Qu'est-ce qu'un hydrocarbure et comment migre-t-il vers la surface ?

Définition

Les hydrocarbures sont des composés chimiques constitués exclusivement d'atomes de carbone et d'hydrogène. Ils sont principalement dérivés du pétrole et du gaz naturel et sont les principaux constituants des combustibles fossiles.

Types

• Alcanes : Hydrocarbures saturés avec des liaisons simples entre les atomes de carbone, principalement utilisés comme combustibles domestiques et industriels. Exemples : méthane, éthane, propane et butane. Ils sont
• Alcènes : Hydrocarbures insaturés contenant au moins une double liaison carbone-carbone, essentiels dans la fabrication de plastiques et de produits chimiques. Exemples : éthylène et propylène.
• Alcynes : Hydrocarbures insaturés avec une triple liaison carbone-carbone, utilisés surtout dans les procédés de soudage et de découpe. Exemple : acétylène.
• Aromatiques : Hydrocarbures contenant des cycles benzéniques, utilisés dans la fabrication de solvants, de plastiques, et de nombreux produits chimiques. Exemples : benzène, toluène et xylène.
• Cycloalcanes : Hydrocarbures saturés formant des structures cycliques, employés dans la production de solvants et de plastiques.. Exemples : cyclohexane et cyclopentane.

Quelle différence entre hydrocarbures conventionnels et non conventionnels?

Les hydrocarbures conventionnels sont des réserves de pétrole et de gaz trouvées dans des formations géologiques perméables, facilement accessibles par des méthodes d'extraction traditionnelles telles que les puits verticaux.

Les hydrocarbures non conventionnels sont situés dans des formations géologiques moins perméables, comme les schistes, les sables bitumineux ou les réservoirs de gaz de houille, nécessitant des techniques avancées et coûteuses comme la fracturation hydraulique (fracking) ou les forages horizontaux pour leur extraction.

Ces différences influent surtout sur la rentabilité et l'impact environnemental de leur exploitation.

Formation

De la matière organique, par exemple du plancton, se dépose au fil du temps au fond des mers et s’y accumule en couches sédimentaires. Ces dépôts participeront entre autres à la constitution de roches-mères. Au fur et à mesure de leur enfouissement (période de l’ordre de 10 à 200 millions d’années), ils se transforment au sein de ces roches-mères en kérogène par l’action de bactéries anaérobies⁽¹⁾ puis, dans des conditions de température et des pressions croissantes, en hydrocarbure.

Roche-mère

Une roche-mère est une roche sédimentaire riche en matières organiques qui, sous l'effet de la chaleur et de la pression, génère des hydrocarbures (pétrole et gaz naturel). Ces roches sont essentielles dans la formation des réservoirs d'hydrocarbures, car elles sont à l'origine de la production de pétrole et de gaz par des processus de maturation thermique. Les hydrocarbures migrent ensuite de la roche-mère vers des roches réservoirs plus perméables où ils peuvent être extraits.

Roche sédimentaire

Les roches sédimentaires se forment par l'accumulation et la compaction de sédiments, comme des fragments de minéraux, des restes d'organismes ou des particules chimiques précipitées, souvent déposés par l'eau, le vent ou la glace. Ces roches se caractérisent par des couches distinctes appelées strates. Elles incluent des types tels que les grès, les calcaires et les schistes, et jouent un rôle crucial dans l'enregistrement de l'histoire géologique de la Terre, ainsi que dans la formation de ressources naturelles comme le charbon, le pétrole et les minerais.

Migration

Avant de migrer, l’hydrocarbure est contenu dans la roche-mère, roche sédimentaire poreuse mais très peu perméable. Celle-ci continue de s’enfouir et se tasse peu à peu sous le poids des couches supérieures. Cela a pour effet d’augmenter la pression. Des fissures se créent au sein de la roche-mère et les hydrocarbures s’en échappent : on parle alors de « migration primaire » qui s’opère à faible distance.

Ayant une faible densité par rapport à l’eau des couches rocheuses environnantes, l’hydrocarbure expulsé remonte vers la surface depuis des zones de grandes pressions vers d’autres zones de plus faibles pressions : on parle alors de « migration secondaire ». Durant sa remontée, l’hydrocarbure peut rencontrer un piège (faille, pli, anticlinal, etc.) sur son parcours : il est dans ce cas bloqué et stocké dans une roche-réservoir, elle-même surplombée par une roche-couverture imperméable (argile par exemple). La roche-réservoir étant poreuse et perméable, cette zone est propice à l’exploitation « conventionnelle » du pétrole et du gaz.

En l’absence d’un système de piégeage sur son trajet, l’hydrocarbure peut remonter jusqu’en surface : on parle alors de « dysmigration ».

Quel avenir pour les hydrocarbures ?

Dans le monde

Les hydrocarbures jouent toujours un rôle essentiel dans l'économie mondiale en tant que source d'énergie et de matières premières pour diverses industries chimiques.

Malgré le développement des véhicules électriques et la montée en puissance des énergies renouvelables, le monde aura besoin de pétrole et de gaz encore pendant des décennies.

A la suite de la chute des cours du pétrole de 2014, les investissements dans l'exploration-production avaient chuté, les grandes compagnies pétrolières renonçant à des projets coûteux et taillant dans leurs dépenses. Ils étaient ensuite repartis à la hausse en 2017 et 2018, sans toutefois revenir à leur niveau initial.

Ces investissements ont ensuite reculé en 2019 (-1% à 540 milliards), plombés par l'Amérique du Nord (-7%), essentiellement dans les hydrocarbures de schiste. Cette tendance devraient donc maintenant s'accentuer en 2020 au niveau mondial (-4% à 517 milliards).

"On reste à -40% (d'investissements) par rapport à 2014 en valeur et -23% à coûts constants", a souligné Didier Houssin. "Cela pose la question du remplacement des réserves et d'un potentiel rebond des prix par insuffisance d'offre à horizon de 4-5 ans", selon lui.

"Il y a la question du calendrier de la transition énergétique, du pic de la demande de pétrole qui est souhaité, mais qui arrivera peut-être moins vite que le resserrement de l'offre", a indiqué M. Houssin.

Limiter le réchauffement à 2°C ou 1,5°C va faire s'échouer des actifs liés aux énergies fossiles, notamment les infrastructures et les ressources fossiles non utilisées", mettent en garde les experts de l'ONU pour le climat (Giec). L'impact économique pourrait se chiffrer en "milliers de milliards de dollars", soulignent-ils.

Les gouvernements pourraient ainsi changer les règles du jeu, en augmentant le prix du carbone voire en interdisant certaines énergies à l'avenir. Les consommateurs peuvent aussi se tourner vers d'autres produits (des véhicules électriques par exemple). Concrètement, ce sont des réserves d'hydrocarbures qui risquent de ne jamais être utilisées, parce que la demande doit baisser dans un avenir proche pour limiter les émissions de gaz à effet de serre. Certaines réserves deviendront aussi trop coûteuses à exploiter face à des cours amenés à baisser. Cela peut aussi concerner des infrastructures comme des oléoducs ou des plateformes de forage, devenues inutiles plus vite que prévu.

Pour le GIEC, ce sont d'abord les actifs liés au charbon qui sont le plus vulnérables avant 2030, puis ceux en lien avec le pétrole et le gaz dans un deuxième temps.

L'heure des choix est aussi arrivée pour les pays qui tirent leurs revenus des ressources fossiles. De l'Azerbaïdjan à l'Angola, de l'Arabie saoudite au Nigeria, les États producteurs risquent de perdre ces vingt prochaines années énormément de leurs revenus, avertit Carbon Tracker. "Si ces pays continuent d'investir (dans les fossiles), ils parient sur l'échec de l'action politique sur le climat, mais aussi sur celui des renouvelables et des autres technologies bas carbone", indique Mike Coffin, qui les engage à se diversifier.

Un autre pari risqué serait de laisser le climat continuer à se dérégler en espérant faire des profits sur le pétrole et le gaz. Mais "vous perdriez bien plus sur tous vos autres actifs quand vous serez confrontés aux feux de forêts, aux déplacements de populations dans le monde et aux famines", prévient Mike Coffin.

En France

Alors que la loi du 13 juillet 2011 avait déjà fait barrage aux gaz et huiles de schiste, en prohibant la fracturation hydraulique, elle laissait la porte ouverte aux méthodes alternatives. La loi Hulot de 2017 a interdit la recherche des hydrocarbures non conventionnels "par quelque technique que ce soit".

S'agissant du pétrole et du gaz conventionnels, aucun nouveau permis de recherche ne sera donc délivré, y compris pour des demandes en cours d'instruction, mais aussi de ne pas prolonger les concessions d'exploitation en cours.

Souhaitant "une sortie progressive de la production d'hydrocarbures sur le territoire français", le gouvernement a programmé "à l'horizon 2040" la fin de l'exploitation des gisements de pétrole et de gaz du sous-sol national, ce qui correspond à l'échéance de la quasi-totalité des concessions en cours de validité.

Ressources et réserves d’hydrocarbures

Les ressources d’hydrocarbures désignent l'ensemble des volumes d'hydrocarbures contenus dans le sous-sol terrestre. Les réserves d’hydrocarbures désignent les volumes récupérables d'hydrocarbures aux conditions techniques et économiques du moment dans des gisements exploités ou en passe de l'être.

• Il y avait 1 732 milliards barils de pétrole en réserve fin 2020, soit approximativement 52 ans de production au rythme actuel de consommation.
• Il y avait 188 074 milliards de m3 de gaz en réserve fin 2020, soit approximativement 50 ans de production au rythme actuel de consommation.