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石油は、地球の表面下から採取できる化石燃料です。石油の貯留層は、高圧下の浅い海で植物、藻類、堆積物が混ざり合うことによって形成されます。石油は主に石油掘削によって回収されます。地震探査などの方法が石油貯留層の位置特定に使用されます。石油掘削装置や石油プラットフォームは、地中に長い穴を掘って油井を作り、石油を抽出するために使用されます。抽出された石油は精製され、ガソリンやタイヤ、冷蔵庫などの製品が作られます。石油の抽出は危険を伴う場合があり、石油流出事故につながることもあります。[ 1 ]
地質学者や地球物理学者は、石油貯留層を形成する可能性のある地質構造を探すために地震探査を利用する。「古典的な」方法では、近くの地下で爆発を起こし、その地震応答を観測することで、地下の地質構造に関する情報を得る。しかし、自然発生する地震波から情報を抽出する「受動的な」方法も用いられる。[ 2 ]
石油探査には、重力計や磁力計などの他の機器も使用されます。原油の採掘は通常、地下の油田に井戸を掘削することから始まります。油井が掘削されると、地質学者（掘削現場では「マッドロガー」と呼ばれる）がその存在を記録します。
歴史的にアメリカ合衆国では、一部の油田では石油が自然に地表に湧き出ていましたが、アラスカの一部を除いて、これらの油田のほとんどは既に枯渇しています。多くの場合、経済的に採算の取れる抽出率を得るために、同じ貯留層に多数の井戸（多分岐井戸と呼ばれる）が掘削されます。一部の井戸（二次井戸）は、貯留層の圧力を高めたり維持したり、経済的な抽出を可能にするために、貯留層に水、蒸気、酸、または様々なガス混合物を注入することがあります。
油井は、石油掘削装置を用いて地中に長い穴を掘ることによって作られます。新しく掘削された油井の構造的強度を確保するため、穴の中に鋼管（ケーシング）が設置されます。次に、油が油井に流れ込むように、油井の底部に穴が開けられます。最後に、上部に「クリスマスツリー」と呼ばれる一連のバルブが取り付けられます。これらのバルブは圧力を調整し、流量を制御します。この掘削プロセスは、石油産業における3つの主要サービスの一つである「上流」に分類され、他の3つは「中流」と「下流」です。
初期回復段階において、貯水池の駆動力は、いくつかの自然メカニズムによって生じる。
一次回復段階における回復率は通常5～15％である。[ 3 ]
油田内の地下圧力が、石油（およびそれに伴うガス）を地表に押し上げるのに十分であれば、石油を回収するために必要なのは、坑口に複雑なバルブ群（クリスマスツリー）を設置し、さらに貯蔵と処理のために坑井をパイプライン網に接続するだけです。一次回収の際、抽出率を高めるために、ビームポンプや水中電動ポンプ（ESP）などのポンプを使用して石油を地表に汲み上げることがあります。これらは人工揚水装置として知られています。
油井の寿命が経過するにつれて、圧力は低下します。天然の貯留層駆動力が弱まり、油を地表に押し上げるのに十分な地下圧力がなくなると、二次回収法が適用されます。これらの方法は、流体を注入して貯留層圧力を上昇させることで貯留層に外部エネルギーを供給し、天然の貯留層駆動力を人工的な駆動力で増加または置き換えることに依存しています。二次回収技術は、水注入、ガス再注入、ガスリフトによって貯留層の圧力を上昇させます。ガス再注入とガスリフトはそれぞれ、随伴ガス、二酸化炭素、またはその他の不活性ガスを使用して、油ガス混合物の密度を下げ、流動性を向上させます。水注入作業による典型的な回収率は、油の特性と貯留岩の特性によって異なりますが、約30%です。平均すると、一次および二次石油回収作業後の回収率は35～45%です。[ 3 ]
強化型、あるいは三次型石油回収法は、石油の流動性をさらに高めることで、抽出量を増加させる。
熱強化石油回収法（TEOR）は、石油を加熱して粘度を下げ、抽出しやすくする三次回収技術です。蒸気注入はTEORの最も一般的な形態であり、多くの場合、コジェネレーションプラントで行われます。このタイプのコジェネレーションプラントは、ガスタービンを使用して発電し、その廃熱を使用して蒸気を生成し、それを貯留層に注入します。この回収方法は、非常に重質の石油を産出するものの、米国の石油生産量の10%を占めるサンホアキンバレーでの石油生産量を増やすために広く使用されています。火炎注入（原位置燃焼）はTEORの別の形態ですが、蒸気の代わりに、石油の一部を燃焼させて周囲の石油を加熱します。
時折、界面活性剤（洗剤）を注入して、貯留層内の水と油の間の表面張力を変化させ、そうでなければ残留油として貯留層内に残る油を移動させる。[ 4 ]
粘度を下げるもう一つの方法は、二酸化炭素注入法である。
三次回収により、貯留層の石油のさらに5%から15%を回収することが可能になります。[ 3 ]カリフォルニアの重質油田（ミッドウェイ・サンセット油田など）では、蒸気注入により石油埋蔵量と最終的な石油回収量が2倍、あるいは3倍に増加しました。[ 5 ]
三次回収は、二次回収だけでは十分な石油抽出を継続できない場合に開始されますが、石油の抽出が依然として採算に見合う場合に限ります。これは、抽出方法のコストと原油の現在の価格によって決まります。価格が高いときは、以前は採算が合わなかった油井が再び使用され、価格が低いときは、抽出が抑制されます。
微生物処理は、三次回収法の一つです。特殊な微生物混合物を用いて、石油中の炭化水素鎖を処理・分解することで、石油の回収を容易にします。また、従来の方法に比べて経済的です。テキサス州など一部の州では、二次三次回収と呼ばれる方法でこれらの微生物を使用することに対して税制優遇措置が設けられています。これらの微生物を供給している企業はごく少数です。
回収可能な石油の量は、いくつかの要因によって決まります。
頁岩のように貯留岩が「緻密」な場合、一般的に石油は流れ込むことができないが、砂岩のように浸透性が高い場合は、石油は自由に流れる。
油井の回収量は、生産が停止するまで確実には分からないものの、石油技術者は、数年先の生産量減少率予測に基づいて、推定最終回収量（EUR）を算出することが多い。その際、様々なモデル、数学的手法、近似法が用いられる。
シェールガスの最終回収量（EUR）を予測するのは難しく、回収方法によっては、坑井の生産量減少を実際よりも過小評価してしまう可能性がある。
石油・ガス採掘労働者は特有の健康と安全上の課題に直面しており、国立労働安全衛生研究所（NIOSH）は、労働安全衛生問題に関する介入戦略を特定し提供するための国家職業研究アジェンダ（NORA）において、優先産業分野として認識している。 [ 6 ] [ 7 ] 2003年から2013年の間に、職業上の死亡事故の年間発生率は36.3%大幅に減少したが、この期間に労働者数が増加したため、米国の石油・ガス採掘産業における労働関連の死亡者数は27.6%増加し、合計1,189人が死亡した。労働者の死亡事故の3分の2は、輸送事故や物体または機器との接触によるものであった。致命的な負傷を負った人の50%以上は、油井の保守を行う企業に雇用されていた。危険制御には、陸上輸送の安全方針や自動化技術などの工学的制御が含まれる。 [ 8 ]
2023年にCDCは、2014年から2019年の間に470人の労働者が死亡したと発表した。[ 9 ]
石油やガスが燃焼すると、二酸化炭素が大気中に放出されます。石油などの化石燃料は、二酸化炭素排出量の89%を占めています。[ 10 ]炭素排出は気候変動を引き起こし、海面上昇や天候悪化によって人々の安全に悪影響を及ぼします。