Amélie Cavelan

Impact de l’évolution diagénétique de la matière organique sur la porosité des roches mères pétroligènes à gaz.

Amélie Cavelan, Mohammed Boussafir, Olivier Rozenbaum.

Institut des Sciences de la Terre d’Orléans, UMR 7327, CNRS-Université d’Orléans-BRGM, 1A Rue de la Férollerie, 45071 Orléans Cedex 2, France

Les formations argileuses riches en matière organique (MO) forment des couches généralement très peu perméables. Contrairement à la plupart des roches possédant une perméabilité aussi faible, la porosité de ces formations peut être très forte (5 à 10%). C’est ce réseau poral très développé qui permet le stockage d’une quantité importante de gaz à un stade de maturité thermique plus avancé. Une meilleure connaissance des processus à l’origine de la porosité de ces argilites à gaz pourrait donc permettre, non seulement, de prédire la capacité de production d’une formation pour un meilleur ciblage lors de l’exploitation, mais également, d’améliorer les techniques d’extraction pour en limiter les impacts environnementaux.

Cependant, l’identification de ces mécanismes s’avère complexe. Il est difficile de caractériser ce réseau poral très hétérogène. La porosité accessible au gaz et au fluide pouvant parfois être très différente de la porosité totale (pas toujours très bien connectée), les valeurs de porosité peuvent grandement varier en fonction de la technique de mesure employée. Il est d’ailleurs généralement nécessaire de combiner plusieurs méthodes pour caractériser au mieux la microstructure de ces roches mères. A cette difficulté s’ajoute la multitude de facteurs qu’il faut prendre en considération. Il semblerait qu’une étroite relation existe entre la teneur en MO de ces réservoirs et la quantité de gaz qu’ils peuvent contenir. Cela suggère que le gaz est préférentiellement contenu au sein de la porosité organique. Or, cette microporosité semble dépendre tout autant des interactions organo-minérales qui prennent place lors de la mise en place du sédiment que de la maturation thermique qui permet la formation du gaz. L’ensemble des processus affectant les assemblages organo-minéraux de ces roches au cours leur histoire doit donc être pris en compte. Pourtant, si la participation de la MO et de la phase minérale dans la formation de la porosité au cours de la diagenèse thermique a été observée à plusieurs reprises, les relations entre la MO, les minéraux et la porosité ont très souvent été prises en compte séparément. Ainsi, quelques questions persistent : quelle est la part de la réactivité de la phase minérale, et notamment des argiles, dans la mise en place du réseau poral des schistes à gaz ? Quel est l’impact des transformations géochimiques simultanées des argiles et de la MO sur l’évolution globale de la porosité au cours de la diagenèse thermique ?

Afin de tenter d’apporter quelques réponses à ces questions, la démarche envisagée lors de ce travail consiste à caractériser la porosité d’échantillons (naturels ou maturés artificiellement) à différents stades de maturité thermique. Ainsi, des observations au microscope optique et au microscope électronique à balayage ont été réalisées sur ces échantillons ainsi que des mesures de porosité par adsorption de diazote (BET) et par porométrie mercure. Les caractéristiques du réseau poral ont, par la suite, été comparées aux propriétés de l’assemblage organo-minéral (minéralogie, teneur en MO, caractéristiques de la MO…). L’objectif étant, non seulement, d’identifier les facteurs à l’origine des propriétés structurales actuelles de ces échantillons mais également de comprendre comment leur microstructure évolue au cours de la diagenèse thermique.

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