A la recherche des hydrocarbures

A la recherche des hydrocarbures

Travail réalisé par Marc Tartière, le 7-06-2010

Aujourd’hui, les études sismiques constituent la plus importante méthode de recherche du pétrole. On sait que les ondes sismiques se propagent à des vitesses différentes selon la constitution du sol. Comme les ondes du son ou de la lumière, les ondes sismiques sont réfractées ou réfléchies lorsqu’elles passent d’une formation rocheuse à une autre.
La méthode sismologique consiste à envoyer dans le sol des vibrations sous forme de minuscules tremblements de terre. Les ondes sismiques réfractées et réfléchies sont enregistrées par des géophones, appareils de mesure ultrasensibles. Des ordinateurs performants traitent les données et fournissent une image tridimensionnelle du sous-sol géologique.

Etudes sismiques

D’après UVUP - Union Pétrolière, Löwenstrasse 25, 8001 Zurich

Activité : concevoir un modèle pour comprendre le contexte géodynamique de la formation des pétroles et prévoir la localisation d’un gisement.

Cette activité peut être réalisée dans le cadre des nouveaux programmes de seconde ou de première S (Thème2 Enjeux planétaires contemporains)

Notion du programme de seconde : « Le soleil : une source d’énergie essentielle »

La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que transformation et conservation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières.
La connaissance de ces mécanismes permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées. Cette exploitation a des implications économiques et environnementales.

Notion du programme de première S : « A la recherche d’hydrocarbures »

Le modèle de la tectonique des plaques constitue un cadre intellectuel utile pour rechercher des gisements pétroliers. À partir de l’étude d’un exemple on montre que la tectonique globale peut rendre compte :
- d’un positionnement géographique du bassin favorable au dépôt d’une matière organique abondante et à sa conservation ;
- d’une tectonique en cours de dépôt (subsidence) et après le dépôt qui permettent l’enfouissement et la transformation de la matière organique puis la mise en place du gisement.
La rare coïncidence de toutes ces conditions nécessaires explique la rareté des gisements dans l’espace et le temps.

Objectif : modéliser la localisation d’une roche réservoir

 Matériel et logiciels : deux barres de roches (ici un granite et un calcaire du Gard), capteurs piézométriques et logiciel Audacity.

Remarques préalables  : les enregistrements effectués ont été réalisés plusieurs fois et ils montrent les mêmes tendances.Les mesures étant reproductibles (aux erreurs près), on peut considérer qu’elles sont significatives. Ces enregistrements nécessitent l’utilisation de tables très rigides (4 pieds séparés et non des pieds en Z) posées sur un polystyrène extrudé très dense.

1er enregistrement :

les deux barres rocheuses ne se touchent pas : un intervalle (air existe entre les barres). C’est le témoin montrant que les ondes (S) engendrée par le choc au niveau C1, ne se propage pas jusqu’à C2 par le sol.

montage

schéma montage 1

Schéma du Montage

C1 et C2 sont deux capteurs piézométriques ou deux accéléromètres.

 

Résultat du 1er enregistrement :

Résultats du 1er enregistrement

Le capteur C2 ne reçoit pas d’ondes.

 

2ème enregistrement :

les deux barres sont en contact. Les ondes S engendrées par l’impact se propagent. On peut calculer leur vitesse de propagation entre C1 et C2

Montage 2

Schéma du montage 2

Schéma du Montage

 

Résultat du 2e enregistrement :

Résultats du 2ème enregistrement

 

Les ondes S sont enregistrées par le capteur C2. La durée nécessaire à la propagation dans les deux barres rocheuses est de 0,567 ms.

La longueur entre les deux capteurs est de 95 (granite) + 60 (calcaire du gard) = 155 cm.
La vitesse moyenne mesurée est de 2,733 km.s-1.

3ème enregistrement :

les deux barres sont séparées par une éponge fortement imbibée de glycérine et enfermée dans un sac en plastique pour congélation (on peut choisir l’huile moteur mais c’est plus « sale » et délicat à manier ; la glycérine peut être enlevée plus facilement au lavage avec un détergeant).

Montage 3

détail de la zone de contact

Détail de la zone de contact

Schéma du montage 3

Schéma du Montage

Résultat du 3e enregistrement :

résultats 3ème enregistrement

 

Remarque  : pour mesurer le délai d’arrivée des ondes, il est nécessaire d’amplifier au maximum l’amplitude car une forte atténuation se produit au niveau du 2ème capteur (d’où une échelle d’amplitude différente pour ces résultats)

On peut calculer à nouveau la vitesse de propagation des ondes S entre les capteurs C1 et C2.

La durée mesurée est ici de 3,764 ms pour une distance parcourue 160 cm (95 + 60 + 5 =épaisseur de l’éponge).
La vitesse calculée est de l’ordre de 0,425 km.s-1. Elle est largement inférieure à celle attendue.

Les ondes sont en retard. Il existe donc une anomalie de vitesse des ondes S engendrée par la présence du réservoir (éponge imbibée de glycérine).

Un retard des ondes S générées à un endroit précis peut donc signifier la présence d’une roche réservoir.

 

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