Guillaume RONGIER : Connectivité de corps sédimentaires chenalisés : stratégies d'analyse et de simulation en modélisation de subsurface

Résumé de la thèse

Les chenaux sont des structures sédimentaires clefs dans le transport et le dépôt de sédiments depuis les continents jusqu'aux planchers océaniques. Leurs dépôts perméables permettent la circulation et le stockage de fluides. Comme illustré avec les systèmes turbiditiques, le remplissage de ces chenaux est très hétérogène. Son impact sur la connectivité des dépôts perméables est amplifié par les variations d'organisation spatiale des chenaux. Mais du fait de l'aspect lacunaire des données, l'architecture de ces structures souterraines n'est que partiellement connue. Dans ce cas, les simulations stochastiques permettent d'estimer les ressources et les incertitudes associées. De nombreuses méthodes ont été développées pour reproduire ces environnements. Elles soulèvent deux questions capitales : comment analyser et comparer la connectivité de simulations stochastiques ? Comment améliorer la représentation de la connectivité dans les simulations stochastiques de chenaux et réduire les incertitudes ?

La première question nous a conduits à développer une méthode pour comparer objectivement des réalisations en se concentrant sur la connectivité. L'approche proposée s'appuie sur les composantes connexes des simulations, sur lesquelles sont calculés plusieurs indicateurs. Une représentation par positionnement multidimensionnel (MDS) facilite la comparaison des réalisations. Les observations faites grâce au MDS sont ensuite validées par une carte de chaleur et les indicateurs. L'application à un cas synthétique de complexes chenaux/levées montre les différences de connectivité entre des méthodes et des valeurs de paramètres différentes. En particulier, certaines méthodes sont loin de reproduire des objets avec une forme de chenaux.

La seconde question amène deux principaux problèmes. Premièrement, il apparaît difficile de conditionner des objets très allongés, comme des chenaux, à des données de puits ou dérivées de sismiques. Nous nous appuyons sur une grammaire formelle, le système de Lindenmayer, pour simuler stochastiquement des objets chenaux conditionnés. Des règles de croissance prédéfinies contrôlent la morphologie du chenal, de rectiligne à sinueuse. Cette morphologie conditionne les données au fur et à mesure de son développement grâce à des contraintes attractives ou répulsives. Ces contraintes assurent le conditionnement tout en préservant au mieux la morphologie. Deuxièmement, l'organisation spatiale des chenaux apparaît peu contrôlable. Nous proposons de traiter ce problème en intégrant les processus qui déterminent l'organisation des chenaux. Un premier chenal est simulé avec un système de Lindenmayer. Puis ce chenal migre à l'aide d'une simulation gaussienne séquentielle ou d'une simulation multipoints. Cette approche reproduit les relations complexes entre des chenaux successifs sans s'appuyer sur des modèles physiques partiellement validés et au paramétrage souvent contraignant.

L'application de ces travaux à des cas synthétiques démontre le potentiel de ces approches. Elles ouvrent des perspectives intéressantes pour mieux prendre en compte la connectivité dans les simulations stochastiques de chenaux.