Pétrole - Définition

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Introduction

Un échantillon de 100 ml de pétrole

Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement...) est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...) fournit la quasi totalité des carburants liquides. On l'utilise beaucoup pour l'industrie plastique et toutes sortes de dérivés.

Géologie

Formation

Le pétrole est un produit de l'histoire géologique d’une région, et particulièrement de la succession de trois conditions :

  • l'accumulation de matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par...), végétale essentiellement ;
  • sa maturation en hydrocarbures ;
  • son emprisonnement.

Ensuite, comme un gisement de pétrole est entraîné dans la tectonique des plaques (La tectonique des plaques (d'abord appelée dérive des continents) est le modèle actuel du...), l’histoire peut se poursuivre. Il peut être enfoui plus profondément et se pyrolyser à nouveau, donnant un gisement de gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent...) - on parle alors de « gaz thermogénique secondaire », par opposition au « gaz thermogénique primaire » formé directement par pyrolyse du kérogène (Le kérogène, du grec signifiant qui engendre la cire, est la substance intermédiaire...). Le gisement peut également fuir, et le pétrole migrer à nouveau, vers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) ou un autre piège.

Il faut ainsi un concours de circonstances favorables pour que naisse un gisement de pétrole (ou de gaz), ce qui explique d’une part que seule une infime partie de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) formée au cours des ères géologiques ait été transformée en énergie fossile (L'énergie fossile désigne l'énergie que l'on produit à partir de roches issues de la...) et, d’autre part, que ces précieuses ressources soient réparties de manière très disparate dans le monde (Le mot monde peut désigner :).

Accumulation de matière organique

En règle générale, la biosphère (La notion de biosphère désigne à la fois un espace et un processus auto-entretenu (jusqu'à ce...) recycle la quasi-totalité des sous-produits et débris. Cependant, une petite minorité de la matière « morte » sédimente, c’est-à-dire qu’elle s'accumule par gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) et est enfouie au sein de la matière minérale, et dès lors coupée de la biosphère. Ce phénomène concerne des environnements particuliers, tels que les endroit confinés (milieux paraliques : lagunes, deltas…), surtout en milieu tropical et lors de périodes de réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou...) intense (comme le silurien, le jurassique et le crétacé), où le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) de débris organiques excède la capacité de « recyclage » de l’écosystème local. C’est durant ces périodes que ces sédiments riches en matières organiques (surtout des lipides) s’accumulent.

Maturation de la matière organique

Au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) et à mesure que des couches de sédiments se déposent au-dessus de cette strate riche en matières organiques, la « roche-mère » ou « roche-source », croît en température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) et en pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...). Dans ces conditions, la matière organique se transforme en kérogène, un « extrait sec » disséminé dans la roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) sous forme de petits grumeaux. Si la température devient suffisante (le seuil est à au moins 50 °C, généralement plus selon la nature de la roche et du kérogène), et si le milieu est réducteur, le kérogène sera pyrolysé, extrêmement lentement.

Le kérogène produit du pétrole et/ou du "gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) naturel", qui sont des matières plus riches en hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), selon sa composition et les conditions d’enfouissement. Si la pression devient suffisante ces fluides s’échappent, ce qu’on appelle la migration primaire. En général, la roche source a plusieurs dizaines, voire centaines de millions d’années quand cette migration se produit. Le kérogène lui-même reste en place, appauvri en hydrogène.

Piégeage des hydrocarbures

Quant aux hydrocarbures expulsés, plus légers que l’eau, ils s’échappent en règle générale jusqu’à la surface de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) où ils sont oxydés, ou biodégradés (ce dernier cas donne des sables bitumineux), mais une minime quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) est piégée : elle se retrouve dans une zone perméable (généralement du sable (Le sable, ou arène, est une roche sédimentaire meuble, constituée de petites...), des carbonates ou des dolomites) qu’on appelle la « roche-réservoir », et ne peut s’échapper à cause d’une couche imperméable (composée d’argile, de schiste (Un schiste est une roche qui a pour particularité d'avoir un aspect feuilleté, et de se...) et de gypse), la « roche piège » formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) une structure-piège.

Il existe plusieurs types de pièges. Les plus grands gisements sont en général logés dans des pièges anticlinaux. On trouve aussi des pièges sur faille ou mixtes anticlinal-faille, des pièges formés par la traversée des couches par un dôme () salin, ou encore créés par un récif corallien (Un récif corallien est une structure bioconstruite dont les coraux sont essentiellement à...) fossilisé.

Théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) du pétrole abiotique

La théorie du pétrole abiotique (aussi connue sous la dénomination anglaise de modern Russian-Ukrainian theory) fut essentiellement soutenue par les Soviétiques dans les années 1950 et 1960. Son principal promoteur, Nikolai Kudryavtsev, postulait la formation de pétrole dans le manteau terrestre à partir d'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) II (FeO), de carbonate de calcium (Le carbonate de calcium (CaCO3) est composé d'un ion carbonate (CO32-) et d'un ion calcium...) (CaCO3) et d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...). Il indiquait également que cette réaction devait théoriquement se produire si la pression est supérieure à 30 kbar (correspondant aux conditions qui règnent naturellement à une profondeur supérieure à 100 km dans le manteau terrestre).

Rendue obsolète au fur et à mesure que la compréhension des phénomènes géologiques et thermodynamiques en jeu progressaient, la théorie du pétrole abiotique reste marginale au sein de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...). En pratique, elle n'a jamais pu être utilisée avec succès pour découvrir de nouveaux gisements.

Classifications des pétroles

On distingue les pétroles en fonction de leur origine et donc de leur composition chimique. Le mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses...) d’hydrocarbures issu de ce long processus comprend des chaînes carbonées linéaires plus ou moins longues, ainsi que des chaînes carbonées cycliques naphténiques ou aromatiques.

Il est aussi possible de distinguer les différents types de pétrole selon leur densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...), leur fluidité (La fluidité est la capacité d'un fluide à s'écouler sans résistance.), leur teneur en soufre (Le soufre est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole S et de...) et autres impuretés (vanadium, mercure et sels) et leurs proportions en différentes classes d’hydrocarbures. Le pétrole est alors paraffinique, naphténique ou aromatique.

On classe aussi les pétroles selon leur provenance (golfe Persique, mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.) du Nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.), Venezuela, Nigeria), car le pétrole issu de gisements voisins a souvent des propriétés proches.

Il existe des centaines de bruts de par le monde ; certains servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) d'étalon pour établir le prix du pétrole d’une région donnée : les plus utilisés sont l'Arabian Light (brut de référence du Moyen-Orient), le Brent (brut de référence européen) et le West Texas Intermediate (WTI, brut de référence américain).

Selon sa provenance, le brut peut contenir du gaz dissout, de l’eau salée, du soufre et des produits sulfurés (thiols (mercaptans) surtout). Il a une composition trop riche pour être décrite en détails. Il faut distinguer simplement trois catégories de brut :

  • à prédominance paraffinique : les hydrocarbures linéaires sont les plus abondants ; ces bruts sont les plus recherchés car ils donnent directement une grande proportion de produits légers comme l'essence et le gazole ;
  • à prédominance naphténique : avec beaucoup d'hydrocarbures à cycle saturé ;
  • à prédominance aromatique : les hydrocarbures présentant un cycle carboné insaturé sont plus abondants.

De plus, il existe des bruts aptes à faire du bitume (Le bitume est une substance composée d'un mélange d'hydrocarbures, très visqueuse...), ce sont des bruts très lourds de type Boscan, Tia Juana, Bachaquero ou Safaniyah. Les deux principaux critères pour classer les centaines de bruts différents qui existent sont la densité et la teneur en soufre, depuis le plus léger et le moins sulfureux (qui a la plus haute valeur commerciale) qui est du condensat, jusqu’au plus lourd et au plus sulfureux qui contient 90 % de bitume environ : c’est un brut d’Italie.

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