Idée reçue n° 1 : On trouve le pétrole sous forme de grandes nappes souterraines situées dans des cavités, entre la surface et le centre de l'écorce terrestre.

Idée reçue n° 2 : On sait qu'un gisement est découvert lorsque le pétrole sort en jaillissant du sommet de l'appareil de forage.

Les films hollywoodiens et le vocabulaire conventionnel des journalistes ont largement contribué à graver ces idées reçues dans notre conscience collective. La réalité est bien différente . . .

Puits en éruption à Spindletop, au Texas, en 1902. Photo : Trost, avec l'aimable autorisation du musée de l'énergie de Beaumont, au Texas

En réalité, les profondes cavités souterraines et les nappes de pétrole « naturelles » n'existent que dans notre imaginaire. On trouve le pétrole et le gaz naturel (ou hydrocarbures) dans des formations de roches sédimentaires, appelées réservoirs et constituées de grains de sable amalgamés ou de restes d'anciens filons. Ces roches sont poreuses, leur espace poreux (ou porosité) n'atteignant pas moins de 30 %. Les pores sont généralement assez petits (de l'ordre de 0,1 à 100 microns, sachant qu'un cheveu humain a une épaisseur de 50 microns), et peuvent être remplis d'eau, de pétrole, de gaz ou d'un mélange de ces fluides. Habituellement, ces formations sédimentaires se trouvent entre 1 000 et 10 000 mètres sous terre, ce qui correspond au niveau requis pour garantir la température et les conditions de pression nécessaires pour transformer la matière végétale ou animale en pétrole et en gaz. Lorsque la profondeur est trop importante, la porosité des formations est réduite à des niveaux peu rentables. Dans ce cas, l'extraction du pétrole à elle seule est beaucoup trop chère pour permettre une exploitation économiquement justifiable.

Alors, comment savoir si un gisement de pétrole vaut la peine d'être exploité ou non ?

Parfois, il arrive que le pétrole jaillisse du sol lorsqu'une formation pétrolière est atteinte, mais cela est dangereux, peu économique et peu respectueux de l'environnement et bien sûr, tout est fait pour l'éviter. Un puits de pétrole présente généralement un diamètre de 20 centimètres et est foré avec un trépan vissé à l'extrémité d'un tube en acier qui tourne en surface, entraîné par la table de rotation de l'appareil de forage. Les puits sont forés par la pression hydrostatique fournie par le fluide de forage. Le fluide de forage est constitué d'eau ou de pétrole, et sa densité est renforcée en ajoutant des minéraux lourds, tels que du sulfate de baryum. Cela permet de maintenir une pression sur les fluides souterrains pendant le processus de forage, ce qui évite les éruptions, souvent dangereuses.

Une fois le forage terminé, le foreur se retrouve avec un trou de 20 centimètres de diamètre et de dix kilomètres de profondeur rempli d'un fluide qu’il a lui-même introduit... et avec une foule de questions : Est-ce que j'ai découvert du pétrole ? Si oui, à quelle profondeur ? Quelle quantité de pétrole peut-il bien y avoir ? A quelle vitesse le pétrole peut-il être extrait du puits ?

Quelques notions de physique

Dans les années 1920, les scientifiques ont réalisé que des mesures physiques réalisées dans les puits s'enfonçant profondément dans les entrailles de la terre pouvaient apporter une réponse aux questions qui assaillent notre foreur. Par exemple, la mesure de la conductivité électrique d'une formation peut s'avérer opportune pour répondre à ces questions car l'eau en profondeur est salée et constitue donc un excellent conducteur électrique, alors que le pétrole et le gaz sont de mauvais conducteurs (et donc de bons isolants). Par conséquent, une faible conductivité est un excellent indicateur, bien que non infaillible, de la présence de formations d'hydrocarbures. D'autres types de mesures utilisent la technique de diffusion de rayons gamma, la spectroscopie naturelle à rayons gamma, la technique de diffusion des neutrons et la technique de propagation des ondes soniques. Souvent, six instruments de mesure ou plus sont nécessaires pour déterminer l'emplacement, le type et la quantité de fluide présent dans les formations rocheuses souterraines. Toutefois, la réponse à l'une des questions du foreur (« Comment estimer le taux de production de pétrole du gisement ? ») A quelle vitesse le pétrole peut-il être extrait du puits ?

La réponse à cette question dépend de la perméabilité de la formation et à la mobilité des fluides qu'elle contient. Et comme un gisement de pétrole ne vaut rien si le taux de production est trop bas en raison de la structure de la roche, toute information relative à la perméabilité de la roche est capitale. Un autre type de mesure révolutionnaire a été découvert, qui permet notamment d'identifier les molécules, de produire des clichés de l'intérieur du corps humain et d'évaluer la perméabilité des roches poreuses et la mobilité des fluides qu'elles contiennent. Cette technique peut même être utilisée pour s'assurer que la garniture d'un chou à la crème a la texture requise, autant dire que c'est important ! Il s'agit de la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) et les pionniers à l'origine de cette découverte n'avaient aucune idée du succès que remporterait cette technique à l'époque où ils « bricolaient » leurs vieux radars.