Comment fonctionne un puits de pétrole ?

Huile est parmi les noms les plus polyvalents de la langue anglaise. Selon votre expérience récente et la nature de votre vie quotidienne, entendre le mot peut évoquer images de cuisson sautée, de bronzage agressif ou de l'odeur « épaisse » et « terreuse » d'une auto-réparation magasin.

Mais aujourd'hui, le pétrole – autrefois surnommé « l'or noir » comme un clin d'œil à l'inévitable immense fortune de quiconque a découvert un gisement de pétrole important au cours des siècles passés – a une mauvaise réputation.

Les combustibles fossiles ont permis à la civilisation humaine de faire un bond technologique et industriel mondial sans précédent en avant à partir du 19ème siècle, pourtant le pétrole et ses anciens cousins ​​à base de carbone sont des parias en quelque sorte aujourd'hui. En effet, des preuves incontestables se sont accumulées pour montrer que le pétrole, pour toute sa valeur, non seulement dans le secteur des transports, mais toutes les autres activités humaines également, sont gravement préjudiciables à l'environnement lorsqu'elles brûlé.

Quelles que soient vos idées sur la meilleure façon de répondre aux besoins énergétiques d'un monde avec une population dépassant les 7 milliards d'habitants en 2019, quiconque a déjà vu un puits de pétrole, même d'un distance, ne peut s'empêcher d'apprécier le pur triomphe de l'ingénierie impliqué dans le pompage de quelque chose du sol qui n'est pas seulement profondément dans la roche, mais dans la roche sous le fond de l'océan lui-même. Les puits de pétrole sont de différents types et ont une histoire plus colorée que vous ne le pensez.

« Huile » peut faire référence à un certain nombre de substances différentes qui sont non polaires et liquides à température ambiante. De nombreux types d'huile fournissent de l'énergie nutritionnelle. Ils ne se dissolvent pas dans l'eau (c'est pourquoi l'huile est difficile à nettoyer avec de l'eau seule), car leurs longues chaînes chimiques hydrogène-carbone sont hydrophobes ("crainte de l'eau"). "Pétrole" dans le présent contexte fait référence à ce que l'on trouve en concentrations importantes au Moyen-Orient, au large des côtes du Venezuela, de l'Amérique du Nord et de quelques autres régions.

Le pétrole (aussi communément appelé pétrole, du latin « petra », ou roche, et oleum, ou pétrole) est l'un des trois principaux combustibles fossiles, le nom donné aux substances formées sur plusieurs millions d'années à partir de matériaux vivants, mais pas à partir de fossiles réels. Les deux autres types sont gaz naturel et charbon. Ensemble, les combustibles fossiles devraient fournir la grande majorité de l'approvisionnement énergétique mondial au-delà de 2050 malgré inquiétudes volubiles des scientifiques et des groupes environnementaux concernant le réchauffement planétaire résultant en partie de leur la combustion.

L'électricité, le chauffage et le transport pourraient être considérés comme les principales utilisations du pétrole et de ses acolytes, mais le la portée des combustibles fossiles s'étend loin dans la fabrication, la préparation des aliments, les cosmétiques et d'autres industries comme bien.

En 2018, le pétrole devançait le gaz naturel, qui contribuait à une plus grande part de la consommation d'énergie des États-Unis, car le pétrole s'élevait à 36% à 31% pour le gaz naturel (et 13% pour le charbon, ce qui rend les combustibles fossiles responsables de 80% du carburant américain consommé). L'augmentation de l'utilisation de la technique de forage dite fracturation hydraulique, ou "fracking", pour extraire le gaz naturel du sol, a déclenché une augmentation de la consommation de ce carburant à partir des années 1990.

Tout indique qu'il y aura une forte demande de puits de pétrole fonctionnant correctement dans un avenir prévisible. Comme indiqué, le pétrole fournissait 36% des besoins énergétiques américains en 2018 et produisait près de la moitié de toute l'énergie dérivée des combustibles fossiles. Ces chiffres « internes » ont subi des changements rapides dans le premier cinquième du 21e siècle, mais dans l'ensemble, les fossiles les combustibles devaient représenter pratiquement la même part de la consommation d'énergie tant au niveau national que mondial en 2040.

• En 2017, les États-Unis ont alimenté près de 20 millions de barils de pétrole brut de 44 gallons par jour. C'est 880 millions de gallons, ou plus de deux gallons et demi par personne.

Le pétrole est utilisé – et, pour le moment, dans la plupart des cas nécessaire – pour déplacer les véhicules. (Ne vous méprenez pas sur la terminologie: l'essence appelée « essence » provient du pétrole, tandis que le gaz naturel est tout autre chose.) Il est également utilisé directement pour chauffer des bâtiments et produire électricité. Dans le secteur manufacturier, l'industrie pétrochimique utilise le pétrole comme matière première pour fabriquer des produits tels que des plastiques, des solvants et d'autres produits.

Contrairement à l'avènement du téléphone, de la transplantation cardiaque humaine ou de la radio sans fil, personne ne peut être crédité d'être « l' » inventeur des puits de pétrole.

Des puits de pétrole étaient forés avec du bambou en Chine il y a très longtemps 347 avant notre ère, et ce sont des projets ambitieux: des profondeurs allant jusqu'à 800 pieds ont été atteintes en utilisant cette technologie. Ce n'est que vers les années 1500 que l'huile extraite du sol a été utilisée dans les lampes du jour.

Les premiers puits de pétrole ont atteint l'Europe, le Canada et les États-Unis dans les années 1850, poussés par la promesse du Révolution industrielle qui reposait sur des quantités de production d'électricité auparavant inimaginables pour soutenir sa propre croissance fulgurante.

Tout au long du XXe siècle, l'introduction de pratiques de récupération de vapeur, forage horizontal et enfin informatisation a continué de croître et de façonner l'aspect extraction de l'industrie pétrolière en plein essor. Plus de production signifie des puits de plus en plus performants, et cela a été le résultat, ainsi que des « yeux noirs » peut-être prévisibles sur l'industrie.

• En 2016, plus de 1 500 compagnies pétrolières avaient été constituées aux États-Unis seulement.

Comment le pétrole est-il réellement localisé avant qu'il ne soit retiré du sol, et comment les ingénieurs pétrochimiques déterminent-ils si un stock localisé de pétrole vaut la dépense de le retirer du sol par quelque moyen que ce soit le plus simple? Alors que l'attention portée aux puits de pétrole repose naturellement sur leur fonction visible, peu de gens comprennent comment on sait où placer ces imposantes structures en premier lieu.

Une caractéristique particulièrement méconnue de l'extraction du pétrole: s'il est vrai qu'on trouve souterrain, ce n'est pas le cas qu'il existe dans des piscines ou des réservoirs commodes ou même des flux, comme sève dans un arbre. Pour la plupart, il doit être retiré de l'intérieur des roches réelles, même s'il s'agit de roches de grande taille. (Imaginez devoir subir une chirurgie majeure de la mâchoire pour avoir une seule dent gênante extraite.)

Heureusement pour l'industrie pétrolière, la nature fait une grande partie du travail de mise à disposition du pétrole en poussant une partie hors des roches, qui relèvent souvent pression interne incroyable. Cela permet aux chercheurs de pétrole humains de trouver une piste vers la source principale située plus profondément dans la Terre.

Un diagramme de puits de pétrole est nécessaire pour suivre correctement le matériel ici, car la plupart de la terminologie n'est pas familière à la plupart des gens.

Chaque puits de pétrole doit être foré avant que l'équipement puisse être disposé autour du trou, et c'est ce que l'on entend par le terme "plate-forme de forage." Après que ce gros alésage ait été utilisé pour créer un trou d'environ six pouces à trois pieds de large, les côtés du puits sont renforcés avec un tubage fait de divers matériaux en couches.

L'appareil de pompe de puits de pétrole se trouve au-dessus du sommet du puits, où l'huile extraite par le bas est dirigée vers un côté. Cette "arbre de production" ressemble un peu à un cheval vu de côté et a des composants avec des noms correspondants. La bride relie la tige poussant verticalement dans le puits à la "tête" du cheval, qui redirige la force horizontalement le long d'une poutre de marche. Une série de niveaux élaborés, de poulies et d'engrenages mène au moteur principal, la source d'énergie mécanique à l'extrémité opposée de l'arbre de production.

Deux techniques principales sont utilisées pour forer les puits de pétrole aujourd'hui. Dans forage horizontal, l'idée est d'extraire du pétrole qui se trouve être orienté dans une direction principalement latérale par rapport au sol. C'est la situation la plus couramment observée dans les schistes rocheux en raison de la façon dont la roche elle-même se forme (elle a tendance à se fracturer latéralement sous haute pression).

Une unité de forage horizontale a un motif en forme de J, ce qui signifie que ses opérateurs doivent d'abord déterminer jusqu'où forer vers le bas avant de se diriger plus horizontalement (pas un virage à 90 degrés). Une fois cette profondeur déterminée, l'étape suivante consiste à trouver le bon angle pour optimiser l'accès à l'huile en dessous et sur un côté.

Dans la fracturation hydraulique ("fractionnement"), une technique plus récente qui a pris son essor à la fin du 20e siècle, fluide sous haute pression qui contient du sable et d'autres matériaux bruts sont pompés à travers des puits de forage précédemment forés, tels que le forage horizontal susmentionné puits. Malgré le succès de la fracturation hydraulique du point de vue de l'efficacité, ses conséquences écologiques en ont fait une cible des groupes environnementaux.

Par exemple, plus 90 % du fluide nécessaire à la fracturation hydraulique reste dans le sol après y avoir été placé, et les besoins en eau sont extrêmement élevés. D'autres préoccupations incluent l'exposition aux toxines, les eaux souterraines et la contamination et l'abaissement de la qualité de l'air local.

La plupart des modèles antérieurs considérés comme faisant partie de l'ère actuelle des puits de pétrole étaient des plates-formes à châssis en A, qui sont encore utilisées aujourd'hui, principalement dans des missions d'exploration. Il existe des forets de grand diamètre (gros alésage) utilisés dans des situations où la précision chirurgicale peut ne pas être un problème.

Le type de tarière (la partie foreuse réelle d'un outil de forage) utilisé dépend des conditions locales souterraines, dans la mesure où elles sont connues ou prévisibles. Si un échantillon d'une zone donnée est riche en eaux souterraines, par exemple, une tarière creuse est susceptible d'être choisie. Les processus d'évaluation et de forage ne sont vraiment différents que par l'échelle de votre décision du type de pelle à utiliser pour creuser un trou de poteau dans votre jardin.

Comme vous l'avez peut-être deviné, les plates-formes de forage pétrolier portables sont entrées en jeu en cours de route, et un modèle commun pèse environ 265 livres, mais gérables. Ceux-ci peuvent être montés sur des camions selon les besoins.

Le 20 avril 2010, une plate-forme pétrolière nommée Horizon en eaux profondes, situé au large du golfe du Mexique, bercé par la côte sud-est des États-Unis, a explosé, tuant 11 travailleurs. Au cours des trois mois qui ont suivi, les ingénieurs du propriétaire de la plate-forme, British Petroleum (BP), ont réussi à recouvrir le Macondo endommagé bien en dessous la plate-forme, on estime que 4 millions de gallons de pétrole brut ont pénétré dans l'océan, ce qui en fait le pire accident de ce type en termes de pur escalader.

D'innombrables poursuites judiciaires ont suivi à la suite de l'explosion, dont les effets écologiques étaient graves et toujours en cours d'évaluation une décennie plus tard. Lorsque de tels incidents se produisent, le bouchage du puits endommagé devient un cauchemar logistique en raison à la fois d'être sous l'eau et des pressions fantastiques en jeu.

Si vous souhaitez regarder un court métrage de style dessin animé d'un puits de pétrole en exploitation, consultez les ressources pour une vidéo YouTube illustrant exactement cela. Ils peuvent être gros et encombrants, mais les puits de pétrole sont des machines élégantes et élaborées, quelles que soient les conséquences de leur déploiement zélé.