Puits de pétrole

Un puits de pétrole est un trou étroit foré jusqu’à une couche de roche qui contient du pétrole, tubé d’acier, par lequel l’huile remonte seule ou à l’aide d’une pompe. Le chevalet de pompage qui hoche la tête sur les champs pétrolifères actionne une pompe à piston au fond du puits par un long train de tiges. Des puits ont été forés pour le pétrole à Trinité en 1857 et à Titusville, en Pennsylvanie, en 1859, où le puits d’Edwin Drake a attiré les prospecteurs dans la région.

Ce que c’est

Un puits de pétrole est un trou étroit foré depuis la surface jusqu’à une couche de roche qui renferme du pétrole. Il est tubé de tuyaux d’acier qui en soutiennent les parois, et son sommet est fermé par une tête de puits, un ensemble de vannes qui contrôle ce qui en sort.

Dans un gisement neuf, la pression du gaz et de l’eau contenus dans la roche peut suffire à pousser seule l’huile jusqu’à la surface. À mesure que le gisement se vide, la pression baisse et il faut remonter l’huile. C’est le travail des chevalets de pompage qui hochent la tête sur les champs pétrolifères, sur les puits qui ne jaillissent plus d’eux-mêmes.

Les puits font remonter du gaz et de l’huile inflammables, parfois aussi du sulfure d’hydrogène, un gaz toxique. Un puits dont la pression n’est pas maîtrisée peut éruptionner et prendre feu, et les installations comptent de lourds équipements mobiles et des conduites à haute pression. Le forage et l’exploitation des puits sont réservés à des équipes formées, sous autorisation et inspection.

Comment ça marche

Un trépan de forage au câble : soulevé et lâché encore et encore, il s’enfonçait dans la roche à coups répétés.

Les premiers puits ont été forés au câble. Un lourd trépan de fer pendait au bout d’une corde, en haut d’un derrick en bois, et un balancier mû par une machine à vapeur le soulevait puis le laissait retomber, de sorte qu’il brisait un peu de roche à chaque coup. Au début du XXe siècle, le forage rotary s’est répandu : un outil vissé au bout d’un train de tiges creuses est entraîné en rotation depuis la surface et creuse en tournant.

Le puits est garni de tuyaux qui soutiennent ses parois, en fer d’abord, puis en acier. En surface, des vannes et des obturateurs peuvent fermer le puits si la pression de la roche chasse brusquement l’huile et le gaz vers le haut.

Une pompe de fond, posée au pied du puits ; les tiges en actionnent le piston depuis la surface.

Quand il faut remonter l’huile, on installe une pompe au fond du puits. C’est une pompe à piston à deux clapets à bille : l’un au pied du corps de pompe, l’autre dans le piston qui y monte et descend. À la montée, le clapet du piston se ferme et soulève la colonne d’huile qui le surmonte, tandis que le clapet de pied s’ouvre et laisse l’huile de la roche remplir le corps de pompe. À la descente, le clapet de pied se ferme et l’huile du corps de pompe passe à travers le piston, prête pour le coup suivant.

Le chevalet de pompage actionne le piston depuis la surface par l’intermédiaire des tiges de pompage, un train de tiges d’acier suspendu dans le puits. Un moteur fait tourner une manivelle chargée de lourds contrepoids, la manivelle fait basculer un long balancier sur son poteau, et la tête de cheval incurvée au bout du balancier soulève et abaisse les tiges. Les contrepoids équilibrent le poids des tiges et de l’huile, si bien que le moteur ne fournit que la différence.

Histoire et évolution

On a recueilli le pétrole dans des suintements naturels et des fosses creusées à la main bien avant de forer pour lui. À Trinité, en 1857, la Merrimac Company a foré un puits pour le pétrole près du Pitch Lake, et la Geological Society of Trinidad and Tobago rapporte qu’il a produit du pétrole.

En Pennsylvanie, l’huile des suintements de l’Oil Creek était écrémée et vendue comme remède, puis comme huile d’éclairage. La Seneca Oil Company a engagé Edwin Drake pour en trouver davantage. Il a repris les méthodes des foreurs de puits salés, avec un derrick en bois, une machine à vapeur abritée dans une cabane et des outils de forage au câble, et a protégé le trou par un tuyau de fer. Le 27 août 1859, le puits a atteint le pétrole à environ 21 m de profondeur, et les prospecteurs ont bientôt afflué dans la région. Pendant des décennies, les puits ont été pompés par un balancier en bois, basculé par un moteur, qui actionnait un train de tiges de pompage.

Un trépan à deux molettes : en tournant, ses cônes dentés roulent sur le fond et broient la roche.

Au Texas, le 10 janvier 1901, un puits foré en rotary à Spindletop, près de Beaumont, a éruptionné à environ 350 m de profondeur et projeté pendant neuf jours une colonne de pétrole bien au-dessus du derrick avant qu’on puisse le fermer. Les forages sont ensuite allés plus profond et ont dû traverser des roches plus dures. En 1909, Howard Hughes père a fait breveter un trépan à deux molettes dentées qui roulaient sur le fond du trou, et en 1922 James Abercrombie et Harry Cameron ont construit le premier obturateur anti-éruption à mâchoires efficace, qui fermait le puits en rapprochant deux mâchoires d’acier en travers de celui-ci. En 1925, Walter Trout, de la Lufkin Foundry and Machine Company, au Texas, a conçu le chevalet de pompage à contrepoids, aujourd’hui employé sur les champs pétrolifères du monde entier.