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2 TECTONIQUE DES PLAQUES et recherche d’hydrocarbures

3 PLAN DU CHAPITRE 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? (Vidéo sur diapo suivante)

4 Quelles sont les conditions qui président à la formation d’un pétrole ?

5 Quelles sont les conditions qui président à la formation d’un pétrole ?
Le candidat volontaire pour répondre est au 5ème rang à gauche par rapport à moi.

6 Quelles sont les conditions qui président à la formation d’un pétrole ?
La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) Elle a lieu en domaine maritime Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires Il y a enfouissement des couches. A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide

7 PLAN DU CHAPITRE 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

8 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

9 Domaine maritime favorable
La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) Elle a lieu en domaine maritime Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires Il y a enfouissement des couches A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide

10 Domaine maritime favorable
Livre p. 174 ? ? ? Quel domaine ? La première condition est que la biomasse soit importante

11 Domaine maritime favorable
A quel domaine maritime appartiennent les zones à fortes biomasses ?

12 Domaine maritime favorable
Livre p. 174 ? ?

13 Domaine maritime favorable
Livre p. 174 La première condition est que la biomasse soit importante

14 Domaine maritime favorable
Livre p. 175 Les upwellings sont des remontées d’eaux profondes, froides, oxygénées, riches en substances nutritives. La production primaire est alors importantes et les décomposeurs de matière organiques pullulent, mais ils épuisent le dioxygène, de telle sorte que la matière organique sédimentant n’est plus décomposée (le milieu est anaérobie). La deuxième condition est que la matière organique soit conservée.

15 Domaine maritime favorable
Livre p. 174 Les sédiments les plus riches en matière organique sont les argiles en premier lieu, les boues calcaires ensuite.

16 Domaine maritime favorable
Bilan : La productivité primaire (donc les micro-organismes planctoniques) est maximale dans les régions côtières, au niveau des marges continentales (sur le plateau continental). L’apport de nutriments par les fleuves et les mécanismes d’upwelling en sont les raisons principales. Après leur mort, si les conditions de sédimentation sont anaérobies, les restes de ces micro-organismes s’accumulent dans des sédiments (les sédiments s’enrichissent alors en matière organique). Les argiles étant les roches offrant la meilleure accumulation.

17 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

18 Causes de l’enfouissement des couches
La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) Elle a lieu en domaine maritime Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires Il y a enfouissement des couches (rifting, extension, subsidence, plissement, diagenèse). A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide

19 Causes de l’enfouissement des couches
Faille normale ou inverse ?

20 Causes de l’enfouissement des couches
Livre p. 175 La sédimentation au niveau des marges passives : une tectonique d’extension

21 Causes de l’enfouissement des couches
Livre p. 175 La sédimentation au niveau des marges passives : une tectonique d’extension

22 Causes de l’enfouissement des couches
Livre p. 175 La subsidence

23 Causes de l’enfouissement des couches
La subsidence

24 Causes de l’enfouissement des couches
Conséquences de l’enfouissement : La formation d’un pétrole est longue (échelle géologique : au moins 2 Ma) Elle a lieu en domaine maritime Des micro-organismes (abondants) se déposent au fond des mers en association avec des boues sédimentaires : Il y a enfouissement des couches (diagenèse, faillage, subsidence, plissement). A 4000m de profondeur la pression est importante et la température est de l’ordre de 120°C Les déchets organiques prisonniers de la roche-mère se transforment en liquide

25 (Vidéo sur diapo suivante)

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27 Quelle(s) nouvelle(s) question(s) est(sont) soulevée(s) ?
(Le candidat volontaire pour répondre est au 3ème rang à droite)

28 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

29 Piégeage des hydrocarbures
Le pétrole se forme dans une roche appelée roche-mère. Étant peu dense; il à tendance à remonter vers la surface Sa remontée peut être bloquée par une roche imperméable appelée roche-couverture Il s’accumule alors dans une autre roche que la roche-mère : la roche-réservoir Dans cette roche réservoir, il y a des gaz ; en-dessous il y a le pétrole ; en dessous, de l’eau. Cette répartition est liée à la densité des composés.

30 Piégeage des hydrocarbures
Roche couverture Roche réservoir Roche mère

31 Piégeage des hydrocarbures
Une tectonique compressive favorise les plissements

32 Piégeage des hydrocarbures
Ainsi que les failles… (faille inverse ici)

33 Piégeage des hydrocarbures
Livre p.181

34 5 – Répartition des gisements de pétrole dans le monde.
1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? 2 – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

35 (Vidéo sur diapo suivante)

36 Comment extrait-on le pétrole ?

37 Comment extrait-on le pétrole ?
(Le candidat volontaire pour répondre est au fond, au centre)

38 Comment extrait-on le pétrole ?
Le pétrole est sous pression dans la roche-réservoir Un « trou » (un puits) libère les gaz, ce qui force le pétrole à remonter Si la pression n’est pas suffisante, une pompe permet de le récupérer

39 1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

40 Tectonique des plaques et pétrole.
Les marges continentales actuelles ne sont pas celles du passé (Pangée). En outre les variations fréquentes du niveau des mers dans le passé a amené à des transgressions importantes et des régressions. Des zones continentales actuelles ont été autrefois des plateaux continentaux (cas du Bassin de Paris, du Bassin aquitain).

41 Tectonique des plaques et pétrole.
. La reconstitution de paléogéographies, dans le cadre de la tectonique des plaques permet d’envisager les domaines maritimes anciens présentant des conditions optimales.

42 Tectonique des plaques et pétrole.
. La reconstitution de paléogéographies, dans le cadre de la tectonique des plaques permet d’envisager les domaines maritimes anciens présentant des conditions optimales.

43 Tectonique des plaques et pétrole.
. La reconstitution de paléogéographies, dans le cadre de la tectonique des plaques permet d’envisager les domaines maritimes anciens présentant des conditions optimales.

44 Tectonique des plaques et pétrole.
Livre p.172

45 Tectonique des plaques et pétrole.
Livre p.172

46 Tectonique des plaques et pétrole.
Livre p.176

47 Tectonique des plaques et pétrole.
Livre p.176

48 Tectonique des plaques et pétrole.
Livre p.179

49 Tectonique des plaques et pétrole.
Livre p.181

50 5 – Répartition des gisements de pétrole dans le monde.
1 – QUELLES SONT LES CONDITIONS QUI PRÉSIDENT À LA FORMATION D’UN PÉTROLE ? 2 – QUEL DOMAINE MARITIME EST FAVORABLE AU DÉPÔT DE MICRO-ORGANISMES ? 3 – QUELLES SONT LES CAUSES DE L’ENFOUISSEMENT DES COUCHES ? 4 – POURQUOI Y A T’IL PIÉGEAGE DES HYDROCARBURES ? 5 – COMMENT EXTRAIT-ON LE PÉTROLE ? 6 – LA TECTONIQUE DES PLAQUES AU SERVICE DE LA RECHERCHE PÉTROLIÈRE 7 - LE GAZ DE SCHISTE

51 Gaz de « schiste » Le gaz de schiste, également appelé gaz de roche-mère (ou plus rarement « gaz de shale », de l'anglais shale gas), est un gaz naturel contenu dans des roches marneuses ou argileuses (argilite ou siltite, selon la granulométrie) riches en matières organiques, roches qui peuvent avoir une structure litée de schiste. Contrairement au gaz naturel conventionnel qui est retenu dans une roche perméable permettant une exploitation facile, le gaz de schiste est piégé dans les porosités d'une roche rendue imperméable par l'argile qu'elle contient et est donc faiblement concentré. Les couches d’argile dans lequel il se forme se trouvent à des profondeurs comprises généralement entre 2 et 4 km et forme des bancs de plusieurs centaines de mètres de long. Ce sont habituellement des roches mères pétrolières à l'origine de gaz thermogéniques (l'action de la chaleur et les pressions élevées convertissent le pétrole en gaz naturel).

52 Gaz de « schiste » Schéma des différents types de sources géologique du gaz naturel. A Gaz associé aux Gisements de Pétrole, B Gaz conventionnel non associé, C Gaz de houille, D Gaz de réservoir ultracompact, E Gaz de schiste

53 Gaz de « schiste » Roche couverture Roche réservoir Roche mère

54 Gaz de « schiste »

55 Gaz de « schiste » Le gaz de schiste est exploité depuis des années (gaz conventionnel) dans des schistes fracturés naturellement, mais la matrice rocheuse des schistes présente une faible perméabilité (le gaz y est piégé dans les pores ou des résidus de matière organique). L'exploitation commerciale à grande échelle nécessite donc une fissuration artificielle de la roche, voire l'utilisation de produits chimiques pour augmenter la perméabilité du schiste et la désorption du gaz ; c’est la technique de fracturation hydraulique. Le taux de récupération possible est de l'ordre de 20 à 40 %.

56 Gaz de « schiste » Technique d’extraction par forage dirigé Dans un forage dirigé le puits foré comprend une partie verticale destinée à atteindre la bonne profondeur (entre 1 500 et 3 000 m) et une partie horizontale longue de plusieurs centaines de m qui permet de drainer dans sa longueur la couche géologique contenant le gaz. L'objectif du forage horizontal est d'augmenter la surface du puits en contact avec le gisement pour compenser la faible perméabilité de la roche. Dans le schiste, un puits de ce type, malgré l'utilisation de la fracturation hydraulique, ne permet de drainer qu'un volume de roche limité : latéralement environ 150 mètres de part et d'autre du puits et verticalement quelques dizaines de mètres (limité par l'épaisseur de la roche mère). Il faut donc forer beaucoup plus de puits que dans le cas de l'extraction d'hydrocarbures conventionnels.

57 Gaz de « schiste » La fracturation hydraulique La fracturation hydraulique consiste à provoquer avant la mise en production du puits un grand nombre de micro-fractures (de l'ordre du millimètre) dans la roche contenant le gaz, ce qui rend celle-ci poreuse et permet au gaz ou à l'huile de schiste de se déplacer jusqu'au puits afin d'être récupéré en surface. La fracturation est obtenue par l'injection d'eau à haute pression dans la formation géologique en passant par le puits horizontal. L'eau qui est injectée contient des additifs variés afin d'améliorer l'efficacité de la fracturation : sables, biocides, lubrifiants, détergents.

58 Gaz de « schiste »

59 Gaz de « schiste »

60 Gaz de « schiste »

61 Gaz de « schiste »

62 POUR OU CONTRE ? Gaz de « schiste »
Le coût total d'un seul forage s'élèverait entre 8 à 10 millions de dollars. Il existe des incertitudes sur la rentabilité de leur exploitation d'autant que la forte production aux États-Unis, liée à une demande de gaz moindre a fait chuter le cours du gaz ;[ la densité de population est bien plus élevée en Europe, la sensibilité au paysage et à l'effet de serre, ainsi que les réglementations sur l'environnement, l'eau, l'air et la santé y sont bien plus contraignantes ; le manque d'eau ou la vulnérabilité des nappes pourraient freiner le développement de la fracturation hydraulique, qui nécessite d'énormes quantités d'eau.

63 Gaz de « schiste »

64 Gaz de « schiste » Ces activités industrielles ne sont pas confinées et concernent des régions rurales habitées. - La pollution de l’air (méthane, gaz d’échappement avec production de particules de toutes tailles, d’ozone, de sulfure d’hydrogène) peut être à l’origine d’une augmentation de la mortalité, de pathologies respiratoires (asthme), de cancers. - cette activité peut être responsable d’une pénurie d’eau de consommation. - les nappes phréatiques peuvent être polluées par les boues toxiques produites par les forages, par le liquide de fracturation, mais aussi par le méthane provenant des sites de fracturation. - les liquides de fracturation employés peuvent contenir jusqu’à 1000 produits (agents de soutènement, réducteurs de friction, surfactants, gélifiants, inhibiteurs de corrosion, antimousses…) dont certains sont cancérogènes (benzène, formaldéhyde, naphtalène…), neurotoxiques (aluminium, hexane, acrylamide, toluène, xylène…), ou toxiques pour la reproduction (acide borique, toluène).

65 Gaz de « schiste » Il est désormais urgent que les citoyens fassent valoir le principe de précaution et exigent que la communauté scientifique et les médecins s’impliquent dans l’évaluation des conséquences pour l’environnement et la santé afin que chacun ait accès à une information fiable et indépendante des lobbys pétroliers et industriels.

66 TECTONIQUE DES PLAQUES et recherche d’hydrocarbures