Contribution à la modélisation des vitesses de propagation des ondes P et S dans les formations sédimentaires argileuses

RésuméLa propagation des ondes acoustiques P et S dans les sédiments argileux est liée à la porosité du milieu et à leur composition minéralogique. La prédiction des vitesses de propagation de ces ondes nécessite donc de connaître ces paramètres et leur impact sur les vitesses. La diminution de la porosité avec l’augmentation de la pression effective, due à l’enfouissement, suit une loi exponentielle. Cette étude est limitée aux trois types d’argiles : kaolinite, illite et montmorillonite. Les écarts de porosité entre les différentes argiles se réduisent fortement avec l’augmentation de pression effective, ce qui tend à minimiser l’impact de la minéralogie avec l’enfouissement. En intégrant ces équations dans un modèle de Voigt et de Reuss, il est possible d’extraire une loi d’évolution des modules de cisaillement et d’incompressibilité de l’argile, en fonction de la pression effective. En associant les résultats des calculs de modules d’argiles aux prédictions qualitatives et quantitatives des outils de rayonnements nucléaires spectraux et aux mesures de diffraction des rayons X sur carotte, il est possible de prédire les vitesses soniques des argiles à une pression effective donnée. Un exemple de reconstruction des vitesses P et S est présenté sur un puits en environnement turbiditique deep offshore.

Acoustic P and S wave propagation in the argillaceous sediments is related to the media porosity as well as on clay-mineral composition. The propagation-velocity prediction of these waves thus requires knowledge of these two parameters and their impact on the velocities. Porosity decreasing with effective pressure increasing, due to the burial, follows an exponential law. We will limit our analysis to the three clays: kaolinite, illite and montmorillonite. The variations of porosity between various clays are strongly reduced with the increase in effective pressure, which tends to minimize the impact of mineralogy with the burial. By integrating these equations in a model of Reuss and Voigt, in which we consider an association mineral argillaceous/fluid, we extract a law of evolution for bulk and shear moduli of clay according to the pressure, for each type of clay. By associating clay moduli calculation results to qualitative and quantitative predictions from spectral nuclear-radiations tools and X-ray-diffraction measurements on cores, it is possible to predict sonic velocities in clays with a given effective pressure. An example of P and S velocity modelling is presented on a well in the deep offshore-turbiditic environment.