Malampaya Thesis

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    23-Jun-2015

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<p>UNIVERSITE DE PROVENCE Centre de Sdimentologie et de Palontologie FRE-2761 Ecole doctorale : Sciences de lenvironnement</p> <p>THESEPour obtenir le grade de DOCTEUR DE LUNIVERSITE DE PROVENCE Spcialit : Sdimentologie par</p> <p>Franois FOURNIER</p> <p>EVOLUTION DE LEDIFICE CARBONATE DU CHAMP DE GAZ DE MALAMPAYA, TERTIAIRE, OFFSHORE PALAWAN, PHILIPPINES. IMPLICATIONS POUR LA CARACTERISATION DU RESERVOIR</p> <p>Directeurs de thse :</p> <p>Lucien F. MONTAGGIONI Jean R.F. BORGOMANO</p> <p>Soutenue publiquement le .devant la commission dexamen compose de :</p> <p>Lucien F. MONTAGGIONI Jean R.F. BORGOMANO Lus POMAR GOM Christophe MERCADIER Gilbert CAMOIN Georg WARRLICH</p> <p>Directeur de thse, Univ. de Provence Directeur de thse, Univ. de Provence Rapporteur, Univ. de les Illes Balears (Espagne) Rapporteur, Shell International E&amp;P B.V. Examinateur, CNRS, CEREGE Examinateur, Shell International E&amp;P B.V.</p> <p>AVANT-PROPOS</p> <p>Ce travail est le fruit de trois annes de recherche et naurait pu voir le jour sans lintervention de nombreuses personnes qui je tiens exprimer toute ma reconnaissance. Je suis tout dabord reconnaissant au Professeur Jean Borgomano sans qui ce projet dtude du rservoir de Malampaya naurait pu voir le jour. Il a t linstigateur de ce travail, qui se place la frontire du fondamental et de lappliqu, alors quil tait gologue dans la Carbonate Team de Shell (Rijswijk, Pays-Bas). Aprs on arrive (ou plutt son retour) lUniversit de Provence, il a continu activement participer au droulement de ce projet en co-dirigeant cette thse, en dpit de ses responsabilits de directeur de laboratoire. Je lui suis trs reconnaissant de mavoir transmis son exprience de gologue ptrolier et sa conception originale des rservoirs carbonats et davoir ainsi grandement influenc ma dmarche scientifique au cours de cette tude. Je suis particulirement reconnaissant au Professeur Lucien Montaggioni, davoir dirig cette thse et davoir veill avec dvouement son bon droulement. Il a dirig ma thse avec rigueur, tout en me faisant pleinement confiance. Il a su me transmettre une partie de sa grande connaissance des rcifs coralliens du domaine Indo-Pacifique et sa contribution a t indispensable dans la reconnaissance des environnements de dpt et des transformations diagntiques. Jai fortement apprci sa disponibilit et la pertinence de ses orientations bibliographiques qui mont grandement facilit la tche. Je souhaite remercier SHELL PHILIPPINE EXPLORATION (SPEX), en particulier Dietmar Neuhaus, Osman Tosun et Nick Dancer, davoir soutenu financirement ce travail, de mavoir autoris tudier lensemble du matriel disponible et communiquer la communaut scientifique une partie des rsultats de ltude. La qualit et labondance du matriel de subsurface disponible font de Malampaya un objet gologique dun grand intrt scientifique et industriel. Je suis reconnaissant envers lensemble de lquipe carbonates ( Carbonate Team ) de SHELL INTERNATIONAL E&amp;P B.V.(Rijswijk, Pays-Bas), en particulier Philip Cassidy, Georg Warrlich, Anouk Creusen, Maria Boya-Ferrero, Wenche Asyee, de mavoir accueilli parmi eux deux reprises (mai-aot 2001 et janvier-juillet 2003). Jespre que les rsultats de ce travail seront la hauteur de leurs esprances et auront contribu de manire utile au droulement du projet Malampaya . Je souhaiterais aussi remercier John Malcom et Piotr Mardal pour leur assistance technique au cours de ltude des donnes sismiques. Peter Burgess et Henne Lammers sont aussi vivement remercis pour mavoir initi au logiciel Dionisos. Je suis trs reconnaissant Christophe Mercadier (SHELL) davoir accept dtre rapporteur de ce travail. Il a t un pionnier de la gologie du rservoir de Malampaya et sa connaissance de lobjet et de ses enjeux industriels est un atout pour juger ce mmoire. Jespre vivement que lapport de cette tude ses travaux antrieurs soit constructif et pertinent. Le Professeur Luis Pomar, de lUniversit des Iles Balares (Espagne), a accept dtre rapporteur de cette thse. La prsence dun sdimentologue dune aussi grande valeur mon jury est pour moi un vritable honneur. Quil soit assur de ma sincre reconnaissance.</p> <p>Lexcursion de terrain quil a organise Majorque, a permis de mclairer sur certains aspects de larchitecture des corps carbonats et ses commentaires sur les environnements de dpt de Malampaya, lors de sa venue Marseille,mont t trs utiles. Je suis reconnaissant Gilbert Camoin (CEREGE) davoir voulu tre examinateur de ce travail. Par sa connaissance des environnements rcifaux actuels et anciens du domaine Indo-Pacifique, il apportera, je lespre, des remarques constructives sur cette tude. Je remercie Georg Warrlich (SHELL) davoir accept de faire partie du jury de cette thse ; il a particip activement au projet Malampaya au sein de la Carbonate Team de SHELL et jai apprci les discussions que avons eu sur les problmes de corrlations stratigraphiques et sur la modlisation numrique de Malampaya. Je tiens exprimer ma reconnaissance envers tous les membres du Centre de SdimentologiePalontologie de lUniversit de Provence qui ont, de manire directe ou indirecte, donn une contribution ce travail. Je suis redevable J.P. Margerel qui ma initi la reconnaissance des foraminifres benthiques et qui ma donn de prcieuses orientations pour la dtermination du matriel de Malampaya. Je tiens remercier particulirement Gilles Conesa et Jean-Pierre Masse qui nont pas hsit sacrifier un peu de leur temps prcieux pour maider dans linterprtation de lames minces problmatiques. Je remercie aussi les litho-lamelleurs Lionel Mari et Paul Papi qui ont ralis, dans le cadre de ce travail, plus dune centaine de lames-minces partir de cuttings de forages. Ces annes de thse nauraient pas t les mmes sans les inoubliables moments passes la przidence du POP-UP dont je salue les valeureux membres : Jrme Hennuy, Frdric Garcia, Hlne Dalmasso, Philippe Lonide et James Gari. Leur soutien, pendant toute la dure de cette thse, a t inestimable. Je noublierai pas cette entente fraterne lors des lle nombreuses et fructueuses sorties de terrain. Jai une pense toute particulire envers mes parents et lensemble de ma famille, pour le soutien quils mont apport pendant toutes mes annes tudes.</p> <p>RESUME Le champ de gaz de Malampaya est situ au NW de lle de Palawan (Philippines), en domaine offshore profond, sous une tranche deau de 850 1200m, au sein dun rservoir constitu de carbonates nritiques dge Eocne suprieur Miocne infrieur, actuellement enfoui sous 2000m de dpts terrignes (dge Miocne moyen Actuel) . Ldifice carbonat de Malampaya sest initialement install sur une crte de bloc bascul, lors de la phase de rifting ayant affect la Mer de Chine Mridionale. Lvolution ultrieure du systme carbonat a t contrle par la nature des organismes producteurs de carbonate, les variations eustatiques, la dformation tectonique ainsi que par les changements climatiques et ocanographiques. La reconstitution de lvolution spatiale et temporelle de cet difice diffrentes chelles (de la parasquence et de la squence sismique) et la dtermination de ses facteurs de contrle ont t rendues possibles par lanalyse sdimentologique, diagntique, gochimique, micropalontologique et stratigraphique, de donnes de subsurface (carottes, diagraphies, sismique 3D haute-rsolution). La trs bonne rsolution verticale (20-30m) des donnes sismiques mis en vidence une architecture interne complexe rsultant de la combinaison de ces diffrents facteurs de contrle. Les variations verticales et latrales des proprits ptrophysiques du rservoir ont t interprtes en terme dvolution diagntique et sobservent deux chelles spatiales et temporelles. Un compartimentage en intervalles mtriques du rservoir est mis en relation avec le dveloppement des cycles mersifs hautefrquence (chelle ~10-100ka). Le dcoupage du rservoir en corps diagntiques dcamtriques est li lvolution basse-frquence de ldifice carbonat (chelle ~1-10Ma). Outre son apport dans la comprhension de la dynamique des systmes carbonats cnozoques dAsie du Sud-Est, cette tude a permis de fournir le cadre stratigraphique et dvaluer les paramtres de contrle ncessaires pour la ralisation du modle statique de rservoir. ABSTRACT The Malampaya gas accumulation is located offshore northwest Palawan Island (Philippines) below 850-1200m of water, within shallow-water carbonates of Late Eocene to Early Miocene age, buried below 2000m of terrigenous deposits (Middle Miocene to recent). The Malampaya carbonate system initially developed on the crest of a tilted block, during the rifting of the South China Sea. The carbonate buildup evolution was mainly controlled by the nature of carbonate producers, sea level fluctuations, tectonic deformation and climatic/oceanographic changes. The integration of sedimentological, diagenetical, geochemical, micropalaeontological and stratigraphical analyses from subsurface data (cores, well-logs and high-resolution 3D seismic) allowed the reconstruction of the Malampaya carbonate build-up evolution at various time and space scales (parasequence and seismic sequence scales) and the identification of its controlling factors. The very good vertical resolution (20-30m) of the seismic data allowed to recognize a complex internal architecture resulting from the combination of various controlling factors. The vertical and lateral variations of the petrophysical properties are interpreted in terms of diagenetic evolution at two time and space scales. The reservoir subdivision into metre-scale intervals is related to the development of high-frequency subaeria lly exposed cycles in the inner-shelf (time scale: 10100ka). Decametre-scale diagenetic bodies developed in relation with low-frequency evolution of the carbonate system (time scale ~1-10Ma). In addition to offering new insights on the evolution of cenozoic carbonate systems from SE Asia, this study provided the highresolution stratigraphic framework and estimated the controlling parameters that are required for the construction of the Malampaya static reservoir model.</p> <p>SOMMAIRECHAPITRE I INTRODUCTION...1 I.1 Problmatique objectifs de ltude I.1.1 Gnralits I.1.2 Enjeux scientifiques et industriels de ltude du systme carbonat de Malampaya I.2 Cadre gologique I.2.1 Godynamique rgionale I.2.2 LAsie du Sud-Est au Cnozoque : donnes paloclimatiques, palocanographiques et palogographiques I.2.3 Les difices carbonats de la marge Sud de la Mer de Chine Mridionale I.3 Prsentation des difices carbonats de Ma lampaya-Camago</p> <p>CHAPITRE II MATERIEL ET METHODES...19 II.1 Les donnes disponibles II.1.1 Les donnes de puits II.1.2 Les donnes de sismique 3D II.2 Les mthodes dtude II.2.1 Observations microscopiques et macroscopiques des carbonates II.2.2 La cathodoluminescence II.2.3 Les analyses gochimiques II.2.3.1 Isotopes stables du Carbone et de lOxygne II.2.3.2 Isotopes stables du Sr II.2.3.3 Elments en trace II.2.4 Interprtations sismiques et diagraphiques II.2.5 Les mesures ptrophysiques II.3 Intgration des mthodes</p> <p>CHAPITRE III CADRE CHRONOSTRATIGRAPHIQUE.........................................................................33 III.1 Biostratigraphie III.1.1 Introduction III.1.2 Datation de la formation du Nido laide des foraminifres benthiques III.1.2.1 La Letter Classification et ses marqueurs biostratigraphiques III.1.2.2 Rsultats III.1.3 Autres contraintes biostratigraphiques III.2 Chimiostratigraphie des isotopes du Strontium</p> <p>CHAPITRE IV- FACIES DE DEPOT ET PALEOENVIRONNEMENTS...43</p> <p>IV.1 Objectifs et mthodes IV.2 Description des facis de dpt et interprtations paloenvironnementales IV.2.1 Les facis de shelf interne</p> <p>IV.2.2 Les facis prircifaux IV.2.3 Les facis de shelf externe et de pente rcifale IV.2.4 Les facis de shelf profond IV.3 Apport de la sismique 3D haute-rsolution dans la reconnaissance des environnements de dpt IV.4 Distribution des organismes ; comparaison avec dautres systmes carbonats oligo-miocnes du domaine Indo-Pacifique IV.5 Evolution verticale des facis et environnements de dpt</p> <p>CHAPITRE V- EVOLUTION DIAGENETIQUE DE CARBONATES ..77 S</p> <p>V.1 Objectifs et mthodes V.2 Les figures diagntiques et leur interprtation V.2.1 Les calcrtes V.2.2 Les ciments V.2.3 Les dissolutions V.2.3 Les recristallisations V.2.4 Les sdiments internes V.2.5 La fracturation et la stylolitisation V.3 Lvolution diagntique des carbonates de Malampaya V.3.1 Les squences diagntiques identifies dans les puits V.3.2 Synthse : les diffrentes units diagntiques de ldifice de Malampaya. CHAPITRE VI EVOLUTION HAUTE -FREQUENCE DE LEDIFICE CARBONATE..103 VI.1 Paloenvironnements et cyclicit haute-frquence dans les systmes carbonats nritiques du Cnozoque dAsie du Sud-Est : lexemple de ldifice carbonat oligo-miocne de Malampaya (Offshore Palawan, Philippines) : article paru dans Marine and Petroleum Geology, 2004 22 (1), 1-21. VI.2 Prcisions et rectificatifs CHAPITRE VII EVOLUTION BASSE-FREQUENCE DE LEDIFICE CARBONATE...129 Article soumis Sedimentary Geology</p> <p>CHAPITRE VIII-APPLICATIONS POUR LA CONSTRUCTION DUN MODELE 3D STATIQUE DE RESERVOIR...163 VIII.1 Introduction VIII.2 Influence conjugue du facis de dpt et de lvolution diagntique sur les proprits reservoir VIII.2.1 Mthode VIII.2.2 Influence des proprits ptrophysiques primaires VIII.2.3 Influence des processus de dissolution VIII.2.4 Influence de la cimentation VIII.3 Evolution verticale haute-frquence des proprits ptrophysiques</p> <p>VIII.4 Dfinition et proprits des grands corps rservoirs du champ de Malampaya VIII.5 Relation rflecteurs sismiques / facis diagntiques VIII.6 Intgration dans un modle de rservoir oprationnel CHAPITRE IX- CONCLUSIONS GENERALES ET RECOMMANDATIONS.189 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ..193 ANNEXES</p> <p>ABBREVIATIONS</p> <p>mMD : metres, measured depth (below kelly bushing)</p> <p>mCD: metres, unshifted core depth (below kelly bushing)</p> <p>mSD: metres, shifted core depth (below Kelly bushing)</p> <p>mTVDSS: metres, true vertical depth (below mean sea level)</p> <p>Chapitre I. Introduction</p> <p>CHAPITRE I : INTRODUCTION</p> <p>Ce travail de thse a pour objectif de fournir le cadre gologique ncessaire la ralisation dun modle 3D du rservoir carbonat gaz de Malampaya, partir de donnes de subsurface. Le cadre gologique ne peut tre prcisment apprhender que par une tude dtaille du matriel par une approche pluridisciplinaire (sdimentologique, diagntique, gochimique, stratigraphique et ptrophysique) et par la connaissance des facteurs (eustatisme, tectonique, palocirculations ocaniques, paloclimats) ayant influenc le dveloppement du systme carbonat.</p> <p>I.1 Problmatique Objectifs de ltude</p> <p>I.1.1 Gnralits</p> <p>La formation du Nido, dge Eocne suprieur Miocne infrieur se dveloppe sur lle de Palawan (Philippines) et stend dans le domaine offshore, sous la forme ddifices carbonates nritiques de taille limite (extension plurikilomtrique et paisseur plurihectomtrique). Les premires dcouvertes dhydrocarbures dans les corps carbonats de la zone offsore au Nord-Ouest de Palawan remontent au dbut des annes 1980.</p> <p>Ldific...</p>