Thèse Année : 2024

Nature, Distribution, and Gas Potential of Coals and Source Rocks in the Lorraine Carboniferous Basin : Contribution to Gas Resource Assessment

Nature, distribution et potentiel gazier des charbons et roches-mères du bassin carbonifère de Lorraine : contribution à l’estimation des ressources en gaz

Salim Allouti
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1116779
  • IdRef : 285141740

Résumé

The Lorraine coal basin is currently the focus of renewed gas exploration campaigns, particularly for its potential of coalbed methane. This Carboniferous-aged sedimentary basin is characterized by a complex infill of fluvio-lacustrine deposits rich in organic matter, whose thermal maturity and paleotemperatures were well-studied in the past. However, questions remained regarding the quantities of gas generated and their distribution according to organic rich lithologies. The objectives of this thesis was to adapt conventional petroleum exploration methodologies to this particular continental sedimentary context in order to assess the coalbed methane potential of the basin. An integrated approach combining core data analysis, organic geochemistry and well geophysics has been developed. This method allowed for a precise characterization of sedimentary architectural elements, of source-rocks quality and distribution in wells, in particular by an adaptation of total organic carbon (TOC) calculation methods combining well-log data and Rock-Eval analysis. A calibration of in situ gas volumes in the coal seams and evaluation of their porosity through well log analysis are proposed. For selected wells drilled by la Française de l'Energie, the theoretical maximal quantity of hydrocarbon generation has been estimated using well-log data determination of TOC, Rock-Eval S2 initial and final gas potentials as well as through artificial maturation of main source-rock facies. By comparison with the gas in place, the efficiency of the gas system has been determined. The results of this multidisciplinary study demonstrate the applicability of an integrated sedimentological, geochemical, and geophysical approach for assessing the coalbed methane potential in such a complex continental basin. They provide new quantitative estimates of gas resources, which could reposition the Lorraine coal basin as a major energy asset.

Le bassin houiller lorrain fait aujourd'hui l'objet de nouvelles campagnes d'exploration géologique, notamment pour ses ressources potentielles en gaz, en particulier le gaz de charbon. Ce bassin sédimentaire d'âge Carbonifère se caractérise par un remplissage complexe de dépôts fluvio-lacustres riches en matière organique dont la maturité thermique et les paléotempératures ont été bien étudiées dans le passé. Cependant, des questions persistaient quant aux quantités de gaz générées et à leur distribution en fonction des lithologies organiques. Cette thèse avait pour objectif d'adapter les méthodologies d'exploration pétrolière conventionnelle à ce contexte sédimentaire continental particulier afin d'évaluer le potentiel en gaz de charbon. Une approche intégrée, couplant l'analyse des données de carottes, la géochimie organique et la géophysique des puits, a été développée. Cette méthode a permis une caractérisation précise des éléments architecturaux sédimentaires, de la qualité et de la distribution des roches-mères le long des puits notamment par l'adaptation de méthodes de calcul de teneurs en carbone organique total (COT) combinant géophysique de puits et analyse Rock-Eval. Une calibration des volumes de gaz en place dans les couches de charbon et une évaluation de leur porosité à partir des diagraphies sont proposées. Dans une sélection de puits forés par la Française de l'Energie, la quantité maximale théorique d'hydrocarbures générés a été estimée par des bilans de calculs diagraphiques déterminant les valeurs de COT, potentiels gaziers S2 Rock-Eval initiaux et finaux et la maturation artificielle des principaux types roches-mères. Par comparaison avec les quantités de gaz en place, l'efficacité du système gazier a été déterminée. Les résultats de cette étude multidisciplinaire démontrent l'applicabilité d'une approche intégrée sédimentologique, géochimique et géophysique des puits pour l'évaluation du potentiel en gaz de charbon dans ce type de bassin continental complexe. Ils apportent de nouvelles estimations quantitatives des ressources gazières, qui pourraient repositionner le bassin houiller lorrain comme un enjeu énergétique majeur.

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Citer

Salim Allouti. Nature, distribution et potentiel gazier des charbons et roches-mères du bassin carbonifère de Lorraine : contribution à l’estimation des ressources en gaz. Sciences de la Terre. Université de Lorraine, 2024. Français. ⟨NNT : 2024LORR0279⟩. ⟨tel-05123085⟩
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