Caractérisation de l'espace poreux de roches sédimentaires par l'étude d'équilibres capillaires
Résumé
This research is a contribution to the characterisation of porous space in sedimentary rocks. This was done by the study of capillary equilibrium in twenty different samples of which the texture was well known, belonging to various geological and geographical layers. Petrographical characteristics of the studied rocks have been defined by using various classical methods such as: visual observation, thin sections, pictures obtained by scanning electron microscope and x-ray diffraction. Three petrophysical parameters were mesured: the porosity, the permeability and the formation factor. The texture analysis was conceived using two different technics, each based on the distribution of a pair of non miscible fluids (air-water and mercury-mercury vapour) in the porous environment. The used methods are restored states and mercury porosimetry. This permits obtaining the capillary pressure curves as a function of saturation (Pf and porosimetry curves). Several parameters related to the porous space geometry can be deducted from these curves, such as the decomposition of the porosity in 2 parts: The macroporosity (access radius > 1µm) and the microporosity (access radius < 1µm) as well as the average access radius of each of them. The result then allows a classification of the samples into two categories: the monoporous and the biporous. By combining petrophysical measurements with the parameters resulting from the capillary pressure curves, allow correlations between various factors. Comparing the observations obtained by the scanning electron microscope with the capillary pressure curves assimilated to a hyperbole Y=A/X, illustrates that the factor A is in direct relation with the distribution mode of the access radius. It has also been shown that the Pf curves and the porosimetry curve can be deducted, the one from the other, by using some simple complementary manipulations.
Ce travail est une contribution à la caractérisation de l'espace poreux des roches sédimentaires, par l'étude des équilibres capillaires dans une vingtaine d'échantillons provenant de divers horizons géologiques et géographiques; ce en relation avec une connaissance fine de la texture de ces roches. Les caractéristiques pétrographiques des roches étudiées ont été définies grâce à la combinaison de divers moyens classiques : observation visuelle, lames minces, photographies au microscope électronique à balayage (MEB) et diffraction des rayons X. Quant aux caractéristiques pétrophysiques, 3 ont été mesurées : il s'agit de la porosité, de la perméabilité, et du facteur de formation. L'analyse de la texture a été envisagée à partir de deux techniques basées sur l'étude de la répartition d'un couple de fluides non miscibles (air-eau et mercure-vapeur) dans les réseaux poreux. Il s'agit de la méthode des états restaurés et de porosimétrie au mercure. Elles permettent l'obtention de courbes de pression capillaire en fonction de la saturation (courbe Pf et courbe porosimétrique). De ces courbes on déduit plusieurs paramètres qui sont en relation avec la géométrie de l'espace poreux, tel que la décomposition de la porosité en deux classes : la macroporosité (rayon d'accès > 1µm) et la microporosité (rayon d'accès < 1µm), ainsi que le rayon moyen d'accès de chacune d'elles. Les échantillons ont été ensuite répartis dans deux catégories : les monoporeux et les biporeux. La combinaison des mesures pétrophysiques et des paramètres issus des courbes de pression capillaire a permis l'obtention de nombreuses corrélations entre les différents facteurs. La confrontation entre l'observation des échantillons au MEB et les courbes de pression capillaire assimilées à des hyperboles d'équation Y = A/X a montré que le facteur A est en relation directe avec le mode de la répartition des accès des pores. D'autre part la comparaison entre les courbes Pf et porosimétrique montre que l'on peut déduire l'une de l'autre moyennant quelques manipulations complémentaires simples.