Le pétrole est une roche sédimentaire liquide. Il est composé d'un mélange complexe d'hydrocarbures et d'autres composés d'origine biologique (surtout végétaux)  qui se sont sédimentés et  fossilisés dans des conditions très spéciales. Son nom (petr-oil) signifie huile de pierre. Il est connu depuis l'antiquité (employé comme mortier, produit d'étanchéité pour calfater les bateaux, lubrifiant et même médicament. Mais ce n'est que depuis 1860 qu'il est produit industriellement.

Formation du pétrole

Dans un bassin de sédimentation, divers dépôts peuvent se former au cours du temps: des calcaires, des sables, des argiles et bien d'autres choses y compris de la matière organique (cadavres d'animaux et de végétaux). Ces dépôts reflètent les conditions qui régnaient à cette époque. Pour "faire" du pétrole, il faut que de la matière organique se dépose dans une lagune ou le delta d'un fleuve. Si l'eau contient trop d'oxygène, cette matière sera complètement digérée, recyclée et disparaîtra complètement. Au contraire, si l'eau est pauvre en oxygène, la matière organique sera transformée par des bactéries anaérobies (vivant sans air) en une boue vaseuse et puante noire: le futur pétrole.

Lors de mouvements tectoniques (plissements et fractures des roches lors de la formation de chaînes de montagnes par exemple), le pétrole en formation migre sous l'effet de la pression. Sa faible densité le destine à remonter vers la surface où il est souvent oxydé... et donc perdu: ne reste alors que des traces de bitume dans la roche qui a été traversée. Au contraire, si le pétrole reste dans une roche poreuse (genre sable consolidé) à l'abri de l'oxygène, il pourra continuer sa maturation.

Une grande partie du pétrole est remonté à la surface et s'est ainsi oxydé et volatilisé. Dans un gisement de pétrole, le scénario a été un peu différent: la remontée du pétrole vers la surface à été bloquée par une couche imperméable (genre argile). Il suffit d'une faille ou d'un anticlinal (structure géologique bombée) pour faire un bon gisement.

Les géologues qui connaissent bien ces mécanismes savent dans quels types de terrains ils ont des chances de trouver des gisements de pétrole. Certains sont facilement accessibles, d'autres moins (forages profonds, zones accidentées, forages sous-marins).

calcaire

sable (poreux)

pétrole

En résumé, il faut trois conditions pour obtenir du pétrole:

1. Accumulation de matière organique surtout végétale.

2. Transformation en hydrocarbures à l'abri de l'oxygène.

3. Piège géologique.

anticlinal

faille

slurp !

Distillation du pétrole

Tours de la raffinerie de Cressier.

Le pétrole est le produit d'une longue histoire géologique qui se déroule sur des dizaines et même des centaines de millions d'années. Essayons de simplifier.

argile (imperméable)

pression

pétrole

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Visiter les roches sédimentaires

Le cycle du carbone et le pétrole

Le pétrole en Suisse

Extraction du pétrole

Echantillon de pétrole provenant du forage d’Essertines (canton de Vaud) daté 8 avril 1963

Extraction de pétrole à Los Angeles, Toluca Street, vers 1900.

«Le bilan carbone», un film de la série «C’est pas sorcier»

«Le pétrole», un film de la série «C’est pas sorcier»

L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de notre économie, car le pétrole fournit une grande partie de notre énergie (sous forme de carburants liquides) ainsi que beaucoup de substances de base de l'industrie chimique.

marne grise

Le pétrole suinte de la roche

Le pétrole coule au Mormont

calcaire jaune

2. Migration

1. Sédimentation

3. Le piège !

Schéma de distillation du pétrole

La distillation est une technique qui permet de séparer les constituants d’un mélange homogène de liquides. Cette séparation est possible lorsque les substances ont une température d’ébullition différente. Le mélange est chauffé et les substances se vaporisent.

Dans le tableau ci-dessous j’ai noté la température de fusion et d’ébullition de quelques hydrocarbures saturés linéaires (sans ramifications) qu’on appelle alcanes (ou paraffines). On remarque que plus la molécule est petite, plus les températures de fusion et d’ébullition sont basses.

Le pétrole brut est constitué d’un mélange d’hydrocarbures. Lorsqu’on le chauffe les vapeurs s’élèvent dans une colonne de distillation, se refroidissent et finissent par se condenser à une certaine hauteur. Les petites molécules se condensent en haut de la colonne.

C7H16   +   11 O2      ->       7 CO2   +     8  H2O

distillation atmosphérique

distillation sous vide

Les carburants

On appelle «carburant» une substance dont la combustion permet le fonctionnement des moteurs thermiques. L'énergie chimique contenue dans le carburant est convertie en énergie thermique (chaleur) puis mécanique (mouvement). L'essence, le kérosène et le gazole (diesel) sont des carburants. Ils sont produits par distillation du pétrole et sont composés d’un mélange d'hydrocarbures.

Cette équation est idéale. Dans la réalité, les grosses molécules d’hydrocarbures n’ont pas toutes le temps de réagir et de s’oxyder complètement. Des morceaux de molécules à moitié oxydées peuvent réagir entre elles pour former des particules fines de suie.

Raffinerie Tamoil de Collombey en 2014. Elle a fermé en 2015

Raffinerie de pétrole de Cressier (canton de Neuchâtel)

Les grandes régions de production de pétrole. Formation du pétrole. Prospection et étude sismique. Le piège à pétrole. Histoire du pétrole. Le forage et la carotte. Le transport et le stockage. La tour de distillation. Composition du pétrole brut. Les carburants: gasoil (diesel), essence, indice d’octane SP95 et SP98, rejet de Pb et S. Effet de serre CO2. Biocarburants.