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Mar 28, 2024

Evolution du fluide et fluide associé

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 14067 (2023) Citer cet article 75 Accès aux détails des métriques Les fluides interstitiels contrôlent les processus diagénétiques et les espaces de stockage des réservoirs de roches clastiques profondes

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14067 (2023) Citer cet article

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Les fluides interstitiels contrôlent les processus diagénétiques et les espaces de stockage des réservoirs de roches clastiques profondes et sont devenus un domaine d'intérêt majeur dans les domaines de la sédimentologie et de la géologie pétrolière. Cet article vise à relier les processus diagénétiques des grès oligocènes de Zhuhai dans l'affaissement de Baiyun aux fluides interstitiels variant avec la profondeur d'enfouissement. Les types et les modèles de distribution des minéraux authigènes sont étudiés par l'analyse des caractéristiques pétrographiques, minéralogiques et géochimiques pour illustrer l'origine et les modèles d'écoulement des fluides interstitiels et leurs influences sur la diagenèse des réservoirs. La forte cimentation du ciment carbonaté éogénétique près de l'interface grès-mudstone était une conséquence de la migration de matériaux à grande échelle à partir des mudstones adjacents. Les fluides interstitiels ont été principalement affectés par la méthanogenèse microbienne et la dissolution des minéraux carbonatés dans les mudstones adjacents au cours de l'éogenèse. Les fluides interstitiels ont été transportés de manière diffusive dans un système géochimique relativement ouvert dans une plage locale. Ce modèle est étayé par les valeurs isotopiques stables plus lourdes présentes dans la calcite et la dolomite éogénétiques. La dissolution du feldspath au début de la mésogenèse était accompagnée spatialement par la précipitation de quartz authigène et de ciment de carbonate ferroan. Les fluides interstitiels de cette période étaient riches en acides organiques et en CO2, et leur mécanisme de migration était le transport diffusif. Les compositions isotopiques de carbone et d'oxygène, évidemment plus légères, de la calcite ferroane confortent cette inférence. À la fin de la mésogenèse, l'apport de fluide hydrothermal profond pourrait avoir été en partie responsable de la précipitation de l'ankérite, de la barytine et de l'albite authigène. La charge de pétrole peut avoir inhibé la cémentation et le compactage du carbonate, préservant ainsi la porosité, et, avec la kaolinite authigène, aurait pu favoriser la transition du réservoir de l'eau humide à l'huile humide, au profit du piégeage du pétrole. Les résultats rapportés ici apportent un nouvel éclairage sur l’évaluation et la prévision des réservoirs de grès qui ont connu plusieurs périodes d’écoulement de fluide.

Les fluides interstitiels sont presque omniprésents dans les roches clastiques et, avec l'augmentation de la profondeur d'enfouissement, exercent une influence cruciale sur les propriétés pétrophysiques à travers diverses interactions fluide-roche1,2,3. Les fluides interstitiels agressifs corrodent fortement les minéraux de silicate d'aluminium et les minéraux carbonatés dans les réservoirs de roches clastiques profondes, créant (ou redistribuant) des pores secondaires d'une certaine échelle, améliorant ainsi de manière significative (ou légèrement) la porosité des réservoirs. La précipitation concomitante de minéraux secondaires, principalement sous forme de minéraux de remplissage des pores, due au transfert de masse par écoulement de fluide interstitiel, joue un rôle négatif dans la perméabilité du réservoir3,4,5,6,7. L’identification de l’origine et des schémas d’écoulement des fluides interstitiels est cruciale pour la recherche sur la diagenèse et les propriétés de stockage des grès-schistes8. Les réservoirs de grès complexes interstratifiés avec du mudstone peuvent être compliqués par le potentiel de plusieurs étapes d'évolution des fluides interstitiels et des interactions fluide-roche correspondantes au cours de l'enfouissement progressif. Pour définir et hiérarchiser les cibles des réservoirs, les sources, les modèles d’écoulement et la distribution spatio-temporelle des fluides interstitiels doivent être compris.

Les rapports isotopiques stables sont couramment utilisés pour contraindre (1) les sources de fluides interstitiels, (2) les voies et le calendrier des événements fluides, (3) les températures de formation des ciments à plusieurs étapes et (4) les sources matérielles de sous-produits diagénétiques9. ,10,11,12,13. Les compositions isotopiques stables du carbone et de l’oxygène sont très stables dans différents systèmes fluides présentant des caractéristiques de circulation profonde. Le degré de fractionnement isotopique de l'oxygène entre les fluides et les minéraux diminue avec l'augmentation de la température de formation (surface jusqu'à ~ 300°C14). La valeur δ18O conservée dans le ciment peut servir d’enregistrement indirect de la température de cémentation. Ainsi, c’est un indicateur utile pour déduire le temps de formation du ciment et pour clarifier l’évolution des fluides interstitiels lorsqu’on lui donne une valeur raisonnable de δ18O du fluide interstitiel. Comparé à la valeur δ13C dans le pool de carbone d'origine, celui conservé dans le ciment est plus lourd d'environ 9 à 10 ‰ en raison du fractionnement isotopique du carbone. Ainsi, les valeurs de δ13C peuvent être utilisées pour retracer les sources externes ou internes de carbone12,13 et pour répondre aux questions fréquemment posées concernant l'interaction fluide-roche16,17,18,19,20. Sur la base de ces deux systèmes d'isotopes stables, combinés à l'histoire de l'évolution régionale, les caractéristiques physico-chimiques et d'écoulement des fluides tout au long du processus diagénétique peuvent être reconstruites21,22.