L’origine et la formation du Pétrole dans le sous-sol (Par Abdou Latif Kane)  

Dans notre environnement naturel ou artificiel, les phénomènes de transfert et de transport sont présents dans l’immense majorité des solides qui sont la plupart du temps poreux. Les sols, les grès et presque toutes les roches sont rangés dans le compartiment des milieux poreux qui contiennent des fluides, c’est à dire du pétrole, de l’eau ou du gaz.

Depuis la révolution industrielle, les hydrocarbures sont devenus des denrées majeures de notre vie de tous les jours.
Cette énergie fossile (c’est-à-dire qui provient du sous-sol) contenue dans les sédiments, est à l’origine des hydrocarbures (Pétrole, Gaz). Elle est très souvent constituée de micro-organismes qui se déposent dans l’offshore (c’est-à-dire en milieu marin), notamment au fond des mers ou dans l’onshore (c’est-à-dire sur la terre pleine). A la mort des organismes, un pourcentage de plus de 99% du carbone qu’ils contiennent est recyclé dans les chaines alimentaires, mais 0,1% restant en moyenne quitte ce cycle de reconstitution, et, est incorporé dans les sédiments. Il y subit un ensemble de transformations physico-chimiques pouvant conduire, sous certaines conditions, à la formation du pétrole. La matière organique des êtres vivants est pour l’essentiel constituée de protides, de lipides, de glucides et de lignines.

Cependant, il ne faut pas perdre de vue, que l’essentiel des protides et des glucides sont recyclés après la mort des organismes pour ensuite conduire à un enrichissement de la matière organique en lipides et en lignines.
Cette matière organique que j’ai  susmentionnée, s’enfouit dans les sédiments, et sous l’effet de l’augmentation de la température due au gradient géothermique (une augmentation de température par kilomètre, dépendante de la profondeur parcourue dans le sous-sol), et de la pression qui est due à l’enfouissement, la matière organique subit un ensemble de transformations, selon trois(03) étapes ci-après :
La première étape de transformation concerne celle de la diagenèse, qui, elle-même peut être subdivisée en deux(02) parties : La première est la diagenèse précoce ou matinale, marquée par une forte présence de l’activité bactérienne à faible profondeur et à basse température (50-600C).

La deuxième étape de la diagenèse fait intervenir la rupture de liaisons faibles et la formation de méthane, de dioxyde de carbone et d’eau, respectivement notés (CH4, C02 et H20). A la fin de cette phase, les bio-polymères sont entièrement transformés en un géo-polymère qui est le kérogène. Il me plait de rappeler également que le kérogène en question n’a rien à avoir avec le kérosène qui sert de carburant aux avions.
La deuxième étape relative à la catagenèse, constitue l’étape de conversion du kérogène. L’enfouissement des sédiments et l’augmentation de la température provoquent la rupture de liaisons covalentes au sein du kérogène, ce qui conduit à la production des hydrocarbures (Pétrole, Gaz).

La température idéale de maturation se situe entre 60 et 1200C, ce qui correspond respectivement à 1200 et 1300 m de profondeur : il s’agit de la # fenêtre à huile #. A ce niveau, la pression varie de 30 à 100, voire 150 MPA selon la profondeur et la densité des sédiments en compétition.
Et enfin, intervient la métagenèse qui représente le stade ultime de transformation. Le produit précédemment obtenu dans la catagenèse acquiert une autre structure hautement aromatique et ne produit plus que du méthane, de l’azote et du sulfure d’hydrogène, respectivement notés CH4,  N et H2S. En effet, ces transformations débutent lorsque la température atteint 160 à 1800C, vers 4500 à 5000m de profondeur.

Une partie des hydrocarbures générés lors de la catagenèse peut être expulsée de la roche mère, sous l’effet de la pression croissante et intense au sein de la roche, vers une roche poreuse et perméable, qui en est contiguë (c’est-à-dire une roche voisine) : Il s’agit de la migration primaire. La distance généralement parcourue durant cette étape est faible de quelques centimètres à quelques mètres. Le pétrole expulsé de la roche, entreprend ensuite une migration dite secondaire, durant laquelle la distance parcourue par les hydrocarbures peut atteindre plusieurs centaines de kilomètres. Ladite migration arrive à son terme lorsque le pétrole rencontre une couche imperméable appelée roche couverture.

L’accumulation ou le piégeage de pétrole et de gaz forme alors un gisement d’hydrocarbures.
 
Abdou Latif Kane Expert Pétrolier Scientifique Physicien et membre du groupe de Mecanique des Fluides et Applications, Instabilités au laboratoire de la Faculté des Sciences et Techniques/ UCAD