Établissement des électrofaciès aux puits à partir des diagraphies
2. Méthodologie IFP des électrofaciès : Approches supervisée et non supervisée supervisée
2.3. Comparaison des deux approches
De cette façon, à partir du premier point, on suit la pente de plus fort gradient jusqu'à arriver au sommet d'un mode, puis on descend progressivement du sommet à la vallée entre 2 modes en suivant le chemin de plus faible gradient, avant de passer au mode suivant, etc.
Le paramètre clé est la taille du voisinage v. On peut le choisir égal au paramètre h de la fonction de noyau : de même que h, s'il est trop grand, on lisse trop la fonction de densité déroulée, alors que s'il est trop petit, on préserve toutes les aspérités de la fonction de densité. Une autre approche suivant l'algorithme de Sheater est proposée pour estimer la taille optimale du voisinage. Un deuxième paramètre de lissage est à choisir en parallèle : on le choisit généralement égal à h.
Sur la fonction de densité déroulée 1D ainsi obtenue, on identifie les pics comme les classes d'apprentissage pour la discrimination (zones coloriées dans la Figure 1.9). Le nombre de classes retenues dépend bien sûr du niveau de détail souhaité : en général ce nombre est égal ou légèrement plus grand que le nombre de classes de l’approche supervisée pour avoir une correspondance plus ou moins directe entre les classes des deux méthodologies.
Une fois les classes d'apprentissage construites, la règle de Bayes est appliquée pour tester le taux d'erreur de classement sur les échantillons d'apprentissage. Si la discrimination est jugée bonne, on peux ensuite l'utiliser pour valider de nouveaux échantillons (Andrieux et al., 2002 ; Fournier, 2004).
2.3. Comparaison des deux approches
L’approche supervisée a l’avantage d’avoir les électrofaciès définis a priori, avec un sens géologique. Mais l'approche peut seulement classer les individus dans ces classes connues.
L'avantage de l'analyse non supervisée est que le nombre de classes n’est pas fixé a priori : elle peut donc trouver des classes déjà identifiées sur les carottes, des classes inconnues ou subdiviser les classes du cas supervisé. Le désavantage de l'analyse non supervisée est qu'il faut faire une interprétation a posteriori des résultats : des électrofaciès sans sens géologique peuvent avoir été trouvés en retenant certains pics de la fonction de densité de probabilité déroulée (liés par exemple à des valeurs erronées de diagraphies).
C'est pourquoi la meilleure méthodologie à employer est de combiner les deux approches : faire une approche supervisée pour trouver la distribution des électrofaciès fournis a priori, et en parallèle faire une approche non supervisée pour trouver des classes sans a priori. L'idée est de retrouver une correspondance entre les électrofaciès obtenus par les deux méthodes, et de regarder les classes restantes avec attention pour ne pas interpréter de faux événements comme des caractéristiques géologiques réelles.
Figure 1.9 : Définition de 9 classes (zones colorées) sur la fonction de distribution de probabilité déroulée.
3. Classification des électrofaciès du champ Jobo 3.1. Caractéristiques du champ Jobo
3.1.1. Stratigraphie
Le champ Jobo se trouve dans le nord de la ceinture pétrolière de l'Orénoque dans le bassin oriental du Venezuela (Figure 1.10). Il a une étendue de 240 km". Sa colonne stratigraphique verticale (Figure 1.11) décrit de bas en haut : le socle igné-métamorphique d'âge Cambrien, qui représente la limite nord du bouclier de Guayana. Sur le socle se trouve le groupe Temblador (Formation Canoa), d'âge Crétacé. Sur celui-ci repose la Formation Oficina d'âge Miocène Inférieur à Moyen, qui est le réservoir principal de la région. Ensuite, concordante avec Oficina se trouve la formation Freites (Miocène Moyen à Supérieur) surmontée de la formation Pliocène de Las Piedras puis de la formation Mesa d'âge Pléistocène.
Figure 1.10 : Localisation du champ Jobo.
La formation productrice d'Oficina est divisée en quatre membres de la base au toit : Morichal, Yabo, Jobo et Pilon (Figure 1.11). Elle est parfaitement différenciée en deux cycles sédimentaires sableux peu consolidés, le membre Morichal, inférieur, et le membre Jobo, supérieur. Ceux-ci sont séparés par le membre Yabo, qui est une argile marine d'épaisseur quasiment constante de plus de 13 m. Le membre Pilon correspond à une couche argileuse qui sépare le membre Jobo de la formation Freites.
Le membre Morichal, objet de notre étude, est le plus épais, approximativement de 220 m, et est divisé en sept intervalles ou unités du toit à la base : A, B, C, D, E, F et G, qui sont séparés par des corps peu épais et peu continus d'argile ou de charbon (épaisseur maximum d'environ 7 m).
• Unité A : Cette unité, d'épaisseur moyenne de 6 m, est identifiée comme un environnement de pro-delta à plate-forme sommaire, c'est-à-dire de dépôts de barre d'embouchure.
• Unité B : Elle est subdivisée en deux niveaux, B1, supérieur, et B2, inférieur.
B1 est un réservoir de mauvaise qualité, car il est constitué par du sable dans une matrice argileuse. Le niveau B2 présente deux corps sableux d'épaisseur moyenne de 6 m chacun, séparés quelquefois par des couches d’argile ou de charbon. Généralement le corps inférieur a des meilleures caractéristiques que le supérieur. Des études sédimentologiques ont révélé que B1 correspond à un environnement de pro-delta à plate-forme peu profonde, tandis que B2 a été interprété comme un ensemble de chenaux distributaires distaux, érodant les barres d'embouchure du front deltaïque.
• Unité C : C’est l’une des deux unités les plus prospectives du membre Morichal (avec G), qui est constituée par des chenaux érosifs d’épaisseur moyenne de 30 m. Elle correspond à un environnement deltaïque avec des dépôts de barres d'embouchure à la base surmontés d’argiles gris foncé et laminées, avec un peu de charbon, qui appartiennent au pro-delta. Au toit de l’unité C, on trouve des chenaux de base érosive formés de sables grossiers à la base et de sables plus fins au toit.
• Unité D : Celle-ci est composée d’un corps argileux et charbonneux très continu d'épaisseur moyenne de 5 m, qui joue le rôle de couverture entre les unités C et E. L'interprétation des carottes (et des électrofaciès ultérieurement) montre que l'unité D correspond à un dépôt de plaine d'inondation et de baie interdistributaire.
• Unité E : Cette unité est un système de chenaux amalgamés distaux avec des faciès hétérolitiques-argileux d'un environnement de plaine deltaïque semi-proximale.
• Unité F : Celle-ci correspond à des dépôts de plaine deltaïque (marais) coupés par des chenaux distributaires et des épandages de crevasse (éventail de rupture) d’épaisseur moyenne de 10 m.
• Unité G : Celle-ci est l’unité la plus épaisse et massive du membre Morichal (>60 m). Elle correspond à des dépôts de chenaux fluviatiles d'excellente qualité en tant que roche réservoir. Le problème dans cette unité est la présence d'un aquifère très actif à la base qui génère une forte production d'eau dans les puits.
Figure 1.11: Colonne stratigraphique du champ Jobo.
3.1.2. Propriétés pétrophysiques et propriétés des fluides
La Table 1.1 présente les valeurs minimale et maximale, la moyenne et l'écart-type de quelques propriétés pétrophysiques du membre Morichal du champ Jobo.
Propriétés Minimum Maximum Moyenne Ecart-type
Vsh (%) 0 100 29 30
" (%) 0 39 28 6
Sw (%) 0 100 34 30
k (md) 0 5274 974 1011
Table 1.1 : Propriétés pétrophysiques du membre Morichal du champ Jobo.
On peut observer des valeurs très fortes de porosité " et de perméabilité k, et des très faibles valeurs de pourcentage d'argile Vsh et de saturation en eau Sw. Ces valeurs indiquent la présence d'une roche réservoir de très bonne qualité, très imprégnée d'huile, comme le démontrent également les analyses de carottes.
Les propriétés de l'huile (densité, viscosité, facteur volumétrique de formation du pétrole1 Bo et pression de bulle) du champ Jobo sont montrées dans la Table 1.2. Il s’agit d’une huile très visqueuse avec une densité presque identique à celle de l'eau ()eau=1,05 g/cm3), ce qui cause un rapport de mobilité huile/eau très faible. Ces caractéristiques obligent à contrôler le débit de production pour arrêter l’arrivée et la production d’eau rapides dans les puits.
°API Densité
Table 1.2 : Propriétés de l'huile du champ Jobo.