Monitoring des propriétés acoustiques et sismiques en milieu non consolidé

Mon sujet de thèse concerne les propriétés acoustiques et sismiques des formations non consolidées. Ce sujet est très mal connu, depuis la surface d'une part parce que la physique des milieux non consolidés est encore mal connue, et en forage d'autre part parce que ces milieux ne sont pas stables mécaniquement. Toute mesure en forage demande donc la pose d'un tubage et la réalisation des mesures à travers ce tubage. Dans le cadre de ma thèse, on appliquera premièrement ces mesures aux domaines du stockage de CO2 dans les formations géologiques, et ensuite à celui des glissements de terrains. Dans ce cadre, des mesures ont été réalisées sur les sites de Maguelone et de Svelvik pour le stockage géologique du CO2, et de Lodève pour les glissements de terrain.Le site expérimental Maguelone (France) a fait l'objet de la surveillance géophysique de la surface et en forages pendant les expériences d'injection de gaz dans un réservoir souterrain de roches clastiques peu profonde. En particulier, les profils sismiques verticaux (PSV) et les logs Sonique (derrière un tubage PVC) ont été enregistrés dans deux puits situés à quelques mètres du puits d'injection, avant, pendant et après une série d'injections de gaz. Les premieres arrivées pour les PSV ont été obtenues par le pointage (picking), et interprétées en termes de modèles de vitesses sismiques. Les données Sonique, après les avoir comparées avec les autres mesures pétrophysiques et géophysiques, ont été traitées et analysées en termes de vitesses et amplitudes. Avant l'injection, la comparaison des vitesses sismiques et d'amplitude entre les expériences dans un seul puits (MAG1), met en évidence l'impact de l'injection de gaz sur les propriétés élastiques des sédiments détritiques poreux au niveau du site d'injection, ce qui indique une augmentation de la saturation en gaz en face des couches sableuses et de couches de gravier. En tout, time-lapse VSP et les sonic logs, fournissent un moyen pour détecter et surveiller l'injection et le stockage de gaz dans des réservoirs géologiques, conduisant à une vue sur la dynamique du sous-sol au cours du temps. L'objectif du projet de CO2FieldLab (Svelvik Site_ Norvège) était de démontrer que les méthodes de surveillances adéquates peuvent être déployées pour documenter les risques de fuites de CO2 dans des réservoirs souterrains. Pour ce faire, une expérience d'injection peu profonde dans le sédiment perméable a été conçu et réalisé à Svelvik (Norvège) en Septembre 2011. L'objectif était de produire une fuite de CO2 afin d'évaluer la sensibilité relative de plusieurs outils de surveillance des émissions de CO2 géochimiques et géophysiques. Cette étude a mis en évidence le potentiel des méthodes acoustiques pour la surveillance et la détection de faible profondeur le stockage du CO2 et de la migration. Dans chacun des sites de l'étude, les séries de techniques ont été utilisées avec succès pour monitorage le stockage du CO2 et de la migration dans les réservoirs peu profonds, ces techniques se combinent les approches géophysiques et géochimiques. Sur le site de Lodève, mon travail s'est focalisé sur l'analyse de diagraphies et d'images ultrasoniques de parois obtenues sur seulement 20 mètres en trou nu dans la zone de déformation d'un glissement de terrain actif dans cette région. Des profils sismiques de surface ont également été enregistrés. Par contre, du fait de l'instabilité mécanique du forage, une légère déformation élastique ovale du forage a été mise en évidence aussi bien sur les images en distance qu'en amplitude. En utilisant la méthodologie utilisée traditionnellement pour l'analyse de déformations cassantes en forage (appelées "breakouts"), on note que la direction d'ovalisation correspond à la direction de plus grande pente du flanc de colline affectée par le glissement traversé par le forage entre 60 et 70 mètres, dans l'intervalle où les images ont été enregistrées.