Modélisation géologique
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La modélisation géologique ou géomodélisation est la science des représentations numériques de parties de la croûte terrestre par synthèse d'observations géophysiques et géologiques effectuées en surface ou en sous-sol. Un géomodèle est l'équivalent numérique d'une carte géologique en trois dimensions complétée par une description des grandeurs physiques dans un domaine d'intérêt donné[1]. La modélisation géologique est reliée au concept de modèle terrestre partagé ((en) Shared Eart Model)[2] ; qui est une base de connaissances multidisciplinaire, interopérable et actualisable sur le sous-sol.
La géomodélisation est très employée dans divers domaines pour gérer les ressources naturelles, évaluer les risques naturels et quantifier les processus géologiques. Elle trouve notamment des applications importantes dans les secteurs du pétrole et du gaz, des aquifères souterrains et des gisements de minerai. Par exemple, dans l'industrie pétrolière et gazière, des modèles géologiques précis sont essentiels pour alimenter les programmes de simulation de réservoir, qui permettent de prédire le comportement des roches dans différents scénarios de récupération d'hydrocarbures. Étant donné qu'un réservoir ne peut être développé et produit qu'une seule fois, il est crucial de choisir un site présentant des conditions de développement optimales pour éviter des erreurs coûteuses et inutiles. L'utilisation de modèles géologiques et de simulations de réservoir permet aux ingénieurs des gisements d'identifier les meilleures options de récupération, offrant ainsi le plan de développement le plus sûr, économique et efficace pour un réservoir donné.
La modélisation géologique est une sous-discipline profitant des acquis de la géologie structurale, la sédimentologie, la stratigraphie, la paléoclimatologie et la diagenèse ;
Dans la représentation 2D, une formation ou unité géologique est représentée par un polygone, dont les limites peuvent être des failles, des discordances ou par son étendue latérale. Dans les modèles géologiques en 3 dimensions (3D), une unité géologique est délimitée par des surfaces triangulaires ou quadrangulaires. L'équivalent du polygone cartographié est l'unité géologique entièrement fermée, utilisant un maillage de triangles. Pour les propriétés ou la modélisation des fluides, ces volumes peuvent être séparés en un réseau de cellules, appelées voxels (éléments volumétriques). Ces grilles 3D sont l'équivalent des grilles 2D utilisées pour exprimer les propriétés de surfaces uniques.
La géomodélisation se passe généralement selon les étapes suivantes[3] :
- Analyse préliminaire du contexte géologique du domaine d'étude.
- Interprétation des données et observations disponibles sous forme d'ensembles de points ou de lignes polygonales (par exemple des « bâtons de failles » correspondant à des failles sur une section sismique verticale).
- Construction d'un modèle structural décrivant les principales limites rocheuses (horizons, discordances, intrusions, failles)[4]
- Définition d'un maillage tridimensionnel honorant le modèle structurel pour prendre en charge la représentation volumétrique de l'hétérogénéité (voir Géostatistique ) et résoudre les équations aux dérivées partielles qui régissent les processus physiques dans le sous-sol (par exemple, propagation des ondes sismiques, transport de fluides dans des milieux poreux).