Le pétrole est une roche liquide1 d'origine naturelle, une huile minérale composée d'une multitude de composés organiques, essentiellement des hydrocarbures, piégé dans des formations géologiques particulières.
La formation des gisements de pétrole est un processus naturel qui a pris plusieurs millions d'années. Tous les gisements ne contiennent pas le même pétrole ; les caractéristiques des gisements et du pétrole qu'ils contiennent conditionnent les méthodes de valorisation de la ressource.
Il y a plusieurs millions d'années, les restes de nombreux organismes marins se sont déposés au fond des océans. Avec le temps ils se sont accumulés et se sont mélangés à la boue et au limon pour former des couches de sédiments riches en matière organique : le kérogène. Le kérogène provient de la décomposition des matières organiques par des bactéries. Le kérogène est disséminé dans une masse minérale (la "roche mère") sous forme de petits filets.
Les sédiments s'enfoncent lentement dans le sol, sous l'effet de la tectonique des plaques (les mouvements de convection de la croûte terrestre).
Sous l'effet de la compression due aux fortes profondeurs, ces couches de sédiments se sont transformées en roche. Avec l'augmentation de l'épaisseur de ces couches de sédiments et des apports de chaleur géothermique, la température s'est élevée et a entraîné une décomposition des matières organiques en substances plus simples : les hydrocarbures. Cette décomposition d'origine thermique est nommée la pyrolyse. Le pétrole brut est formé.
Relativement léger, le pétrole brut a tendance à remonter naturellement vers la surface de la Terre. Il migre lentement à travers des couches géologiques poreuses. Lorsqu'il rencontre des roches imperméables, une accumulation se forme (d'où le nom d'origine du pétrole, petra oleum, huile de roche). Dans les poches de pétrole ainsi constituées, du gaz naturel (plus léger) s'accumule dans la partie supérieure. Les roches des parties inférieures