Relations plissement/fracturation multi échelle dans les multicouches sédimentaires du domaine élastique/fragile :Accommodation discontinue de la courbure par la fracturation de petite échelle et par les articulations. Possibles implications dynamiques dans les écoulements des réservoirs

M. Jean-Pierre Petit - Professeur, L.D.L., Montpellier Dir. ThèseM. Michel Barquins - Directeur de Recherche, E.S.P.C.I, Paris -RapporteurM. Christophe Mercadier Docteur, Shell Int., Rijswijk (NL - RapporteurM. Yves Leroy - Directeur de Recherche, E.N.S., Paris ExaminateurM. Alexandre Chemenda - Professeur, GeoSciences Azur, Nice -ExaminateurM. Martin Specht - Docteur, Total France, Pau ExaminateurM. William Sassi - Docteur, I. F. P., Paris - InvitéThis PhD Thesis deals with the relationship existing between folds and fractures formed within the shallow crust, i.e., in the domain of essentially elastic/brittle strain. This problem is tackled from both academic and applied aspects, especially exploration and production of natural fractured reservoir.The main results of this work are the following:- An original classification of fold and fracture relationship is proposed on the basis of comparative field studies. Kinematics and mechanical origins of the different observed associations are discussed and some possible implications concerning fluid dynamics in folded/fractured reservoirs are proposed.- The pre-eminent role of fracture zones called articulations on fold curvature accommodation is shown by numerous field studies. A typology of these fold related fracture zones is established on the basis of field examples and their mechanical origin is discussed. An analogical modelling procedure (with paraffin multilayers) is exposed and show the influence of some important parameters as the vertical load imposed during folding and the interlayer friction on the formation and distribution of articulations. The role of the distribution of articulation on fold geometrical evolution is also tackled.- A case study integrating these concepts and results is proposed dealing with the Majella Anticline (Italy) which is an analogue of fractured reservoir.- Some implications of these results for fluid flow within folded and fractured reservoirs are exposed and discussed.Ce travail de thèse est dédié à l'étude des liens génétiques existant entre les plis et les fractures formés dans la croûte terrestre superficielle, i.e., dans le domaine élastique/fragile. Ce problème est abordé à la fois d'un point de vue académique et dans la perspective d'une amélioration de l'exploration et de la production des réservoirs naturels (eau et hydrocarbures). Les principaux résultats de ce travail sont les suivants :- Une classification originale des relations entre plis et fractures est établie sur la base d'études comparatives de terrain. La cinématique et les origines mécaniques des différentes associations observées sont discutées, ainsi que de possibles implications au niveau de la dynamique dans les réservoirs plissés fracturés sont proposées.- Le rôle prédominant de zones de fractures appelées articulations sur l'accommodation de la courbure des plis est démontré par de nombreuses études de terrain. Une typologie de ces zones de fractures est proposée sur la base d'exemples naturels et leur origine mécanique est discutée. L'origine mécanique de ces articulations est précisée dans une étude expérimentale. On utilise des multicouches de paraffine cassante, sollicités dans un dispositif de chargement original. Ce dispositif permet une étude paramétrique des conditions de chargement et de la structure du multicouche, tout en autorisant l'observation en continu de la déformation. Les paramètres les plus importants contrôlant la distribution des articulations et leur évolution géométrique sont la pression de confinement et la friction interfaciale dans le multicouche.- On présente en outre une étude de cas intégrant l'ensemble des résultats et des concepts. Il s'agit de l'anticlinal de la Montagna della Majella (Italie), qui représente un analogue de réservoir plissé/fracturé.- Des implications des résultats précédents aux problèmes des écoulements dans les réservoirs sont discutées