L’imagerie sismique reste encore un outil important dans la caractérisation des réservoirs géologiques. Dans le cas des réservoirs carbonatés, l’origine biologique des sédiments, ainsi que leur transformation au cours du temps lors de la diagenèse , apporte de nombreuses hétérogénéités de structure1.
L’interprétation géologique des réflecteurs sismiques observés dans ces réservoirs peut se révéler très difficile du fait du peu d’observations directes, limitées le plus souvent au niveau des puits d’exploration. Des variations latérales de faciès2 peuvent alors entraîner des interprétations fausses et induire par exemple des erreurs dans l’identification des zones riches en fluides.
Un moyen d’établir le lien entre faciès géologique et signature sismique est d’étudier, à l’affleurement, des roches analogues aux réservoirs carbonatés situés en profondeur[1]. Actuellement, un projet de recherche IFPEN étudie une formation carbonatée lacustre appartenant à la formation Green River, d’âge Eocène, affleurant dans le sud-ouest du Wyoming (USA). On y caractérise un affleurement d’échelle métrique, d’un point de vue sédimentologique et diagénétique, afin de transformer en image sismique les différents faciès carbonatés (figure A), grâce à la mesure des vitesses acoustiques d’ondes P3 (figure B).
Une modélisation sismique classique a été réalisée, en traduisant ces vitesses en réflecteurs sismiques. Cette modélisation se réalise tout d’abord dans le domaine temporel puis elle est convertie en équivalent profondeur grâce à une loi de vitesse issue des mesures réalisées sur l’affleurement. La différence entre l’image en temps (figure C) et l’image en profondeur (figure D) est représentative de ce qui peut être observé à grande échelle, en sismique de réservoir. Ce passage temps–profondeur est un enjeu majeur, surtout pour ce type de milieu fortement hétérogène en termes de vitesses de propagation des ondes.
Les réflecteurs sismiques sont classiquement utilisés en modélisation de bassin et de réservoir comme des surfaces correspondant à un même âge géologique (dépôt ou érosion). L’étude confirme, à petite échelle, que cette interprétation peut se révéler erronée, un réflecteur sismique pouvant correspondre à un changement de faciès au sein d’un même dépôt géologique. En l’absence d’une bonne connaissance sédimentologique des roches carbonatées imagées, il est donc possible de mal interpréter ces objets géophysiques.
L’étude démontre également l’importance des études d’analogues sur le terrain, seul moyen d’obtenir toutes les données nécessaires pour mettre en relation les mesures géophysiques avec la réalité sédimentologique.
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B : Discrétisation des faciès et des mesures de vitesses
réalisées sur l’affleurement.
C : Sismique synthétique en temps.
D : Sismique synthétique en profondeur.
1- Ensemble des processus physico-chimiques et biochimiques qui interviennent dans la transformation des sédiments en roches sédimentaires.
2- Aspect revêtu par une roche sédimentaire : ensemble de ses caractères lithologiques (minéralogie, géométrie, structure sédimentaire, etc.) ou paléontologiques (contenu en fossiles).
3- Onde élastique de compression, c’est l’onde sismique qui se propage le plus rapidement au travers d’un volume rocheux.
[1] C. Bailly, J. Fortin, M. Adelinet, Y. Hamon. (2019). Upscaling of Elastic Properties in Carbonates: A Modeling Approach Based on a Multiscale Geophysical Data Set; Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 124(12), 13021-13038.
>> DOI: 10.1029/2019JB018391
Contact scientifique : Mathilde Adelinet
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