1S-tp-p2A-17 Chapitre : La tectonique globale et la recherche d

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Chapitre : La tectonique globale et la recherche d'hydrocarbures
3 - De la matière organique au pétrole
Comment se forment les gisements d'hydrocarbures ?
D’où provient la matière organique de la roche mère ?
Comment la matière organique se transforme-t-elle ?
Comment évolue le kérogène ?
Que devient l'huile ou le gaz ?
Utiliser les documents pour répondre aux problèmes scientifiques puis présenter votre travail de recherche la séance suivante.
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Le pétrole est une roche sédimentaire biogénique.
Toutes les périodes ont été plus ou moins favorables à la formation de pétrole. Il faut une quantité suffisante de matière organique qui en
général se dépose dans les mers. Le pétrole lacustre est rare.
L’histoire d’un gisement pétrolier est complexe dans le temps et dans l’espace, car il y a migration du pétrole.
L’enfouissement selon les régions doit atteindre de 1 à 10 km, mais surtout la température atteinte doit être restée dans la fenêtre à huile.
L’histoire d’un champ de pétrole s’étale sur 5 à 400 Ma.
1 – dépôt de matières organiques dans un bassin sédimentaire.
2 – Maturation de ce dépôt pour former du kérogène au sein d’une roche pétrolifère appelée roche mère. Il est nécessaire que l’enfouissement
permette d’atteindre une température suffisante, mais pas trop élevée (entre 65,5 et 150 °C). Il y a beaucoup de roches mères dans la terre,
mais l’extraction du pétrole en est difficile, car il y est très dispersé. La maturation par échauffement jusqu’à une température comprise dans la
fenêtre à huile peut se faire des Ma après l’enfouissement.
3 – sous l’action de la pression, il y a migration du pétrole jusqu’à une roche magasin (migration primaire). C’est en général une roche poreuse
dans l’environnement plus ou moins proche de la roche mère, c’est la véritable roche pétrolifère exploitable.
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Pour la recherche des gisements, les étapes sont les suivantes :
a – rechercher s’il y a des roches mères dans une région.
b – l’histoire d’une éventuelle roche mère a-t-elle présenté des conditions favorables à la maturation ?
c – y a-t-il des roches magasin possibles dans l’environnement de la roche mère ?
4 - Il y a ensuite une migration secondaire correspondant à une remontée du pétrole vers la surface sous l’effet de la pression. S’il parvient en
surface on parle de dismigration et le pétrole s’altère en bitume. S’il rencontre une formation géologique qui le piège, il y reste et devient un
champ pétrolifère exploitable.
En profondeur, il y a compétition entre les écoulements d’eau et de pétrole, ce dernier est plus léger que l’eau.
Pour la recherche pétrolière il faut donc trouver la roche mère et reconstituer son histoire pour savoir s’il y a eu maturation correcte ou non. On
recherche ensuite de la roche magasin dans les roches environnantes (au-dessus, sur les côtés ou en dessous).
Dans une roche, il y a un certain taux de vide correspondant à des cavités plus ou moins connectées. Ceci définit un premier taux de porosité.
Ensuite, cette porosité peut être plus ou moins utilisable en fonction de la tension superficielle du fluide concerné.
On définit la porosité primaire qui est associée à la texture de la roche. Le sable est très poreux et a une bonne perméabilité, l’argile est très
poreuse, mais il n’y a pas de connexion, elle est imperméable. La porosité secondaire est associée à une diagenèse incomplète, une
altération ou des fractures.
La migration secondaire se fait sous l’effet de la pression, le pétrole migrant vers des zones de plus faible pression. Elle se poursuit jusqu’à un
obstacle qui piège le pétrole ou jusqu’à la surface.
Les pièges potentiels pour le pétrole sont d’origine soit tectonique soit sédimentaire.
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Lors des premières recherches pétrolières, les gisements trouvés étaient tous associés à des diapirs de sel et pendant un certain temps la
présence de pétrole et les diapirs ont été associés. Parfois, la roche mère est aussi le piège comme dans les lentilles sableuses ou les récifs.
Schéma de pièges sélectifs
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% d'hydrocarbures formés
50 %
M.O
immature
0
Kérogène initial
Fenêtre à huiles
1
Huile
4
Gaz
Résidu
5
Gaz sec
Profondeur (en km)
Gaz
3
100
humides
2
200
Domaine du métamorphisme
T °C
"En l'absence de dioxygène dans la couche sédimentaire, seule l'activité des bactéries anaérobie est possible. Ces bactéries extraient de la
matière l'oxygène et l'azote dont elles ont besoin. Le résidu est appelé "kérogène", c'est un mélange de composés de masse moléculaire très
élevée principalement constitué de carbone et d'hydrogène. Cette activité est observée sur une profondeur de l'ordre du millier de mètre au
sein de la couche terrestre (voir la figure suivante). Elle constitue la dernière partie biologique du cycle de transformation.
La tectonique des plaques provoque l'enfoncement de la "roche mère", la couche sédimentaire qui contient le kérogène, à une vitesse de
quelques mètres à quelques dizaines de mètres par million d'années. À mesure qu'il s'enfonce, le kérogène est soumis à des pressions et des
températures de plus en plus élevées. À partir de quelques milliers de mètres de profondeur, lorsque la température a atteint une valeur
suffisamment élevée (entre 50 et 120 °C) et en l'absence d'oxygène, le kérogène commence à se décomposer sous l'effet de la chaleur. Cette
pyrolyse produit principalement du pétrole, du gaz naturel, du dioxyde de carbone et de l'eau." - texte de Hagop Demirdjian
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