Rock sursă (geologie)

În geologie, roca de bază este o rocă sedimentară bogată în materie organică . În timpul înmormântării sedimentului și odată cu creșterea presiunii și temperaturii, materia organică a rocilor părinte se transformă treptat în hidrocarburi  :

• dacă uleiul rămâne în interiorul rocii de bază vorbim de argile bituminoase , de ulei de rocă de bază din gazul de rocă de bază , numit și respectiv ulei „de șist”, ulei de gaz „de șist” sau „Șist”. Acestea constituie o parte importantă a hidrocarburilor neconvenționale  ;
• dacă hidrocarburile sunt expulzate din roca de bază și prinse într-o rocă de rezervor, vorbim fie despre hidrocarburi convenționale, fie, în anumite cazuri, despre cele neconvenționale, cum ar fi nisipurile de gudron .

În geologia petrolului, roca de bază este una dintre cele trei componente ale unui sistem petrolier , împreună cu roca de rezervor și roca de acoperire .

Caracteristici

În geologia petrolului, roca de bază este o rocă sedimentară bogată în materie organică solidă cunoscută sub numele de kerogen .

Rocile sursă sedimentează în medii de depunere, în general, calme, favorabile:

• depunerea de sedimente fine: argile , marne și calcare fine , adesea argiloase  ;
• sedimentarea și conservarea materiei organice, de origine marină ( fito sau zooplancton ) sau terestră.

Mediile anoxice marine sau lacustre (deficitare sau lipsite de dioxigen ) sunt deosebit de favorabile conservării materiei organice. Într-adevăr, nu există oxidare și, prin urmare, distrugerea materiei organice care se poate acumula în sedimente. Fenomenul se accentuează atunci când se creează o stratificare verticală a mediului marin, cu o felie de apă oxigenată superficială, unde se dezvoltă microorganisme care furnizează materie organică și o felie anoxică profundă în care rămășițele acestor organisme după moartea lor.

Evenimentele anoxice majore la scară globală sau la scări mai regionale sunt perioadele de depunere a principalelor roci sursă la originea unei mari părți a hidrocarburilor fosile.

Clasificarea rocilor sursă

Rocile sursă sunt clasificate după natura materiei lor organice, mai degrabă decât după litologia lor.

Trei tipuri principale de roci sursă sunt astfel definite în funcție de natura kerogenului lor:

• tip 1, numit și „  sapropelic  ”. Materia organică este alcătuită în esență din microalge de lac depuse în principal în lacuri cu mediu anoxic. Rocile sursă corespunzătoare, care este denumită prin extensie ca tip 1, sunt de o calitate excelentă și generează în principal petrol. Mediile de depozitare ale acestui tip de roci de bază sunt destul de specifice și de o întindere limitată, ceea ce îl face un tip destul de rar;
• tipul 2, numit și „planctonic”. Materia organică provine în principal din microorganisme planctonice depuse în mediul marin anoxic. Rocile sursă de tip 2 se extind adesea la nivel global sau cel puțin la scara bazinului, făcându-le roci comune. Acestea generează petrol și într-o măsură mai mică gaz, adesea cu tendință de sulf atunci când litologia lor este mai carbogazoasă;
• tip 3, numit și „humic”. Materia organică provine în principal din resturi de vegetație terestră și este similară cu cărbunii. Rocile sursă de tip 3 sunt larg distribuite și depuse pe marginile continentale într-un mediu oxigenat sau parțial oxigenat. După înmormântare, ele generează gaz și petrol în proporții aproximativ echivalente.

Aceste roci sunt chiuvete naturale de carbon care au durat sute de milioane de ani pentru a se construi.

Sursă de roci și hidrocarburi

Pe scara timpului geologic , pe perioade de zeci până la sute de milioane de ani, sedimentele sunt îngropate. Sub efectul creșterii presiunii și „temperaturii geotermale”, își pierd o parte din apă, se solidifică și materia organică evoluează acolo, descompunându-se în kerogen .

• Aproximativ 2000 de metri adâncime, pentru un gradient geotermal mediu, când temperatura subsolului atinge o medie de 100 ° C, kerogenul începe să genereze hidrocarburi.
• Între aproximativ 2.000 și 3.800 de metri, se transformă în petrol. Acest interval de adâncime se numește „fereastră de petrol” (petrolul fiind aici celălalt nume pentru petrol).
• Când înmormântarea rocii de bază continuă între aproximativ 3.800 și 5.000 de metri, producția de hidrocarburi lichide atinge vârfurile. Lichidele produse devin din ce în ce mai ușoare și trec într-o stare gazoasă: dau gaz metan , cel mai ușor dintre hidrocarburi. Acest interval de adâncime se numește „fereastră de gaz”.
• Mai adânc (între 3.800 și 5.000 de metri și mai mult), petrolul evoluează în hidrocarburi mai ușoare decât gazoase (inclusiv metanul , cunoscut sub numele de gaz natural, cel mai ușor dintre hidrocarburi).

Acest proces de degradare termică (catageneză), care duce la formarea de hidrocarburi ( bitumuri , petrol, gaze naturale etc.), face loc metagenezei distrugând hidrocarburile și lăsând doar reziduuri carbonice.

Sursă de hidrocarburi de rocă

Majoritatea hidrocarburilor generate rămân limitate în rocile sursă.

Acestea corespund hidrocarburilor de bază  :

• dacă materia organică a rocii de bază a suferit doar o maturare termică foarte slabă, sunt bitumuri pe care le găsim, de exemplu, în argile bituminoase, adesea numite „shale de ulei” ( oil shale în engleză);
• pentru înmormântare mai mare, corespunzătoare temperaturilor mai ridicate, se formează ulei în roca de bază. Acesta este uleiul de rocă de bază, adesea numit „ ulei de șist ”;
• în cele din urmă, odată cu creșterea temperaturilor, roca de bază generează gaze naturale. Acesta este gazul de bază, cunoscut publicului larg ca „ gaz de șist ”.

Exploatarea acestor hidrocarburi necesită metode diferite de cele utilizate în producția convențională; aparțin, așadar, grupului de hidrocarburi neconvenționale .

Terminologie

Termenul „șist” folosit adesea în terminologia rock sursă este incorect. Acestea sunt roci sedimentare și nu roci metamorfice precum șistul. Textura adesea fulgioasă a acestor roci fin laminate este cea care le dă uneori numele impropriu de șist.

Se consideră „că este mai bine să se evite” utilizarea denumirii de șist (în sens larg) „cu toate rocile susceptibile de a fi tăiate în foi” .

Hidrocarburi expulzate din rocile sursă

O mică parte din hidrocarburile generate de rocile sursă este expulzată. Sub efectul presiunilor și densităților mai mici ale hidrocarburilor în comparație cu apa conținută în roci, aceste hidrocarburi pot migra către roci cu proprietăți de rezervor ( poroase și permeabile ) în care pot fi prinse. Acestea sunt așa-numitele depozite de hidrocarburi „convenționale”. Dar migrația hidrocarburilor poate duce, pe lângă distrugerea lor prin infiltrarea suprafeței, la diverse alte tipuri de habitate petroliere care să fie legate de câmpul neconvențional, cum ar fi nisipurile de gudron sau asfaltul.

Exemple de roci de bază care interesează industria petrolului și gazului

Dintre 19 bazine de gaz recunoscute din Statele Unite (unde 35.000 de puțuri fuseseră deja săpate în 2006) bogate în gaze de șist și condensate  :

• Marcellus Schists , în bazinul Appalachian (adâncime: -4000 până la -8500 picioare);
• Barnett Shale în bazinul Fort Worth (adâncime: -2500 până la -3000 picioare);
• Shale Woodford (Woodford Shale);
• Fayetteville Shale (Fayetteville Shale) din Arkansas în „Bazinul Arkoma” (adâncime: câteva sute de metri - 7.000 de picioare);
• Haynesville / Bossier Shale (Haynesville Shale), parțial în Texas și în nordul Louisianei (10.500 până la 13.500 de picioare, cu o presiune de peste 10.000  psi și o temperatură extremă de peste 260-380 ° F, determinând un puț să necesite cel puțin de două ori mai multă putere hidraulică pentru fracturare ;
• Formația Bakken (Bakken Shale), formată din două straturi mari distincte, ambele la fel de bogate în petrol și gaze, în bazinul Williston (adâncime: 8.000 până la 10.000 de picioare);
• Shale Lewis (Lewis Shale) în bazinul San Juan;
• Antrim Shale (Antrim Shale) în bazinul Michigan;
• Șistul New-Albany ( șistul New Albany ) din Devonian - Mississippian din Illinois cu șisturi petroliere (în sud-estul Indiana );
• Utica Shale , Ohio .

Alte roci sursă:

• Kimmeridge Clay , vârsta Kimméridgien , Anglia și Marea Nordului  ;
• Argile laminate cunoscute sub numele de șisturi-carton , Toarcian de vârstă , de la pariziană și Aquitania Bazinele ...

Note și referințe

Note

1. Aceasta este o traducere defectuoasă a termenului englezesc șist, care este o „rocă sedimentară cu strat foarte fin, în general argilos sau marnos”

Referințe

1. Jean-Jacques Jarrige, Șist sau gaz matern , 2011, Geological Society of France, http://www.geosoc.fr/sommaires-et-resumes-geologues/cat_view/86-actualites.html , schist_gas_2011 [ 1] .pdf
2. Jacques Thibieroz, Gas and Shale Oil , 2013, Société Géologique de France, http://www.geosoc.fr/temoignages/cat_view/1-dossiers/17-energie/42-hydrocarbons.html , gaz_petrole_schiste_jthibieroz. Pdf
3. (ro) Tissot, BP și DH Welte, Formarea și apariția petrolului: o nouă abordare a explorării petrolului și gazelor , ediția a II-a, Springer-Verlag, Heidelberg, Germania, 1984, OSTI: 6632464, vezi figura 26.7 pe http://booksite.elsevier.com/9780120885305/casestudies/01-Ch26-P088530web.pdf&rct=j&frm=1&q=&esrc=s&sa=U&ei=bCz7VPiWLYXbUdKUgMAO&ved=0CBYxUXAXUVXAXU
4. TOTAL Formarea câmpurilor de petrol și gaze , consultată la 07-03-2015
5. Alain Foucault, Jean-Francois Raoult, Fabrizio Cecca Bernard Platevoet, Geologie dicționar , 8 th  ediție, Colecția: întreruptă, Dunod, 2014, 416  p. , 155x240 mm, ( ISBN  9782100597352 )
6. (ro) Halliburton (2008), US Shale gaz (Carte albă) , iulie 2008 - a se vedea § Șistul Marcellus - Bazinul Appalachian , p. 7/8
7. (în) Shaffer NR Leininger RK Gilstrap și MS (1983) Compoziția paturilor superioare ale șistului New Albany din sud-estul Indiana  ; Simpozionul de șist petrolier oriental, Lexington (13/11/1983), Ed: IMMR ( Lien Ref Inist-CNRS
8. „  Câmpurile petroliere din Marea Nordului  ” , la https://www2.ac-lyon.fr (accesat la 25 mai 2018 )

Vezi și tu

Articole similare

• Stratigrafie
• Mother rock (pedologie)
• roca sedimentara
• Hidrocarburi de bază
• ulei neconvențional
• gaz natural neconvențional