COURS
LES SYSTEMES PETROLIERS
Master Professionnel
GENIE PETROLIER
M.P.G.P.1
Faculté des Sciences de Sfax,
Département des...
GEOLOGIE DES
HYDROCARBURES?
 La géologie du pétrole ou des HC est un terme utilisé
pour désigner l'ensemble des disciplin...
Investigation Pétrolière
Bassin Sédimentaire (B.S)
 Système Pétrolier (S.P)
 Play
 Prospect
 “Découverte”?
Play
Système Pétrolier
Bassin Sédimentaire
Découverte
Prospect
Stratégie de l’Exploration
Pétrolière
 1. Analyse Globale du Bassin Sédimentaire: Études
Complètes+Nouvelles Licences
 2...
DEFINITION
 Un système pétrolier est un système géologique qui
englobe les roches mères et tout ce qui peut être en
relat...
 Système Pétrolier
 Système naturel englobant des éléments essentiels
interdépendants et processus formant l’unité fonct...
Elements
Roche mère
Chemins de Migration
Roche Réservoir
Roche Couverture
Piège
Génération
Migration
Accumulation
Préserva...
Identification du Système
Pétrolier
 Introduction
 Avant son investigation un Système Pétrolier doit être
identifier en ...
Pod of Active
Source Rock
Reservoirs
Procédures: Identification du
Système Pétrolier
 Le Tableau suivant résume les étapes à
suivre dans l’identification d’un...
Procédures
ETAPE Procédure
 1 Trouver quelques indications de la présence de pétrole
 2 Déterminer la grandeur du systèm...
Nomenclature du Système Pétrolier
 Une désignation unique ou Nom est importante
pour l’identification d’une personne, une...
Parties du nom du système
pétrolier
La nomenclature du système pétrolier
contient différentes parties qui donnent le
nom d...
Exemple de nomenclature d’un SP
Nom de la
Roche Réservoir
Nom de la
Roche Mère
Degré de
Certitude
Phosphoria-Weber(.)
SP: Nomenclature
Critères de sélection du Nom de la Roche Réservoir?
Degré de Certitude
 Un SP peut être identifier selon trois niveaux de
certitudes:
 Prouvé
 Hypothétique
 Spéculatif.
 Le degré de certitude indique la confiance à
laquelle une cosse particulière de Roche Mère
mature a généré des hydrocarb...
Comment déterminer le degré de
certitude?
 Critères des Symboles du Degré de
certitude
 Prouvé: Une corrélation Positive...
Extension Géographique,
Stratigraphique et Temporelle
 Les SP sont limités dans le temps et dans
l’espace.
 Chaque SP es...
Aspects Temporels
Un SP possède trois aspects
temporels importants :
Age
Moment Critique
Temps de Préservation
 L’âge du système signifie le temps nécessaire
dans le processus de génération–migration–
accumulation des hydrocarbures....
 Le temps de préservation du SP vient immédiatement après
le processus de génération–migration–accumulation.
 Il se prod...
Charte des Événements d’un
SP?
 Un tableau des événements qui montre la
relation temporelle des éléments essentiels et
le...
Charte des évènements d’un SP:
exemple
 La charte (tableau) des événements d’un SP montre l’age sur un 1er
axe et les élé...
Charte des Événements d’un SP:
Exemple
From Magoon and Dow, 1994; courtesy AAPG
From Magoon and Dow, 1994; courtesy AAPG
Taille d’un SP
 La taille d'un système pétrolier comprend
le volume total de tous les hydrocarbures
récupérables provenan...
Volume des hydrocarbures
 Les hydrocarbures découverts
comprennent les Indices, les suintements,
et les accumulations de ...
Exemple
Taille Système Pétrolier Deer-Boar (.),
Réserves d'environ 1,2 milliards de barils (bbl).
Efficacité de la
Génération–Accumulation
 L’efficacité de la Génération-Accumulation
est le rapport (exprimé en pourcenta...
 Histoire d’enfouissement
Modélisation de la maturité
thermique
KER = BIT + RESIDUE
à t=0
KER= Vo, BIT=0
à t>0
KER=Vo-Vt, BIT=Vt
dV/dt= k(Vo-Vt)
k=A*e[-Ea/RT]
Cinétique des réactions chi...
Energie d’Activation
Barker, 1996
Energies de Liaisons chimiques
March, 1985
Histoire de subsidence
Barker, 1996
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100 Ma
0 Ma
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AGE en Millions d’années
PROFONDEURenKm
FORAGE
20°C
40°C
60°C
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Le Facteur Température utilisé par Lopatin Barker, 1996
TTI (Time-Temperature Index)
Calcul du TTI : Time-Temperature Index
Indice Temps-Température = Facteur Température * Facteur Temps
Barker, 1996
Etalonnage du TTI
Waples, 1980
La charte de l’histoire d’enfouissement suivante montre le
moment critique et les éléments essentiels du SP fictif de
Deer...
Cartographie d'un SP
Un système pétrolier est cartographié en montrant
l'étendue géographique, stratigraphique et
temporel...
 Cartographie de l’extension géographique
 L'étendue géographique est la zone dans laquelle
le système pétrolier est con...
 Cartographie de l’extension stratigraphique
 L’extension stratigraphique d'un système
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 Cartographie de l’extension temporelle
 L'étendue temporelle du SP est représentée sur la
charte des événements et comp...
La charte de l’histoire d’enfouissement suivante montre le
moment critique et les éléments essentiels du SP
hypothétique d...
Charte des Événements d’un SP:
Exemple
From Magoon and Dow, 1994; courtesy AAPG
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  1. 1. COURS LES SYSTEMES PETROLIERS Master Professionnel GENIE PETROLIER M.P.G.P.1 Faculté des Sciences de Sfax, Département des Sciences de la Terre Hassène AFFOURI 2014-2015
  2. 2. GEOLOGIE DES HYDROCARBURES?  La géologie du pétrole ou des HC est un terme utilisé pour désigner l'ensemble des disciplines géologiques qui sont appliquées spécifiquement à la recherche d'hydrocarbures (exploration pétrolière). Elle porte principalement sur l'évaluation des sept éléments clés dans les bassins sédimentaires:  Origine  Réservoir  Couverture  Pièges  Timing  Maturation  Migration
  3. 3. Investigation Pétrolière Bassin Sédimentaire (B.S)  Système Pétrolier (S.P)  Play  Prospect  “Découverte”?
  4. 4. Play Système Pétrolier Bassin Sédimentaire Découverte Prospect
  5. 5. Stratégie de l’Exploration Pétrolière  1. Analyse Globale du Bassin Sédimentaire: Études Complètes+Nouvelles Licences  2. Développement des Concepts de Play  3. Définir les zones d’Exploration de Play  4. Évaluation des Prospects : inventaire  5. Identifier les Prospects à forer (Proposition) 6. Exécuter des Forages d’Exploration
  6. 6. DEFINITION  Un système pétrolier est un système géologique qui englobe les roches mères et tout ce qui peut être en relation avec les hydrocarbures. Il inclut toutes les structures et processus géologiques essentiels à une éventuelle accumulation d'hydrocarbures (traduction de : Leslie B. Magoon and Wallace G. Dow, AAPG Memoir 60).  L’analyse d’un système pétrolier – Petroleum Systems Approach -– peut ainsi être qualifiée de rigoureuse, de structurée et d´analyse intégrée de toutes les données G&G disponibles, en relation avec le potentiel pétrolier d´un « prospect » ou d´un « play ».
  7. 7.  Système Pétrolier  Système naturel englobant des éléments essentiels interdépendants et processus formant l’unité fonctionnelle à l’origine d’accumulations d’hydrocarbures.  Les éléments essentiels incluent  une roche mère (Source Rock)  une roche réservoir (Reservoir Rock)  une roche couverture (Seal Rock)  un recouvrement (Overburden)  Les processus sont  Formation de piège (Trap formation)  Formation, migration et accumulation d’hydrocarbures Ces éléments essentiels et processus doivent apparaître simultanément dans le temps et dans l’espace de manière à ce que la matière organique contenue dans la roche mère soit convertie en une accumulation d’hydrocarbures.
  8. 8. Elements Roche mère Chemins de Migration Roche Réservoir Roche Couverture Piège Génération Migration Accumulation Préservation Processes Systèmes Pétroliers “Petroleum Systems”
  9. 9. Identification du Système Pétrolier  Introduction  Avant son investigation un Système Pétrolier doit être identifier en admettant qu’il existe et il est présent.  Identification du Système Pétrolier  A fin d’identifier un SP, l’explorateur doit trouver une accumulation de Pétrole. Quelque soit la quantité, peu importe aussi faible, est synonyme d’un système pétrolier. Un suintement d’huiles de surface (Oil Seep) ou de gaz, des indices d’huiles et de gaz dans les forages, ou des accumulations d’huiles ou gaz prouvent la présence d’un SP.
  10. 10. Pod of Active Source Rock Reservoirs
  11. 11. Procédures: Identification du Système Pétrolier  Le Tableau suivant résume les étapes à suivre dans l’identification d’un système pétrolier.
  12. 12. Procédures ETAPE Procédure  1 Trouver quelques indications de la présence de pétrole  2 Déterminer la grandeur du système pétrolier en suivant la série d’étapes suivantes:  a Groupes d’accumulations pétrolières génétiquement en relation en utilisant des caractéristiques géochimiques et des paramètres stratigraphiques.  b Identification de la source par l’utilisation des corrélations Huiles- Roches mères.  c Localisation de la zone générale où la roche mère est active (mature, Pod of active SR) génétiquement responsable des accumulations pétrolières  d Tracer un tableau des accumulations pour déterminer:  La quantité des HC dans le SP,  La Roche réservoir qui contient la grande quantité.  3 Nomenclature du Système Pétrolier
  13. 13. Nomenclature du Système Pétrolier  Une désignation unique ou Nom est importante pour l’identification d’une personne, une localité, un item ou une idée.  Étant Géologues, nous donnons des noms aux roches, aux fossiles, aux formations litho- stratigraphiques, aux évènements tectoniques et aux bassins…  Un nom spécifique d’un SP le différencie des autres systèmes pétroliers et des autres noms géologiques.
  14. 14. Parties du nom du système pétrolier La nomenclature du système pétrolier contient différentes parties qui donnent le nom du système hydrocarboné:  1. La Roche Mère dans la zone mature.  2. Le nom de la Roche Réservoir qui contient le plus grand volume de pétrole en place (OPIP).  3. Le symbole qui exprime le degré de certitude.
  15. 15. Exemple de nomenclature d’un SP Nom de la Roche Réservoir Nom de la Roche Mère Degré de Certitude Phosphoria-Weber(.)
  16. 16. SP: Nomenclature Critères de sélection du Nom de la Roche Réservoir?
  17. 17. Degré de Certitude  Un SP peut être identifier selon trois niveaux de certitudes:  Prouvé  Hypothétique  Spéculatif.
  18. 18.  Le degré de certitude indique la confiance à laquelle une cosse particulière de Roche Mère mature a généré des hydrocarbures dans un gisement.  A la fin, dans la nomenclature du système Pétrolier le niveau de certitude est mentionné par : (!) pour prouvé, (.) pour hypothétique (?) pour spéculatif.
  19. 19. Comment déterminer le degré de certitude?  Critères des Symboles du Degré de certitude  Prouvé: Une corrélation Positive entre Huiles- Roche Mère ou Gaz-Roche Mère (!)  Hypothétique: en l’absence d’une corrélation Positive Hydrocarbures-Roche Mère: Évidence géochimique (.)  Spéculatif : Évidence Géologiques ou géophysiques (?)
  20. 20. Extension Géographique, Stratigraphique et Temporelle  Les SP sont limités dans le temps et dans l’espace.  Chaque SP est peut être décrit en termes de ses propres et uniques éléments et processus dans le temps et dans l’espace
  21. 21. Aspects Temporels Un SP possède trois aspects temporels importants : Age Moment Critique Temps de Préservation
  22. 22.  L’âge du système signifie le temps nécessaire dans le processus de génération–migration– accumulation des hydrocarbures.  Le moment critique est le temps qui décris le mieux la génération–migration–accumulation des hydrocarbures dans un SP. Une carte et une coupe tracées au moment critique montre mieux l’extension géographique et stratigraphique du Système.
  23. 23.  Le temps de préservation du SP vient immédiatement après le processus de génération–migration–accumulation.  Il se produit et s’étend jusqu’à l’actuel.  Il est entouré de tout les changements dans l’accumulation hydrocarbonée.  Durant cette période la dysmigration, la dégradation physique ou la destruction complète des hydrocarbures peuvent avoir lieu.  Au cours du temps de préservation, la dysmigration (mig. III) peut accumuler des HC dans les réservoirs formés après le système pétrolier. En absence d’une activité tectonique significative durant la préservation les accumulations peuvent rester dans leurs lieux de concentration initiaux.  La dysmigration intervient seulement au cours des plissements, fracturation, soulèvements ou érosions.  Enfin, si toute l’accumulation est détruite au cours du temps de préservation, la preuve de l'existence d'un système pétrolier est absente. Un système pétrolier incomplet ou vient tout juste de terminer n'a pas de durée de conservation.
  24. 24. Charte des Événements d’un SP?  Un tableau des événements qui montre la relation temporelle des éléments essentiels et les processus d'un système pétrolier.  Il montre également la durée de conservation et le moment critique pour le système.  Un tableau des événements est utilisé pour confronter les temps où le processus s'est produit avec le temps où les éléments sont formés.
  25. 25. Charte des évènements d’un SP: exemple  La charte (tableau) des événements d’un SP montre l’age sur un 1er axe et les éléments et processus essentiels sur le 2ème axe.  Le temps nécessaire pour le processus de la génération–migration– accumulationet le même pour l’age du système. La charte montre aussi le temps de préservation et le moment critique du système.  La charte des évènements est organisé selon un sens de difficulté croissante. Par exemple, la cartographie et la datation des éléments essentiels d'un système pétrolier sont généralement plus faciles que la cartographie et la détermination de la durée pendant laquelle le processus a eu lieu.  Vue que le système s’intéresse seulement à des accumulations de pétrole déjà en place (découvertes), il n’y a aucun doute que les éléments et les processus ont fonctionné correctement pour faire des champs de pétrole et de gaz. Cependant, plus tard, la charte des événements se transforme en un tableau des risques pour mieux évaluer un play ou un prospect.
  26. 26. Charte des Événements d’un SP: Exemple From Magoon and Dow, 1994; courtesy AAPG
  27. 27. From Magoon and Dow, 1994; courtesy AAPG
  28. 28. Taille d’un SP  La taille d'un système pétrolier comprend le volume total de tous les hydrocarbures récupérables provenant d'une cosse unique de rock mère active.  Ce volume total est utilisé pour comparer les systèmes par rapport aux autres systèmes pétroliers et de déterminer l'efficacité de la production-accumulation.
  29. 29. Volume des hydrocarbures  Les hydrocarbures découverts comprennent les Indices, les suintements, et les accumulations de pétrole et de gaz. La taille d'un système pétrolier est déterminée en utilisant un tableau comme celui des champs dans le Système Pétrolier Deer-Boar (.), avec des réserves d'environ 1,2 milliards de barils (bbl).
  30. 30. Exemple Taille Système Pétrolier Deer-Boar (.), Réserves d'environ 1,2 milliards de barils (bbl).
  31. 31. Efficacité de la Génération–Accumulation  L’efficacité de la Génération-Accumulation est le rapport (exprimé en pourcentage) du volume total du pétrole piégés (en place) dans le système de pétrole au volume total de pétrole généré de la cosse de la roche mère active.
  32. 32.  Histoire d’enfouissement Modélisation de la maturité thermique
  33. 33. KER = BIT + RESIDUE à t=0 KER= Vo, BIT=0 à t>0 KER=Vo-Vt, BIT=Vt dV/dt= k(Vo-Vt) k=A*e[-Ea/RT] Cinétique des réactions chimiques Equation d’Arrhenius R = constante des gaz parfaits (0.008314 KJ/mol0K) T= température absolue Ea= Énergie d’activation A= facteur de fréquence
  34. 34. Energie d’Activation Barker, 1996
  35. 35. Energies de Liaisons chimiques March, 1985
  36. 36. Histoire de subsidence Barker, 1996
  37. 37. 150 Ma 100 Ma 50 Ma 0 Ma 1 2 3 4 5 150 Ma 100 Ma 0 Ma 50 Ma AGE en Millions d’années PROFONDEURenKm FORAGE 20°C 40°C 60°C 80°C 140°C 100°C 120°C C 2000m B 500m A 2500m
  38. 38. Le Facteur Température utilisé par Lopatin Barker, 1996 TTI (Time-Temperature Index)
  39. 39. Calcul du TTI : Time-Temperature Index Indice Temps-Température = Facteur Température * Facteur Temps Barker, 1996
  40. 40. Etalonnage du TTI Waples, 1980
  41. 41. La charte de l’histoire d’enfouissement suivante montre le moment critique et les éléments essentiels du SP fictif de Deer-Boar(.). (d’après Magoon and Dow, 1994; AAPG).
  42. 42. Cartographie d'un SP Un système pétrolier est cartographié en montrant l'étendue géographique, stratigraphique et temporelle du système.  Cartographie de l’extension géographique  Cartographie de l’extension stratigraphique  Cartographie de l’extension temporelle
  43. 43.  Cartographie de l’extension géographique  L'étendue géographique est la zone dans laquelle le système pétrolier est connu pour se produire. Il est défini sur la carte par une ligne sur la surface de la terre qui entoure la cosse de la roche mère active ainsi que tous les indices de pétrole connues, des suintements, et les accumulations qui proviennent de la cosse. L'étendue géographique est décrite pour correspondre au moment critique. Ce terme est semblable à étendue connue, ou extension géographique connue.
  44. 44.  Cartographie de l’extension stratigraphique  L’extension stratigraphique d'un système pétrolier est la durée des unités lithologiques qui englobe les éléments essentiels d'un système pétrolier au sein de l'étendue géographique.  L'étendue stratigraphique peut être affichée sur la charte de l’histoire de l'enfouissement et de la coupe établie au moment critique.  L'étendue stratigraphique est en dessous de la cosse de la roche mère active ou les découvertes d'accumulation de pétrole dans le système, s’il est plus profond du sommet du recouvrement.
  45. 45.  Cartographie de l’extension temporelle  L'étendue temporelle du SP est représentée sur la charte des événements et comprend l'âge des éléments essentiels et les processus, la durée de conservation, et le moment critique.  La relation entre la formation et le remplissage des pièges contenant les accumulations est facilement évaluée, en confrontant ainsi le temps pendant lequel ces événements distincts ont eu lieu.
  46. 46. La charte de l’histoire d’enfouissement suivante montre le moment critique et les éléments essentiels du SP hypothétique de Deer-Boar(.). (d’après Magoon and Dow, 1994; AAPG).
  47. 47. Charte des Événements d’un SP: Exemple From Magoon and Dow, 1994; courtesy AAPG

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