Fracturing of tight rocks during internal fuid production : implications for primary migration

Fracturation durant la production interne de fluides dans les roches : application à la migration primaire d'hydrocarbures

Maya Kobchenko (1)

1 LGCA - Laboratoire de Géodynamique des Chaines Alpines

This thesis presents the experimental work and the results on fracturing of rock samples and analogue materials due to internal fluid generation during chemical reaction. The first two papers concentrate on time-resolved 3D X-ray imaging experiment on organic-rich shale samples. Paper 1 describes fracture formation due to hydrocarbon generation in the shale induced by organic matter decomposition during heating. Paper 2 gives an overview of the experimental procedure and image analysis workflow, which were used to obtain results presented in the first paper. The other two papers are focused on fracturing of gelatin mixed with yeast and sugar, which generates CO2. Paper 3 describes the mechanism of fracture network formation during draining of CO2 out of a gelatine layer. Paper 4 focuses on the temporal evolution of the drainage network and the mechanism of fracture opening and closing. The last paper presents a study in which X-ray microtomography was used to characterize porosity distribution in weathered andesite samples. The scientific methods developed in this project have potential application in studying dehydration of sediments, formation of mud volcanoes, methane hydrate exploration and assessment, geological sequestration of carbon dioxide CO2 and hydraulic fracturing of unconventional reservoirs.

Cette thèse presente des travaux et résultats d'expériences de fracturation dont l'origine est une génération interne de fluides induite par des réactions chimiques dans des échantillons de roches et des matériaux analogues. Les deux premiers articles portent sur une expérience avec des échantillons de schistes imagés par tomographie aux rayons X au cours du temps. Le premier article décrit la formation de fractures créées par l'augmentation de pression induite par la décomposition de matière organique lorsque les schistes sont chauffés. Le deuxième article porte sur la procédure expérimentale et l'analyse d'images, utilisées pour obtenir les résultats du premier article. Les deux autres articles concernent la fracturation d'une couche de gélatine contenant de la levure et du sucre, ce qui génère du CO2. Le troisième article décrit le mécanisme de formation d'un réseau de fractures au cours du drainage du CO2 contenu dans la gélatine. Le quatrième article concerne l'évolution du réseau de fractures au cours de ce drainage, ainsi que les mécanismes d'ouverture et fermeture des fractures. Le dernier article porte sur une étude par tomographie aux rayons X de la distribution de porosité d'échantillons endommagés d'andésite. Les méthodes développées dans ce projet peuvent s'appliquer à la déshydratation de sédiments, la formation de volcans de boue, l'exploration d'hydrates de méthane, la séquestration de CO2 et la fracturation de réservoirs non conventionnels.

Mots clés: Primary Migration; Experiments; 3D tomography; Natural Resources; Tight rocks fracturing; Hydraulic fracturing

Mots clés: Migration Primaire; Experimentation; Tomographie 3D; Ressources Naturelles

Domaines: Sciences de la Terre

Maya Kobchenko. Fracturing of tight rocks during internal fuid production : implications for primary migration. Earth Sciences. Université de Grenoble; Universitetet i Oslo, 2013. English. ⟨NNT : 2013GRENU035⟩. ⟨tel-01167873⟩