Chapitre01Description Champ Hassi Messaoud

Chapitre 1 : Description du Champ Hassi Messaoud

Chapitre 1 : Description du Champ Hassi Messaoud I.1. Introduction Le champ de Hassi Messaoud représente l’un des champs les plus complexes au monde, durant l’histoire géologique, le champ a subi d’une part une évolution tectonique intense caractérisée par des phases compressives et distinctives, d’autre par sa transformation diagénèse dans le réservoir lors de son enfouissement au cours du temps géologiques, jusqu’au ce que le gisement a pris une forme tel que est représenté par la configuration actuelle.

I.2. Description Champ Hassi Messaoud I.2.1. Situation géographique Le champ de Hassi Messaoud situe à 650 km Sud / Sud-est d'Alger et à 350 km de la frontière tunisienne, sa localisation en coordonnées Lambert Sud Algérie est comme suit :

Source: Documentation sonatrach Fig.I.1. Situation géographique du HMD

X = [790.000 - 840.000]

Est.

Y = [110.000 - 150.000]

Nord.

I.2.2. Situation géologique SONATRACH DP HASSI MESSAOUD

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Le champ de Hassi Messaoud occupe la partie centrale de la province triasique. Par sa superficie et ses réserves, il est le plus grand gisement de pétrole d'Algérie qui s'étend sur prés de 2200 km² de superficie. Il est limité : Géologiquement est limité :  Au Nord-Ouest par les gisements d’Ouargla [Gellala, Ben Kahla et Haoud Berkaoui].  Au Sud-ouest par les gisements d'El Gassi, Zotti et El Agreb.  Au Sud-est par les gisements Rhourde El Baguel et Mesdar.  A l'Ouest par la dépression d'Oued M’ya.  Au Sud par le môle d'Amguid El Biod.  Au Nord par la structure Djammâa-Touggourt.  A l'Est par les hauts fonds de Dahar, Rhourde El Baguel et la dépression de Ghadamès.

I.3. Historique de la recherche Le gisement de Hassi Messaoud a été découvert le 16 Janvier 1956 par le premier forage MD 1, implanté par une compagne sismique réfraction. Le 15 Juin de la même année, ce puits a été découvert à 3338 mètres de profondeur comme étant producteur d'huile, dans les grès du Cambrien. En Mai 1957 à 7 km au Nord-Ouest le puits OM1 a été foré par la C.F.P.A confirmait l'existence d'une quantité très importante d'huile dans les grès du Cambrien. Le gisement fut donc divisé par deux (2) concessions distinctes :

 Au Nord la C.F.P.A.  Au Sud la SN.REPAL. La limite coupe le champ dans le sens Est-Ouest en deux parties sensiblement égales. Actuellement le champ est subdivisé en 25 zones productives, ces zones sont relativement indépendantes et correspondent à un ensemble des puits qui communiquent entre eux litho logiquement et se comportent de la même manière de point de vue pression.

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I.4. Réservoirs Le réservoir est localisé entre 3150 m et 3350 m. Il consiste en 3 majeures formations, nominativement du sommet au bas R1, R2, et R3. R1 a été divisé en 2 formations, Ri (top) et Ra (fond). L’épaisseur de réservoir Moyenne est de 140 m. La porosité varie entre 2% et 11%, et la perméabilité de 0 à 200 mD, quelques fois supérieure à 500 mD. Le réservoir principal est le Ra, ou la formation a été subdivisée verticalement en intervalles avec des propriétés différentes qui sont appelées des Drains

Source: Documentation sonatrach Fig.2. Les drains producteurs à HMD Field

Les drains supérieurs (Ri-D5, D4, D3) sont hautement laminés avec les couches du Limon (épaisseur varie entre 7" et 15 " et l'extension latérale variable - 0 à 1km) lesquels réduisent fortement la perméabilité verticale (l'anisotropie varie de 1 à 100). Ils sont aussi partiellement à totalement érodés dans les parties centrales et nord du champ. Où la porosité est moins de 5%, et la perméabilité horizontale inférieure à 1 mD. Le D2, ID, D1 sont les principaux producteurs. La Porosité varie de 5% à 12%, et la perméabilité de 0.1 mD à 200 mD. Le R2 a de bonnes qualités dans le nord, mais il est près du water oil contact dans les autres parties du champ. La porosité est 6%, la perméabilité horizontale 1 mD. Le R3 est une nappe aquifère. Les données pétro physiques peuvent changer latéralement d'une manière considérable. Le réservoir est caractérisé par des fissures naturelles qui sont remplies avec des matières différentes telles que les argiles, anhydrite, pyrite et bitume. Dans quelques cas ils sont ouverts et participent à l'amélioration de taux de récupération.

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I.4.1. Les caractéristique du réservoir de Hassi Messaoud Le réservoir de HMD se caractérise par son huile légère, sous saturée, sa composition et ses caractéristiques sont légèrement variable d’une zone à une autre en générale :  La densité API varie entre 43,7º à 45º  La pression de point de bulle varie entre 155kg /cm² (ouest) a 200 kg /cm²(Est).  Le GOR : 160 à 230 m³/m³  La température de réservoir : 240 ºF.  Initial Oïl water Contact : 3380 m.

1.4.2. Caractéristiques pétro physiques moyenne du réservoir cambrien Tableau.1. Caractéristique du réservoir

Source: Documentation sonatrach

I.4.3 .Épaisseur moyenne des drains Tableau .2. Epaisseur moyenne des drains

Source: Documentation sonatrach

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I.5. Problèmes d’exploitations rencontrées au champ Hassi Messaud Le champ de hassi Messaoud pose des problèmes de production qui sont généralement aggravés par les conditions sévères de températures et de pressions régnante dans le gisement. Le premier est dû aux dépôts d’asphaltènes dans le tubing, le second est la présence d’eau salée saturée dans la formation dans les conditions de fond ce qui entrainent des dépôts, ces derniers vont engendrer des bouchages et diminuent fortement la production des puits. Aussi la présence d’eau dans la formation provoque des dépôts cristaux de sel dans le tubing, même c’est la quantité d’eau est faible, c’est résultats

d’un changement des conditions

thermodynamiques. Pour inhiber ces dépôts de sel, une injection d’eau douce en continu ou par bouchons est préconisée. L’eau injectée n’est pas compatible avec l’eau de gisement, il se produit de nouveau des dépôts dans le tubing (sulfate de baryum), ces dépôts de sulfate de baryum sont très difficiles a éliminer malgré l’injection d’un inhibiteur de dépôts. Les percées de Gaz et d’eau dans ces puits producteurs en zone d’injection posent des problèmes de production, cette dernière réduit d’une façon importante l’index de productivité, particulièrement sur les puits en percé d’eau, ces puits nécessitent a court terme le gaz lift pour les maintenir en production d’où des investissements supplémentaires. Les percées de gaz sont moins dramatiques mais demandent une exploitation des puits a des pressions en tête élevée et occasionnent des pertes de charges supplémentaires dans la collecte.

1.6. Stratigraphie du champ Sur la dorsale de Hassi Messaoud une bonne partie de la série stratigraphique est absente, ce sont les dépôts du Paléozoïque reposent sur un socle granitique, qui ont été érodés au centre de la structure au cours de la phase hercynienne. De ce fait les dépôts mésozoïques reposent en discordance sur le Cambroordovicien. En allant vers la périphérie du champ, la série devient plus complète de la base au sommet on distingue. 1.6.1. Le Socle Il est Rencontré à la profondeur de 4000 mètres, il est formé essentiellement de granite porphyroïde rose.

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1.6.2. Le Paléozoïque a) L'infracambrien C'est l'unité lithologique la plus ancienne rencontrée par les forages de la région notamment au Nord de la structure, il est constitué de grès argileux rouge. Sur le socle, les formations paléozoïques reposent en discordance, c'est la discordance panafricaine de la base au sommet on distingue. b) Le Cambrien Essentiellement constitué de grès hétérogènes, fins à très grossiers entrecoupés de passées de silt stones argilo-micacés. On y distingue trois (3) litho zones [R1 (Ra +Ri), R2, R3].  Litho zone R3 Son épaisseur moyenne est de 370 mètres, il se compose de grès, feldspathiques et micacés à grains moyens à très grossiers conglomératiques à la base, à ciment argileux abondant, admettant des passées de grès ferrugineux et d'argile silteuse.  Lithozone R2 Son épaisseur moyenne est de 100 mètres, il se compose de grès moyen à grossier micacés, mal classé à ciment argileux assez abondant et admettant des intercalations de siltes, les stratifications sont souvent obliques.  Lithozone Ra Son épaisseur moyenne est de 125 mètres, il se compose de grès à grès quartzites anisomètriques moyens à grossiers, à ciment argileux et siliceux, admettant de nombreux passées de siltes centimétrique et décimétriques, les stratifications sont souvent obliques à entrecroisées, par fois horizontales, les Tigillites sont présentes dans la partie supérieure de la série, l’ensemble du Ra a été érodé au centre du champ.  Lithozone Ri (Le Cambro-ordovicien) Son épaisseur moyenne est de 42 mètres, le passage entre le Cambrien et l'Ordovicien n'est pas net, c'est pourquoi on peut distinguer une zone de passage appelé " Cambro-Ordovicien". La transition est brutale puisqu'on passe à des grès bien classés. Il se compose de grès quartzitiques isométrique fin bien classé glauconieu, à ciment argileux et siliceux, avec une présence abondante de Tigillites.

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c) L'Ordovicien On distingue de la base au sommet quatre (4) unités lithologiques.  Zone des alternances Son épaisseur moyenne est de 20 mètres, désignée ainsi en raison de la présence de nombreuses passées d'argiles indurées alternantes avec des bancs quartzites fins isométriques.  Argile d'El Gassi Son épaisseur moyenne est d'environ 50 mètres, cette formation est constituée d'argile schisteuse, indurée présentant une couleur verte à noire et rarement rouge Cette argile peut être glauconieuse ou carbonatée présentant une faune (graptholites) indiquant un milieu de dépôts marin. Cette formation est surtout rencontrée sur les zones périphériques du champ.  Les grès d'El Atchane Son épaisseur moyenne varie de 12 à 25 mètres, cette formation est constituée de grès fin à très fin, de couleur gris-beige à gris-sombre,ce grès peut être argileux ou glauconieux admettant de nombreuses passées argileuses et silteuses.  Les quartzites de Hamra Son épaisseur moyenne varie de 12 à 75 mètres, ce sont des grès quartzitiques fins, à rares intercalations d'argiles.

I.6.3.Le Mesoique a) Le Trias Il repose en discordance sur le Cambrien, au centre et sur l'Ordovicien aux flancs de la structure, c’est un faciès très varie résultant de la transgression qui fut à caractère laguno-marin, accompagnée par des coulées éruptives, il est subdivisé en trois (3) unités:  Trias éruptif Son épaisseur varie entre 0 à 92 mètres, localement on rencontre des coulées éruptives inter stratifiées avec des grès du Trias, cela semble indiquer la présence de plusieurs épanchements de coulées venant s'intercaler dans les faciès détritiques ces coulées ont souvent eu lieu dans les vallées hercyniennes.

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 Trias argilo-gréseux Son épaisseur moyenne est de 35 mètres.il constitue le premier remplissage du relief paléozoïque, et se subdivise en plusieurs unités qui se diffèrent par leurs lithologies et leurs réponses diagraphiques :  Les grès supérieurs.  Les grès inférieurs.  Trias argileux Son épaisseur moyenne est de 113 mètres.il est constitué d'argiles dolomitiques ou silteuses intercalés de banc de sel de couleur brun-rouge.  Trias salifère Son épaisseur moyenne est de 340 mètres.il est constitué de banc de sel massif présentant au sommet des intercalations d'anhydrite et des bancs d'argiles légèrement silteuses et dolomitique. b) Le Jurassique Son épaisseur moyenne est 844 mètres, le Jurassique est un ensemble argilo-gréseux à intercalations de calcaire au sommet (Malm) et à alternances de faciès lagunaires et marins à la base (Dogger et Lias). 

Le Lias Son épaisseur moyenne est de 300 mètres, le passage du Trias au Lias est caractérisé par une

zone de marne dolomitique connue sous le terme de l'horizon B qui est un repère sismique. Le Lias est subdivisé en cinq (5) niveaux bien distincts s'intercalant entre eux sur toute l’épaisseur.  Le Dogger Son épaisseur moyenne est de 320 mètres, le Dogger est subdivisé en deux (2) formations, le Dogger lagunaire à la base et le Dogger argileux au sommet.

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 Le Malm Son épaisseur moyenne est de 225 mètres, il est caractérisé par les dépôts d'argiles et de marne avec des intercalations des bancs de calcaire et dolomie accompagnés de quelques traces d’anhydrite. c) Le Crétacé Son épaisseur moyenne est de 1620 mètres, il est constitué de sept étages, de la base au sommet on distingue.  Le Néocomien Son épaisseur est de 1620 mètres.il comprend deux niveaux, à la base un terme gréseux constitué de grès et de quelques passées d'argiles avec des passées de grès, au sommet un terme argileux représenté par des argiles avec nombreuses intercalations de calcaire et de dolomie.  Le Barrémien Son épaisseur moyenne est de 280 mètres, il est formé de grès fins à moyens carbonatés à plages d’anhydrite, alternant avec des niveaux d'argile gréseuse et dolomitique.  L'Aptien

Son épaisseur est de 25 mètres, il est représenté par deux bancs dolomitiques encadrant un niveau argileux .La limite Aptien-Barrémien coïncide avec la barre calcairo-dolomitique qui représenté un bon repère sismique.  L'Albien Son épaisseur moyenne est de 350 mètres, constitué de grès et sable fin, avec des intercalations d'argile silteuse, il représente une immense nappe aquifère.  Le Cénomanien Son épaisseur moyenne est de 145mètres, alternance d'anhydrite et d'argile rouge-brune, de marnes grises et de dolomie. La limite Cénomanien-Albien coïncide avec le passage des séries évaporitiques aux séries plus gréseuses de l'Albien.  Le Turonien Son épaisseur moyenne varie de 70 à 120 mètres, alternance de calcaire argileux, calcaire dolomitique et calcaire crayeux ; Au sommet apparaissent les bancs de calcaire. Le Turonien représente la nappe d'eau salée.

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 Le Sénonien Son épaisseur moyenne est de 230 mètres, à la base une série lagunaire présentant des bancs massifs de sel et des alternances d'anhydrite , dolomie et d'argile grise , au sommet une série carbonatée présentant des bancs de calcaire dolomitique argileux et des bancs d'anhydrite . 1.6.4. Le Cénozoïque Son épaisseur moyenne est de 360 mètres, il est constitué de calcaire dolomitique à l'éocène et d'un recouvrement de type sableux au Mio-Pliocène.

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1.7. Schéma représentatif de la stratigraphie du champ de Hassi -Messaoud

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ETAGES

LITHO

NEO

128 97 222 173 77 153 367 26 239 209 229 106 214 7 6 76 5 36 03 83 7 194 203 114 20 38 7 52 5 01 84 2 125

SENONIEN

CARBONATE ANHYDRITIQUE SALIFERE

CRETACE

TURONIEN CENOMANIEN

BARREMIEN NEOCOMIEN

DOGG

MALM ARGILEUX LAGUNAIRE LD1

LIAS

JURASSIQUE

M E S O Z O I Q U E

APTIEN

LS1 LD2 LS2 LD3

TRIAS

SALIF

TS1

TS2 TS3 ARGILEUX GRESEUX ANDESITIQ

ORDOVICI

Quartzites de Hamra Grès d ’El-Atchane Argiles d ’El-Gassi Zones des Alternances

CAMBRIEN

R Isométriques R Anisométriques R2

100

R3

DESCRIPTION Sable, Calcaire Calcaire Calcaire, Dolomie, Anhydrite Anhydrite, Marne, Dolomie

471m

Sel massif et traces d’Anhydrite Boue KEN X D: 1, 26-1, 32 V: 50 - 70 F : 2,4

Calcaire tendre crayeux Anhydrite, Marne et Dolomie Grés, Argile siliceuse Dolomie et Calcaire Argile, Sable, Grés Dolomie, Marne et Grés, Argile Argile, Marne, et Dolomie, Grés Argile, Marne, Dolomie Anhydrite, Dolomie et Marne

2348m

Dolomie, Anhydrite et Argile Boue S.S D: 2,2 V: 40 – 50 F : 5 - 10

Sel, Anhydrite et Argile Anh ydrite et Dolomie Cristalline Alternance de Sel et Argile Dolomie et de Marne Sel d’Anhydrite et de Dolomie Sel massif à intercalation d’Anhydrite et Argile

Sel massif et trace d’Argile Argile Rouge Dolomitique de Sel et Anhydrite

3261 m

Grés, Argile Andésite

8’’ ½ x 7’’

EOCENE

Boue douce bentonitique D : 1,1-1,2 V: 45-50

12’’ ¼ x 9’’ 5/8

212

TUBAGES & BOUE

16 ’’ x 13’’ 3/8

MIO PLIOCENE

ALBIEN

PALEOZOIQUE

Ep

26 ’’ x 18’’ 5/8

CZ

Ere/Sy

Grès très fins Grès fins glauconieux Argile verte ou noire

3368m

Alternances grès et argiles Boue à huile D: 0,81 V: 50 - 70 F:2

Grés Isométriques, Silts Grés Anisométriques, Silts Grés Grossiers, Argile Grés Grossiers, Argiles Grés Argileux rouge

Infra Cambrien SOCLE

Granite porphyroïde rose

Source: Documentation sonatrach Fig.3. Stratigraphie du champ de HASSI-MESSAOUD

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