Des hydrocarbures pris au piège

Le 04/06/2010

Au cœur des roches sédimentaires, les gisements pétroliers ou gaziers exploitables occupent de grands volumes. Souvent créées par des déformations de terrain, ces poches remplies d'hydrocarbures, ou "pièges", peuvent être attaquées par de l'oxygène ou des bactéries qui compromettent leur conservation. Elles peuvent aussi disparaître suite à un nouveau plissement rocheux. La possibilité d'exploiter le pétrole et le gaz dépend donc de la préservation de ces ressources.

Qu'est-ce qu'un piège
à gaz et à pétrole ?

Les roches dites réservoirs ont la capacité d'accueillir une certaine quantité d'hydrocarbures. Quant aux roches couvertures qui surmontent ces réserves, elles ont le pouvoir de freiner le pétrole et le gaz dans leur migration vers la surface terrestre.

 

Mais ces conditions ne suffisent pas à former un gisement pétrolier ou gazier de taille suffisante pour qu'il puisse être exploité de manière rentable. En effet, même lorsqu'elles se trouvent sous une roche couverture, les molécules d'hydrocarbures continuent de se glisser à travers le moindre interstice existant pour poursuivre leur remontée vers la surface.

Il en résulte des fuites d'huile ou de gaz conséquentes, qui réduisent d'autant la quantité d'hydrocarbures potentiellement récupérable.

Pour que l'exploitation d'un gisement soit économiquement viable, il faut qu'une grande quantité d'hydrocarbures soit accumulée dans un vaste volume fermé, que l'on appelle piège à hydrocarbures. Il existe deux types de pièges qui n'apparaissent pas de la même manière :

   • les plus répandus sont les pièges structuraux, engendrés par des déformations de terrain. En effet, l'enveloppe rocheuse qui recouvre la Terre est agitée de mouvements : elle est fragmentée en douze plaques tectoniques gigantesques qui s'éloignent ou se rapprochent les unes des autres, entrant en collision. Sous l'effet de ces mouvements, les couches rocheuses se plissent et des failles apparaissent. L'organisation des roches peut alors être modifiée. De ce fait, des roches réservoirs se retrouvent parfois environnées de toutes parts par des roches couvertures formant un piège. Nés d'un plissement rocheux, les pièges de type anticlinal ont une forme de dôme et sont les pièges structuraux les plus courants ;

   • Les pièges stratigraphiques sont composés de couches sédimentaires qui n'ont pas subi de déformation tectonique. Une roche couverture y enveloppe complètement une roche réservoir. Parfois, ce sont des dômes de sel qui font office de roche couverture dans ce genre de piège.

À l'intérieur des pièges, on trouve des hydrocarbures, mais aussi de l'eau résiduelle. Plus légers que cette eau, les hydrocarbures migrent au-dessus des nappes aquifères. Ils sont alors arrêtés dans leur progression par les roches couvertures imperméables.

Par ailleurs, les pièges à hydrocarbures peuvent contenir :

   • seulement du pétrole ;

   • seulement du gaz ;

   • à la fois du pétrole et du gaz. Dans ce dernier cas, le gaz, plus léger que le pétrole, est stocké dans la partie la plus élevée du piège.

Néanmoins, même dans les accumulations de pétrole seul, on trouve du gaz dissous en quantité importante. De même, au sein des réservoirs de gaz seul, on constate toujours la présence d'une fraction d'hydrocarbures liquides légers, le condensat. Si ces réserves sont un jour exploitées, le gaz dissous dans le pétrole brut sera transformé en GPL (gaz de pétrole liquéfié, employé notamment comme carburant). Quant aux condensats, ils seront raffinés pour donner du naphta (matière première en pétrochimie) ou du kérosène (carburant utilisé en aviation).

La préservation des hydrocarbures, ultime condition
pour la formation de gisements exploitables

Une fois pris au piège, les hydrocarbures ne sont pas à l'abri d'éventuelles dégradations.

Ainsi, si une accumulation d'hydrocarbures se trouve à moins de 1 000 mètres de profondeur, elle risque d'être infiltrée par des eaux de pluie. Or, ces eaux contiennent des bactéries et de l'oxygène qui entrent en contact avec les particules de gaz et de pétrole. Cela déclenche des réactions chimiques qui transforment les hydrocarbures en eau et en dioxyde de carbone.

Bactéries et oxygène attaquent en priorité les molécules hydrocarbures légères et moyennes. Au bout d'un certain temps, le pétrole initial est très dégradé : il ne reste dans le piège que des hydrocarbures solides, lourds et visqueux, plus difficiles à exploiter que le pétrole liquide, ainsi que du gaz.

Au-delà de 1 000 mètres de profondeur, la température est supérieure à 50 °C et les bactéries responsables de telles dégradations ne survivent pas. Pétrole et gaz se trouvent alors dans des conditions de conservation améliorées.