Una volta terminate le attività di ricerca di idrocarburi e individuata quindi una potenziale trappola, si procede con la perforazione di un pozzo esplorativo.
La tecnica più utilizzata per questo tipo di operazione è la cosiddetta tecnica a rotazione: attraverso uno scalpello rotante si esercita un’azione di scavo sulla roccia. Lo scalpello è fissato all’estremità di una serie di aste d’acciaio sostenute da una torre, derrick, alta circa 50 metri. A seconda della profondità del pozzo le aste possono essere aggiunte per avvitamento e raggiungere anche 6000-7000 metri di lunghezza.
All’interno delle aste circolano i cosiddetti fanghi di perforazione, che lubrificano e raffreddano lo scalpello, consolidano le pareti del pozzo e trasportano in superficie i detriti di perforazione prodotti dalla frantumazione delle rocce. Il pozzo, man mano che si raggiungono le profondità programmate, viene rivestito con tubi metallici, detti casing, di diametro decrescente per diverse tratte di pozzo e di poco inferiore rispetto a quello del foro perforato. Una volta giunti alla quota stabilita, i tubi vengono avvitati tra loro e cementati alle pareti, allo scopo di isolare gli strati attraversati e garantire la stabilità del pozzo.
Dopo aver raggiunto la profondità finale programmata, vengono eseguite una serie di operazioni di accertamento minerario, che consentono di valutare se il giacimento è mineralizzato e quindi contiene idrocarburi in quantità commercialmente sfruttabile, oppure è sterile. In numerosi casi le attività di ricerca degli idrocarburi s’interrompono proprio in questa fase: se il pozzo è sterile, il pozzo viene sigillato seguendo criteri di sicurezza e di tutela ambientale previsti per legge. È, infatti, fondamentale garantire un equilibrio nel terreno perforato ed evitare che il pozzo, chiuso e abbandonato, possa subire qualsiasi alterazione nel corso del tempo.
Gli impianti di perforazione si differenziano secondo l’ambiente in cui devono operare: terraferma (on-shore) oppure in mare (off-shore).