Inferring a continuous lithology and mineralogy from multivariate statistical analysis of well-logging data: Examples from some sedimentary structures associated with tectonic plates convergence zones (Ocean Drilling Program Leg 134, 156 and 160)
Obtenir une représentation en continu de la lithologie et de la minéralogie. Exemples d'application du traitement statistique de données de diagraphie aux structures sédimentaires en régime de convergence de plaques (Leg ODP 134, 156 et 160)
Résumé
Well-logging techniques provide a preferential way of investigating deep geological formations, not directly observable. They measure on a continuous basis and in situ numerous petrophysical parameters, as well as oxide contents in 7 major (Si, Ca, Fe, Al, S, K, Ti) and 3 (U, Th, Gd) trace chemical elements. A thorough knowledge of the physics underlying tool operation and the calibration steps is needed to estimate the uncertainty on the measurement. This uncertainty is mainly due to tool operating conditions (borehole diameter and irregularities,, operating speed). When good quality data are available, multivariate clustering techniques, such as k-means, are used as a first approach to visualize the variables provided by well-logging tools. One can also choose linear and non linear inversion methods to infer an accurate enough mineralogical log so it may be used in geological and petrophysical modeling. Wireline logging techniques are typically carried out during oceanic and continental scientific drilling programs, but are almost useless in such unstable geological environments as sedimentary structures associated with tectonic plates convergence zones. The improved state-of-the-art method of Logging-While-Drilling gives a best quality measurement before the borehole conditions worsen. Geological, petrophysical and textural interpretation of well-logging data gives valuable information on sedimentation type, as well as hints on possible mineralogical transformations. The in situ criterion pertaining to the well-logging measurement allows fluids dynamics modeling as well as variation and orientation of tectonic stress, often characterizing these geological environments.
Les techniques de diagraphies sont un moyen privilégié pour étudier les formations géologiques profondes, inaccessibles à l'observation directe. Elles mesurent en continu et in situ de nombreux paramètres pétrophysiques, ainsi que les concentrations en 7 éléments majeurs (Si, Ca, Fe, Al, S, K, Ti) et 3 éléments traces (U, Th et Gd). Une connaissance préalable des différents modes de fonctionnement des outils et de leur calibration permet d'évaluer la précision de la mesure. Celle-ci est surtout fonction des conditions de mesure (diamètre et rugosité du puits, vitesse de mesure). Lorsque les données sont de bonne qualité, les méthodes de classification multivariée, comme la méthode des nuées dynamiques ou le k-means, sont employées comme premier outil de visualisation des grandeurs mesurées par diagraphie. En parallèle ou en complément, à l'aide de méthodes d'inversion linéaire ou non-linéaire, il est possible de calculer une minéralogie en continu avec une précision suffisante pour être utilisée dans des modèles pétrophysiques et géologiques. Les zones de convergence de plaques lithosphériques sont des environnements géologiques instables, dans lesquels les techniques de diagraphie par cable, classiquement utilisée dans les forages scientifiques océaniques ou continentaux, ne permettent pas d'obtenir des données de bonne qualité. La nouvelle méthode de Logging-While-Drilling, ne laisse pas à l'environnement de mesure le temps de se déteriorer et donne une mesure utilisable. L'interprétation géologique, minéralogique et faciologique des données de diagraphies apportent des indications précieuses sur la dynamique sédimentaire, ainsi que sur les éventuelles transformations minéralogiques. Le caractère in situ de la mesure rend possible la modélisation de la dynamique des fluides ou de la variation et de l'orientation des champs de contrainte, dont les environnements étudiés sont souvent le siège.
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