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Prsentation de la maquette (1 : orifice de remplissage 2 : orifice de vidange).

TP 5 Modliser le pigeage et la migration des hydrocarburesTectonique des plaques et gologie applique (2-A) Tectonique des plaques et recherche dhydro- carbures

Problmatique scientifiqueLa formation dun gise-ment dhydrocarbures n-cessite un pigeage de la ressource dans une roche rservoir. Un des aspects de la gologie applique la prospection ptrolire est de comprendre les condi-tions de la migration des hydrocarbures au sein des formations gologiques et celles de leur pigeage.

Mode opratoire

Avant le TP

Pendant le TP

Les hydrocarbures prennent naissance dans la roche mre. Ils sont forms partir de krogne, mlange deau, de CO2, de carbone, dhydrogne provenant de la dcomposition de la matire organique.Or, dans la roche, les hydrocarbures occupent plus de place que le krogne. Peu peu, ils sont donc expulss dans les couches rocheuses imbibes deau qui entourent la roche mre. Plus lgers que leau contenue dans ces roches, le gaz et lhuile (autre nom du ptrole) ont tendance monter len-

tement et de faon continue vers la surface : cest la migration.Cette migration est une ascension travers des couches rocheuses. Les hydrocarbures se regroupent lorsquils rencontrent des roches qui laissent circuler les fluides. Quand ces grands rservoirs sont recou-verts par des roches impermables, la remonte des hydrocarbures est stoppe : un gisement ptrolier est form.

Lexploitation du modle intervient en fin de thme, aprs avoir tudi les conditions favorables la prservation de la matire organique dans des sdiments et celles favorables la formation du ptrole. Il doit permettre de discuter des conditions assurant le pigeage des hydrocarbures au sein de

roches rservoir. Il peut tre exploit en classe pour donner une illustration concrte ou en TP par les lves. Dans tous les cas, l'utilisation du modle ncessite didentifier les lments du rel reprsen-ts et de discuter de ses limites.

1. Prparer un mlange constitu de 2/3 de succ-dan de milieu aqueux et de 1/3 de succdan de ptrole. Agiter vigoureusement afin de crer une mulsion. Que reprsente ce mlange dans le cadre de ce modle ? Que reprsente chaque constituant du mlange ?

2. Verser sans trop tarder environ 150 mL du m-lange dans lorifice n1. Dcrire et expliquer le comportement du mlange et de chacun de

ces constituants. Quel phnomne physique est impliqu ?

3. Dcrire la disposition des constituants du m-lange 1 minute aprs les avoir verss. Identifier alors la roche rservoir et la roche couverture de la ressource.

4. Indiquer les conditions qui paraissent essentielles au pigeage de lhuile. Comment la tectonique rend-elle parfois possible le pigeage de lhuile ?

Trucs et astucesRcuprer le mlange en le versant par lorifice n2 dans un flacon pour une uti-lisation ultrieure. Rincer la maquette leau courante. Laisser scher lenvers.

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Exemple de rsultats lors d'une manipulation de piegeage

Matriel ncessaire R-f-

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Substitut d'un mlange hydro-carbure milieu aqueux Rf. 107 136

Maquette Circulation d'hydrocarbures dans une roche permable Rf. 507 042

TP 5 Modliser le pigeage et la migration des hydrocarbures

En rsum

Rsultats et exploitations

La migration et le pigeage des hydrocarbures reposent sur des proprits lies aux roches et la tectonique.

Le mlange reprsente le krogne, conte-nant de leau (succdan de milieu aqueux) et des molcules hydrocarbures (succdan de ptrole). Il occupe la couche de grs. Le grs est une roche poreuse dont les inters-tices entre les grains sont remplis de mol-cules deau et dhydrocarbures.

Pour aller plus loin

Reprage par sismique rflexion (mthode ExAO) de certaines caractristiques dune marge passive (blocs spars par des failles normales).

Etude des proprits de certaines roches (roche mre, couverture, rservoir).

Lexique :Roche couverture : roche impermable qui empche le ptrole et le gaz de poursuivre leur remonte vers la surface.Roche mre : mlange de sdiments et de quantits importantes de matire organique dposs au fond de la mer au fil du temps. Ces rsidus reposent intacts pendant des mil-lions dannes et senfoncent peu peu sous le poids des sdiments les plus rcents.Roche rservoir : situe sous la roche couver-ture, cest une roche poreuse et permable capable daccumuler de grandes quantits de ptrole et de gaz. Le ptrole et le gaz migrent depuis la roche mre au sein des roches sdimentaires jusquau rservoir.

Les hydrocarbures se sparent ensuite de leau cause de leur diffrence de densit. Les hydrocarbures ont une migration ascen-dante dans la structure grce leur densit plus faible que leau. Ce mouvement est la consquence de laction de la gravit. Dans une roche rservoir, le fluide situ en bas est leau, ceux situs en haut sont les hydrocar-bures. Ici, une des limites du modle est que la migration observe est trs rapide, alors quelle prend plusieurs millions dannes en ralit.

Le rassemblement des hydrocarbures dans des piges forme le ptrole (mlange de gaz et dhuile).Lhuile est pige au sommet dun pli de la roche rservoir (grs) sil y a au-dessus une couche impermable (la roche couverture est la couche dargile). Celle-ci stoppe las-cension de lhuile avant quelle natteigne

la surface. Lexploitation de ce gisement ncessite alors un forage au sein du rser-voir. Lhuile peut tre pige plus prs de la surface si une faille a permis sa migration dans des couches plus superficielles.Plis et failles inverses sont des figures ty-piques dune tectonique en compression.

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