Amélie Cavelan

Doctorant, CNRS

Adresse e-mail amelie.cavelan@cnrs-orleans.fr
Téléphone 02 38 41 72 26
Site internet http://www.linkedin.com/in/amélie-cavelan-026324b4
Bâtiment ISTE, bureau R 144
Statut Non permanent, emploi Doctorant
Grand Programme Biogéosystèmes
Plateforme Géochimie organique
Autre Plateforme Expérimentation

A propos...

Thèse : Rôle de la maturité thermique et des propriétés chimiques de la matière organique sédimentaire dans la structuration du réseau poral d'argilites pétroligènes à gaz

Directeur : Mohammed Boussafir
Encadrants : Fatima Laggoun-Défarge & Olivier Rozenbaum

Résumé du projet :
Les formations argileuses sont généralement des couches très peu perméables qui peuvent être riches en matières organiques. En général, quand la perméabilité d'une roche est faible, sa porosité l'est aussi. Ce n'est pas le cas pour certaines formations argileuses riches en matières organiques qui peuvent avoir une porosité forte (de l'ordre de 10%) avec une perméabilité très faible (de l'ordre du nanodarcy). En première approche, il semble se dégager une forte relation entre la quantité de matière organique dans les roches pétroligènes et la quantité de gaz (qui est une première estimation de la porosité). Certes le gaz est issu du craquage de la matière organique mais il en est ensuite dans la plupart des cas libéré ou piégé durant l'enfouissement. Les observations montrent que le gaz est préférentiellement contenu dans la matière organique ou, pour le moins, qu'il existe une relation étroite entre les deux. D’après de récents travaux, les transformations chimiques de la matière organique (MO) liée à l’augmentation du degré de maturité thermique jouerait un rôle primordial dans la mise en place de la porosité intra-MO des argilites pétroligènes à gaz. Au vu de la contribution de cette porosité à la capacité de stockage du gaz de ces réservoirs, ce phénomène pourrait être primordial. Néanmoins, l’effet de ce phénomène n’est pas toujours observé, si bien que ce processus reste mal compris et controversé. Certains évoquent notamment un effet de la teneur en carbone organique (COT). Dès lors, une meilleure compréhension des effets sur la porosité de la composition et des transformations chimiques subies par la MO pendant la maturation thermique s’impose.
L'objectif de cette thèse est d'étudier la porosité liée à la présence des minéraux et des matières organiques ainsi que sa transformation selon le degré d'enfouissement (échantillons naturels) ou l'intensité d'une maturation artificielle (échantillons expérimentaux). Il s’agit d'observer et de comprendre les phénomènes qui concourent aux propriétés actuelles d'échantillons argilites pétroligènes en connaissant au mieux l'historique d'enfouissement (thermique, chimique, mécanique, diagenèse organique). Pour observer les effets du craquage thermique sur la porosité et sur les réorganisations possibles des assemblages MO-argiles, il est réalisé un ensemble de simulation au laboratoire. Ces expériences sont menées sur des roches immatures en utilisant des autoclaves.

Techniques utilisées : Analyse BET, Porosimétrie au mercure, MEB, Analyse GC et GC/MS, Pétrographie organique, Rock Eval, DRX.

Compétences développées : Géochimie organique, Pétrographie organique, Mesure de porosité (adsorption de N2, porosimétrie au mercure).

Mots-Clés : Porosité – Matière organique – Argilites pétroligènes

Financement : Bourse région Centre-Val de Loire

Période : Octobre 2016- Octobre 2019

Valorisation (Articles, congrès) :
A. Cavelan, M. Boussafir, O. Rozenbaum, C. Le Milbeau, and F. Laggoun-Défarge. Impact of organic matter chemical transformations on shale porosity during the confined pyrolysis of organic rich shales: a complement to the observations of natural systems, 5th YNHM, Mar 2018, Paris, France. sciencesconf.org:ynhm2018:180802, p38, 2018, Abstract book YNHM 2018 (Communication orale dans un congrès).

A. Cavelan, M. Boussafir, O. Rozenbaum, C. Le Milbeau, and F. Laggoun-Défarge. Do chemical properties of organic matter affect the porosity during confined pyrolysis of organic rich shales? EGU 2018, Apr 2018, Vienna, Austria. 20 (EGU2018), pp.16133, 2018, Geophysical Research Abstracts. (Communication orale dans un congrès).

A. Cavelan, M. Boussafir, O. Rozenbaum, C. Le Milbeau, and F. Laggoun-Défarge. Effet des propriétés chimiques de la matière organique sur la porosité d’argilites pétroligènes au cours d’une pyrolyse artificielle en milieu confiné. 4ème Réunion des Géochimistes Organiciens Français (FROG IV), Jul 2018, Villeurbanne, France. (Communication orale dans un congrès).

G. Pierre, A. Cavelan, M. Boussafir, S. Delpeux, C. Le Milbeau, O. Rozenbaum and F. Laggoun-Défarge. Influence de la cinétique d’une maturation artificielle sur la porosité de la matière organique d’argilites pétroligènes à gaz. 4ème Réunion des Géochimistes Organiciens Français (FROG IV), Jul 2018, Villeurbanne, France. (Poster dans un congrès).

Cavelan, M. Boussafir, S. Delpeux, C. Le Milbeau, O. Rozenbaum and F. Laggoun-Défarge. Effect of organic matter chemical properties on thermal maturation of organic rich shales: experimental approach. 26ème Réunion des Sciences de la Terre (RST), Oct 2018, Lille, France. (Communication orale dans un congrès).

A. Cavelan, G. Pierre, M. Boussafir, S. Delpeux, C. Le Milbeau, O. Rozenbaum and F. Laggoun-Défarge. Do experimental duration and temperature of confined pyrolysis experiments influence the evolution of the porosity of organic-rich shales? 26ème Réunion des Sciences de la Terre (RST), Oct 2018, Lille, France. (Poster dans un congrès).


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PhD title: Role of the chemical properties and the chemical transformations of organic matter with increasing thermal maturity on the developpement of the porosity of organic-rich shales

Supervisors: Mohammed Boussafir, Fatima Laggoun-Défarge & Olivier Rozenbaum

Project summary:
The origin and the evolution of gas-shale pore systems remain poorly understood, unlike conventional reservoirs. The difficulty lies in understanding the heterogeneous microstructure of these rocks. Quantitative assessments of pore volume and pore size distribution provided by imaging and gas adsorption techniques revealed that OM-porosity is a significant component of gas shale pore networks. In recent years, there is a growing recognition of thermal maturity involvement in the development of the organic matter (OM) porosity in gas shales, and thus, in their gas storage capacity. Therefore, a better understanding of the role of OM chemical transformations on shale porosity during maturation is required.
The aim of this study is to understand the different parameters influencing the nature, the structure and the distribution of pores in gas-source rocks and especially to better understand the role of the chemical transformations of the OM on shale pore network.

Methods: Organic geochemistry (GC, GC/MS, Rock Eval), Organic petrography (SEM, palynofacies analysis), Nitrogen adsorption measurement, Mercury intrusion porosimetry, XRD.

Developed skills: Organic geochemistry, Organic petrography, Porosity and Specific surface area measurements (nitrogen adsorption, mercury intrusion porosimetry).

Keywords: Organic matter – Porosity – Marine source rocks – Gas shales

Source of funding: Scholarship from Centre-Val de Loire region

Period: October 2016 - October 2019

Scientific production (Article, Conference) :
A. Cavelan, M. Boussafir, O. Rozenbaum, C. Le Milbeau, and F. Laggoun-Défarge. Impact of organic matter chemical transformations on shale porosity during the confined pyrolysis of organic rich shales: a complement to the observations of natural systems, 5th YNHM, Mar 2018, Paris, France. sciencesconf.org:ynhm2018:180802, p38, 2018, Abstract book YNHM 2018 (Presentation during a conference).

A. Cavelan, M. Boussafir, O. Rozenbaum, C. Le Milbeau, and F. Laggoun-Défarge. Do chemical properties of organic matter affect the porosity during confined pyrolysis of organic rich shales? EGU 2018, Apr 2018, Vienna, Austria. 20 (EGU2018), pp.16133, 2018, Geophysical Research Abstracts. (Presentation during a conference).

A. Cavelan, M. Boussafir, O. Rozenbaum, C. Le Milbeau, and F. Laggoun-Défarge. Effet des propriétés chimiques de la matière organique sur la porosité d’argilites pétroligènes au cours d’une pyrolyse artificielle en milieu confiné. 4ème Réunion des Géochimistes Organiciens Français (FROG IV), Jul 2018, Villeurbanne, France. (Presentation during a conference).

G. Pierre, A. Cavelan, M. Boussafir, S. Delpeux, C. Le Milbeau, O. Rozenbaum and F. Laggoun-Défarge. Influence de la cinétique d’une maturation artificielle sur la porosité de la matière organique d’argilites pétroligènes à gaz. 4ème Réunion des Géochimistes Organiciens Français (FROG IV), Jul 2018, Villeurbanne, France. (Poster in a congress).

Cavelan, M. Boussafir, S. Delpeux, C. Le Milbeau, O. Rozenbaum and F. Laggoun-Défarge. Effect of organic matter chemical properties on thermal maturation of organic rich shales: experimental approach. 26ème Réunion des Sciences de la Terre (RST), Oct 2018, Lille, France. (Presentation during a conference).

A. Cavelan, G. Pierre, M. Boussafir, S. Delpeux, C. Le Milbeau, O. Rozenbaum and F. Laggoun-Défarge. Do experimental duration and temperature of confined pyrolysis experiments influence the evolution of the porosity of organic-rich shales? 26ème Réunion des Sciences de la Terre (RST), Oct 2018, Lille, France. (Poster during a congress).