Soutenance mémoire
La demande mondiale d’énergie primaire demeure en forte croissance et elle a peu de chances de diminuer, à moyen terme, compte tenu du développement souhaitable et nécessaire des pays les moins riches. Les deux demandes les plus sensibles concernent l’électricité dans les mégapoles et les carburants pour les transports. Actuellement, les combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) fournissent 90% de l’énergie primaire, tandis que les hydrocarbures (pétrole et gaz) sont considérés comme les énergies de bouclage, permettant de répondre à tout niveau de demande. De plus, les réserves de pétrole et de gaz sont importantes, mais limitées. La moitié des réserves prouvées de pétrole et le tiers de celles de gaz seront déjà consommés en 2020. Les réserves de gaz permettront juste d’atteindre 2050, celles de pétrole seront insuffisantes. C’est pourquoi, un effort considérable de recherche scientifique et technologique, dans les domaines discutés ici, associé à des économies d’énergie sévères, permettrait d’atteindre la fin du siècle.
GENERALITES SUR L’EXPLORATION PETROLIERE
Notion sur le pétrole
Définition
Le pétrole, du latin petra = pierre et oleum = huile, soit « huile de pierre » est une huile minérale naturelle utilisée comme source d’énergie. Il est issu d’un mélange variable d’hydrocarbures (molécules composées d’atomes de carbone et d’hydrogène) associé à d’autres atomes, principalement de soufre, d’azote et d’oxygène. Certains de ses composants peuvent être gazeux, liquides et parfois solides selon la température et la pression. Cela explique la consistance variable du pétrole, plus ou moins visqueuse ou liquide. L’exploitation du pétrole comme source d’énergie, dite fossile, est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine. Dense, facilement stockable et transportable, le pétrole fournit la quasi totalité des carburants liquides. Il est aussi fréquemment utilisé pour la pétrochimie (caoutchoucs, plastiques, textiles, chimie).
Sa constitution est issue de la géologie sédimentaire d’un lieu et plus spécifiquement de la succession de trois phases :
● La phase d’accumulation de matière organique dans les profondeurs lors de la sédimentation. Cette matière est essentiellement d’origine végétale.
● La phase de maturation en hydrocarbures, moment où la matière se transforme avec l’augmentation de la pression et de la température. Elle est d’abord transformée en kérogène. A haute température, le kérogène subit une décomposition thermique, appelée pyrolyse, qui expulse les hydrocarbures. Plus le sédiment est profond et chaud, plus la part de gaz (hydrocarbures légers) est importante.
● La phase de migration et piégeage : par la pression croissante, une partie des hydrocarbures migre vers la surface de la terre, où elle s’oxyde ou subit une biodégradation. L’autre partie migre jusqu’à rester piégée dans une roche poreuse et perméable, source d’un futur gisement de pétrole, si le piège est fermé.
La naissance d’un gisement de pétrole (ou de gaz, les deux étant corrélés) résulte ainsi d’une conjonction favorable de facteurs géologiques. Cela influe sur la disparité des gisements dans le monde et les typologies de pétrole. Les pétroles sont généralement classés selon leur origine et leur composition (fluidité, densité mesurée en degrés API, teneur en soufre,…). Dans l’usage, on distingue aussi les pétroles « conventionnels » faciles à extraire et à raffiner parce qu’ils restent fluides et pompables du puits au stockage de surface, des pétroles « non-conventionnels » qui requièrent des techniques d’extraction plus sophistiquées. On peut citer parmi les pétroles non-conventionnels le pétrole extra-lourd, les sables bitumineux, les schistes bitumineux.
Histoire de l’utilisation du pétrole
L’usage du pétrole remonte à l’Antiquité, mais l’approvisionnement était limité aux affleurements naturels de pétrole, et au pétrole trouvé accidentellement en creusant des puits pour trouver de l’eau potable ou de la saumure. Ces sources étaient faibles et irrégulières. Les civilisations mésopotamiennes s’en servaient comme produit pharmaceutique, cosmétique et comme combustible pour les lampes à huile. Les Égyptiens employaient de l’asphalte pour la momification. Au Moyen Âge, il a été utilisé par les Byzantins, puis les Vénitiens, dans la préparation du « feu grégeois » pour incendier et couler les navires ennemis. Les Amérindiens, de leur côté, utilisaient du pétrole pour calfater les embarcations et pour ses supposées vertus médicinales. Au début du XIXe siècle, il existait une utilisation ponctuelle du pétrole, surtout aux États-Unis. Il était vendu comme remède « miracle », ou servait dans des lampes et comme lubrifiant. À la même époque, le pétrole de Gabian, était utilisé en France, dans la pharmacopée et les salons de coiffure…
Origine organique du pétrole
Dans les sédiments déposés en milieu aquatique, la matière organique provient des organismes vivant dans la tranche d’eau (plancton), sur le fond (la faune et la flore benthiques) ou sur les terres émergées voisines charriées par les cours d’eau. Cette productivité organique en milieu marin est contrôlée par la présence de sels minéraux indispensables (azote et phosphore) et par l’éclairement qui rend possible le phénomène de photosynthèse végétale, origine de la chaîne alimentaire animale. La partie superficielle des sédiments est le siège d’une activité micro biologique intense. Les sables et les grés ne sont pas des roches favorables à la formation du pétrole. Au contraire, les sédiments imperméables et compacts (argile, vase, calcaire fine), dénommés roches mères, constituent rapidement un milieu clos et réducteur. L’activité micro biologique, privée d’oxygène (anaérobie) fait pratiquement disparaître la matière organique pour ne laisser subsister que les kérogènes. Il s’agit d’un ensemble de macro molécules constituant un résidu inassimilable par les micros organismes. À mesure que les sédiments sont recouverts par de nouveaux dépôts, ils s’enfoncent, provoquant une augmentation de la température et de la pression. Ceci entraîne une rupture de certaines liaisons à l’intérieur du kérogène ce qui aboutit à l’élimination de l’oxygène, de l’eau et de l’azote. Le processus récurant fournit les constituants habituels du pétrole à savoir les hydrocarbures (mélange de carbone et d’hydrogène), les résines, et les asphaltènes (soufre, azote et oxygène).
À plus grande profondeur, la transformation se poursuit jusqu’au phénomène de craquage où les hydrocarbures deviennent de plus en plus légers. Dans les bassins très profonds, les hydrocarbures liquides cèdent la place au gaz, puis au méthane seul . Les réactions de formation du pétrole sont très lentes. La vitesse d’enfouissement des sédiments est de quelques mètres par millions d’années et l’augmentation de la température est de l’ordre de 30°C par 1000 mètres. Le pétrole se déplace au sein des sédiments qui l’abritent, ce qui implique qu’il ne se rencontre généralement pas là où il a pris naissance. Le pétrole brut contient des centaines de milliers de types moléculaires différents dont quelques centaines seulement ont été séparés et identifiés.
Maturation du kérogène en pétrole
Par leurs propres masses et à la suite de leur couverture par de nouveaux dépôts, les couches sédimentaires s’enfoncent naturellement dans la croûte terrestre. Au cours de ce phénomène et au-delà de 1 000 mètres de profondeur sous le plancher océanique, les résidus minéraux des boues de sédimentation se solidifient en une roche relativement imperméable. Appelée « roche-mère », cette formation piège le kérogène. La roche-mère subit également un enfouissement. Le kérogène est donc soumis à des pressions et des températures géothermiques de plus en plus élevées, augmentant d’environ 3°C tous les 100 mètres. À une température supérieure à 60°C, ce qui correspond à un enfouissement d’environ 1 500 à 2 000 mètres, le kérogène subit un craquage thermique, appelé également « pyrolyse ». Cette transformation chimique élimine l’azote et l’oxygène résiduels pour laisser de l’eau, du CO2 et des hydrocarbures, molécules exclusivement composées de carbone et d’hydrogène. Le mélange d’hydrocarbures liquides est appelé pétrole brut. Des hydrocarbures sous forme gazeuse (méthane) sont également générés lors de la transformation du kérogène. La proportion de gaz au sein de la roche-mère s’avère d’autant plus élevée que la durée et la température de transformation du kérogène sont importantes :
– entre 60° et 120°C (entre 2 000 à 3 000 mètres de profondeur), le kérogène produit principalement du pétrole et une faible quantité de gaz ;
– à partir de 120°C (soit 3 000 mètres), la production de pétrole à partir du kérogène devient insignifiante. Les hydrocarbures liquides présents dans la roche mère sont à leur tour transformés en molécules de gaz sous l’effet de la température et de la pression ;
– au-delà de 150°C (soit un enfouissement supérieur à 4 000 mètres), il ne se forme plus que du gaz.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE 1 : CADRE GENERAL DE LA ZONE D’ETUDE
CHAPITRE I: GENERALITES SUR L’EXPLORATION PETROLIERE
I.1. Notion sur le pétrole
I.2. Activités d’exploration
CHAPITRE II: CONTEXTE GENERALE SUR LA ZONE D’ETUDE ET LES TRAVAUX ANTERIEURS
II.1. Présentation de la zone à étudier
II.2. Cadre géologique
II.3. Travaux antérieurs
PARTIE 2 : BASES METHODOLOGIQUES
CHAPITRE III:RAPPEL SUR LA PROSPECTION MAGNETIQUE
III.1. Principe de base
III.2. Données magnétiques
III.3. Traitement des données magnétiques
CHAPITRE IV:RAPPEL SUR LA PROSPECTION GRAVIMETRIQUE
IV.1. Principe de base
IV.2. Données gravimétriques
IV.3. Anomalie gravimétrique
PARTIE 3 : RESULTATS ET INTERPRETATION
CHAPITRE V: LIEN ENTRE GRAVIMETRIE ET MAGNETISME
V.1. Relation de poisson entre les anomalies de gravité et de magnétisme
V.2. Méthode d’interprétation des données
CHAPITRE VI: PRESENTATION DES DONNEES, MODELISATION ET INTERPRETATION
VI.1. Présentation et nature des données
VI.2. Modélisation et interprétation à partir de la corrélation des données
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
REFERENCES WEBOGRAPHIQUES
ANNEXES
