Comment fonctionne le forage du pétrole ?

Le forage est une étape essentielle pour accéder aux ressources enfouies sous la surface de la Terre, telles que le pétrole, le gaz naturel, l’eau souterraine ou encore l’énergie géothermique. Bien plus complexe qu’un simple percement du sol, il nécessite une maîtrise technique avancée, un matériel spécifique et une prise en compte rigoureuse des enjeux environnementaux et économiques. Découvrez en détail comment se déroule un forage, les techniques employées, ainsi que les enjeux associés.

Qu’est-ce que le forage et à quoi sert-il ?

Le forage consiste à creuser des puits profonds dans le sous-sol, au-delà de 2 km. Il est généralement réalisé à l’aide d’un équipement spécifique appelé plate-forme de forage. Son objectif principal est d’atteindre des ressources souterraines telles que le pétrole, le gaz naturel ou l’eau, mais aussi de permettre l’installation de systèmes géothermiques ou la capture et le stockage du CO₂.

Selon les besoins, il existe plusieurs types de forage :

  • Le forage vertical classique : il descend directement vers les ressources
  • Le forage directionnel : il permet d’atteindre des zones éloignées sous la surface sans déplacer la tour de forage
  • Le forage horizontal : il maximise le contact avec la ressource, notamment pour des gisements peu épais mais étendus

Le forage représente des enjeux considérables, notamment sur le plan économique. En effet, un forage constituerait environ 60 % du budget destiné à l’exploration. Il coûterait entre 3 et 5 millions d’euros onshore et entre 8 et 20 millions d’euros offshore. Les entreprises cherchent donc à maximiser leur efficacité pour rentabiliser ces investissements, notamment grâce aux nouvelles technologies qui permettent une meilleure précision et productivité.

Avant le forage, la phase de prospection

Avant de démarrer concrètement un forage de pétrole, une étape indispensable d’exploration et de prospection est menée pour identifier les ressources recherchées.

Dans un premier temps, les géologues étudient les couches superficielles pour déterminer si les conditions nécessaires à la formation d’hydrocarbures sont réunies. Ils analysent notamment :

  • La nature et l’âge des roches
  • L’existence d’une roche-mère et les possibilités de migration du pétrole ou du gaz

Ensuite, les géophysiciens interviennent pour confirmer la présence éventuelle de gisements en profondeur. Sur terre, ils génèrent des vibrations ou des chocs sonores qui se propagent à travers le sol. L’analyse des échos renvoyés permet de dresser une carte précise des couches terrestres. En mer, une technique similaire utilise des ondes sismiques créées par air comprimé à haute pression. Elle permet ainsi d’obtenir des données topographiques détaillées du sous-sol marin.

Comment se déroule un forage de pétrole ?

Une fois le gisement repéré, le forage d’exploration peut commencer concrètement. Il nécessite un équipement adapté, comprenant principalement :

  • Une tour de forage métallique : appelée derrick, elle supporte l’ensemble des opérations
  • Un moteur puissant
  • Un trépan : outil rotatif en acier qui permet de percer la roche
  • Des tiges de forage : assemblées bout à bout pour prolonger progressivement la profondeur atteinte par le trépan

Pendant le forage, une substance appelée « boue de forage » est injectée dans le puits. Ce fluide, souvent composé d’eau, d’argile et d’additifs chimiques, sert à refroidir et lubrifier le trépan, évacuer les déblais de roche vers la surface ainsi que stabiliser les parois du puits en maintenant une pression constante.

Le forage se déroule en plusieurs étapes :

  1. Préparation du site : installation du matériel et sécurisation du périmètre
  2. Forage primaire : percement initial et descente progressive
  3. Tubage : pose de tubes d’acier pour consolider les parois du puits
  4. Cimentation : injection de ciment entre les parois du puits et le tubage pour sceller et étanchéifier
  5. Contrôles techniques : tests de pression, mesures géophysiques pour s’assurer de la sécurité et de la fiabilité du forage

Ces techniques évoluent constamment, intégrant aujourd’hui des méthodes avancées telles que la fracturation hydraulique ou les forages sous-marins réalisés depuis des plateformes offshores. Depuis les années 2000, les trépans sont perfectionnés, afin de forer en oblique et à l’horizontal. Ainsi, des réserves de pétrole peu épaisses mais étendues peuvent être atteintes.

Sources :