Les énergies fossiles

Le pétrole
Auteurs : david Wilgenbus(plus d'infos)
Résumé :
Le pétrole tient son nom du latin "petra" qui signifie pierre et "oleum", huile. C'est une huile minérale naturelle très foncée et plus dense que l'eau douce.
Publication : 31 Juillet 2001

Le pétrole tient son nom du latin "petra" qui signifie pierre et "oleum", huile. C'est une huile minérale naturelle très foncée et plus dense que l'eau douce.

Formation

Le pétrole que nous utilisons actuellement est le résultat d'une lente dégradation au fond des océans du plancton (sédiments organiques et minéraux). Elle a débuté il y a des dizaines voire des centaines de millions d'années.

Ce plancton s'est déposé par couche, entraînant la formation de strates. Ces strates de plancton, qui sont le siège de la formation du pétrole (mais aussi du gaz naturel), sont souvent séparés par une épaisseur de dépôt argileux qui constitue alors une roche imperméable.

La strate dans laquelle va avoir lieu la dégradation du plancton est appelée roche mère. La roche mère est donc en quelque sorte une éponge dans laquelle se forme, après fossilisation des sédiments, du pétrole et du gaz naturel bruts. L'eau de mer qui était dans les sédiments n'est pas modifiée et reste dans la roche mère.

Le pétrole, le gaz et l'eau de mer vont ensuite remonter, par pression lithostatique (pression exercée par le poids des couches supérieures), le long d'une fracturation jusqu'à ce qu'ils rencontrent une roche imperméable (argile en général). L'eau de mer est plus dense que le pétrole et le pétrole est plus dense que le gaz ; c'est pourquoi l'eau de mer est située sous le pétrole qui est lui même situé sous le gaz.

Ils vont ainsi rester coincés dans une strate appelée roche magasin ou réservoir (du fait de son rôle) jusqu'à ce que l'homme les trouve et les exploite.

Depuis le début de la formation de ces gisements, il y a plusieurs millions d'années, les océans se sont retirés par endroits, laissant ainsi certains d'entre eux dans des terres émergées. C'est le cas du Bassin Parisien par exemple. En général, un gisement s'étale sur quelques mètres à plusieurs centaines de mètres en hauteur et peut atteindre plusieurs dizaines de kilomètres en longueur (c'est le cas au Moyen-Orient).

Un gisement peut aussi comprendre plusieurs champs pétrolifères, c'est-à-dire plusieurs accumulations de pétrole et de gaz naturel séparées par des couches de roches imperméables. Toutefois, la majeure partie du pétrole et du gaz naturel ne rencontre jamais de roche imperméable et remonte librement à la surface de la terre ou au fond des océans.

Prospection

La prospection du pétrole est la recherche de gisement de pétrole. Elle s'effectue comme pour le gaz naturel par une étude sismique le plus souvent. Par cette étude, on déduit la nature des roches composant le sous-sol et ainsi, on a une idée sur la possibilité de présence de pétrole (et à fortiori de gaz naturel). Pour vérifier cette existence, on effectue un forage.

On peut aussi supposer la présence du pétrole en réalisant un carottage du sol. Les carottes extraites renseignent sur la nature du sol, la hauteur des strates et les fossiles présents, paramètres qui conditionnent la présence de pétrole.

Transport

Une fois extrait des gisements, le pétrole est transporté par oléoducs ou par pétroliers.

Les oléoducs ou pipelines sont des tuyaux de diamètres assez importants dans lesquels le pétrole circule jusqu'aux grands centres de consommation. C'est l'équivalent des gazoducs pour le gaz naturel.

Les pétroliers ou tankers sont utilisés pour transporter le pétrole par voie maritime. C'est l'équivalent des méthaniers pour le gaz naturel. Le premier navire utilisé pour transporter du pétrole était un bâtiment allemand en 1886.

Pour le livrer aux utilisateurs, on dispose de différents moyens. Pour les petites quantités (fuel pour chauffage des particuliers, carburants des stations-service), le pétrole est transporté par camions-citernes. Contrairement aux gazoducs, les oléoducs ne vont généralement pas directement aux points de consommation. Ce sont des camions qui assurent cette livraison.

Le pétrole est transporté par oléoducs, caboteurs (bateaux qui naviguent le long des côtes et spécialement entre les ports d'un même pays), wagons-citernes et gros camions-citernes pour livrer les gros consomateurs tels que les usines, les aéroports, les centrales thermiques...

Raffinage

Le pétrole brut est un mélange de milliers d'hydrocarbures et de résidus d'eau et de solides. Le raffinage consiste à :

  • extraire l'eau et les solides du pétrole brut ;
  • et à séparer et traiter les hydrocarbures.

Il se fait en trois étapes : la distillation, le craquage thermique et le craquage catalytique.

La distillation

C'est la première étape du raffinage. Cette étape permet de séparer le pétrole brut en "coupes d'hydrocarbures". En effet, le pétrole brut est composé de différents hydrocarbures aux propriétés assez voisines pour que l'on puisse leur donner la même utilisation (kérosène, asphalte, bitume...).

Pour cela, on chauffe le pétrole brut à une température inférieure à celle de l'ébullition de l'eau et à celle de vaporisation des solides mais supérieure à celles d'évaporation des hydrocarbures. Ainsi, l'eau salée et les solides restent en bas de la cuve de distillation tandis que les hydrocarbures se vaporisent et se séparent en différentes couches (chaque couche est caractéristique d'une température d'évaporation donc d'un hydrocarbure).

Le craquage thermique

Le craquage thermique n'est pas apparu dès le début de l'exploitation du pétrole. Il fut inventé en 1925 par un français, Emile Houdry. Il consiste à chauffer sous pression et à des températures élevées les résidus lourds (hydrocarbures composés de grosses molécules du pétrole brut). Son exploitation indutrielle ne commença qu' en 1936.

Le but de cette étape est de fournir plus de carburant à partir du pétrole. En effet, l'industrie automobile crée rapidement des besoins et il faut trouver des sources d'approvisionnement au plus vite. Avec ce procédé de craquage thermique, on peut transformer certains résidus lourds de la distillation en produits plus légers comme l'essence ou le gazole.

Le craquage catalytique

Le craquage catalytique fut inventé en 1949. Il s'effectue à haute température (500°C) et à l'aide d'un catalyseur (substance qui déclenche la réaction par sa présence). Il consiste également à "casser" en petites molécules les produits lourds afin d'obtenir des produits légers tels que :

  • des gaz (le butène par exemple) ;
  • de l'essence ;
  • du gazole.

Grâce à ce craquage, on améliore la qualité de l'essence et on obtient des caractéristiques supérieures (carburant pour moteurs antidétonation et produits chimiques particuliers).

Des opérations similaires (alkylation, isomérisation, refomation catalytique) conduisent à la fabrication des matières premières de la pétrochimie : alcools, détergents, caoutchouc synthétique, glycérines, engrais, solvants, nylon, plastiques, paraffines, peintures, polyesters, styrène, polystyrène, teintures, matériaux isolants, explosifs, additifs alimentaires, substrats destinés à la fabrication des médicaments...

Stockage et réserve

Le stockage permet d'assurer la régularité de l'approvisionnement des consommateurs en dépit des variations saisonnières. Le pétrole n'est pas stocké en sous sol comme le gaz naturel mais en surface, dans des réservoirs spécifiques.

Quant aux réserves actuelles de pétrole prouvées, elles sont relativement minimes étant donné que l'on consomme plus que ce que l'on découvre. En effet, elles seraient de 50 milliards de tonnes environ, ce qui correspond à une autonomie de 50 ans, au rythme de consommation actuelle.

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