Approche et méthodologie des diagraphies

Déterminer avec précision les propriétés pétrophysiques des formations d’un gisement d’hydrocarbures (notamment la porosité, la perméabilité et la saturation) a toujours été une question importante que les ingénieurs pétroliers n’ont jamais cessé de se poser. C’est dans cette lancée que la technologie des diagraphies a été créée et utilisée pour la première fois en 1927 par les deux Français, les frères C et M. Schlumberger. C’est un outil dont l’étude et l’application sont par la suite devenues incontournables pour toute évaluation de réservoirs d’hydrocarbures. Lorsqu’on découvre un gisement d’hydrocarbures par application des méthodes géophysiques (sismique, gravimétrie, magnétique, etc.), on effectue alors un forage d’exploration qui fournit plus d’informations précises par rapport aux renseignements obtenus lors de la phase de recherche de gisement.

 Diagraphies instantanées : c’est la mesure lors du forage de paramètres tels que, le poids sur l’outil, vitesse d’avancement, poussée des fluides de forage, analyse et description des « cuttings », examen qualitatif et quantitatif de la boue, détection des indices de gaz ou d’huile, etc. Elles fournissent directement à partir des données obtenues de la boue, des cuttings ou bien même des tiges, de précieux renseignements sur les formations et leur contenu (eau, hydrocarbures).

 Diagraphies différées, encore appelées « well logging », elles sont effectuées en trou ouvert, parfois tubé, après arrêt provisoire ou définitif du forage et retrait des tiges de forage. L’enregistrement des données acquises a lieu dans un laboratoire de chantier qui peut être porté par un camion sur terre ou par un « Skid » en mer. Les phénomènes mesurés peuvent être naturels et passifs (radioactivité naturelle, température,) alors que d’autres sont provoqués par des courants électriques, des bombardements radioactifs ou bien par des vibrations acoustiques.

Diagraphies Electriques

Les diagraphies électriques sont des mesures du paramètre de résistivité des formations traversées par une sonde électrique dans le trou de forage. Pour mesurer la résistivité des roches, on utilise des outils appelés sondes et suivant la disposition de leurs électrodes, on distingue plusieurs types de sonde (fig.11) : la sonde monoélectrode, la sonde normale, la sonde latérale, les outils focalisés et les outils électromagnétiques. Dans le cas où le filtrat et l’eau de formation ont la même salinité, il n’y aura plus de polarisation spontanée et elle se caractérise par une courbe sans déflection. représentent respectivement la résistivité du filtrat et la résistivité de l’eau de formation s’exprimant en Ohms.m et PS en mV (millivolt).

En effet, la déflection du potentiel se stabilise lorsqu’on a un banc épais et dans ce cas on obtiendrait une valeur maximale de PS dite statique (SSP) et une valeur minimale dite pseudo- statique (SSP) si le banc est plus ou moins argileux. Elle est mesurée grâce à deux dispositifs caractérisés par la distance entre les électrodes (spacing ou espacement) descendus dans le trou de forage et dans lesquelles on envoie du courant. Et on distingue deux types de mesure suivant l’arrangement des électrodes (fig.13) Cette méthode permet de déterminer la résistivité apparente des formations. Pour cela on envoie du courant électrique aux électrodes, et on mesure la différence de potentiel entre les deux électrodes.

Remarque : dans le cas de la NORMALE, une seule électrode est en surface par contre dans l’autre cas, celui de la LATERALE, toutes les électrodes sont dans le trou de forage. Lorsque le trou est rempli d’air ou que la boue est à base d’huile, ou encore que le tubage est en plastique plein (isolant), il faut alors utiliser des outils électromagnétiques (diagraphies d’induction) qui mesurent la conductibilité (l’inverse de la résistivité). Plus l’espacement (L = spacing) entre les électrodes est grand, plus la profondeur d’investigation est importante (la sonde « voit » plus loin).

La saturation en eau (Sw)

Lorsque les pores de la roche sont remplis d’hydrocarbures (gaz, pétrole) et de l’eau il se manifeste alors une modification de la Résistivité. C’est dans ce cadre qu’Archie a établi une formule très utilisée pour caractériser les réservoirs d’hydrocarbures. = résistivité vraie d’une formation saturée en eau (ohms.m) et n = facteur de saturation, généralement égale à 2 pour des formations meubles. Enfin, on définit la saturation en hydrocarbure dans la zone vierge (Shc) et la saturation en hydrocarbures résiduels (Shr) dans la zone lavée et cela nous permet d’établir la relation suivante : Le principe est simple, on force le courant à pénétrer radialement dans la formation par application de courants opposés. On mesure la différence de potentiel entre une électrode dite monitoring et l’infini. (Fig.15) Selon le nombre et l’arrangement des électrodes, on distingue : le 𝐋𝐋𝟑, 𝐋𝐋𝟕, 𝐋𝐋𝟖 et le 𝐋𝐋𝟗 deep (LLd : grande profondeur) ou shallow (LLs : faible profondeur). Parmi ces derniers, les laterologs LL3 et LL7 sont les plus couramment utilisés pour déterminer la résistivité des formations rocheuses.