Apport des méthodes gravimétriques et magnétométriques dans la recherche des gisements pétroliers

Travail de Fin de Cycle KUTANGILA MALUNDAMA Succès Félix 2010 - 2011

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0. Introduction

0.1. PROBLEMATIQUE

Le pétrole et le gaz naturel sont actuellement les matières premières minérales et énergétiques les plus utilisées, notamment sous forme de carburants, de médicaments, de matières plastiques ou même de cosmétiques. Aussi le pétrole est-il devenu, depuis un siècle, un produit stratégique qui a été l'enjeu de nombreux conflits (Nina QUELENIS, 2007)

Mais pour arriver à être utilisés, le pétrole et le gaz naturel doivent être localisés, exploités puis traités. La première démarche est celle de la localisation des endroits précis où se trouvent ces ressources minérales ; Il s'agit bel et bien de la prospection ou de l'exploration des hydrocarbures.

Notre travail s'inscrit dans le cadre de la recherche pétrolière par l'application des méthodes géophysiques.

Caractérisée par la diversité de ses méthodes, la géophysique intervient actuellement dans plusieurs domaines, à savoir: l'exploration pétrolière et minière, le génie civil, la télédétection, la sismologie, la cartographie ... etc. Dans le secteur de la recherche minière, les méthodes géophysiques, particulièrement les méthodes potentielles, jouent un rôle primordial dans la recherche et l'évaluation de différents types de gisements (GROUNE DAOUD, 2009)

Les données géophysiques sont récoltées à partir des levés géophysiques (campagnes géophysiques). Après leur récolte, il faut les traiter premièrement, puis les interpréter d'un point de vue géologique. Et chaque méthode géophysique est basée sur une propriété physique donnée dont elle étudie la variation dans l'espace géologique.

Dans l'exploration pétrolière, il y a plusieurs méthodes géophysiques applicables, notamment la Sismique, la gravimétrie, les diagraphies, la magnétométrie. Au cours de ce travail, nous allons

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analyser l'apport de la gravimétrie et la magnétométrie dans l'exploration pétrolière.

Dans les lignes qui suivent, nous nous évertuerons de ressortir l'apport de la gravimétrie et la magnétométrie dans la recherche des gisements pétroliers. Pour ce faire, nous nous posons les questions ci-après :

? Comment procèdent la gravimétrie et la magnétométrie ? ? Quelle est la contribution effective de ces deux méthodes

dans la recherche des gisements pétroliers ?

0.2. HYPOTHESES

En ce qui concerne notre problématique, nous pouvons émettre les hypothèses suivantes :

? La gravimétrie et la magnétométrie procèdent comme toutes les méthodes géophysiques c'est-à-dire qu'il y a une première partie consacrée à la campagne géophysique, une seconde consacrée au traitement des données puis une dernière consacrée à l'interprétation des dites données.

? La gravimétrie et la magnétométrie sont des méthodes dites potentielles s'appuyant sur la théorie des champs. Elles contribuent donc à déterminer des zones données (champs) d'anomalies géophysiques où l'on peut appliquer d'autres méthodes plus précises pour localiser les hydrocarbures.

Ce sont ces hypothèses que nous tenterons de vérifier au cours du présent travail

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0.3. INTERET DU SUJET

Notre travail porte sur l'apport de la gravimétrie et la magnétométrie dans la recherche des gisements pétroliers.

Ce sujet porte un intérêt aussi scientifique qu'économico social en ce qu'elle traite l'application des méthodes purement scientifiques pour la recherche d'une matière aussi précieuse dans le domaine industriel et économique pour la société, l'or noir.

0.4. METHODE DE TRAVAIL

Notre méthode de travail est essentiellement une recherche documentaire ayant pour fin la mise en évidence de l'apport des méthodes gravimétriques et magnétométriques dans la recherche des gisements pétroliers.

0.5. DIVISION DU SUJET

Outre l'introduction et la conclusion, nous pouvons repartir notre travail en trois chapitres :

? Le premier chapitre traite des généralités liées au pétrole et à la prospection géophysique en géologie ;

? Le deuxième chapitre quant à lui, traite des méthodes gravimétriques d'exploration pétrolière ;

? Enfin vient le dernier chapitre traitant de l'application des méthodes magnétométriques dans la recherche des gisements pétroliers.

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Chapitre I

Généralités

1. GENERALITES SUR LE PETROLE I.1.1. Origine et Genèse du pétrole

Il existe deux théories en dualité quant à ce qui est de la genèse du pétrole ; il s'agit des théories minérales et des théories organiques. Les géologues penchent plus vers les théories organiques ou biogéniques pour expliquer l'origine du pétrole.

Le pétrole se forme à partir de composés organiques issus des êtres, animaux ou végétaux, vivant à la surface du globe et plus en milieu aquatique.

En milieu marin, la matière organique est produite par le phytoplancton (algues), le zooplancton et les bactéries, l'accumulation de cette matière organique dans les sédiments à grain fin (argile, vase calcaire fine) donne naissance aux roches dites sapropéliennes ou roches-mères. Dans un milieu confiné (lacs, lagunes, deltas) et par conséquent réducteur, une partie de la matière organique stockée dans les boues sapropéliques donc incorporée dans les sédiments, subit l'action des bactéries anaérobies (fermentation anaérobie) qui transforme les lipides et les protides en hydrocarbures (KANDA NKULA, 2008).

C'est la phase de la diagenèse au cours de laquelle se

forment dans les sédiments essentiellement le kérogène (résidu
organique totalement insoluble) et accessoirement du méthane et du protopétrole. On enregistre au cours de la diagenèse, la perte en azote et en oxygène sous forme du CO2. La seconde phase est qualifiée de catagenèse ; elle vit la transformation par dégradation thermique, du kérogène en hydrocarbures (conditions requises : 1500 à 2000m de profondeur ; 60 à 100°C). Elle est caractérisée aussi par la perte en CO2, H2O, N2 (KANDA NKULA, 2008).

Le pétrole ainsi formé se trouve dans la roche-mère.

I.1.2. Migration du pétrole a. Causes de la Migration :

Selon le professeur LUKIDIA LUKOMBO (2008) dans son cours de géologie du pétrole, les causes de la migration du pétrole sont :

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? Tassement ou compaction progressive des sédiments ;

? Elévation graduelle de la température due à la superposition des dépôts de sédiments de l'enfouissement corrélatif des roches-mères ; d'où une tension croissante pour les gaz (tension interne du gisement initial) ;

? La compaction générale des roches en profondeur ayant expulsé les fluides remplissant les pores de celle-ci ;

? Les contraintes organiques qui ont chassé les Hydrocarbures des parties centrales, les plus comprimées, des chaînes plissées ; les anticlinaux productifs se situant plutôt vers la bordure de ces chaînes de plissement ;

? La densité de l'huile qui est inférieure à la roche qui la contient.

b. Migration primaire et mise en place d'un gisement pétrolier

La mise en place d'un gisement pétrolier consiste à mobiliser les hydrocarbures vers les parties les pus poreuses de la roche-mère. Cette migration se fait à travers les roches plus ou moins poreuses par filtration ou aussi par circulation dans les fissures ouvertes.

Pour arrêter la propension (due à la faible densité, à la non miscibilité à l'eau et à la volatilité) du pétrole à migrer vers les zones superficielles de l'écorce, il faut l'existence d'un toit (ou un mur) imperméable, et d'une roche magasin (grès, calcaire bréchique ou dolomitique) capable de se disperser dans les formations trop poreuses (KANDA NKULA, 2008).

Après cette migration primaire, nous obtenons un gisement primaire formé dans la roche-réservoir ou roche-magasin.

c. Migration secondaire et pièges

La migration secondaire se fait sous l'effet de la pression, le pétrole migrant vers des zones de plus faible pression. Elle se poursuit jusqu'à un obstacle qui piège le pétrole (pièges) ou jusqu'à la surface.( www.alpesgeo2003.fr/cr).

Si le pétrole arrive en surface, on parle de dismigration, ici le pétrole se solidifie et devient du bitume.

La migration secondaire aboutit à la formation des gisements structuraux (pièges structuraux) alors que la migration primaire donne des gisements stratigraphiques.

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Un gisement de pétrole ou de gaz est une accumulation d'hydrocarbures emprisonnés sous pression dans les interstices d'une roche poreuse, le plus souvent calcaire, grès ou sable comprimé, d'origine sédimentaire, d'où il leur est impossible de s'échapper : un gisement est donc un piège constitué par une anomalie du sous-sol, anticlinal, dôme, faille ou coin (Jean Borjex et all,1976).

Il sied de donner l'explication sommaire de certains termes en relation avec les gisements pétroliers (Alain PERRODON, 1985):

? Roche-mère : c'est un sédiment renfermant une certaine quantité de matière organique et ayant donné des quantités appréciables d'huile ou de gaz. Par extension, on attribuera ce terme aux faciès identiques à ceux d'une roche mère, mais placée dans des conditions de diagenèse différentes, c'est-à-dire une

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roche qui a donné ou pourrait donner des hydrocarbures ; dans ce cas, on parlera de roche mère épuisée ou potentielle ;

? Roches-réservoirs : ce sont des roches présentant des vides, pores ou fissures, reliés entre eux et dans lesquels peuvent circuler et se rassembler les hydrocarbures ;

? Roches-couvertures : ce sont des roches qui font obstacle au déplacement des hydrocarbures perpendiculairement aux strates. Elles s'opposent ainsi aux réservoirs, mais toutes les roches non-réservoir ne sont pas pour autant des couvertures. Certaines peuvent, par ailleurs, fonctionner également comme roches mères, elles ne sont pas nécessairement pas imperméables à l'eau ;

? Les critères géologiques qui gouvernent la répartition des gisements, et en particulier la présence conjuguées de roches mères, de réservoirs et de couvertures, présentent généralement une certaine extension géographique qui se traduit par la formation d'une famille de gisements ou mieux d'un système pétrolier.

2. GENERALITES SUR LES METHODES GEOPHYSIQUE DE PROSPECTION PETROLIERE

I.2.1. Prospection des gisements pétroliers

Pour parvenir à fournir des produits pétroliers essentiels aux consommateurs, des hydrocarbures doivent d'abord être extraits des gisements qui les renferment. De ce fait, avant d'entreprendre toute exploitation quelconque, l'on doit se rendre réellement compte de l'existence effective des hydrocarbures dans le sous-sol. Or, ceci ne peut être possible qu'en explorant le terrain supposé susceptible de les contenir.

Par définition, l'exploration appelée aussi prospection est un processus de parcourir une zone supposée d'intérêt mais mal connue en l'étudiant avec soin dans le but de chercher à reconnaître des structures utiles par des instruments et procédés spéciaux. Il existe plusieurs méthodes de prospection des gisements renfermant des hydrocarbures. Il s'agit de :

? La méthode géologique ;

? La méthode géophysique ;

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? La méthode géochimique ; ? Le forage profond.

Quant à la méthode géochimique, elle consiste en des études parallèles aux méthodes géologique et géophysique. Ce sont des études géochimiques qui, par l'analyse des roches, permettent de déterminer :

? La nature chimique des roches ;

? Les potentialités de ces dernières en carbone organique (T.O.C. = Total Organic Carbon).

Le reste des méthodes sont détaillées dans les sections

suivantes.