Conception de l'image d'entrainement

Pour rappel, la TI est un modèle conceptuel contenant les objets géologiques et la proportion des faciès qu'on veut simuler par MPS. Plusieurs options existent pour obtenir l'image d'entrainement :

2. Les méthodes de simulation basées objets ;

3. Convertir en variable discrète, le résultat du krigeage de propriétés continues telles que la conductivité hydraulique ;

4. Utiliser un modèle géologique 2D ou 3D réalisé dans une plateforme SIG.

La multiplicité d'approches utilisées pour générer l'image d'entrainement soulève chez les chercheurs en géostatistique la problématique suivante : à quel point l'image d'entrainement est- elle représentative de la zone d'étude et de la propriété à simuler ?

Dans le cadre de cette thèse, nous avons choisi l'option par modélisation géologique compte tenu du grand nombre de forages de qualité (Fig. 7.1-A) et de la carte géologique de surface (Fig. 7.1- B) disponibles. Cette option présente l'avantage de partir d'une image d'entrainement qui serait en partie conditionnée aux observations géologiques dans les forages présents sur la zone d'étude, plutôt que de partir d'un modèle conceptuel hypothétique.

L'approche par modélisation géologique a déjà été utilisée par des auteurs tels que Blouin et al. (2013) et Millet (2013) et a permis d'obtenir des résultats satisfaisants lors de la simulation de faciès géologiques. Au cours de la modélisation géologique, nous avons retenu en plus du roc, les unités Ss et Am. L'unité Tb n'a pas été prise en compte bien que celle-ci soit présente en couverture discontinue sur le roc, dans 33 % des forages de la zone d'étude. Trois facteurs justifient ce choix :

1. Nous nous sommes intéressés qu'aux unités géologiques plus ou moins continues à l'échelle régionale.

2. Suivant l'analyse des forages au chapitre 5, cette unité a une épaisseur moyenne relativement faible, soit de 4 m.

3. L'inversion des données VTEM-plus au chapitre 6 avait montré que cette unité n'avait pu être différenciée du roc sous-jacent uniquement par le biais des valeurs de résistivité. De ce fait, l'inclure dans la TI aurait ultérieurement posé un problème car nous ne saurions quelles valeurs de résistivité lui attribuer lors de la conversion des réalisations géologiques en réalisations géoélectriques. On peut raisonnablement penser que le roc apporte en dessous de l'argile de Champlain, l'information utile sur la distribution de la résistivité en profondeur.

Figure ‎7.1: Forages (A) et carte géologique de surface (B) utilisés pour générer l'image d'entrainement. Les unités Ss et Am sont respectivement représentées en jaune et en cyan.

La conception du modèle géologique devant servir de TI se base sur l'approche Geologic Framework Model (GFM) proposée par Ross et al. (2002). Cette approche de modélisation géologique 3D utilise le logiciel gocad développé à l'École de Géologie de Nancy en France (Mallet, 1992).

La première étape de la GFM consiste à construire les surfaces qui représentent le toit de chaque unité par interpolation discrète lisse ou Discrete Smooth Interpolation (DSI) des objets tels que les points, les lignes, les courbes ouvertes ou fermées. Cet algorithme développé par Mallet (2002) permet de réduire la rugosité des surfaces tout en respectant les points de contrôles définis par les objets. Lors de la conception de la TI, nous avons construit les surfaces de la topographie du toit de l'unité Am et le roc à partir des objets points représentant les marqueurs du toit de chaque unité le long de 1250 forages. Le modèle numérique de terrain ou Digital Elevation Model (DEM) de la région d'étude a été utilisé comme représentant le toit de l'unité Ss en surface. La deuxième étape de la GFM consiste à construire la grille stratigraphique en comblant dans un premier temps les espaces entre les différentes surfaces représentant le toit de chaque unité. Ceci permet d'obtenir un bloc partitionné en régions représentant l'architecture stratigraphique détaillée, les extensions verticale et latérale de chaque unité (Fig. 7.2). Une fois ce bloc obtenu, sa consistance avec les forages peut être vérifiée en réalisant des coupes géologiques le long de quelques forages (Fig. 7.3). Ensuite, le bloc obtenu est discrétisé en cellules par un maillage détaillé de chaque unité stratigraphique.

Dans notre cas, nous avons discrétisé verticalement l'unité Ss en 2 couches d'épaisseur moyenne égale à 2 m. L'unité Am a été découpée en 8 couches de 4 m, et le roc en 5 couches de 8 m. Dans les directions horizontales i.e. ouest-est (index I) et nord-sud (index J), la grille a été discrétisée par intervalle de 100 m. Finalement, dans les différentes directions x, y, z de la grille, le nombre de cellules est 380 x 486 x 15 soit un total de 2770200 cellules. La discrétisation verticale plus fine de la surface vers la profondeur est fait pour tenir compte de la perte de résolution verticale des méthodes EM au fur à mesure que le signal se propage en profondeur. Dans gocad, cette étape de la GFM est réalisée à travers le workflow 3D Reservoir Grid Builder.

Figure ‎7.2: Bloc stratigraphique délimitant les frontières entre les différentes unités Ss (jaune) et Am (cyan), et le roc (rouge).

À l'étape finale de la conception de la TI, la carte géologique de surface a été projetée verticalement dans la zone délimitée par l'unité Ss afin de reproduire les alternances entre les faciès Ss et Am. Cela a permis d'obtenir une image d'entrainement représentant les hétérogénéités de surface en accord avec la carte géologique de surface de la zone d'étude (Fig. 7.4).

Figure ‎7.4: Image d'entrainement utilisée pour la simulation multipoints (MPS) des réalisations géologiques.