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TIPE : La perméabilité des roches et correspondance avec les gisements d'hydrocarbures.


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Bonjour à tous les internautes.

Je suis étudiant en classe préparatoire BCPST 2ème année et comme le conseille nos professeurs je me suis mis à la recherche d'un sujet de TIPE sur le thème " Transfert & Echange " (Correspondance, flux, relation pour les pistes associées).

Je suis tombé sur cet article : http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/permeabilite-des-roches.xml. Je l'ai trouvé très instructif et en adéquation avec le thème de l'année. J'ai donc entamé des recherches sur ce sujet et j'ai une ébauche de TIPE. Je vous la soumet de façon à ce que vous puissiez m'aider à l'approfondir.

- La perméabilité k d'un milieu suit une loi physique (celle de Darcy) faisant intervenir notamment la viscosité et la densité du fluide utilisé pour la mesure. Il me semble donc tout à fait possible de pouvoir mesurer la perméabilité de plusieurs roches naturelles (sables / graviers / schiste / grès / argile / calcaire / granite).

Où peut-on se procurer ces roches ? (dans des magasins du BTP ou directement à l'affleurement avec nos petites mains ?)

Il nous faudrait donc des viscosimètres et densimètres, je sais qu'ils sont beaucoup utilisé en recherche fondamental mais je ne sais où les trouver ... Savez-vous dans quels labos ou UMR de la région nantaise en trouver ?

Ou est-il préférable d'utiliser le montage plus complexe décrit dans l'article ? Si oui, faut-il le confectionner ou peut-on le trouver dans des labos ?

J'aimerais établir, comme résultat, une échelle de perméabilité dans le même goût que celle de l'article.

- J'avais ensuite eu l'idée d'allier la chimie à la géologie en essayant d'étudier la structure minéralogique des roches (nature et relation géométrique entre les constituants) pour explique les résultats obtenus. Mais je ne sais pas si il faut rester dans le très basique, à savoir l'observation de lames minces que tous lycée possèdent, ou si on pouvais faire bien plus intéressant ...

Avez vous des idées à ce sujet ? Peut-on travailler avec le SARM ? http://helium.crpg.cnrs-nancy.fr/SARM/

- Une relation avec les gisements d'hydrocarbures serait intéressante sachant qu'il faut des contextes géologiques très spéciaux : roches réservoir à perméabilité faible (sable / carbonates) et roche piège au dessus à perméabilité plus importante (argile / gypse).

Serait-il possible de faire une modélisation de ce phénomène ? Bien sûr, pas dans les conditions de pression et température réelles mais seulement pour voir et étudier cette relation entre hydrocarbures / roche piège / roche réservoir.

Quel hydrocarbure choisir pour une modélisation possible ou plus aisée ?

- Et enfin, j'aurai aimer travailler avec les cartes géologiques du BRGM sur des gisements d'hydrocarbures pour voir si ce context géologique est présent pour chaque gisement et si il y en a d'autre (comme ouverture peut-être).

Est-ce judicieux ? Est-ce facile à obtenir ? Peut-on avoir des cartes géologiques à la verticale à l'endroit du gisement ? ...

Voilà pour les grandes lignes de ce que j'aimerais faire.

J'aimerais avoir vos avis aiguisés de géologues passionnés pour m'apporter des éléments de réponses à mes questions et aussi pour m'apporter de nouvelles pistes de recherche, des idées de manipulations/observations/modélisations ..., des idées de contact dans la sphère scientifique ...

Encore une chose, nos professeurs insistent sur la notion d'expérience (variation d'un paramètre en maintenant les autres constants) pour le bien-fondé d'un travail de recherche comme les TIPE et j'ai peur que mon TIPE reste trop qualitatif. Avez-vous des suggestions à ce sujet ?

Merci mille fois si vous avez le courage de lire mon message et d'y répondre.

Je vous en serai très grè (Houhou le jeux de mot du géologue).

Largo.

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Bon, tout ca dépend aussi du volume que tu veux donner à ton travail. Vouloir traiter autant de roches et de paramètres est possible mais pourquoi ne pas se restreindre à une catégorie de roches, par exemple les sables au sens large (du sable très fin au gravier par exemple). Variation de la taille des grains, variation de leur forme, variation de la composition de ce sable (quartz, argile, mica, calcaire, etc...)

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http://mpmartiniere.pagesperso-orange.fr/TIPE.pdf

Peut-on avoir des cartes géologiques à la verticale à l'endroit du gisement ? ...

Certainement, mais la carte donne les éléments de géologie de surface et pas forcément ceux de la profondeur où le pétrole est emmagasiné.

Pour "transfert et échange", l'étude de la perméabilité d'un milieu donné est-il un bon choix ? Transfert = ? et échange = ?

roches réservoir à perméabilité faible (sable / carbonates) et roche piège au dessus à perméabilité plus importante (argile / gypse).

Une confusion peut être ?

des idées de contact dans la sphère scientifique ...

Se rapprocher d'un labo de géotechnique .

Pompe à chaleur ?

Géothermie ?

Gaz de schiste !

Exploitation du sel par forage,...

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Salut !

J'ai moi-même passé les concours en BCPST cette année. J'avais travaillé en sup en TIPE sur une comparaison des sols de vignobles classés, avec l'étude entre autres de leur perméabilité. Même si mon TIPE de cette année portait sur un tout autre sujet (les modalités de germination des fruits de quelques feuillus), c'était également une comparaison.

Je ne peux qu'appuyer le sablais et kayou. Il me semble bien plus judicieux de limiter grandement le nombre d'échantillons; et je parle d'expérience. Il y a largement assez de travail à comparer seulement trois ou quatre échantillons proches, c'est-à-dire ne variant que d'un ou deux paramètres. Typiquement, pour illustrer, la proposition de le sablais de se restreindre à quelques sables est très bien. C'est déjà un gros travail d'étudier leur comportement selon la taille des grains ou la composition (richesse en quartz, micas, argiles, peut-être évaluable par observation et comptage à la bino ?). Sans oublier qu'une comparaison n'est valide que si elle confronte des échantillons ne variant que d'un paramètre à la fois.

Je ne sais pas précisément quels protocoles ou expériences tu souhaites pratiquer, mais tout ce que j'ai fait en porosité, perméabilité, viscosité pouvait se faire avec un matériel très basique présent dans tous les labos (en gros, quelques éprouvettes et une manipulation soigneuse).

Encore une fois, bien qu'une étude qualitative puisse être appréciable, l'expérience est le fondement même du TIPE.

Pour les cartes, je pense que tu peux oublier, si tu souhaites faire correspondre les échantillons que tu analyses à un contexte réel et précis pour avoir plus de sens, appuies toi plutôt sur des résultats de carottages qui restituent précisément l'organisation du sous-sol.

Obtenir les échantillons ne devrait pas être trop compliqué. Si tu ne veux (ou peux) pas toi-même échantilloner (ce qui peut être délicat pour de grosses quantités), Il est assez courant que les labos de prépa disposent d'office d'un stock de sables ou roches (parfois héritées de TIPE antérieurs...) ou aient du moins des contacts pour en obtenir. Au pire, n'importe quelle enseigne de construction fera ton bohneur (même casto par exemple, propose un choix très large !).

Allez, dernier argument en faveur des sables : va mettre un bloc de granite dans une éprouvette...

N'hésite pas si je ne suis pas clair ou incomplet,

Ivan.

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Vouloir traiter autant de roches et de paramètres est possible mais pourquoi ne pas se restreindre à une catégorie de roches, par exemple les sables au sens large (du sable très fin au gravier par exemple). Variation de la taille des grains, variation de leur forme, variation de la composition de ce sable (quartz, argile, mica, calcaire, etc...)

Nos professeurs nous orientent aussi dans ce sens, à savoir se concentrer sur quelques paramètres mais les étudier pleinement.

Je comprends ce que tu veux me dire mais j'ai peur que la seul étude de la perméabilité des sables ne fasse plus beaucoup de lien avec mon second axe (à savoir replacer cette étude dans le cas des contextes géologiques des gisements d'hydrocarbures). A moins que les sables jouent un rôle non négligeable dans ce phénomène, auquel cas j'aimerai que tu m'en dises plus .... Je suis gourmand d'infos mais celles qui vont semblent les plus farfelues :yes3:

Pour "transfert et échange", l'étude de la perméabilité d'un milieu donné est-il un bon choix ? Transfert = ? et échange = ?

Il me semble que lorsque l'on parle de perméabilité (aptitude d'un milieu à se laisser traverser par un fluide), on a quand même bien l'idée de flux, de déplacement, non ? Si ce n'est pas le cas, as-tu une piste pour peut-être mieux être en accord avec le thème tout en restant dans le même ordre d'idée (peut être repenser la façon de voir le sujet ?).

roches réservoir à perméabilité faible (sable / carbonates) et roche piège au dessus à perméabilité plus importante (argile / gypse).

Une confusion peut être ?

C'est ce que j'ai compris en lisant (en diagonal) les articles sur les contextes propices aux gisements d'hydrocarbures. Si tu peux m'informer davantage ou rectifier ma confusion .. :help:

(richesse en quartz, micas, argiles, peut-être évaluable par observation et comptage à la bino ?).

Hein ! Je n'y avais pas pensé ! Ca me paraît être une bonne idée !

1 Je ne sais pas précisément quels protocoles ou expériences tu souhaites pratiquer, mais tout ce que j'ai fait en porosité, perméabilité, viscosité pouvait se faire avec un matériel très basique présent dans tous les labos (en gros, quelques éprouvettes et une manipulation soigneuse).

Encore une fois, bien qu'une étude qualitative puisse être appréciable, l'expérience est le fondement même du TIPE.

2 Pour les cartes, je pense que tu peux oublier, si tu souhaites faire correspondre les échantillons que tu analyses à un contexte réel et précis pour avoir plus de sens, appuies toi plutôt sur des résultats de carottages qui restituent précisément l'organisation du sous-sol.

1. Oui, je pense que çà doit pouvoir se faire avec de l'eau, une éprouvette, une bille, une caméra ... Mais si on peux utiliser du bon matériel (comme le dit Kayou peut-être auprès d'un labo de géothermie), c'est mieux, çà permettra aussi de parler avec des chercheurs

2. C'est ce à quoi je pensais mais je me rappelai plus du terme juste des schémas de la notice des cartes géologiques qui présentaient parfois la nature des roches sur une verticale donnée.

Mais dans tous les cas, j'aimerais bien avoir des informations supplémentaires sur ton TIPE (peut-être pas MP).

D'autres éléments de réponses à mes questions ? :help1:

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"roches réservoir à perméabilité faible (sable / carbonates) et roche piège au dessus à perméabilité plus importante (argile / gypse).

Une confusion peut être ?"

C'est ce que j'ai compris en lisant (en diagonal) les articles sur les contextes propices aux gisements d'hydrocarbures. Si tu peux m'informer davantage ou rectifier ma confusion .. :help:

Les sables/carbonates ont une forte perméabilité (l'eau s'y écoule facilement), tandis que les argiles sont beaucoup plus imperméables. Et du coup, les hydrocarbures vont avoir tendance à être piégés par les argiles mais circuler plus librement dans les sables par exemple. C'est pourquoi les gisements sont généralement associés à des couches argileuses (qui les délimitent).

Je t'enverrai un MP un peu plus tard (quand j'aurai plus de temps).

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