Le modèle géologique conceptuel du Sud-Aquitain

3.2.1 Définition du modèle géologique

Le modèle retenu doit être en mesure de simuler le fonctionnement global de l’aquifère des Sables Infra-Molassiques que ce soit à court terme (transitoire d’évolution de la hauteur piézométrique selon les variations des stockages de gaz et des prélèvements) ou à long terme (transitoire sur plusieurs milliers d’années en fonction les fluctuations paléoclimatiques).

Dans ce but, il est nécessaire de tenir compte des aquifères qui sont susceptibles de drainer ou d’alimenter, par le biais de contacts directs ou non, la nappe principale des Sables Infra-Molassiques. Le modèle retenu intègre donc les aquifères suivants :

– l’aquifère des Sables Infra-Molassiques (sables éocènes + grès à Nummulites), – l’aquifère du Paléocène (grès, calcaires fissurés et dolomies),

– l’aquifère du Crétacé supérieur (dolomies et calcaires).

Il intègre par ailleurs les aquitards correspondant de sorte que le modèle hydrogéologique conceptuel retenu comprend 10 couches "géologiques" plus 1 couche limite pour la prise en compte des conditions thermiques dans le modèle (Figure 3.1). Le descriptif de ces couches est le suivant :

1. Aquitard des formations molassiques (Pliocène au Bartonien), 2. Aquifère des sables éocènes (Sables Infra-Molassiques),

3. Aquitard des calcaires marneux 1 (correspondant au passage latéral vers l’ouest des sables de Lussagnet - Eocène),

4. Aquitard argileux entre les sables éocènes et les grès à Nummulites (dans le cas où il serait nécessaire de "partager" ces deux formations)

5. Aquifère des grès à Nummulites (Sables Infra-Molassiques),

6. Aquitard des calcaires marneux 2 (correspondant au passage latéral vers l’ouest des grès à Num-mulites - Eocène),

7. Aquitard marneux (Eocène inférieur et Paléocène supérieur), 8. Aquifère carbonaté (Paléocène inférieur),

9. Aquitard des calcaires argileux (Crétacé supérieur), 10. Aquifère carbonaté et détritique (Crétacé supérieur),

11. Couche limite nécessaire à la prise en compte de la température, le mur de cette couche cor-respond au toit du socle paléozoïque. Cette couche supplémentaire ne présente aucun intérêt hydrodynamique mais permet la restitution d’un gradient géothermique satisfaisant.

FIG. 3.1 – Coupe schématique synthétique pour un projet de modèle conceptuel.

A - Charte lithostratigraphique sur la plate-forme Aquitaine [LE MARREC et al. (1995)], B - Découpage hydrogéologique du modèle

3.2.2 Extension géographique

L’extension de la zone d’intérêt centrale couvre une superficie de 14040 kilomètres carrés mais dans le but de réaliser une meilleure caractérisation de cette zone et dans le cadre d’études ultérieures, la surface au sol du modèle retenu a été étendue à 32260 kilomètres carrés. Cette emprise permet de tenir compte au maximum de l’extension des différents aquifères du Sud-Aquitain. Ainsi, le modèle s’étend du front nord pyrénéen à une limite nord passant par le parallèle de Marmande et d’est en ouest des affleurements de la Montagne Noire à une ligne passant entre Marmande et Dax (Figure 3.2).

3.2.3 Modèle géologique 3D

Le découpage des couches en fonction des différents faciès, nécessaire à la définition de la géométrie, a été réalisé à partir des données suivantes :

– Coupes stratigraphiques de différents ouvrages (forages pétroliers, forages d’eau potable, sondages, ...) donnant la description lithologique permettant de positionner les toits et les murs (les données analysées et validées des ouvrages utilisés pour la construction des différents toits ou murs sont fournies en annexe G) ;

– Diagraphies ;

– Modèle numérique du toit des Sables Infra-Molassiques fourni par Total Infrastructure Gaz France (TIGF) (toit de la "Layer 1-Lutétien" du modèle de gestion des stockages de gaz) ;

FIG. 3.2 – Emprise du modèle (en noir) et zone d’intérêt (en bleu) – Documents bibliographiques fournis par (TIGF), à savoir :

3 Etude régionale des sables aquifères éocènes entre le stockage d’Izaute et Barbotan [RO-VELLI (1992)] ;

3 Contexte géologique élargi autour des stockages de gaz de Lussagnet et Izaute (Aquitaine) [GUILLEMIN et KRAUSE (2000)] ;

3 Modèle géologique des stockages de gaz d’Izaute et de Lussagnet [LABAT (1997)] ; – Différentes cartes issues de l’étude réalisée par le BEICIP (1984) ;

– Données de modèles affinés :

3 modèle 3D de la zone de Bordes [DOUEZ (2004)] ; 3 des stockages de gaz de Lussagnet et Izaute (TIGF) ; 3 de Barbotan [LABAT (1997)] ;

– Carte du toit du socle paléozoïque [B.R.G.M. et al. (1974)] ; – Modèle Numérique de Terrain (MNT) de la surface topographique.

Seuls les toits de la molasse et des Sables Infra-Molassiques n’ont pas été calculés. Le toit de la molasse, équivalent à la topographie, est issu d’un MNT. Le toit des Sables Infra-Molassiques correspond au toit de la "Layer 1-Lutétien" du modèle global d’ECLIPSE fourni par TIGF.

Les murs des couches ont été positionnés en calculant l’épaisseur des formations et en les soustrayant au mur précédemment généré. Des points de contraintes géométriques ont dû être ajoutés, notamment au niveau des différentes structures, pour le calcul des épaisseurs. Le biseautage des aquifères des Sables

Infra-Molassiques et des grès à Nummulites vers l’ouest en aquitards (calcaires éocènes 1 et 2) a égale-ment été "forcé" par l’ajout de points de contraintes traduisant les courbes isopaques.

La prise en compte de courbes isopaques, de points de contraintes et la présence de zones à forte et faible densités de points n’a pas permis de procéder à l’analyse géostatistique nécessaire à l’utilisation du krigeage comme outil d’interpolation.

La méthode qui a donc été utilisée pour calculer l’épaisseur des couches et permettant d’aboutir à un ré-sultat optimum est celle du "voisin naturel" (Natural Neighbor) [SIBSON (1981) ; OWEN (1992)]. Cette méthode a en effet l’avantage de générer des contours convenables à partir de secteurs à forte densité de points et d’autres avec des données plus éparses.

Des MNST (Modèle Numérique Sous Terrain), avec un maillage régulier carré de 1 kilomètre de côté, pour chaque toit (ou mur) ont été construits. L’annexe H présente les cartes des toits des principales couches. Diverses coupes effectuées dans le modèle géométrique obtenu sont visibles en annexe I.

Les modèles géologiques des zones affinées ont par la suite été intégrés aux toits ou murs des forma-tions précédemment calculées.

La conception du mailleur d’éléments finis utilisé dans le logiciel de modélisation 3D FEFLOW® (ver-sion 5.1) implique une continuité des couches sur l’ensemble du domaine. Si la formation présente une lacune, une épaisseur minimale de 0,10 m est imposée et se verra attribuer les paramètres de la couche sus-jacente.