Sujet de thèse : Pétrophysique et poro-mécanique des roches réservoirs

Directeur
Catherine A. DAVY , École Centrale de Lille
Co-encadrant
Frédéric Skoczylas, École Centrale de Lille

Candidat(e)
Un profil idéal serait en Génie Civil ou en Mécanique des Roches
Contexte et objectifs
Les roches réservoirs sont des roches à grains fins et de composition variable (proportion argileuse de 15 à plus de 40%). Elles constituent des réservoirs de gaz naturel importants, dits « non conventionnels ». Elles sont généralement très peu perméables, présentes de façon très hétérogènes dans les dépôts naturels, ce qui rend leur caractérisation pétrophysique délicate. Ainsi, lorsqu’une quantité suffisante de matière organique est présente, la roche réservoir est qualifiée de « shale gas » (gaz de schiste) et constitue une réserve potentielle de gaz naturel, localisé dans les pores capillaires de la roche ou sous forme adsorbée dans la matière organique (kérogène). Bien que la perméabilité du milieu soit très faible et les méthodes usuelles d’extraction dommageables au milieu environnant, l’exploitation de ce type de roche est envisagée grâce à la mise au point de nouvelles méthodes de fracturation (électrique notamment), beaucoup moins polluantes. En vue de valider l’exploitabilité d’une telle roche, leur caractérisation pétrophysique, hydraulique et poromécanique reste décisive. En particulier, la porosité, et plus généralement le réseau poreux hôte du gaz, doivent être caractérisés avec attention, d’autant que les pores les plus fins, de taille nanométrique, sont impliqués. Le potentiel de sorptino sur la matière organique doit aussi être caractérisée. De même, la perméabilité in situ et la perméabilité relative (à l’eau et au gaz) déterminent le taux de récupération du champ. Enfin, le module d’Young et le coefficient de Poisson de la roche sont fortement corrélés à ses capacités de fracturation. La fragilité de la roche est également directement reliée à sa minéralogie (taux de carbonates et de quartz).
Les buts de la thèse sont de :
- caractériser finement les propriétés pétrophysiques et géomécaniques de roches réservoirs à l’échelle d’une carotte in situ ; à titre comparatif, des roches d’origine variée seront investiguées, par exemple avec et sans contenu organique.
- d’expliquer comment ses propriétés mesurées au laboratoire sont reliées à la microstructure, à la minéralogie, et au TOC. Les principaux mécanismes, à l’échelle microscopique, qui assurent l’imperméabilité et la réponse mécanique doivent être identifiés pour expliquer et modéliser les comportements macroscopiques observés expérimentalement.
- de relier les mesures à l’échelle de la carotte, et la microstructure, à l’échelle stratigraphique. L’objectif ici est d’améliorer l’utilisation des échelles stratigraphiques quand aucun échantillon n’est disponible pour estimer les propriétés pétrophysiques et géomécaniques.
Des détails supplémentaires sur le travail de thèse sont fournis dans la version en anglais de ce sujet.

Contact
Catherine A/ Davy, Tél. 03 20 33 53 62, catherine.davy@ec-lille.fr