Forage puits de pétrole

Trépan pour le forage des puits de pétrole (©photo)

Définition et catégories

Le pétrole, du latin petra et oleum, soit « huile de pierre » est une huile minérale naturelle utilisée comme source d’énergie. Il est issu d’un mélange variable d’hydrocarbures (molécules composées d’atomes de carbone et d’hydrogène) associé à d’autres atomes, principalement de soufre, d’azote et d’oxygène. Certains de ses composants peuvent être gazeux, liquides et parfois solides selon la température et la pression. Cela explique la consistance variable du pétrole, plus ou moins visqueuse ou liquide.

L'exploitation du pétrole comme source d’énergie, dite fossile, est l’un des piliers de l’économie industrielle contemporaine. Dense, facilement stockable et transportable, le pétrole fournit la quasi-totalité des carburants liquides. Il est aussi fréquemment utilisé pour la pétrochimie (caoutchoucs, plastiques, textiles, chimie).

Sa constitution est issue de la géologie sédimentaire d’un lieu et plus spécifiquement de la succession de trois phases :

  • la phase d'accumulation de matière organique dans les profondeurs lors de la sédimentation. Cette matière est essentiellement d’origine végétale ;
  • la phase de maturation en hydrocarbures, moment où la matière se transforme avec l’augmentation de la pression et de la température. Elle est d’abord transformée en kérogène. A haute température, le kérogène subit une décomposition thermique, appelée pyrolyse, qui expulse les hydrocarbures. Plus le sédiment est profond et chaud, plus la part de gaz (hydrocarbures légers) est importante ;
  • la phase de migration et piégeage : sous la pression croissante, une partie des hydrocarbures migre vers la surface de la terre, où elle s’oxyde ou subit une biodégradation. L’autre partie migre jusqu’à rester piégée dans une roche poreuse et perméable, source d’un futur gisement de pétrole, si le piège est fermé.

La naissance d’un gisement de pétrole (ou de gaz, les deux étant corrélés) résulte ainsi d’une conjonction favorable de facteurs géologiques. Cela influe sur la disparité des gisements dans le monde et les typologies de pétrole. Les pétroles sont généralement classés selon leur origine et leur composition (fluidité, densité mesurée en degrés API, teneur en soufre, etc.). 

Dans l’usage, on distingue aussi les pétroles « conventionnels » faciles à extraire et à raffiner parce qu’ils restent fluides et pompables du puits au stockage de surface, des pétroles « non-conventionnels » qui requièrent des techniques d’extraction plus sophistiquées. On peut citer parmi les pétroles non-conventionnels l'huile de schiste, le pétrole extra-lourd, les sables bitumineux et les schistes bitumineux.

Fonctionnement technique ou scientifique

L’exploitation du pétrole se subdivise schématiquement en deux étapes : l'amont et l'aval.

En amont : l’exploration pétrolière et la production

L’exploration consiste à rechercher des gisements. Géologues et géophysiciens collaborent à cette investigation chargée d’enjeux économiques. Après l’étude détaillée des structures géologiques en surface et en profondeur, et leur imagerie par la sismique, seul le forage peut certifier la présence de pétrole. Les profondeurs de forage dans la terre varient le plus souvent entre 2 000 et 4 000 m.

La phase de production, et plus précisément d’extraction du pétrole, nécessite des techniques complexes : le maillage du réservoir par des puits multiples, le maintien de la pression du réservoir par injection d’eau et/ou de gaz, la séparation pétrole/gaz en surface et l’expédition vers les marchés.

L’optimisation de la production finale est corrélée au choix crucial de l’emplacement et de la trajectoire des puits ainsi qu'à une gestion rigoureuse des réservoirs. En moyenne, seulement 35% des réserves en place peuvent être extraites.

L’exploration et la production ont prioritairement été effectuées à terre par facilité d’accès. Depuis les dernières décennies, les développements s’orientent aussi vers l’offshore (forage en mer) évoluant vers des techniques plus complexes et des eaux plus profondes.

En aval : le raffinage et la distribution

Le pétrole brut n’est pas utilisé tel quel et nécessite une transformation : le raffinage. Il consiste en premier lieu à distiller le pétrole afin de séparer les hydrocarbures suivant leur densité. Au fil du temps, nombre de procédés ont été développés (craquage, reformage) pour accroître la part des hydrocarbures les plus profitables (ex : essence et gazole) en diminuant celle de fioul lourd, et pour rendre les carburants plus propres à l’emploi (élimination du soufre).

Les zones de production sont le plus souvent éloignées des zones de consommation. Pour acheminer le pétrole d’une zone à l’autre, deux modes de transports principaux sont utilisés : l’oléoduc (ou pipeline) et le pétrolier par voie maritime.

Enjeux par rapport à l'énergie

Egalement appelé « or noir », le pétrole génère le plus gros commerce de la planète en valeur et en volume.

Angle énergétique

A l’origine de la deuxième révolution industrielle, le pétrole a succédé au charbon et a rapidement suscité un vif intérêt économique pour les pays producteurs. Source d’énergie ou de matière première, c’est dans les transports que sa domination est la plus nette. Pour ce qui relève de la production d’électricité, le pétrole a vu sa part diminuer progressivement depuis 30 ans. S’y sont souvent substitués le gaz naturel, le nucléaire et les énergies renouvelables.

Angle économique

La découverte de réserves de pétrole dans un pays est souvent perçue comme un miracle pour son économie. La raison majeure réside dans l’influence considérable des revenus du pétrole sur les budgets des pays où sont découverts des gisements.

Acteurs majeurs

L’industrie pétrolière est un pilier de l’économie mondiale. Sur les dix plus grandes sociétés privées de la planète, cinq sont pétrolières : Royal Dutch Shell, Sinopec Group, China National Petroleum, Exxon Mobil, BP (Total 11e, Chervron 12e)(1). Il existe plusieurs catégories de compagnies pétrolières :

  • les compagnies nationales ou National Oil Companies (NOC en Anglais), propriétés de l’état  ex: PDVSA (Vénézuela), CNPC (Chine), Aramco (Arabie saoudite), Petrobras (Brésil), Petronas (Malaisie), NIOC (Iran), IPC (Irak), NOC (Nigeria) ;
  • les grandes compagnies privées multinationales et verticalement intégrées (c’est-à-dire concentrant tout ou partie des activités d’exploration, production, raffinage, et distribution), dites « majors », telles que Exxon Mobil, Shell, BP, Total, Chevron ;
  • les indépendants, qui ne font que chercher et produire du brut pour le vendre à des raffineurs ;
  • les raffineurs, qui ne détiennent que l’aval (raffineries et éventuellement stations-service).

Étroitement lié à d'importants enjeux économiques et énergétiques, le pétrole a un fort impact géopolitique. L'approvisionnement en pétrole est libre sur un marché mondial très ouvert. Il pose cependant aux pays importateurs de nombreux problèmes, principalement d'ordre politique (dépendance), financier (devises) et environnemental (émissions de CO2, pollution en ville). Plusieurs pays (européens entre autres) ont donc engagé une politique de réduction de leur dépendance au pétrole depuis les chocs pétroliers de la décennie 1970.

Unités de mesure et chiffres clés

La valeur d’un pétrole brut dépend de son origine géographique et de ses caractéristiques physico-chimiques propres. En simplifiant, plus le brut est léger (c’est-à-dire apte à fournir une plus grande proportion de produits à forte valeur marchande) et moins il contient de soufre, plus il vaut cher.

L’unité couramment utilisée pour quantifier les volumes de pétrole est le baril (bbl ou b). Un baril équivaut à 42 gallons, soit près de 159 litres (158,9873 litres exactement). L’unité du baril n’est pas une unité légale : elle est utilisée depuis l’origine de son extraction aux États-Unis au XIXe siècle car le pétrole était stocké et transporté dans des tonneaux en bois de 159 litres, appelés barils.

  • Un très bon puits peut produire 10 kb/jour ou plus pendant 20 ans.
  • Un grand gisement peut contenir 1 milliard de barils de réserves ou plus.
Zone de présence ou d'application

La production mondiale a atteint 86,8 millions de barils/jour en 2013(2). Près de 42,1% de cette production est issu des pays membres de l’OPEP (Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole) :

  • en Afrique : Algérie, Angola, Libye, Nigeria ;
  • au Moyen-Orient : Arabie Saoudite, Émirats arabes unis, Irak, Iran, Koweït, Qatar ;
  • en Amérique : Équateur, Venezuela.

Origine du pétrole

Origine du pétrole

Hors OPEP, les principaux pays producteurs/exportateurs de pétrole sont la Russie, les États-Unis, la Chine, le Canada, le Mexique, le Brésil, la Norvège et le Kazakhstan.

Passé et présent

Le pétrole est utilisé pour des applications variées depuis des siècles (ex : calfatage des bateaux, source de chauffage, d'éclairage, produit pharmaceutique). C’est au tout début du XXe siècle qu’il devient une donnée essentielle de l’économie en raison de son utilisation pour l’éclairage d’abord puis comme carburant pour les moteurs à explosion (automobile).                                        

La période 1920-1970 est marquée par une série de grandes découvertes de gisements, en particulier au Moyen-Orient. En parallèle, les marchés liés au pétrole se développent : les carburants (essence, gazole, fioul lourd) pour les transports, les filières industrielles du pétrole (pétrochimie), les produits dérivés (matières plastiques, caoutchouc, etc.).

Après une période de stabilité avec un baril à 2 dollars, la période 1973-1980 marque l'histoire du monde avec les deux chocs pétroliers (augmentation brutale du prix du pétrole). A partir de 1985, le contre-choc pétrolier voit le prix du baril diminuer. En 2003, le prix du baril remonte pour atteindre un sommet de 147 dollars en juillet 2008. Depuis, son prix a baissé avant de fortement remonter en 2011 et début 2012 (atteignant 125 dollars le baril en mars 2012). Au mois de juillet 2014, le prix du baril de pétrole atteignait près de 108 dollars en moyenne.

Notons que la dépendance des pays développés vis-à-vis du pétrole est telle que sa convoitise a déclenché ou influé sur le cours de plusieurs guerres (notamment de la Seconde Guerre mondiale).

Futur

L'avenir de la production pétrolière mondiale dépend de la prospection de territoires encore inaccessibles (raisons politiques ou climatiques) et de l’évolution des technologies (profondeur des forages offshore, exploration en zone arctique). Ces points convergent pour aboutir à un pétrole plus rare et plus cher.

Par ailleurs, des découvertes exceptionnelles peuvent avoir lieu à l’instar du gisement géant du Tupi identifié fin 2007 dans la baie de Santos au Brésil, enfoui à 6 000 m de profondeur.

Le pic pétrolier est aujourd’hui matière à débat. Il désigne le moment où la production mondiale de pétrole plafonnera puis commencera à décliner du fait de l'épuisement des réserves de pétrole exploitables. Si les optimistes l’estiment à 2030 grâce au développement des techniques d’extraction, les pessimistes pensent que nous avons déjà atteint le point culminant. L'exploitation de pétroles non conventionnels pourrait encore fortement influer sur le niveau de la production mondiale dans les années à venir.

Selon l’AIE, la croissance de la demande de pétrole (103 Mb/j à l'horizon 2030) continuera à être satisfaite au-delà de 2030.