Géologie pétrolière : Cours – Résumés – TP – TD – Corrigés

Un bassin sédimentaire est un milieu poreux constitué de couches géologiques qui se sont formées par le dépôt de sédiments pendant plusieurs millions d’années. Ces couches, composées essentiellement de roches et d’eau, se déforment au cours du temps par compaction, par érosion ou par mouvement tectonique. Certaines d’entre elles, appelées roches-mères contiennent des matières organiques étant à l’origine des hydrocarbures. Une fois générés, les hydrocabures sont expulsés hors des roches-mères. Ils migrent ensuite préférentiellement en direction de la surface par effet gravitaire et peuvent se retrouver piégés dans des roches poreuses et perméables, nommées réservoirs, dans lesquelles ils s’accumulent.

Les hydrocarbures de roche-mères font partie de la famille des hydrocarbures non conventionnels. La matière organique contenue dans cette roche va durant son enfouissement se transformer en hydrocarbures liquides (pétrole de schiste) ou gazeux (gaz de schiste). Pour produire ces hydrocarbures dans une roche peu poreuse et quasiment imperméable, il est indispensable d’utiliser massivement deux techniques déjà employées dans la production conventionnelle : le forage horizontal et la fracturation hydraulique. Malgré l’amélioration constante de ces techniques, la production d’un puits est relativement faible et décline rapidement impliquant un grand nombre d’installations de production pour maintenir une production commerciale. S’il est encore trop tôt pour en évaluer les ressources à l’échelle du monde, ils pourraient cependant prolonger l’approvisionnement en hydrocarbures permettant d’assurer une transition énergétique économiquement supportable.

Le charbon :

C’est une roche sédimentaire contenant plus de 50% (en masse) de matière organique cogénétique (c’est‐à‐dire déposée en même temps que le reste du sédiment), le plus souvent dérivée de débris de végétaux terrestres.

Roche‐mère :

Une roche‐mère est une roche sédimentaire contenant de la matière organique (typiquement plus de 1% en masse) susceptible de générer des hydrocarbure par maturation thermique.

Hydrocarbure :

Un hydrocarbure est un composé organique contenant exclusivement des atomes de carbone (C) et d’hydrogène (H). Ils possèdent en conséquence une formule brute de type : CnHm, où n et m sont deux entiers naturels.

Pétrole :

Le pétrole est un fluide naturel constitué principalement d’un mélange d’hydrocarbures sous forme liquide (huile) ou sous forme gazeuse (gaz naturel):

Pétrole = huile + gaz

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Géophysique pétrolière : Cours et Résumés

L’exploration pétrolière commence par l’identification d’indices permettant de supposer où se trouve le pétrole et en quelle quantité. Géologue et géophysicien collaborent à cette enquête minutieuse à fort enjeu économique qui commence à la surface de la terre pour descendre vers le sous-sol.

La géologie pétrolière ou l’observation de la surface :

C’est la première étape, qui permet de repérer les zones sédimentaires méritant d’être étudiées (plissements, failles…). Les géologues utilisent des photographies aériennes et des images satellites puis vont sur le terrain examiner les affleurements. Ces derniers peuvent en effet renseigner sur la structure en profondeur. Ensuite l’analyse en laboratoire d’échantillons de roche prélevés permet de déterminer l’âge et la nature des sédiments afin de cerner les zones les plus prometteuses. Cette étape représente 5 % du budget consacré à la prospection.

La géophysique ou l’étude des profondeurs :

Son objectif : donner le maximum d’informations pour que les forages soient entrepris ensuite avec le maximum de chance de succès. Il s’agit essentiellement d’accumuler des données sismiques riches en informations, grâce à une sorte d'”échographie” du sous-sol ou “sismique réflexion”. Ces données sont obtenues à l’aide de vibreurs pneumatiques (ou autres) qui génèrent de mini-ébranlements du sous-sol. Les signaux recueillis en surface sont traités par de puissants logiciels de calcul qui reconstituent l’image du sous-sol. Les pièges possibles mis en évidence sont classés selon leur probabilité d’existence et leur volume prévisionnel. Cette étape représente 15% du budget consacré à la prospection.

De quoi est constitué le pétrole ?

Le pétrole est un mélange d’hydrocarbures (molécules formées d’atomes de carbone et d’hydrogène) et de molécules contenant également d’autres atomes, principalement du soufre, de l’azote et de l’oxygène. Certains de ses constituants sont, à température et à pression ambiantes, gazeux (méthane, propane, etc.), liquides (hexane, heptane, octane, benzène, etc.) et parfois solides (paraffines, asphaltes, etc.). Le pétrole contient des milliers de molécules différentes qu’il va falloir fractionner et transformer chimiquement pour obtenir des produits utilisables.

Comment se forme le pétrole ?

Le pétrole résulte de la dégradation thermique de matières organiques contenues dans certaines roches : les roches-mères.

Ce sont des restes fossilisés de végétaux aquatiques ou terrestres, de bactéries et d’animaux microscopiques s’accumulant au fond des océans, des lacs ou dans les deltas. Appelés “kérogène”, ces résidus organiques sont préservés dans des environnements où les eaux sont dépourvues d’oxygène, se mêlant ainsi aux sédiments minéraux pour former la roche-mère.

Le pétrole, à quoi ça sert ?

Le pétrole est devenu, à partir des années 50, la première source d’énergie dans le monde. Il satisfait plus de 30 % des besoins énergétiques. C’est la principale matière première des carburants qui alimentent les transports (voitures, camions, avions).

C’est aussi une matière première irremplaçable pour l’industrie de la pétrochimie pour un grand nombre de produits de la vie quotidienne : matières plastiques, peintures, colorants, cosmétiques, etc.

Enfin, le pétrole sert aussi comme combustible dans le chauffage domestique et comme source de chaleur dans l’industrie, mais dans une moindre mesure ; il ne représente que 4,6 % de l’électricité mondiale, les autres sources d’énergie électrique étant nombreuses (nucléaire, charbon, au gaz, hydraulique, éolienne)

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