De l’affleurement à l’écoulement des fluides : architecture sédimentaire, hétérogénéité de perméabilité, et effet des faciès sédimentaires dans la modélisation de l’écoulement des fluides : une étude de cas des grès continentaux du Buntsandstein moyen (Trias, Est de la France)
Langue Anglais
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Auteur : Bofill, Lucas
Date de soutenance : 19-09-2024

Directeur(s) de thèse : Schäfer, Gerhard

Président : Schuster, Mathieu
Rapporteur(s) : Hinderer, Matthias - Golfier, Fabrice - Bozetti, Guilherme - Bourquin, Sylvie

Établissement de soutenance : Strasbourg
Laboratoire : Institut Terre Environnement (Strasbourg)
École doctorale : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
 
Discipline : Sciences de la Terre et de l'Environnement
Classification : Sciences de la terre

Mots-clés libres : Fluvial tressé, Éolien, Trias inférieur, Buntsandstein, Analyse quantitative des faciès, Sédimentologie, Perméabilité, Hétérogénéité, Pétrographie, Écoulement des fluides, Modélisation du transport des solutés
Mots-clés :
  • Dépôts éoliens
  • Trias inférieur
  • Buntsandstein
  • Faciès (géologie)
  • Sédimentologie
  • Perméabilité
  • Pétrologie
  • Dynamique des fluides
Résumé : Au fossé rhénan supérieur, dans l'est de la France, le Buntsandstein du Trias inférieur constitue un important réservoir d'eau souterraine et de saumures géothermiques riches en lithium. L'objectif scientifique de cette étude est de comprendre l'architecture de la Formation du Grès Vosgien inférieur (LGV), Buntsandstein moyen ; comment les processus sédimentologiques, à différentes échelles, génèrent des hétérogénéités significatives de perméabilité ; et l'effet de telles hétérogénéités sur les résultats de la modélisation des flux de fluides. L'étude utilise une caractérisation sédimentologique à haute résolution, par le biais de descriptions de profils verticaux, de modèles numériques d'affleurements et d'analyses pétrographiques. Ensuite, les mesures de perméabilité sont couplées aux données sédimentologiques, afin d'identifier différentes échelles de contrôles sédimentaires sur la distribution de la perméabilité. Enfin, un modèle conceptuel hydrostratigraphique réaliste en 2D est généré comme référence, pour évaluer comment différents scénarios de simplification des hétérogénéités impactent la modélisation des flux de fluides, en ce qui concerne le temps de résidence des particules, la macro-dispersivité et l'anisotropie mise à l'échelle.Les résultats indiquent que 93% du LGV est composé de grès déposés par un système fluvial en tresses, avec des indices suggérant que la variabilité du débit était un facteur de contrôle principal de la distribution des faciès sédimentaires et des hétérogénéités. Le modèle de superposition du LGV révèle des périodes où les processus fluviaux étaient absents, et les processus éoliens dominaient le transport et le dépôt des sédiments, constituant 7% de l'épaisseur totale du LGV. Les dépôts éoliens montrent des indications de la présence persistante d'eau dans le système, soit en raison de la montée de la nappe phréatique, soit de crues éphémères.Dans l'association de faciès des chenaux fluviaux, une relation inverse entre les conditions du régime fluvial et la perméabilité de ses faciès est observée. Dans l'association de faciès déposés par le vent et l'eau (WWL), la distribution de la perméabilité est directement influencée par les conditions climatiques, où des feuilles de sable hybrides à faible perméabilité ont été déposées dans des conditions plus humides, et des dunes éoliennes à haute perméabilité dans des conditions plus arides. Cependant, malgré la haute perméabilité des dunes éoliennes, l'architecture des WWL implique un faible potentiel de connectivité. La compaction est le principal processus influençant la perméabilité et la porosité du LGV. Les échantillons avec une proportion plus élevée de lithoclastes et d'argile infiltrée ont enregistré un degré de compaction plus avancé, tandis que les échantillons avec un pourcentage plus élevé de surcroissance de quartz ont montré un degré de compaction moindre. La surimpression diagénétique a affecté les différents faciès de manière distincte, indiquant que les processus et l'architecture sédimentaires primaires régissent la distribution des hétérogénéités de perméabilité dans le LGV. Les données de perméabilité provenant des affleurements ont montré des valeurs médianes jusqu'à trois ordres de grandeur plus élevées que celles des données de subsurface. Cependant, les mêmes faciès, et des tendances similaires des réponses porosité-perméabilité relatives aux différents faciès, sont observées entre les affleurements et les échantillons de forage, mettant en évidence la sédimentologie comme un proxy indispensable pour les études d'hétérogénéité des réservoirs[...]
 
Type de contenu : Text
Format : PDF
 
Entrepôt d'origine : STAR : dépôt national des thèses électroniques françaises
Identifiant : 2024STRAH006
Type de ressource : Thèse