Evaluation des bassins par modélisation intégrée en deux dimensions des transferts techniques, de l'écoulement des fluides, de la genèse et de la migration des hydrocarbures Basin Evaluation by Integrated Two-Dimensional Modeling of Heat Transfer, Fluid Flow, Hydrocarbon Generation, and Migration

Abstract

Le modèle de bassin exposé dans cet article décrit les phénomènes physiques et chimiques qui contrôlent la formation d'accumulations commerciales, dans le cadre évolutif d'un bassin sédimentaire affecté par la subsidence : transfert de chaleur, compaction et écoulement de l'eau, génèse des hydrocarbures, migration diphasique de l'eau et des hydrocarbures. Le modèle tient compte des variations de conductivité et des phénomènes thermiques transitoires pour reconstituer les paléo-températures. Des validations quantitatives de la reconstitution des paléo-températures et du modèle cinétique de formation des hydrocarbures peuvent être obtenues par comparaison avec les températures actuelles et les données géochimiques. Les écoulements et les surpressions induits par la compaction sont décrits en couplant une loi de compaction avec la loi de Darcy, classique pour les écoulements de l'eau, en ajoutant un critère de fracturation hydraulique naturelle. Ceci permet de modéliser les pressions anormales dans des séquences deltaïques récentes (delta de la Mahakam), comme dans des bassins liés à des rifts anciens (mer du Nord). Une adaptation de la loi de Darcy aux écoulements diphasiques permet de reproduire la migration primaire et la migration secondaire. En particulier, le modèle permet d'étudier le rôle des pressions anormales et l'influence des failles sur la migration et le piégeage. Nos résultats confirment que les modèles de bassins peuvent contribuer à synthétiser les données géologiques, géophysiques et géochimiques dans un schéma cohérent. En précisant l'évaluation pétrolière, ces modèles constituent une des principales voies pour améliorer l'efficacité de l'exploration. The basin model discussed in this paper describes the physical and chemical phenomena that control the formation of commercial accumulations of hydrocarbons in the moving framework of a subsiding sedimentary basin : heat transfer, compaction and water flow, hydrocarbon generation, and two-phase migration of fluids. The model reproduces the influence of conductivity variations and of transient heat transfer on paleotemperatures. Quantitative verification of the paleotemperature reconstruction and of the kinetic model of hydrocarbon generation may be obtained from present temperatures and geochemical data. Compaction-driven flows and overpressures are described by coupling a compaction law with Darcy's law for water flow and a criterion for natural hydraulic fracturing. This formulation allows modeling of overpressures in young deltalic sequences (e. g. , the Mahakam delta, Indonesia) as well as in old rift basins (e. g. , the North Sea). An adapted two-phase Darcy's law reproduces primary and secondary migration. In particular, the model helps investigate the role of overpressures and fault behavior on hydrocarbon migration and entrapment. Our results confirm that basin models contribute to the synthesis of geological, geophysical, and geochemical data consistently. By defining parameters for petroleum evaluations, these models increase exploration efficiency.