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Thèse--Sc. nat.--Bordeaux III, 1979. / 1980 d'après la déclaration de dépôt légal. Bibliogr. p. 259-272.

Les calcaires hémipélagiques du Sud-Est de la France sont caractérisés par de faibles valeurs de porosité et de perméabilité. Ces caractéristiques permettent de considérer ces roches comme de potentiels analogues des réservoirs pétroliers non-conventionnels ou des aquifères fissurés. Ces réservoirs sont d’une importance capitale dans le contexte économique actuel. Néanmoins, l’exploitation de ce type de réservoir représente des risques industriels et des challenges techniques qui doivent être gérés pour réduire leur empreinte sur l’environnement.Ce travail apporte une quantité significative de nouvelles données et des méthodes pour caractériser les réservoirs carbonatés non-conventionnels. Il démontre l’importance des figures de compaction (stylolites, microstylolites et faisceaux de pression-dissolution) sur la capacité de stockage des fluides dans ce type de réservoir. Il montre aussi que l’évolution diagénétique des sédiments carbonatés hémipélagiques dépend de processus précoces (cimentations précoces, compaction différentielle) et éventuellement de réactivations plus tardives (inversion de contraintes tectoniques). Le couplage des modèles 3D avec les géostatistiques apparaît comme un protocole valide et rapide pour identifier les éléments clef (faciès, fractures et stylolites) qui jouent un rôle dans la distribution des hétérogénéités pétrophysiques des réservoirs non-conventionnels. Cette méthode permet aussi de générer des modèles équiprobable de corps géologiques fracturés et perméables permettant de possible investigations sur la distribution des zones d’écoulement préférentiels. / Hemipelagic limestones from the South-East of France are characterized by low values of porosity and permeability that allow considering these rocks as potential analogs to unconventional oil and gas reservoirs or fissured aquifers. These reservoirs are of primary importance in today’s economical context where the energy and the water’s demands grow with the increase in the world population. Nevertheless, the industrial exploitation of such reservoirs faces series of environmental risks and technical challenges that require to be managed in order to reduce their footprint on the environment.This work brought a significant amount of new data on unconventional carbonate reservoirs. It highlights how important compaction features (stylolites, microstylolites, solution seams) may be to fluids storage in such reservoirs. It shows that the diagenetic evolution of hemipelagic carbonate sediments depends on both early processes (sorting, early cementation, differential compaction) and eventual late reactivations (under tectonic stress inversion for example). Coupling three-dimensional modeling with geostatistics appear as an accurate and fast protocol to identify key elements (facies, fractures and stylolite) that play a role in the petrophysical heterogeneity of such unconventional reservoirs. This method also allows identifying equiprobable models of fractures geobodies and investigating the distribution of flow preferential pathways.

Thèse doctorat : Dynamique et environnement sédimentaire : Lille 1 : 2003. / N° d'ordre (Lille 1) : 3420. Résumé en français et en anglais. Bibliogr. p. 121-130.

This thesis demonstrates that geological setting, depositional facies, open system flux of hot basinal brines and descending of shallow waters have a strong impact on the distribution of the diagenetic alterations within continental and paralic/shallow marine sandstones which in turn control the quality and heterogeneities of the reservoirs. Geological setting controls the mineralogical and textural maturity of sandstone, whereas depositional facies control the pore water chemistry (marine, brackish or meteoric), sedimentary texture and sand body geometry. Eogenetic alterations in the fluvial deposits are dominated by precipitation of infiltrated clays, kaolinitization of detrital silicates, whereas the shallow marine deposits are dominated by precipitation of early calcite and kaolinite. Conversely mesogenetic alterations are dominated by clay minerals transformation, quartz overgrowths and Ferroan- carbonates, barite and anhydrite. Flux of hot basinal brines is evidenced by precipitation of mesogenetic minerals that lack of internal sources (e.g. barite, anhydrite and ferroan carbonate cements), which is evidenced by: (1) restricted occurrence of these minerals in downthrown blocks. (2) The high fluid inclusion homogenization temperatures (Th) of quartz overgrowths (Th &gt; 110-139°C), and carbonate cements (T &gt; 80-140°C), which also have light δ18OV-PDB(-17.6‰ to -6.7‰). Flux of hot basinal brines is further evidenced by occurrence of saddle Fe-dolomite along stylolites. Fluid inclusion microthermometry further revealed a dramatic shift in pore- water chemistry from NaCl dominated brines during precipitation of quartz overgrowths to NaCl-CaCl2 dominated brines during cementation by Fe-dolomite. Presence of mixed brine (NaCl+CaCl2) systems in the fluid inclusions suggests flux of descending waters, which have circulated in the overlying carbonate-evaporite successions. The restricted occurrence of oil- filled inclusion to quartz overgrowths and methane to Fe-carbonate cements suggest migration of oil during precipitation by quartz and migration of methane during precipitation by Fe- carbonate cements. The extensive mesogenetic cements in the down thrown blocks is attributed to flux of basinal brines along deep seated faults, i.e. open system diagenesis. Integration of fluid inclusion microthermometry, isotopes, Raman spectrometry and thermal tectonic evolution of basins are essential techniques for unraveling the evolution of basinal fluids, cementation conditions and relative timing of hydrocarbons migration. / <p>Errata: Felaktigt disputationsdatum på spikbladet.</p>

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La géophysique, au sens de la physique d'objets et processus géologiques, est une formidable source de problèmes complexes, au sens de la physique de la matière complexe. Par exemple, des problèmes essentiels ont trait à la mécanique des failles, les avalanches, chargées de fluides ou non, de matière en grain ou plus pâteuse, les phases dynamiques de la sédimentation et les instabilités pendant celle-ci, la fracturation, sèche ou déclenchée par le transport des fluides parcourant les pores de la roche ou du sol, la liquéfaction durant les tremblements de terre, les écoulements d'une ou plusieurs phases fluides non miscibles dans des roches poreuses de géométrie irrégulière, la morphogénèse durant l'évolution des roches sédimentaires où évoluent composition chimique et équilibre mécanique entre les composants des roches, l'évolution dynamique de colloïdes aux interactions variables, les échanges de chaleur dans des écoulements chenalisés, l'évolution de la température et son effet sur la mécanique du système en évolution... . Ces systèmes présentent des interactions qui relèvent de la physique et la mécanique classique, mais avec la présence d'un désordre dans la structure, ou des non-linéarités dans les interactions fondamentales, qui peuvent générer à grande échelle un comportement complexe : notamment, ils peuvent fonctionner sur des échelles de temps et d'espace très étendus, avec coexistence de phases rapides et de phases extrêmement lente, ou avec des déformations diffuses alternant avec des fonctionnements où la déformation est très localisée. L'aspect polyphasique ou polydisperse de ces systèmes peut générer une telle complexité, sans que celle-ci reflète nécessairement la multiplicité des échelles déjà présentes dans la composition du système : dans des systèmes au fonctionnement critique, ou au voisinage de transitions de phases dites du second ordre, de nombreux systèmes dynamiques sont connus pour faire émerger, à partir de désordre présent à petite échelle et d'interaction simples, des organisations à grande échelle du processus en jeu. On aborde dans ce mémoire des modèles analytiques, numériques et des expériences ayant trait à la mécanique de tels systèmes naturels : écoulements mono- ou multiphasiques en milieux poreux ou fracturés, déformables ou non, fractures, avalanches, fonctionnement mécanique des failles, déformation lente des roches avec couplage entre chimie et mécanique.