Géophysique
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Item Fuzzy machine learning contribution in reservoir characterization from well-logging data(Universite M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie, 2024) Cherana, Amina; Aliouane, Leila(Directeur de thèse)This thesis presents a comprehensive exploration of the integration of Neuro-Fuzzy Systems (NFS) within the domain of reservoir characterisation, with a specific focus on the analysis of petrophysical data in both conventional and unconventional reservoirs, notably within the Algerian Sahara region. Leveraging recent advancements in machine learning, neural networks, and fuzzy logic, this research elucidates the pivotal role of NFS as hybrid machine learning systems in augmenting reservoir characterisation methodologies. Drawing upon two peer-reviewed publications, this thesis embarks on an elaborate work to contextualize the latest developments in NFS within the broader domain of machine learning applications in reservoir characterisation. In the first foundational chapter, we delineate the fundamental principles underpinning machine learning, fuzzy logic, and the amalgamation thereof in the form of Neuro-Fuzzy Systems. Through a rigorous exposition, the theoretical underpinnings and operational mechanisms of these paradigms are elucidated, laying the groundwork for subsequent chapters. A meticulous examination of contemporary machine learning applications in reservoir characterisation forms the essence of chapter two. By synthesising existing literature, we distinguish prevalent methodologies, challenges, and advancements in employing machine learning techniques for reservoir characterisation tasks, thereby providing a comprehensive overview of the current status. Building upon the theoretical framework established in preceding chapters, Chapter 3 explores the application of unsupervised fuzzy logic methods for lithology classification. Through empirical investigations, the efficacy of fuzzy logic algorithms in delineating lithological boundaries is assessed, contributing to enhanced reservoir characterisation workflows. Chapter four undertakes the task of predicting porosity and permeability in a conventional reservoir situated within the Algerian Sahara region. Leveraging machine learning techniques, predictive models are developed to accurately estimate these critical reservoir properties, thereby facilitating informed decision-making in petroleum exploration and production endeavours. In the concluding chapter, the research findings are synthesized, and key insights gleaned from the empirical investigations are elucidated. Moreover, recommendations for future research endeavours aimed at further enhancing the efficacy and applicability of automated methods in predicting hydrocarbon reservoir properties are delineated, underscoring the imperative for continued interdisciplinary collaboration and innovation in the field of reservoir characterisationItem Contribution of artificial intelligence to the geological mapping of the SILET region (Western Hoggar) using aero-geophysical and satellite data(Universite M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté des Hydrocarbures et de la Chimie, 2023) Elbegue, Aref Abderrahmane; Allek, Karim(Directeur de thèse)Geological mapping is a fundamental task in the study of the Earth's crust, as it provides crucial insights into the structure, composition, and evolution of the planet's surface. Traditionally, geological mapping has relied on surface observations, geological drilling, and other time-consuming and expensive techniques. However, in recent years geophysical data has emerged as a valuable tool for enhancing geological mapping, allowing for more efficient and accurate characterization of the subsurface. This thesis explores the application of machine learning techniques to geophysical and satellite data for geological mapping. Specifically, we focus on the integration of airborne magnetic and gamma ray spectrometry data with Landsat images of the Silet region located in central Hoggar. Our goal is to improve our understanding of the geology of this region and explore the effectiveness of machine learning algorithms in this context. Our findings show that geophysical data can provide valuable information on the subsurface structure and lithology, which can help to refine geological interpretations and reduce uncertainty in geological maps. In particular, we demonstrate the importance of integrating geophysical data with geological observations, as well as the importance of high-quality data acquisition and processing. Additionally, we show that machine learning techniques can help to automate the interpretation of geophysical data and improve the accuracy of geological maps. In our case study, we applied a range of machine learning algorithms, including random forests (RF), Deep neural networks DNN) and extreme gradient boosting (XGBoost). We demonstrate that these algorithms can effectively classify geophysical data into different lithological units and identify subsurface structures. Specifically, we show that the machine learning tool can distinguish different rock types and identify the boundaries between different rock units based on magnetic and gamma ray spectrometry data. Overall, this thesis provides a comprehensive overview of the contribution of machine learning applied to geophysical data for geological mapping, and highlights the potential for the utility of these data to revolutionize our understanding of the Earth's crustItem Apport de l'interprétation des anomalies micromagnétiques et radiométriques liées aux microfuites d'hydrocarbures à l'exploration pétrolière : cas de la région de Hassi R'mel(Universite de Boumerdes : Faculté des hydrocarbures et de la chimie, 2022) Senouci, Mohamed; Allek, Karim(Directeur de thèse)La recherche de nouveaux gisements d'hydrocarbures devient de plus en plus compliquée et coûteuse. L'approche géophysique traditionnelle consiste essentiellement à localiser en grandes profondeurs des structures-pièges favorables à l'accumulation des hydrocarbures. Une autre approche originale qui peut être complémentaire à la première se résout à essayer d'identifier les hydrocarbures en profondeur à travers leurs empreintes détectables en proche surface. Elle repose sur le principe que les hydrocarbures piégés en profondeur présentent souvent des microfuites qui migrent souvent verticalement en infime quantité vers la proche surface et induisent grâce à des processus complexes des altérations et la précipitation d'une variété de minéraux détectables par un ensemble de méthodes géophysiques de proche surface. Dans cette étude, les données magnétiques et gamma spectrométriques aéroportées du pourtour de Hassi R'mel ont été utilisées pour essayer d'identifier des variations subtiles des concentrations d'éléments radioactifs ainsi que des anomalies micromagnétiques qui seraient induites par les microfuites d'hydrocarbures. Un algorithme de classification bayésienne a été appliqué pour caractériser ces anomalies magnétiques et radiométriques résiduelles qui se produisent au-dessus des réservoirs d'hydrocarbures connus dans la zone d'étude. Les résultats obtenus ont permet la définition des attributs caractéristiques des anomalies magnétiques et radiométriques en relation directe avec la présence d'hydrocarbures en profondeur. , et celles qui se produisent en dehors des occurrences d'hydrocarbures connues peuvent indiquer des accumulations d'hydrocarbures sous-jacentes non prouvées par la prospection sismique et les forages d'exploration pétroliers. Les enregistrements des puits et les données de carotte, de la zone d'étude ont permis de contrôler l'efficacité de notre modèle et valider nos résultats.Item Caractérisation des réservoirs par les méthodes(Université M'Hamed Bougara Boumerdès, 2020) Ketteb, Rachid; Djeddi, Mabrouk( Directeur de thèse)Depuis la première phase mise en production d’un réservoir pétrolier, les spécialistes suivent d’une manière ininterrompue son évolution. L’accomplissement de cette tâche nécessite la compréhension de la distribution spatiale des propriétés pétrophysiques du réservoir telles la porosité et la perméabilité, les ingénieurs en réservoir ingenniering ont à leur disposition les données de puits (diagraphies, carottes). Malheureusement ces données fournissent des informations locales et limitées à l'emplacement des puits, par conséquence les modèles de réservoirs modélisés avec seulement ces données diagraphiques sont donc mal conditionnés dès que l'on s'éloigne des puits. Il est donc évident que les diagraphies seules ne suffisent pas pour contraindre les modèles de réservoir. Pour remédier à ce problème, ces données doivent être complétées par des informations géologiques de nature statique portant sur la taille des objets sédimentaires, leurs formes, etc. à cet effet, la prise en compte des données sismiques dans la modélisation des réservoirs peut remédier au problème d’insuffisance d’informations entre les puits. Nous proposons une technique qui nous permettra d’associer toutes les données (diagraphies, sismiques) afin de faire une modélisation des réservoirs plus proche à la réalité. Cette technique est connue sous le terme : méthodes géostatistiques par l’approche bayésienne. Nous utiliserons cette technique pour modéliser la porosité du réservoir « Tensleep »Item Application des filtres numériques aux données aérogéophysiques pour la délimitation des indices uranifères dans le hoggar occidental(2019) Groune, DaoudCette étude est une contribution aux efforts de recherche et d’exploration de l’uranium dans la partie Ouest de la région du Hoggar, appelé également Hoggar occidental ou chaîne Pharusienne. Caractérisé par la complexité de ses formations litho-structurales et la multitude de ses systèmes de fractures qui favorisent l’accumulation des corps minéralisés, ce vaste domaine, présente un intérêt minier pour la recherche de plusieurs substances, notamment l’uranium où, trois gisements et une dizaine d’indices sérieux ont été déjà localisés. L’objectif principal de cette étude est la mise au point d’un modèle cohérent pour la prédiction de cibles potentiellement favorables pour l’accumulation des minéralisations uranifères et ce, dans le but de mettre en évidence de nouveaux gîtes d’uranium. Un tel modèle, qui peut servir comme un guide pour les futures recherches dans la zone d’étude, permettra de réduire les coûts alloués à l’exploration. Cette étude vise donc, l’orientation des activités d’exploration de l’uranium vers une approche sélective au lieu de l’exploration systématique classique. Malgré son caractère régional, l’analyse de la couverture aérogéophysique, au-dessus du Hoggar occidental, a permis de mettre en évidence plusieurs zones d’anomalies magnétiques et radiométriques qui ont conduit, à leur tour, à la découverte de quelques indices uranifères dans la région. Dans le cadre de cette thèse, nous effectuons une réinterprétation de l’information magnéto-spectrométrique en se basant sur les techniques de filtrage numérique pour l’amélioration de la qualité des données brutes. En faisant appel aux résultats des différents levés au sol, effectués depuis les années 1950, nous déterminons les critères de recherche ce qui facilite la sélection des zones potentielles, susceptibles de contenir des minéralisations uranifères. Après avoir dégagé les guides de recherche de l’uranium à partir de l’étude des minéralisations des différents gisements et indices uranifère localisés dans la zone d’étude, nous intégrons les différentes sources d’information disponibles afin d’établi un modèle métallo-génique des minéralisations uranifères dans le Hoggar occidental. Enfin, notre approche a permis de délimiter, à l’intérieure de la zone d’étude, plusieurs régions prometteuses et spatialement plus restreintes, susceptibles de renfermer des gîtes d’uraniumItem Estimation de la perméabilité a partir des diagraphies en utilisant la logique floue : application dans le périmètre d’In Aménas (Bassin d’Illizi)(2017) Kerchouche, HabibaLa perméabilité est un paramètre important pour la caractérisation des réservoirs. La meilleure méthode directe pour la mesure de la perméabilité est obtenue à partir de l'analyse des carottes. Toutefois, le carottage est très coûteux, prend du temps et fournit des informations éparses sur l'ensemble du champ ce qui limite de telles mesures. Par conséquent, le but de cette étude est de prédire la perméabilité de la formation à partir des mesures de diagraphies en utilisant la logique floue. La méthode proposée présente de nombreux avantages. Elle est économique et surtout elle fournit un profil de perméabilité continu à travers une formation particulière contrairement à la perméabilité obtenue à partir de l'analyse du test qui fournit une valeur moyenne pour toute la zone de drainage du puits. La logique floue est simplement une application de techniques statistiques reconnues. Alors que les techniques classiques agissent à l'absolu, la nouvelle méthode porte un terme d'erreur inhérent à travers le calcul plutôt que de l'ignorer ou de le minimiser. Cela conserve les informations associées à l'erreur et donne étonnamment de meilleurs résultats. La technique de logique floue présentée dans ce document a été utilisée pour trouver des relations entre les diagraphies et les résultats des carottes. Ces relations ont été utilisées pour prédire des courbes de perméabilité continues avec une comparaison visuelle et numérique de l'incertitude dans les intervalles carottés et non carottés. Les mesures de carottes ont été utilisées pour valider les prédictions. La technique est démontrée avec une application aux données de puits dans le bassin d'Illizi de la plate-forme saharienne algérienne. Les résultats du réservoir F4 du puits ILZ-1 avec des intervalles non carottés montrent que la technique peut faire une estimation plus précise et plus fiable de la perméabilité d’un réservoir par rapport aux méthodes de calcul classiques. Cette technique intelligente peut être utilisée comme un outil puissant pour la caractérisation des réservoirs à partir de diagraphies des projets de développement de puits de pétrole et de gaz naturel. Ce document présente les données de perméabilité prédites par rapport à celles réelles pour démontrer l'efficacité de la technique proposéeItem Le bruit vibratoire ambiant dans l’évaluation des effets de site(2018) Oubaiche, El HadiL’objectif de cette thèse est d’étudier les méthodes basées sur l'enregistrement du bruit vibratoire ambiant pour l’évaluation des effets de site. Les enregistrements avec une seule station et un capteur à trois composantes permettent de calculer la distribution fréquentielle du rapport spectral H/V de la composante horizontale sur la composante verticale du bruit vibratoire ambiant, appelé aussi HVSR. La fréquence du pic de la courbe HVSR correspond à la fréquence de résonance du sol, à laquelle le mouvement sismique est amplifié. L’enregistrement du bruit vibratoire ambiant synchrone avec plusieurs stations en réseaux denses permet d'obtenir les courbes de dispersion des ondes de Rayleigh, à partir desquelles il est alors possible de déterminer le profil de vitesse des ondes de cisaillement à des profondeurs assez grandes, afin de calculer la fonction d’amplification d’un site. L’amplitude et l’origine du pic des courbes HVSR sont des paramètres importants pour l’exploitation des courbes HVSR. L’amplitude est généralement utilisée relativement par rapport à plusieurs stations afin de caractériser le degré d'amplification relatif des zones concernées. Cette comparaison relative est utilisée car l’amplitude de la courbe HVSR sousestime l’amplification. Une étude expérimentale dans la partie est de la Mitidja, basée sur des données de downholes et des enregistrements de bruit vibratoire ambiant, a permis de mettre en évidence une relation entre l'amplitude du pic HVSR et les contrastes de vitesse des ondes de cisaillement entre les sédiments meubles et le rocher sous- jacent. L’origine du pic HVSR a fait l’objet de plusieurs études basées sur des simulations numériques. Certaines relient le pic HVSR à la fonction de transfert des ondes SH à incidence verticale, alors que d’autres le relient à l’ellipticité des ondes de Rayleigh. Afin de contribuer à cette thématique, une étude expérimentale, réalisée dans la partie est de la Mitidja, a permis de mettre en évidence une bonne corrélation entre le pic HVSR et la fonction de transfert des ondes SH à incidence verticale, alors qu’aucune corrélation ne permet de lier la courbe HVSR avec l’ellipticité des ondes de Rayleigh, ce qui corrobore les résultats de Nakamura (1989). La combinaison de la méthode HVSR avec des réseaux dans la ville de Boumerdes a permis de cartographier le socle de Boumerdes, de mettre en évidence une faille, de réaliser un zonage reflétant la réponse du sol et de classer les zones selon la réglementation parasismique Algérienne RPA 2003Item Potentiel pétrolier du bassin du Sud-Est Constantinois(2016) Hammali, MiadaLa région du Sud-Est-Constantinois, recèle plusieurs niveaux lithologiques dans le Crétacé supérieur, présentant les caractéristiques de roches-mère, dont 29% sont mondialement connus. Des études révèlent l'existence de conditions climatiques arides favorables, avec des teneurs en gaz carbonique anormalement élevées, conduisant au développement de niveaux anoxiques à l'échelle planétaire durant cette période. Ainsi, notre travail s'inscrit dans une perspective de l'exploration pétrolière du bassin du Sud-Est Constantinois, cette zone assure l'essentiel de la production en hydrocarbures du Nord de l'Algérie, dont le système pétrolier demeure encore imprécis. L'objectif de notre étude est de localiser les niveaux roches mères dans cette région. A cet effet une analyse complète de la distribution latérale des strates riche et pauvre en matière organique est nécessaire. Dans cette optique, nous avons consacré la première partie de notre étude à l'analyse géochimique ainsi que l'évaluation du potentiel pétrolier des niveaux roches mères en utilisant la technique du dosage en carbone organique, l'analyse de la Pyrolyse ROCK-EVAL et les observations du type de la matière organique sous microscope optique. La deuxième partie porte sur l'utilisation des méthodes de diagraphie (GR spectral et DlogR) dans le but de définir l'environnement de dépôts, des intervalles roches mères, de leur richesse et de son potentiel pétrolier. Finalement, on déduit que la roche mère étudiée du Cénomano-Turonien, Coniacien et Vraconien se caractérise par : sa richesse en matière organique, son potentiel pétrolier, son état de maturité et l'anoxité de son environnement de dépôt. Ainsi, la définition du potentiel pétrolier d'un bassin sédimentaire nécessite une cartographie des épaisseurs des niveaux riches, à partir des outils diagraphiques et l'application des méthodes complémentaires (Gamma ray spectral et ?log R), qui permet de calculer les épaisseurs et d'effectuer des corrélations entre les niveaux susceptibles de constituer une roche mèreItem Application des méthodes algébriques (ART, SIRT) aux problèmes de reconstruction d'images tomographiques en sismique(2015) Mender, MouradLa tomographie sismique est une technique d'imagerie qui permet de reconstruire la structure du sous-sol, généralement à partir du temps des premières arrivées des ondes de compression. Le sous-sol est un milieu extrêmement complexe, ce qui affecte le trajet de l'onde sismique en le traversant. La reconstruction tomographique est souvent définie comme un problème inverse dont la résolution n'est pas aussi facile et qu'il n'existe pas de solution unique. En effet, sa résolution nécessite l'utilisation de méthodes d'inversion analytiques ou algébriques. Ces dernières ont été développées en plusieurs techniques afin de représenter au mieux la structure du sous-sol. Pour la réalisation de ce mémoire, nous avons utilisé deux méthodes itératives de reconstruction tomographique basées sur des outils algébriques dites ART (Algebraic Reconstruction Technique) et SIRT (Simultaneous Iterative Reconstruction Technique). Le présent travail concerne l'application de ces deux techniques aux problèmes de reconstruction en tomographie sismique. Notre contribution consiste à montrer les résultats de leurs applications sur des données synthétiques et réelles. Pour le cas des synthétiques, nous avons simulé des enregistrements sismiques par différences finies à travers un modèle de vitesse représentant une structure géologique de subsurface. Ce modèle est composé de deux couches où nous avons inséré dans la première couche deux anomalies caractérisées respectivement par une faible et une forte vitesse que nous considérons comme problèmes de reconstruction en tomographie sismique. Sur les résultats obtenus, les deux anomalies sont mieux localisées horizontalement que verticalement. Pour le cas des données réelles, les temps des premières arrivées pointés sur des enregistrements d'une ligne sismique 2D ont été utilisés pour déterminer un modèle de subsurface. Pendant la phase de test, une étude de paramètres d'inversion a été effectuée pour choisir ceux générant les bons résultats. Le modèle obtenu présente des hétérogénéités latérales et des anomalies de vitesse faible et haute bien visibles latéralement. De plus, un fort gradient de vitesse a été identifié sur la partie gauche de ce modèle. Enfin, sur le modèle de subsurface issu des données réelles, un calcul de valeurs des corrections statiques a été effectué et appliqué sur tous enregistrements de la ligne en étude. Le résultat obtenu est une section sismique 2D dont laquelle la cohérence et la continuité sont nettement améliorées comparativement à une autre section obtenue en utilisant les corrections statiques calculées par la méthode altimétrique