Structural Architecture of Gaspé Belt (Canada): Integrated seismic imagery and Hydrocarbon Evaluation

Architecture structurale de la ceinture de Gaspé (Canada) : Imagerie sismique intégrée et application à l'évaluation pétrolière

Martin Bêche (1, 2, 3)

1 LT - Laboratoire de tectonique
2 IFPEN - IFP Energies nouvelles
3 ULaval - Université Laval [Québec]

The hydrocarbon potential of the Gaspé Peninsula is mostly restricted to the Late Ordovician to Early Devonian rocks and favourable signs indicate the presence of an active petroleum system. In thrust belt settings, both structural geology and basin modelling studies are required to evaluate the petroleum system. A new workflow integrating 2D seismic and geological data is proposed to improve the structural model and kinematic evolution of the Acadian fold belt, which are then used to for basin modelling. This feasibility study, applied across the central part of the Gaspé peninsula, aims at proposing innovative ways of going from seismic imaging to basin analysis to assessment of the hydrocarbon potential by combining advanced geophysical and geological techniques: 1. Current structural model building: the seismic images are improved by integrating the geological knowledge into the pre-stack depth migration processing. Interpretation of the main structural features can be directly carried out on these more reliable depth seismic images. This information is combined with complex structural modelling to help constrain the structural model of the Acadian foreland thrust and fold belt. 2. Evolution of the structurale model through geological times: The geometrical consistencies of the subsurface are ensured by cross-section balancing. This step is complicated by the fact that the Gaspé belt is made up of two chronologically distinct imbricate fold and thrust belts (from Taconian and Acadian orogenies). However, in order to simplify this process, it is geologically feasable to restrict the kinematic modeling to the Silurian to Devonian stratigraphic succession and to balance the Acadian fold and faults. Balancing and forward modeling was successfully performed on a 10 km scale synclinal structure of the Connecticut Valley-Gaspé Synclinorium. Amount of tectonic erosion was estimated using these restoration techniques. This kinematic scenario is used to complete the understanding of the geodynamic evolution of the Gaspé Belt and provides a new geometry more favourable to hydrocarbon migration and trapping. 3. Petroleum system assessment : Temis2D® software is applied to the Silurian-Devonian stratigraphic succession of the Lac des Huit-Miles syncline and Causapscal anticline, where a piggy-back basin developed during the Acadian orogeny. Using the results from the structural model and geochemical data from neighbouring well and rock samples, it is possible with Temis2D® software to predict the pressure regime through time, the maturity of the source rock, and the HC generation and expulsion.

La péninsule de la Gaspésie (Québec, Canada) présente un potentiel pétrolier dans les roches datées de l'Ordovicien tardif au Dévonien inférieur. Dans l'est de la ceinture de Gaspé, des puits producteurs de gaz prouvent la présence de réservoirs pétroliers. Des nouvelles études structurales et des études de bassin dans la ceinture de Gaspé permettent de mieux évaluer le potentiel pétrolier de cette région. Nous présentons ici une nouvelle méthodologie pour la prospection d'hydrocarbures dans les régions de piémont de type « fold and thrust belt » comme la ceinture de Gaspé. Nous avons développé cette méthodologie en la testant au niveau de la partie centrale de la ceinture de Gaspé. Nous avons intégré les données géologiques et géophysiques disponibles pour l'étape d'imagerie sismique 2D afin de construire une image sismique directement en profondeur, ce qui a permis d'améliorer l'interprétation structurale, notamment la caractérisation des structures profondes et des failles majeures. Ce travail est suivi d'une modélisation de bassin afin d'évaluer le potentiel pétrolier. Cette étude s'effectue en plusieurs étapes : 1) La construction du modèle structural : L'intégration des données géologiques dans l'étape de la migration en profondeur avant sommation permet d'améliorer le rendu des images sismiques. Ces nouvelles images sont plus fiables et, étant migrées directement en profondeur, rendent les interprétations plus proches de la géometrie réelle du sous-sol. Ces informations permettent de construire un modèle géologique plus complexe et de mieux contraindre le modèle structural de la ceinture acadienne. Les nouvelles interprétations ont permis en particulier, de mieux comprendre la relation entre les ceintures acadienne et taconienne. 2) L'évolution du modèle structural : il a été possible de valider la cohérence de la géométrie structurale grâce aux techniques de restauration. Cependant ce procédé n'a été appliqué qu'au niveau du Synclinal du Lac des Huit-Miles sur les successions stratigraphiques siluro-dévoniennes de la ceinture acadienne : les formations cambroordoviciennes ont été déformées par les orogenèses taconiennes et acadiennes ce qui rend impossible leur restauration. Ce scénario cinématique a été utilisé pour comprendre l'évolution géodynamique de la ceinture de Gaspé et ainsi permettre de proposer une nouvelle géométrie plus favorable à la production et à la migration des hydrocarbures. 3) Évaluation du système pétrolier : Suite à l'étape de restauration, la modélisation de bassin avec le logiciel Temis2D® a été appliquée à la succession stratigraphique Silurien-Dévonien du synclinal du Lac des Huit-Milles et à l'anticlinal de Causapscal. Temis2D® a permis de prédire l'évolution de la roche mère et le degré de maturation ainsi que la génération et l'expulsion des hydrocarbures, en utilisant le modèle structural et les données géochimiques des puits de la ceinture de Gaspé.

Mots clés: Gaspé Belt; Seismic Imagery; Basin Modelling : Péninsule de Gaspésie; Pré-SDM: acadian Orogenesis; structural study

Mots clés: Ceinture de Gaspé; Imagerie sismique; Fold and Thrust Belt; Modélisation de bassin: Péninsule de Gaspésie; Migration Pré-SDM: Orogénèse acadienne; Étude structurale

Domaines: Sciences de la Terre

Martin Bêche. Architecture structurale de la ceinture de Gaspé (Canada) : Imagerie sismique intégrée et application à l'évaluation pétrolière. Sciences de la Terre. Université de Cergy Pontoise, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00441620⟩