ABSTRACT
In the last decade or so, studies utilizing information from the more than 200 000 wells drilled in the Alberta basin to date have provided a good understanding at the regional scale of the patterns of formation water flow. The mechanisms driving the flow are also generally understood. In the Rocky Mountains and the thrust and fold belt, formation water flow is driven by topography in local systems. Two basin-scale flow systems in the undeformed part of the basin are also driven by topography. The first one, located north of the Peace River Arch, is recharged at the fold belt and Bovie Lake fault and discharges at Great Slave Lake. The second one, located in the southern and central part of the basin, is driven in a northward direction from high elevation outcrops of Devonian and Carboniferous strata in Montana to discharge along the Peace River where the Grosmont Formation crops out. Other intermediate- and local-scale flow systems driven by topography are present in the basin, mainly in the northeast. In the southwestern part of the basin, flow in Upper Cretaceous aquifers is driven inward downdip, toward the thrust and fold belt, by erosional rebound in thick intervening shaly aquitards. The flow in deep Paleozoic aquifers in the southwestern part of the basin is driven, probably by past tectonic compression, northeastward, updip toward the main northward basin-scale flow system. The increase of formation water salinity with depth, mainly in deep Paleozoic aquifers, retards the flow of formation water driven by hydraulic-head differences. High permeability Devonian reefs and carbonate platforms play the role of vertical pipes, lateral conduits and drains, allowing for cross-formational and focused flow. Although the basin is generally underpressured, zones of overpressures are present in tight strata in the deep part of the basin, most probably as a result of recent or current hydrocarbon generation. The complex pattern of flow of formation waters has influenced hydrocarbon migration and accumulation, played a role in the genesis of mineral deposits and in places still affects the geothermal regime in the basin. Regional- and basin-scale flow systems can serve for the hydrodynamic entrapment of liquid wastes and CO 2 injected into deep aquifers. Although a good understanding of the flow pattern in the basin has been achieved to date, there are a few issues that remain to be addressed. Such issues are the degree, if any, of interaction between flow systems in the deformed and undeformed parts of the basin, and between basement and the sedimentary succession, the effect of the last orogenic pulse, and the true magnitude and direction of formation water flow in the various systems.
RÉSUMÉ
Au cours de la dernière décade, ou à peu près, des études utilisant des informations dérivées de plus de 200 000 puits forés dans le bassin de l’Alberta ont fourni une bonne compréhension à l’échelle régionale des patrons de circulation des eaux de formations rocheuses. Les mécanismes qui régissent ces écoulements sont aussi compris de façon générale. Dans les montagnes Rocheuses et dans la chaîne de chevauchement et de plissement, l’écoulement des eaux de formations rocheuses est contrôlé par la topographie des systèmes locaux. Deux systèmes d’écoulement à l’échelle du bassin, dans sa partie non-déformée, sont aussi contrôlés par la topographie. Le premier, situé dans le nord de l’arche de Peace River, est alimenté à la ceinture de plissement et à la Faille du Lac Bovie et par les déversements du Grand Lac des Esclaves. Le second, situé dans les parties sud et centre du bassin, suit un tracé vers le nord à partir d’affleurements de strates du Dévonien et du Carbonifère au Montana en haute élévation, pour se déverser le long de la Rivière La Paix, où la Formation de Grosmont affleure. D’autres systèmes d’écoulement d’échelle intermédiaire et locale, contrôlés par la topographie sont présents dans le bassin, surtout au nord-est. Dans la partie sud-ouest du bassin, l’écoulement dans les aquifères du Crétacé est acheminé vers l’intérieur, en aval-pendage, vers la chaîne de chevauchement, par rebond érosionnel sur les épais shales aquitards intercalés. L’écoulement dans les profonds aquifères du Paléozoïque, dans la partie sud-ouest du bassin, se dirige vers le nord-est, probablement dû à des compressions tectoniques passées, en amont-pendage vers le système principal d’écoulement au nord à l’échelle du bassin. L’accroissement de la salinité des eaux de formation avec la profondeur, surtout dans les aquiféres profonds du Paléozoïque, retarde l’écoulement des eaux de formation contrôlé par pression piézométrique. Les récifs et les plate-formes de carbonates du Dévonien de haute perméabilité jouent le rôle de cheminées verticales, de conduits latéraux et de drains, permettant l’écoulement inter-formationnel et la concentration de l’écoulement. Même si le bassin est généralement sous-pressurisé, les zones de sur-pressurisation sont présentes dans les strates étanches dans la partie profonde du bassin, étant le plus probablement le résultat de la génération récente ou contemporaine d’hydrocarbures. Le patron complexe d’écoulement des eaux des formations a influencé la migration des hydrocarbures et leur accumulation, a joué un rôle dans la genèse des gîtes minéraux et par endroit, affecte toujours le régime géothermique du bassin. Les systèmes d’écoulement d’échelle régionale et de bassin peuvent servir au piégeage hydrodynamique des déchets liquides et du gaz carbonique injecté dans les aquifères profonds. Même si une bonne compréhension du patron d’écoulement du bassin a été obtenue jusqu’à présent, il demeure quelques questions en suspend. Ces questions portent sur le degré, s’il y a lieu, d’interaction entre les systèmes d’écoulement dans les parties déformées et non-déformées du bassin, et entre le socle et la succession sédimentaire, l’effet de la dernière impulsion orogénique, de même que la magnitude réelle et la direction de l’écoulement des eaux de formation dans les divers systèmes.
Traduit par Lynn Gagnon
