Can Diagenetic Processes Influence the Short Term Hydraulic Behaviour Evolution of a Fault?
Les processus diagénétiques peuvent-ils influencer à court terme le comportement hydraulique dans une faille ?
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Institut français du pétrole
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Istituto Nationale di Geofisica e Vulcanologia (INGV)
Corresponding author: cfrima@netcourrier.com
The scope of this work is to quantify the impact of calcite cementation on the hydraulic behaviour of an active fault in carbonate rocks. In the studied context, the permeability mainly depends on the fracture network. Therefore the hydraulic regime depends on the way fractures become sealed by vein deposits. The work is based on the study of cores and groundwater recovered from an active normal fault in the Gulf of Corinth, the Aigion fault, in the framework of the Corinth Rift Laboratory Project. The data set includes cores, borehole images, pumping tests and in situ fluid samples. The cores show numerous recent fractures partially, or completely, sealed by recent carbonate crystals. We modelled the fluid-rock interaction to quantify the growth rate of calcite in the veins of this specific geological context. Modelling was carried out with Diaphore, a software designed to study the diagenetic evolution of porosity in hydrocarbon reservoirs. The required time to seal a 1 mm thick fracture in the case of the Aigion fault at 760 m depth was calculated to be within the range of a few hundred years, considering the composition of water sampled at this depth. As a conclusion, diagenetic processes are likely to have a key influence on the fault hydraulic behaviour over the time scale of seismic cycles. However, the possibility of calcite growth strongly depends on the composition of the fluid. Tests were made with seawater and slightly higher values of pCO2, a fluid that could also be present around the Aigion fault. In this case dissolution, and therefore opening of the fractures, happens.
Résumé
L'objectif de cette étude est de quantifier l'impact du colmatage de fractures par de la calcite sur le comportement hydraulique d'une faille active dans les carbonates. Le contexte est celui de la faille sismique d'Aigion, dans le golfe de Corinthe, en Grèce, étudiée dans le cadre du Corinth Rift Laboratory (CRL). Ce travail repose sur l'examen de carottes et d'échantillons de fluides recueillis de part et d'autre de la faille lors d'une campagne de forage. Les données incluent les informations pétrostructurales des carottes, la géochimie des fluides du toit de la faille, ainsi que l'imagerie de puits et les tests de pompage. Les échantillons montrent un grand nombre de fractures récentes partiellement ou complètement colmatées par des cristaux de calcite. Nous avons modélisé les interactions eau/roche pour quantifier le taux de croissance de la calcite dans ces fractures. Cette modélisation fut menée avec Diaphore, un logiciel spécialement conçu pour étudier l'évolution diagénétique de la porosité dans les réservoirs pétroliers. Les résultats montrent que le temps requis pour colmater une fracture de 1 mm d'épaisseur, dans le cas de la faille d'Aigion, à 760 m de profondeur, est de l'ordre de la centaine d'années, avec la composition de l'eau échantillonnée dans la zone de fracture. En conséquence, les processus diagénétiques peuvent avoir une influence sur le comportement hydraulique à l'échelle du cycle sismique. Cependant, le comportement de la calcite dépend largement de la composition du fluide. Des tests réalisés avec une eau marine et une valeur légèrement plus élevée de pCO2, c'est-à-dire dans des conditions vraisemblables à proximité de la faille, montrent qu'au contraire, il peut y avoir dissolution de la calcite.
© IFP, 2005