Stochastic Joint Simulation of Facies and Diagenesis: A Case Study on Early Diagenesis of the Madison Formation (Wyoming, USA)

Abstract

Nous proposons dans cet article une approche intégrée visant à reproduire à la fois les faciès sédimentaires et les phases diagénétiques associées, au sein d’un modèle statique de réservoir. Dans le Wyoming (USA), la Formation Madison (d’âge Mississippien) est une formation carbonatée, épaisse de 200 à 350 m, affleurant dans plusieurs zones du bassin d’avant-pays des Bighorn. Au sein de cette série, nous avons identifié neuf faciès sédimentaires, groupés en trois séquences de faciès (basées sur l’empilement vertical des faciès): 1) une séquence inter- à supratidale; 2) une séquence subtidale peu profonde à intertidale; 3) une séquence subtidale profonde et ouverte. Ces faciès ont ensuite été intégrés au sein d’un modèle de dépôts synthétique, correspondant à une rampe carbonatée évoluant graduellement vers une géométrie de plate-forme dont seule la partie la plus interne est reconnue. Ce travail a permis de proposer un cadre chronostratigraphique pour la série, qui couvre au moins six séquences de dépôts de troisième ordre (certaines d’entre elles étant localement absentes car érodées). L’étude de la diagenèse s’est concentrée sur l’identification et la succession des phases diagénétiques précoces (micritisation, cimentation calcitique, dolomitisation, etc.). Pour les besoins de la modélisation, sept « empreintes diagénétiques» ont été définies, chacune d’entre elles correspondant à une succession de phases diagénétiques coexistant au sein d’un même faciès sédimentaire. De plus, nous avons quantifié la proportion relative de chaque empreinte diagénétique affectant un faciès sédimentaire. Un modèle maillé 3D a alors été bâti afin de reproduire l’organisation des faciès des trois premières séquences de dépôts (qui sont les mieux documentées). Le maillage est donc basé sur les quatre limites de séquences reconnues sur toutes les coupes. Les relations entre faciès sédimentaires et diagenèse ont été utilisées pour définir les paramètres de simulation. Ces dernières sont basées sur des algorithmes plurigaussien et emboîtés. Finalement, nous proposons une discussion sur la distribution des hétérogénéités réservoirs potentielles, prenant en compte à la fois les caractéristiques sédimentaires (faciès, architecture, continuité latérale, etc.) mais également l’impact de la diagenèse.