Comment se forment pétrole, gaz et charbon ?


Le pétrole "normal", ou, dans le jargon des pétroliers, "conventionnel", désigne un liquide composé principalement de molécules d'hydrocarbures (formées uniquement de carbone et d'hydrogène). Ce pétrole "normal" contient également, en proportions assez variables (15 % en moyenne), des molécules lourdes plus complexes (incluant de l'oxygène, de l'azote et du soufre) appelées résines ou asphaltènes.

Ce pétrole s'est formé à partir d'organismes vivants (algues, plancton, parfois végétaux continentaux...) qui ont vécu il y a fort longtemps. Chaque réservoir de pétrole de part le monde fournit une huile qui a ses caractéristiques propres : comme il n'y a pas deux êtres humains exactement semblables, il n'y a pas deux champs de pétrole qui fournissent exactement le même liquide.

La formation du pétrole est l'aboutissement d'un long processus de sédimentation et qui nécessite une succession de phases bien particulières :


Bien qu'il ne soit présent qu'en faibles proportions dans les sédiments en règle générale, le kérogène représente, à l'échelle de la planète, une masse totale de 10.000.000 de milliards de tonnes. 0,1% seulement de ce kérogène (c'est à dire un millième de la totalité de la matière organique sédimentée) forme le charbon (mais cela fait encore 10.000 milliards de tonnes !), et le gaz et le pétrole représentent chacun 0,003% du kérogène total en ordre de grandeur (mais cela fait encore quelques centaines de milliards de tonnes).
 



Etape 1 de l'évolution du kérogène, au début de la pyrolyse : chaque petit filet de kérogène produit de l'eau qui est parfois expulsée sous l'effet de la pression des couches situées au-dessus du sédiment 
 

Etape 2 de l'évolution du kérogène, en cours de pyrolyse : chaque petit filet de kérogène commence à produire des hydrocarbures 
 


          La formation d'hydrocarbures est donc une conséquence normale à long terme de la sédimentation dès lors qu'il y a une fraction organique dans la matière de départ, mais sans un processus permettant de "concentrer" les huiles et le gaz formés de manière très diffuse par cette décomposition, aucun gisement de pétrole ou de gaz n'existerait.

 


Etape 3 de l'évolution du kérogène : chaque petit filet de kérogène a produit à peu près tous les hydrocarbures qu'il pouvait produire (il ne reste quasiment plus d'hydrogène dans le sédiment). Sous la pression du gaz, "la migration primaire" commence.
 

 


Schéma d'ensemble de la migration du pétrole : 1 - migration primaire ; 2 - migration secondaire, le long de roches poreuses, de failles, etc ; 3 - dysmigration : le pétrole "s'échappe" d'un réservoir où il s'était accumulé.
 

Schéma d'ensemble de la formation du charbon. L'échelle de droite donne le temps en millions d'années, celle de gauche la profondeur en km. Chaque dessin représente l'état du système en face de l'ancienneté sur l'échelle de droite. La matière organique (concentrée puisque ce sont des végétaux qui sédimentent) passe par les stades suivants : tourbe - lignite mat - lignite brillant - houille - anthracite. A chaque fois la teneur en carbone augmente.

Les lettres V1 et V2 représentent une même matière organique initiale qui forme ensuite des Veines de charbon et ces veines sont représentées sur les divers dessins en fonction de ce que l'âge a changé.

Source : B. Durand, Energie et environnement, les risques et les enjeux d’une crise annoncée. EDP Sciences, 2007
 


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Quels hydrocarbures liquides sait-on exploiter ?

Au début de l'exploitation pétrolière, le pétrole que nous savions extraire était du pétrole "conventionnel", c'est à dire un liquide produit par la pyrolyse du kérogène, ayant été expulsé de la roche mère, puis ayant eu la bonne idée de se concentrer dans un réservoir. Exploiter ce pétrole est relativement aisé : une partie sort toute seule sous la pression du gaz généralement associé, et une autre partie se "pompe" avec des techniques diverses, qui ne cessent de se sophistiquer. Avec ce pétrole "conventionnel", l'extraction consomme, en moyenne, quelques pour-cent seulement de l'énergie qui sera disponible dans l'huile extraite.

Mais les opérateurs s'intéressent de plus en plus au pétrole "non conventionnel", qui recouvre :

Dans tous les cas de figure le pétrole non conventionnel correspond à des produits "pâteux", voire solides, et souvent mélangés à la roche avec une proportion minoritaire pour la partie organique. Ce sont des gisements beaucoup plus difficile à exploiter que le pétrole "classique" :

Il est aussi possible d'exploiter les gaz qui se sont formés dans une roche mère sans avoir migré ensuite : les "gaz de schiste".

Dapres : http://www.coursgeologie.com/goto.php?url=http%3A%2F%2Fwww.manicore.com%2Fdocumentation%2Fpetrole%2Fformation_petrole.html


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