École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : PET · S3 · UE4 — Géologie et minéralogie

  • Géologie générale et conditions géologiques de la prospection du pétrole et du gaz

    Trouver du pétrole ou du gaz, c’est d’abord comprendre l’histoire géologique d’un bassin sédimentaire : quelles couches se sont déposées, quand, dans quel milieu, comment elles ont été enfouies, chauffées, déformées, et où les hydrocarbures générés ont pu migrer puis se piéger. Ce cours donne au futur technicien de l’exploration les bases de géologie générale appliquées à la prospection : la stratigraphie (lecture du temps dans les roches, corrélations de puits), la tectonique (failles, plis, rifts et pièges structuraux), l’analyse des bassins sédimentaires et des éléments du système pétrolier (roche mère, réservoir, couverture, piège, migration, synchronisme), puis les méthodes géophysiques qui permettent d’« imager » le sous-sol avant de forer (gravimétrie, magnétisme, sismique réflexion). Le fil conducteur est le rift de Termit, qui abrite le bassin d’Agadem au sud-est du Niger, où la découverte et la mise en production de champs pétroliers ont reposé exactement sur cette démarche.

    Objectifs d’apprentissage

    • Appliquer les principes de la stratigraphie et utiliser l’échelle des temps géologiques ; corréler des coupes et des puits.
    • Décrire les structures tectoniques (failles, plis) et calculer rejets, épaisseurs vraies et apparentes.
    • Classer les bassins sédimentaires et analyser les éléments et processus d’un système pétrolier.
    • Estimer la profondeur de la fenêtre à huile et un volume d’huile en place.
    • Expliquer le principe des méthodes géophysiques et réaliser des calculs sismiques simples (profondeur, impédance, coefficient de réflexion, résolution).

    Prérequis

    Géologie générale (roches, minéraux, cycle sédimentaire) ; mathématiques et physique de base (trigonométrie, ondes).

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Stratigraphie : principes, temps géologiques et corrélations
    2. Leçon 2 — Tectonique : déformations, failles, plis et pièges structuraux
    3. Leçon 3 — Bassins sédimentaires et système pétrolier
    4. Leçon 4 — Méthodes géophysiques de prospection

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 10 h de CM, 10 h de TD, 10 h de TP et 30 h de TPE (3 crédits). Évaluation : contrôle continu (quiz, comptes rendus des TP guidés : coupe géologique, corrélation de puits, interprétation d’une section sismique) et examen terminal écrit (questions de cours et exercices chiffrés).

    Bibliographie

    • Tissot B. P., Welte D. H. — Petroleum Formation and Occurrence, Springer.
    • Biju-Duval B. — Géologie sédimentaire : bassins, environnements de dépôt, formation du pétrole, Technip.
    • Selley R. C., Sonnenberg S. A. — Elements of Petroleum Geology, Academic Press.
    • Magoon L. B., Dow W. G. (éd.) — The Petroleum System — From Source to Trap, AAPG Memoir 60.
    • Kearey P., Brooks M., Hill I. — An Introduction to Geophysical Exploration, Blackwell.

  • Minéralogie et notions de cristallographie

    La minéralogie est la science des minéraux : solides naturels, inorganiques, homogènes, de composition chimique définie et de structure cristalline ordonnée. Pour le technicien pétrolier, elle n’est pas une discipline abstraite : les grains de quartz et de feldspath forment les grès réservoirs du bassin d’Agadem, les ciments de calcite ou les argiles (kaolinite, illite, smectite) contrôlent leur porosité et leur perméabilité, la barytine alourdit les boues de forage, et la pyrite, l’anhydrite ou la halite posent des problèmes de forage et de production (dépôts, corrosion, instabilité des parois). Ce cours présente d’abord les notions de cristallographie (réseau, maille, symétrie, systèmes cristallins, indices de Miller), puis les méthodes d’identification des minéraux à l’œil nu et en laboratoire, les propriétés optiques observées au microscope polarisant, et enfin les processus de cristallisation (magmatique, sédimentaire, diagénétique) qui expliquent la minéralogie des roches rencontrées en forage.

    Objectifs d’apprentissage

    • Décrire un réseau cristallin, une maille élémentaire et les sept systèmes cristallins ; calculer une masse volumique théorique à partir des paramètres de maille.
    • Identifier les principaux minéraux des roches sédimentaires et magmatiques à partir de leurs propriétés physiques (dureté, clivage, éclat, trait, densité, réaction à HCl).
    • Utiliser le microscope polarisant pour reconnaître les minéraux en lame mince (relief, biréfringence, extinction, macles).
    • Expliquer les processus de cristallisation et relier la minéralogie d’un réservoir à sa qualité (porosité, perméabilité, sensibilité aux fluides).
    • Appliquer ces connaissances aux matériaux du forage pétrolier (barytine, bentonite, déblais, carottes).

    Prérequis

    Géologie générale (roches, cycle géologique) ; chimie générale (atomes, liaisons, formules, masse molaire) ; trigonométrie élémentaire.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Cristallographie : réseaux, mailles et systèmes cristallins
    2. Leçon 2 — Identification macroscopique des minéraux
    3. Leçon 3 — Propriétés optiques des minéraux et microscope polarisant
    4. Leçon 4 — Processus de cristallisation et minéraux des réservoirs pétroliers

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : 10 h de cours magistraux (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 10 h de travaux pratiques (TP) et 30 h de travail personnel de l’étudiant (TPE), soit 3 crédits. Évaluation : contrôle continu (quiz en ligne, comptes rendus des TP guidés d’identification et de microscopie, devoir de TD) et examen terminal écrit comprenant des questions de cours, des calculs cristallographiques et une reconnaissance d’échantillons.

    Bibliographie

    • Klein C., Dutrow B. — Manual of Mineral Science (d’après Klein & Hurlbut, Manual of Mineralogy), Wiley.
    • Nesse W. D. — Introduction to Mineralogy, Oxford University Press.
    • Roubault M. et al. — Détermination des minéraux des roches au microscope polarisant, Lamarre-Poinat.
    • Deer W. A., Howie R. A., Zussman J. — An Introduction to the Rock-Forming Minerals, Mineralogical Society.
    • Tucker M. E. — Sedimentary Petrology, Blackwell.