Soutenance mémoire
GENESE DU PETROLE
THEORIES ORGANIQUES
La théorie organique explique l’origine du pétrole à partir de l’enfouissement progressif de roches sédimentaires contenant des débris organiques surtout d’origine marine ou lacustre (planctons, algues…). Ces roches, dites roches-mères ou roches-sources, ont été suffisamment scellées pour que la matière organique se transforme en pétrole, en gaz naturel et aussi en houille sous l’action de la température et de la pression. Malgré leur forte imperméabilité, elles ont libéré du pétrole et du gaz naturel qui se sont en partie accumulés dans des roches poreuses ou fissurées : les roches réservoirs.
De nombreuses observations appuient cette théorie :
➤ Les différents types de roche, au cours de la formation et de la migration du pétrole, ont été trouvés avec leur contenu organique ;
➤ La roche-mère se trouve toujours dans un bassin sédimentaire. Elle a alimenté des roches sédimentaires plus poreuses et des roches ignées ou métamorphiques suffisamment poreuses et proches, connectées avec elle par la tectonique de la lithosphère et les failles résultant ;
➤ La théorie de la tectonique des plaques explique la formation de pièges (plissements, failles) et la formation des bassins sédimentaires ;
➤ Les rapports isotopiques des éléments carbone(C) et hydrogène(H) semblent indiquer une origine organique ;
➤ Les principaux éléments carbones, hydrogène et d’azote(N) présents dans le pétrole sont aussi ceux des organismes biologiques. Une grande partie d’oxygène(O) a été transformée par des bactéries en dioxyde de carbone (CO2) ou eau (H2O), progressivement expulsés lors de l’enfouissement. De même, une partie d’azote (N) a donné N2 et des oxydes d’azote. Le soufre (S) proviendrait des sels de sulfate dissous dans la mer ;
➤ La présence de molécules d’origine biologique a été constatée dans tous les gisements de pétrole (ex : porphyrine dérivée de la chlorophylle) : ce sont les fossiles géochimiques ou biomarqueurs, se retrouvant presque inchangées. Elles permettent d’associer roches-mères et roche-réservoir, de caractériser le pétrole en indiquant son origine biologique et son environnement, et même de situer le début de l’enfouissement de la matière organique ;
➤ La présence de pétrole en-dessous d’une certaine profondeur (vers 3 à 5 km, en fonction des conditions locales de température) est de plus en plus faible. Les conditions thermodynamiques de ces profondeurs, température élevée mais pression faible, provoquent sa dégradation progressive en méthane ;
➤ La présence dioxyde (O2) sur la Terre est principalement due à l’apparition d’organismes biologiques et à l’enfouissement d’une petite partie de leurs cadavres sans oxydation. A l’origine oxygène était sous forme de molécules plus stables comme dioxyde de carbone, eau et quelques oxydes métalliques et métalloïdiques. L’apparition de la vie a permis la dissociation par photosynthèse du dioxyde de carbone et d’eau. En contrepartie elle a créé des stocks de matériaux hydrocarbonés sous forme réduite. En se basant sur le fait que les éléments se conservent, on peut estimer leurs quantités à partir des quantités de dioxyde présentes dans l’atmosphère et dans les oxydes solides de la croûte.
➤ La conséquence de la théorie organique est que le pétrole comme les autres ressources fossiles sont de quantités finies. Elle est arrivée à un tel degré de maîtrise que l’analyse d’échantillons de roches-mères établisse le potentiel d’un bassin.
EROSION
La croûte terrestre est un système biophysique et chimique en perpétuelle mutation, au sein duquel les roches se transforment constamment par action du vent, de l’eau, des glaciers, des mouvements telluriques, des éruptions volcaniques, des agents biologiques et chimiques ainsi que des températures et pressions extrêmes qui les dégradent ou permettent leur formation. Par le phénomène d’érosion, les pluies arrachent non seulement du sable, des argiles et des limons mais aussi de la matière organique provenant de végétaux, animaux, algues et autres formes de vie microscopique, qui sont transportés par les rivières jusqu’à la mer ou vers des masses d’eaux continentales.
SEDIMENTATION ET MIGRATIONS
1 : Dépôt de micro-organismes, recouvert de matériaux imperméables. Transformation par des bactéries anaérobies ;
2 : Tassement et solidification des couches de sédimentation. Autre transformation sous l’effet de la pression et de l’élévation de la température ;
3 : Plissement des couches de sédimentation. Migration et sédimentation de gaz, d’huile et d’eau.
Le mélange se lie à d’autres matières organiques et inorganiques et se sédimente dans les fonds marins, pauvres en oxygène : ils se déposent en grandes quantités, formant une couche sédimentaire. L’accumulation de nouvelles strates de sédiments sur les premières les soumettent à une forte pression et à des changements de température qui, conjointement avec la décomposition de la matière organique due à l’action des microorganismes, permettent la formation du kérogène. Les sédiments inorganiques eux finissent par se compacter en formant les roches sédimentaires. Quand ces roches accompagnent la formation de pétrole, elles prennent le nom de roches-mères. Le pétrole se trouve initialement dans les porosités de la roche-mère, mais comme tous les liquides se trouvent en présence de gaz, il cherche à atteindre des zones où les pressions sont inférieures, c’est-à-dire dans les strates superficielles. Les roches poreuses au travers desquelles migre le pétrole sont appelées roches conductrices et le mouvement qu’il subit porte le nom de migration primaire. Finalement les hydrocarbures atteignent des roches très poreuses où la pression est inférieure et que l’on désigne sous le nom de roche-réservoir ou roche magasin, les mouvements qui s’y produisent s’appellent migration secondaire. Ces roches se comportent comme des éponges imbibées de pétrole, de gaz et dans certains cas d’eau accompagnant les dépôts d’hydrocarbures. La porosité de ces roches détermine la capacité d’accumulation et de mobilité des fluides. Il peut arriver que le gaz et le pétrole atteignent la superficie, soit au travers de roches poreuses, soit par des fissures ou des failles : c’est la dysmigration. Dans la majorité des cas, les hydrocarbures restent confinés dans la roche-réservoir car elle est entourée de roches peu perméables appelées roches de couverture (argiles, sel, etc.) empêchant le passage des fluides.
PIEGES
L’existence d’une accumulation de pétrole, suffisante pour constituer à l’intérieur d’une roche-réservoir un gisement, requiert l’existence de conditions géologiques structurelles ou stratigraphiques particulières : ce sont les pièges à pétrole et on les classifie selon l’origine de la roche. Les couches de sédiments se disposent en strates horizontales ou inclinées, parallèles ou non. Cependant, ces strates sont soumises à de fortes pressions dues à la force propre de la croûte terrestre qui arrivent à plier, à fracturer ou à incliner ces couches. Si le matériel des filons manque de rigidité, il se formera des plis ou des ondulations ; sinon, les strates se fractureront en créant des failles. Certains matériaux tendres ont aussi tendance à se déplacer au travers des fractures très rigides.
Selon la forme finale du plissement ou de la faille, on peut avoir :
➤ Un pli anticlinal ;
➤ Un pli synclinal ;
➤ Un pli déversé ;
➤ Un pli couché ;
➤ Une faille verticale.
Lors de la formation de ces plissements et fractures, les roches-réservoirs contenant du pétrole et du gaz restent limitées par les roches de couverture. Différents types de pièges à pétrole peuvent dès lors se présenter comme suit:
● Piège formé par un dôme salin (diapir) ;
● Piège formé par un pli (anticlinal) ;
● Piège formé par une faille.
Pour accumuler des grandes quantités de pétrole et de gaz rentables pour l’exploitation, le sous-sol devra présenter une forme (géométrie fermée) suffisamment grande : c’est le piège. Une fois bien tranquillement nichés dans leur piège, notre pétrole et notre gaz ne devront pas être déstabilisés par des agressions venues de l’extérieur.
Profondeur :
● 150 à 300m : huile lourde
● 2200 à 3800m : fenêtre à huile (pétrole)
● 3800 à 5000m : fenêtre à gaz .
Remarque :
La proportion des hydrocarbures liquide et gaz dépend de la nature de la roche mère:
− débris organiques d’origine animale dominants, cas où les liquides sont en grande quantité ;
− débris végétaux dominants : le taux de gaz est supérieur à celui de liquide.
GISEMENTS
Dans la réalité, les formes des gisements d’hydrocarbures peuvent être très variées. De même, le comportement des gisements diffère selon la composition de ses composants. Les dépôts de pétrole peuvent être accompagnés de gaz, d’eau ou des deux à la fois. Les différences de pression et d’énergie à l’intérieur du gisement dépendent de la présence et de la quantité de l’un et de l’autre. Ceci est très important pour l’exploitation du pétrole étant donné que la pression et l’énergie contenues dans le gisement peuvent faciliter l’extraction du pétrole. Le gaz peut être dissout dans le pétrole ou occuper la partie supérieure du bassin, sa densité étant plus faible. Au fur et à mesure que la pression à l’intérieur du gisement diminue, le gaz s’épand en poussant l’huile au travers des pores de la rocheréservoir, ce qui génère un courant vers le puits d’extraction. De cette façon, entre 40 et 75% du total du pétrole contenu au départ peut être extrait. Dans de nombreux cas, d’importantes masses d’eau accompagnent les dépôts, fournissant une énergie additionnelle qui facilite l’extraction. L’eau se déplace vers les zones de moindre pression, ce qui provoque un déplacement de l’huile et du gaz de la partie inférieure du gisement, qui crée à son tour une force capable de maintenir la pression à l’intérieur du gisement. Le rendement d’exploitation dans ce cas peut atteindre 85%.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE.1: ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAPITRE 1. GENERALITES SUR LE PETROLE
I. GENESE DU PETROLE
II. RESERVES MONDIALES
III. PETROLES NON CONVENTIONNELS
IV. SPECIFICATION ET CLASSIFICATION DE GRES BITUMINEUX
V. GISEMENT DE BEMOLANGA
VI. SITUATION GEOGRAPHIQUE ET LOCALISATION DU GISEMENT
CHAPITRE 2. PRESENTATION DE L’OMNIS
I. HISTORIQUE : LES TRAVAUX DE L’OMNIS
II. MISSIONS DE L’OMNIS
III. ORGANIGRAMME STRUCTUREL DE L’OMNIS
IV. DEPARTEMENT DU LABORATOIRE
CHAPITRE 3. LES TRAVAUX EFFECTUES SUR LE GRES
I. DEFINITION
II. TYPES D’EXTRACTION
PARTIE.2: ETUDES EXPERIMENTALES
CHAPITRE 1. CARACTERISTIQUES DU GRES BITUMINEUX DE BEMOLANGA
I. ASPECT PHYSIQUE DU GRES [30] TAHINJANAHARY Fetimamy
II. CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU GRES BITUMINEUX
III. CARACTERISTIQUE DU BITUME DE BEMOLANGA
CHAPITRE 2. ANALYSE DE GRES BITUMINEUX DE BEMOLANGA
I. TENEUR EN BITUME
II. ANALYSE DE RESIDU
III. RESULTAT ANALYSE COMPLETE : ECHANTILLON BEMOLANGA CARRIERE DRIEZ
IV. ANALYSE MINERALOGIQUE
PARTIE.3: PERSPECTIVES ET IMPACTS SUR L’ENVIRONNEMENT
CHAPITRE 1. POSSIBILITE DE VALORISATION DU GRES BITUMINEUX
I. GENERALITE
II. UTILISATION DIRECTE DES GRES BITUMINEUX EN HYDROCARBURE
III. UTILISATION DU BITUME EN LIANT HYDROCARBONE
IV. BITUME ROUTIER
V. UTILISATION DIRECTE DES GRES BITUMINEUX EN REVETEMENT ROUTIER
CHAPITRE 2. ASPECTS ENVIRONNEMENTAUX
I. ETUDES D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX (EIE)
II. EVALUATION DES IMPACTS
III. GESTION ENVIRONNEMENTALE ET METHODES DE PREVENTION DES RISQUES
IV. LA REMISE EN ETAT DU SITE
CONCLUSION
