphies. Hard ground possible parqué par un mince niveau très résistant et compact Lagon interne : basse énergie, calcaire sublithographique de type Comblanchien, légère radioactivité, pratiquement pas de déflexion de PS, résistivité très élevée, porosité faible ou nulle. Noter quelques bancs plus poreux et conducteurs pouvant correspondre aux calcaires à pellets du lagon externe Lagon externe : moyenne énergie, calcaire à pellets, déflexion PS, résistivité et porosité moyenne, radioactivité faible à moyenne. Noter les deux niveaux attribués à la zone d’arrière-barrière : résistants et compacts, légèrement radioactifs. BARRIRE : énergie élevée, calcaire oolithique et calcarénites bioclastiques. Radioactivité la plus basse de la formation, déflexion maximum de la PS, porosité élevée, résistivité faible liée à la présence d’eau salée. Avant barrière : énergie moyenne, calcaire bioclastique et graveleux Barrière : noter que si la résistivité et porosité sont voisines de celles des calcaires argileux, la radioactivité et la PS sont fondamentalement différentes. Avant barrière : légère radioactivité, résistivité élevée, compacité, légère déflexion à la PS. MER OUVERTE : dépôts évoluant de bas en haut des marnes aux calcaires microcristallins. Diminution progressive de la radioactivité. Pas de déflexion de PS Résistivité très basse dans les marnes, augmentant vers le haut. Index de porosité neutron diminuant vers le haut Niveau de transgression marqué souvent par un pic radioactif lié à des dépôts phosphatés MARIN RESTREINT ENVIRONNEMENT MARIN OUVERT Séquence négative régressive

Dépôts silico-clastiques Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Dépôts silico-clastiques Dépôts carbonatés Modèle de dépôt en rampe, réponse diagraphique et log lithologique dans le champ Thomasville. Les niveaux siliciclastiques et carbonatés ont un contact graduel. Un changement latéral et vertical correspondant à des séquences de progradation (les profondeurs en pied) (J.H. BARWIS & al.1995) 0 - GR - 60 100 - SONIC- 50 SUPRARATIDAL INTERTIDAL OOID SHOALS UPPER TO LOWER SHOREFACE & BARS UPPER TO LOWER RAMP LOWER RAMP TO BASIN SABKHA INTER TIDAL LAGOON SHOAL & TIDAL INLETS RAMP UPPER LOWER BASIN

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Interprétation « Quick Look » Localisation des zones réservoirs Détermination de la porosité Fluides en place L’étude concerne plus particulièrement les réservoirs forés en boue à l’eau ; elle est limitée aux formations propres (sans argiles), ou supposées telles. Les saturations en eau sont estimées à partir de la formule d’Archie (n = 2) Une formule empirique reliée à la saturation de l’eau de la zone lavée à celle de la zone vierge Les échelles de la densité et neutrons doivent être compatibles Les résistivités doivent être en échelles logarithmique  Résistivités dans la zone vierge  courbe de résistivité profonde (LLd ou ILd). Résistivité dans la zone lavée  courbe de résistivité à très faible profondeur d’investigation (MLL ; MSFL).

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Localisation des zones réservoirs Interprétation « Quick Look » Détermination de la porosité Fluides en place Localisation des zones réservoirs à l’aide de la PS, GR, du diamétreur et du microlog. (SERRA, 1985) 6 MICRODIAMETREUR 16 10 MICRONORMALE 2 0 MICROLOG (Ohms – m2/m) 10 MICROINVERSE 11 0 10 mV PS Lithologie Gamma ray (API) 150 0 Les mesures diagraphiques au niveau des réservoirs sont influencées par :  Les caractéristiques des minéraux et la texture.  La saturation en fluides (eau et hydrocarbures) en fonction de la porosité. Déflexion de la courbe de PS par rapport à la ligne de base des argiles (sauf si le contraste de salinité entre l’eau de formation et le filtrat de boue est trop faible) La GR est généralement faible, sauf si des éléments détritiques radioactifs sont présents. Une diminution de la valeur de diamétreur par rapport au diamètre de l’outil de forage qui est un indice de formation de mud-cake suite à une invasion. Le micronormale et le microinverse du microlog présentent le plus souvent une séparation positive.

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Localisation des zones réservoirs Interprétation « Quick Look » Détermination de la porosité Fluides en place Sonique Densité Neutron  Porosité matricielle Porosité totale Porosity Evaluation from Sonic Sonique (BHC/LSS/SDT) t   tf  (1 - ) tm s  (t - tm)  (tf - tm) s  (t - tm)  (tf - tm) . 1/ Bcp formations consolidées formations sableuses, coefficient de compaction Bcp.  Porosité (pu) 10 20 30 Interval transit time (µs/ft 40 60 80 100 120 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Bcp 1.2 1.1 1.0 f 10 20 30 D Porosité (pu) b black Density (g/cc or Mg/m3) 2.8 2.6 2.4 2.2 2.0 ma = 2.87 (dolomite) ma = 2.83 ma = 2.81 (limestone) ma = 2.68 ma = 2.85 (sandstone) Dolomite Limestone Sandstone Litho – densité (LDT) b =  f + (1-) ma D = (ma - b) / (ma - mf) b : black density; ma : d. de la matrice f : d. du fluide0 Neutron compensé (CNL) L’enregistrement est donné directement en « Unité de Porosité » (P.U.) en combinaison avec le LDT avec des échelles compatibles

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Localisation des zones réservoirs Interprétation « Quick Look » Détermination de la porosité Fluides en place ZONE PROPRE A EAU OU HYDROCARBURES DENSES 2.2 b 2.7 30 N© 0 2.15 b 2.65 30 N 0 G Compatibilité des échelles densité et neutron en matrice calcaire 2.2 b 2.7 2.15 b 2.65 Grès Calcaire Dolomie 0.5 g/cm3 30 % 0.5 g/cm3 30 % 30 N© 0 30 N 0 G Le standard primaire de calibration des outils est une série de blocs rocheux, à Houston Texas : Calcaires aquifères dont la porosité est connue de façon très précise. S. BOYER, P. SALVIGNOL (1993) – Les diagraphies au câble, Edition Technip SCHLUMBERGER – ELF – ESSON.

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Localisation des zones réservoirs Interprétation « Quick Look » Détermination de la porosité Fluides en place Comparaison des courbes Rt (LLd ou ILd) et Rxo (MLL ou MSFL) Zone à eau Rt et Rxo parallèles Rt Rw Rxo Rmf = Rt : courbe de résistivité correspondant à la plus grande profondeur d’investigation latérale (zone vierge) Rxo: courbe de résistivité correspondant à la plus faible profondeur d’investigation latérale (zone lavée) Zone à eau Zone à hydrocarbures NIVEAU RESERVOIR 1 10 100 SW Zone à hydrocarbure Superposition des courbes Rt et Rxo dans la zone à eau (Rt à droite de Rxo) l’écart entre les deux courbes représente la quantité d’hydrocarbures contenue Contact Eau - hydrocarbures Rt Rxo La saturation en eau peut être estimée à l’aide d’une échelle logarithmique (réglette 5/8) Rt Rxo = Rmf . Rw S. BOYER, P. SALVIGNOL (1993) – Les diagraphies au câble, Edition Technip SCHLUMBERGER – ELF – ESSON.

Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Localisation des zones réservoirs Interprétation « Quick Look » Détermination de la porosité Fluides en place Porosity 0 EATT 1000 Rxo LOG 0 (ohm.m) 50 30 EPT 0 30 CNL 0 30 PU FDC 0 FLUID Invaded zone Formation FRESH WATER SALT WATER SHALES OIL GAS ACCORDING TO DIAMETER OF INVASION AND Rmf ACCORDING TO DIAMETER OF INVASION, RESIDUAL OIL SATURATION AND Rmf HIGH ATTENUATION FOR LOW Rmf VALUES Comparaison de la porosité déduite d’un outil EPT à celles provenant d’un outil neutron (CNL) et d’un outil de mesure de densité (FDC). Les schémas de la figure expliquent comment différencier tout à la fois les zones à hydrocarbures et la nature des hydrocarbures. EPT quick – look : schémas expliquant comment reconnaître les différents types de fluides présents dans un réservoir (O. SERRA, 1985)

RESISTIVITE Ohms-m²/m Les Diagraphies Différées Reconstitution des environnements de dépôts Acquisition Interprétation Généralités Étude des réservoirs et caractérisation des fluides Localisation des zones réservoirs Interprétation « Quick Look » Détermination de la porosité Fluides en place DENSITE (g/cm3) 1.85 2.35 2.85 RESISTIVITE Ohms-m²/m 0.1 1 Normale 10 100 0.1 1 Induction 10 100 INDEX DE POROSITE NEUTRON Equivalent calcaire 60 45 30 15 0 GAMMA RAY (API) 0 120 Profondeurs 2100 2300 Exemple de superposition des courbes de densité et d’indice d’hydrogène-neutron (en échelle compatibles) permettant de détecter un réservoir à gaz (O. SERRA, 1985) NIVEAU RESERVOIR GAZ EAU O.W.C

Diagraphies différées de plates formes carbonatées CHAPELLIER D. et BARON L. – Diagraphie aquifère et Principes de base (cours en ligne de géophysique, Université de Lausanne, IFP) CHAPELLIER D – Prospection électrique de surface (cours en ligne de géophysique, Université de Lausanne, IFP) CHAMBRE SYNDICALE DE LA RECHERCHE ET DE LA PRODUCTION DU PETROLE ET DU GAZ NATUREL (1986) – Corps sédimentaires : exemples sismiques et diagraphiques, Edition Technip. CHAMBRE SYNDICALE DE LA RECHERCHE ET DE LA PRODUCTION DU PETROLE ET DU GAZ NATUREL (O. SERRA et al., 1975) – Interprétation rapide sur chantier des diagraphies différées en trou ouvert, Edition Technip. JOHN H. BARWIS, JOHN G. Mc PHERSON, JOSEPH R.J. STUDLICK (1995) – Sandstone petroleum reservoirs. RUF M. & AIGNER T. (2004) – Facies and poroperm characteristics of a carbonate shoal (Muschelkalk, south German basin): a reservoir analogue investigation – Journal of petroleum geology, Vol. 27 (pp 215-239). SELLEY RICHARDC. (1998) – Elements of petroleum geology SERRA O. (1985) - Diagraphies différées. Bases de l’interprétation. Tome 2 : Interprétation des données diagraphiques. Mémoire 7 du Bulletin des Centres de Recherche Exploration Production Elf-Aquitaine. SERRA O. et SERRA L. (2000) - Diagraphies, acquisition et applications. SCHLUMBERGER (1993) – Séminaire d’interprétation des diagraphies, révisé par K.F.Witchtl (Janvier, 1990) et traduit par J.Suau (1992). S. BOYER, P. SALVIGNOL (1993) – Les diagraphies au câble, Edition Technip SCHLUMBERGER – ELF. Bibliographie M E R C I Pour votre attention Diagraphies différées Applications des Dans la reconnaissance des environnements de plates formes carbonatées et silicoclastiques Proposé par Mr. MOURAD BEDIR Mr. MOUHAMED SOUSSI Préparé par Mourad KAABI