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Ce fichier PDF a été généré à l'aide du toolkit Open Source mwlib. Pour plus d'informations consulter http://code.pediapress.com. raffinage de petrole Pétrole 2 Pétrole Un échantillon de 100 ml de pétrole Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine, car le pétrole fournit la quasi totalité des carburants liquides. Géologie Formation Le pétrole est un produit de l'histoire géologique d’une région [1] , et particulièrement de la succession de trois conditions : • l'accumulation de matière organique, végétale essentiellement ; • sa maturation en hydrocarbures ; • son piégeage. Ensuite, comme un gisement de pétrole est entrainé dans la tectonique des plaques, l’histoire peut se poursuivre. Il peut être enfoui plus profondément et se pyrolyser à nouveau, donnant un gisement de gaz naturel - on parle alors de « gaz thermogénique secondaire », par opposition au « gaz thermogénique primaire » formé directement par pyrolyse du kérogène. Le gisement peut également fuir, et le pétrole migrer à nouveau, vers la surface ou un autre piège. Il faut ainsi un concours de circonstances favorables pour que naisse un gisement de pétrole (ou de gaz), ce qui explique d’une part que seule une infime partie de la matière organique formée au cours des ères géologiques ait été transformée en énergie fossile et, d’autre part, que ces précieuses ressources soient réparties de manière très disparate dans le monde. Accumulation de matière organique En règle générale, la biosphère recycle la quasi-totalité des sous-produits et débris. Cependant, une petite minorité de la matière « morte » sédimente, c’est-à-dire qu’elle s'accumule par gravité et est enfouie au sein de la matière minérale, et dès lors coupée de la biosphère. Ce phénomène concerne des environnements particuliers, tels que les endroit confinés (milieux paraliques : lagunes, deltas…), surtout en milieu tropical et lors de périodes de réchauffement climatique intense (comme le silurien, le jurassique et le crétacé), où le volume de débris organiques excède la capacité de « recyclage » de l’écosystème local. C’est durant ces périodes que ces sédiments riches en matières organiques (surtout des lipides) s’accumulent. Pétrole 3 Maturation de la matière organique Au fur et à mesure que des couches de sédiments se déposent au-dessus de cette strate riche en matières organiques, la « roche-mère » ou « roche-source », croît en température et en pression. Dans ces conditions, la matière organique se transforme en kérogène, un « extrait sec » disséminé dans la roche sous forme de petits grumeaux. Si la température devient suffisante (le seuil est à au moins 50 °C, généralement plus selon la nature de la roche et du kérogène), et si le milieu est réducteur, le kérogène sera pyrolysé, extrêmement lentement. Le kérogène produit du pétrole et/ou du gaz naturel, qui sont des matières plus riches en hydrogène, selon sa composition et les conditions d’enfouissement. Si la pression devient suffisante ces fluides s’échappent, ce qu’on appelle la migration primaire. En général, la roche source a plusieurs dizaines, voire centaines de millions d’années quand cette migration se produit. Le kérogène lui-même reste en place, appauvri en hydrogène. Piégeage des hydrocarbures Quant aux hydrocarbures expulsés, plus légers que l’eau, ils s’échappent en règle générale jusqu’à la surface de la Terre où ils sont oxydés, ou biodégradés (ce dernier cas donne des sables bitumineux), mais une minime quantité est piégée : elle se retrouve dans une zone perméable (généralement du sable, des carbonates ou des dolomites) qu’on appelle la « roche-réservoir », et ne peut s’échapper à cause d’une couche imperméable (composée d’argile, de schiste et de gypse), la « roche piège » formant une structure-piège. Il existe plusieurs types de pièges. Les plus grands gisements sont en général logés dans des pièges anticlinaux. On trouve aussi des pièges sur faille ou mixtes anticlinal-faille, des pièges formés par la traversée des couches par un dôme salin, ou encore créés par un récif corallien fossilisé. Théorie du pétrole abiotique Selon J.F Kenney, géologue russe, la théorie du pétrole abiotique a été fondée en 1951 par Nikolai A. Kudryavtsev, après avoir été énoncée simultanément à l'origine par Alexander Von Humboldt et Louis-Joseph Gay-Lussac. Cette théorie (aussi connue sous la dénomination anglaise de "modern Russian-Ukrainian theory") postule que le pétrole est crée dans le manteau terrestre à partir oxyde de fer II (FeO), de carbonate de calcium (CaCO3) et d'eau. Il montre également que cette réaction devrait théoriquement se produire si la pression est supérieure à 30 kbar ce qui correspond aux conditions qui règnent naturellement à une profondeur supérieur à 100km dans le manteau terrestre. Pour appuyer sa théorie, Kenney montre expérimentalement qu'un mélange de carbonate de calcium et d'oxyde de fer mouillé avec de l'eau distillée et placé à une pression de 50 kBar et à une température de 1500 °C en absence complète d'hydrocarbures et de matières organiques produit naturellement des hydrocarbures présent dans le pétrole: méthane, éthane, propane, butane, pentane, hexane, des isomères ramifiés de ces composés et les plus légers de la série des n-alcènes[2] . La théorie du pétrole abiotique reste marginale au sein de la communauté scientifique. En pratique, elle n'a actuellement pas pu être utilisée avec succès pour découvrir de nouveaux gisements. Pétrole 4 Classifications des pétroles On distingue les pétroles en fonction de leur origine et donc de leur composition chimique. Le mélange d’hydrocarbures issu de ce long processus comprend des chaînes carbonées linéaires plus ou moins longues, ainsi que des chaînes carbonées cycliques naphténiques ou aromatiques. Il est aussi possible de distinguer les différents types de pétrole selon leur densité, leur fluidité, leur teneur en soufre et autres impuretés (vanadium, mercure et sels) et leurs proportions en différentes classes d’hydrocarbures. Le pétrole est alors paraffinique, naphténique ou aromatique. On classe aussi les pétroles selon leur provenance (golfe Persique, mer du Nord, Venezuela, Nigeria), car le pétrole issu de gisements voisins a souvent des propriétés proches. Il existe des centaines de bruts de par le monde ; certains servent d'étalon pour établir le prix du pétrole d’une région donnée : les plus utilisés sont l'Arabian Light (brut de référence du Moyen-Orient), le Brent (brut de référence européen) et le West Texas Intermediate (WTI, brut de référence américain). Selon sa provenance, le brut peut contenir du gaz dissout, de l’eau salée, du soufre et des produits sulfurés (thiols (mercaptans) surtout). Il a une composition trop riche pour être décrite en détails. Il faut distinguer simplement trois catégories de brut : • à prédominance paraffinique : les hydrocarbures linéaires sont les plus abondants ; ces bruts sont les plus recherchés car ils donnent directement une grande proportion de produits légers comme l'essence et le gazole ; • à prédominance naphténique : avec beaucoup d'hydrocarbures à cycle saturé ; • à prédominance aromatique : les hydrocarbures présentant un cycle carboné insaturé sont plus abondants. De plus, il existe des bruts aptes à faire du bitume, ce sont des bruts très lourds de type Boscan, Tia Juana, Bachaquero ou Safaniyah. Les deux principaux critères pour classer les centaines de bruts différents qui existent sont la densité et la teneur en soufre, depuis le plus léger et le moins sulfureux (qui a la plus haute valeur commerciale) qui est du condensat, jusqu’au plus lourd et au plus sulfureux qui contient 90 % de bitume environ : c’est un brut d’Italie. Pétrole 5 Histoire Formation Selon un expert cité dans un film documentaire en 2008[3] , "La majeure partie du pétrole de la planète s'est formée pendant des périodes très courtes de réchauffement extrême, il y a 90 et 150 millions d'années.". Il est produit par la décomposition de végétaux et d'animaux morts, enfouis sous le sable. Usages préindustriels Feu grégeois, peut-être composé de pétrole. L’usage du pétrole remonte à l’Antiquité, mais l’approvisionnement était limité aux affleurement naturels de pétrole, et au pétrole trouvé en creusant des puits pour trouver de l’eau potable ou de la saumure. Les civilisations mésopotamiennes s’en servaient comme produit pharmaceutique, cosmétique, comme combustible pour les lampes à huile et dès 6000 av. JC pour le calfatage des bateaux.[4] Les Égyptiens employaient de l’asphalte pour la momification. Au Moyen Âge, il a été utilisé par les Byzantins, puis les Vénitiens, dans la préparation du « feu grégeois » pour incendier les navires ennemis. Les Amérindiens, de leur côté, utilisaient du pétrole pour calfater les embarcations et pour ses supposées vertus médicinales. Au début du XIXe siècle, il existait une utilisation ponctuelle du pétrole, surtout aux États-Unis. Il était vendu comme remède « miracle », ou servait dans des lampes et comme lubrifiant. En France, les premiers puits (qui exploitaient surtout des sables bitumineux) ont été creusés autour du village alsacien de Pechelbronn (Bas-Rhin), dont le nom veut précisément dire « puits de bitume ». Le premier puits de pétrole a été foré en 1813 dans la forêt de Kutzenhausen ce qui en fait le précurseur de l'industrie pétrolière dans le monde[5] . L'exploitation, associée à une raffinerie, perdura jusqu'aux années 1970. Ne restent dans uploads/Geographie/ raffinage-1.pdf