Comment les géologues trouvent-ils le pétrole et le gaz naturel?
Les géologues utilisent de nombreuses informations qui vous ont été présentées dans ce module pour localiser les roches contenant du pétrole et du gaz naturel. Tout d’abord, les géologues réfléchissent à l’endroit où se forment le pétrole et le gaz, généralement dans des roches comme le schiste, qui se forment dans des environnements marins profonds. Ainsi, un géologue commencerait par rechercher des environnements de dépôt qui contiendraient du schiste riche en matières organiques. Il y a plusieurs façons de s’y prendre.
Une façon est de regarder les roches exposées à la surface de la terre. En faisant une carte géologique et en extrapolant ce que nous trouvons à la surface jusqu’à une certaine profondeur dans la Terre (généralement un kilomètre ou plus), nous pouvons faire une supposition raisonnable sur les roches qui se trouvent en dessous et à quelle profondeur elles se produisent. Un problème avec cela est que le pétrole et le gaz peuvent se trouver loin sous la surface, et il est possible que des failles ou des plis puissent exister en dessous que nous ne pouvons pas voir à la surface. Voici un exemple de coupe géologique réalisée à partir des données recueillies à la surface ainsi qu’une combinaison d’échantillons de carottes de forage, de données géophysiques de forage (telles que les rayons gamma, la densité et la porosité) et de données sismiques.
Les carottes de forage peuvent mesurer des milliers de pieds de long et fournir un instantané de ce qui existe sous un point particulier. En forant plusieurs carottes espacées de plusieurs kilomètres, les géologues peuvent corréler les unités rocheuses et créer une image de ce qui existe sous la surface entre les carottes. La combinaison de ces informations avec des roches exposées à la surface, qui peuvent donner des indices sur les orientations des roches ci-dessous, peut être un outil puissant pour localiser les formations pétrolières et gazières. Dans les zones où des puits conventionnels ont été forés historiquement, ces grumes de puits plus anciens peuvent être utilisées pour identifier et corréler les profondeurs et les épaisseurs des formations de schiste, ce qui peut être très rentable plutôt que de forer des puits d’évaluation dédiés dans le schiste. Une fois que vous avez une idée de ce qu’est la vue d’ensemble, vous pouvez déterminer où pourrait être le type de roche particulier que vous recherchez.
Une troisième façon d’avoir une idée de ce qui se trouve sous la surface est d’effectuer un levé sismique. Rappelez-vous dès le début de la leçon de géologie qu’un sismologue est un géologue qui étudie les tremblements de terre et les propriétés des ondes élastiques à travers la terre. Les tremblements de terre créent des ondes naturelles qui se déplacent à travers la terre et, en les enregistrant, les sismologues peuvent étudier le tremblement de terre lui-même en plus des propriétés des différentes couches de la terre. C’est en grande partie grâce aux tremblements de terre que nous savons que le noyau externe est liquide!
Lors d’une étude sismique, une onde générée par l’homme est envoyée à travers la terre à l’aide d’un camion-batteuse, de dynamite ou simplement d’un marteau (plus l’onde contient d’énergie, plus elle ira loin avant de se dissiper). Tout comme les ondes P peuvent traverser la totalité de la terre (si elles ont suffisamment d’énergie) et que les ondes S ne peuvent pas traverser les liquides, différentes roches interagissent de différentes manières avec les ondes causées par les camions thumper. Selon les propriétés de la roche, l’onde thumper-truck peut soit passer, être réfléchie, soit combiner les deux. Dans un levé sismique, il y aura une source ponctuelle pour l’onde (l’endroit d’où provient l’onde) et un certain nombre de « géophones » installés autour de la source ponctuelle qui « écoutent » les réflexions des vagues lorsqu’elles reviennent à la surface. Le temps nécessaire au retour de la vague dépend des propriétés de la roche qui la reflète et de la profondeur de la roche. Les levés sismiques ne peuvent pas vous dire précisément quels types de roches se trouvent sous la surface, mais ils peuvent vous donner une idée de la profondeur et de l’épaisseur d’une formation ainsi que de la géologie structurelle sous la surface.
Chacune de ces méthodes pour identifier ce qui se passe sous la surface de la terre comporte son propre ensemble d’incertitudes. Comprendre ce qui se passe sous la surface, c’est un peu comme assembler un puzzle les yeux bandés: nous ne connaissons que les formes des pièces que nous touchons, et nous ne pouvons pas voir toute l’image. Donc, pour avoir la meilleure idée de ce qui se passe dans le sous-sol, il faut utiliser tous les outils et la technologie à notre disposition afin de développer un modèle conceptuel basé sur ce que nous savons. Même alors, l’interprétation pourrait manquer d’informations ou être fausse. Les données sismiques qui sont corrélées avec une carotte ou d’autres données géophysiques permettent aux géologues d’étendre leur interprétation de la carotte pour obtenir une image beaucoup plus grande sans avoir à faire plus de forage. La figure ci-dessous est une coupe transversale conceptuelle généralisée de la distribution du schiste de Marcellus dans l’ouest de la Pennsylvanie.