Mise à l’échelle de la modélisation de bassin et applications

Contexte du bassin de Elgin-Franklin

Le champ d’étude est situé dans une zone à haute pression et haute température du graben central de la mer du Nord (figure 5.1, 5.2). La section modélisée correspond à la ligne noire sur la figure 5.2. Cette section a l’avantage de passer par deux puits d’intérêt à savoir un puits dans la zone Franklin et un puits dans la zone 30/1C. Cette section fait partie du système de rift de la mer du Nord qui peut être considéré comme un exemple typique de graben allongé. Sa configuration actuelle est le résultat de l’évolution générale de la tectonique du Nord-Ouest de l’Europe [Ziegler, 1990] et d’au moins deux phases de rifting, une au cours de la permo-triassique (290 – 210 Ma) et l’autre au jurassique supérieur (155 – 140 Ma), qui ont joué un rôle clé dans son développement [Rolando et Volkman, 2008]. La tectonique plus récente est considérée comme peu active dans la zone étudiée. Le graben central de la mer du Nord est caractérisé par des pressions de pores très importantes dans les couches profondes du crétacé et du jurassique. Ces surpressions ont un impact sur la migration secondaire des hydrocarbures, sur la fuite des hydrocarbures du fait de la fracturation naturelle et sur le comportement du bassin dans son ensemble. Dans ce contexte la surpression est contrôlée par le dépôt dynamique des sédiments et la perméabilité de la couverture régionale. Le choix de cette zone est guidé par la volonté de confronter notre critère de rupture aux modèles actuels utilisés dans les simulateurs de bassin dans un contexte géologique où l’on observe des taux de sédimentation rapide. L’étude se base sur un modèle de bassin 2D qui a fait l’objet de publication [Rudkiewicz et al., 2000]. 103 Mise à l’échelle de la modélisation de bassin et applications Modelisation de la fracturation naturelle des sédiments Figure 5.1 – Contexte du bassin de Franklin. Source : [Rudkiewicz et al., 2000] Figure 5.2 – Position de la section d’étude en noir correspondant à Elgin-Franklin. Source : [Rudkiewicz et al., 2000] 104 Modelisation de la fracturation naturelle des sédiments

Modélisation de la fracturation naturelle

Une section transversale en 2D qui coupe la crête structurelle du champ est construite en prenant en compte une série de 31 évènements correspondant à des marqueurs stratigraphiques (voir figure 5.3). A chaque formation est associée lors de l’enfouissement une lithologie décrivant la compaction (porosité/profondeur), la conductivité et la perméabilité de la roche. Les paramètres géologiques et tectoniques sont bien connus dans le graben central à cause de la longue période d’exploitation de cette zone. Les paramètres des lithologies et les conditions en températures sont étalonnés sur les températures actuelles et les pressions, provenant de données de puits.Pour la génération de la surpression dans le bassin on suppose comme principale source le mécanisme du déséquilibre de compaction [Swarbrick et Osborne, 1998] et les effets de l’hétérogénéité des propriétés de la lithologie et de la vitesse de sédimentation [Ouraga et al., 2017]. Cette zone est reconnue très peu tectonique. Il y a certes des failles, mais ces failles sont anciennes et inactives depuis longtemps notamment pendant le dernier événement de sédimentation qui dure 1.64 Ma (figure 5.3), et qui voit un taux de sédimentation rapide de près de 700 m/Ma. La source de fracturation naturelle potentielle décrite dans les chapitres 3 et 4 est donc potentiellement prépondérantes dans ce champ. Le critère présenté dans le chapitre 3 est utilisé pour décrire la fracturation dans le champ de Franklin. On suppose des tailles de défauts à l’interface entre les couches dans les bassins de 2 cm dans les couches d’argiles et de 4 cm dans les couches de Hardgrounds avec une résistance de 5 MPa. L’hypothèse de défauts plus grands dans les couches de Hardgrounds se justifie par le fait qu’on retrouve souvent dans ces formations des coquillages, des racines et des bioturbations comme le montre la figure 5.4.