Géophysique en forage

Géophysique en forage

Intervenant : Coefficient Crédits ECTS Heures UE
P. PEZARD 1 1 12 obligatoire

La géophysique en forage (ou "méthode diagraphique") est une méthode issue de l'exploration pétrolière inventée en 1927 en Alsace, à Pechelbronn, par les frères Schlumberger. Elle a ensuite été développée en termes d'instrumentation et d'analyse des mesures dans ce cadre pendant une cinquantaine d'années. Notamment avec la mise au point d'outil de petit diamètre (< 50 mm) elle a ensuite été appliquée à nombre de domaines approchés par forage comme l'exploration minière, l'hydrogéologie, la géotechnique, la géothermie, le stockage souterrain de gaz ou de déchets divers ou encore la recherche scientifique. Offrant une représentation scalaire à échelle métrique des réservoirs rencontrés, les diagraphies traditionnelles sont complétées par l'imagerie de paroi qui offre une représentation centimétrique et orientée des structures traversée par forage. 

Contenu du cours :

  • 1. Structure des réservoir pétroliers

En utilisant comme fil conducteur la problématique pétrolière, et donc l'imagerie à échelle centimétrique à métrique des structures géologiques rencontrées dans le cadre de l'exploration des bassins sédimentaires, les principales méthodes (électriques, nucléaires et acoustiques) utilisées pour décrire à la fois le contexte géologique (clastique ou carbonaté) et le contenu en fluides (eau, huile, gaz) de l'espace poreux sont abordées sous l'angle de la physique des capteurs déployées en forages, ceci afin de souligner les limites des différentes méthodes. Des éléments d'interprétation diagraphique en contexte pétrolier permettent d'aborder sous forme de synthèse  la question de l'estimation par forage des réserves d'hydrocarbures. Une distinction est faite entre les mesures "instantanées" (LWD), réalisées en cours de foration, et celles obtenues à l'aide d'un câble électroporteur (wireline) encore appelées "diagraphies différées". 

  • 2. Dynamique des réservoirs pétroliers

L'une des notions essentielles de l'exploration du sous-sol est la mécanique de le croûte terrestre qui conditionne la stabilité dans le temps de ces télescopes vers l'intérieur de la Terre que constituent les forages. Les différentes méthodes permettant de décrire la géométrie des forages et de les relier au tenseur de contraintes auxquels ils sont soumis sont donc abordées, principalement par le biais de l'imagerie de paroi. Les différentes méthodes de mesures de pression et de température sont également décrites, permettant l'accès au champ de pression in-situ, à la nature des fluides présents dans les réservoirs, ou encore aux modes de transport de la chaleur, permettant d'accéder au calcul du flux de chaleur terrestre ou d'identifier des circulations de fluides. 

  • 3. Applications non pétrolières

Divers exemples tirés de chantiers hydrogéologiques, géotechniques, géothermaux, concernant le stockage géologique souterrain ou encore la recherche scientifique sont utilisé pendant le cours pour illustrer le potentiel ainsi que les limites des différentes méthodes géophysique en forage.