Même les champs pétrolifères ne sont pas à l'abri des ravages du temps :une nouvelle étude révèle qu'à mesure que certains des plus grands champs pétrolifères du monde vieillissent, l'énergie nécessaire à leur fonctionnement peut augmenter considérablement même si la quantité de pétrole qu'ils produisent diminue.

Ne pas tenir compte de l'évolution des besoins énergétiques des champs pétrolifères peut amener les gestionnaires de champs pétrolifères ou les décideurs à sous-estimer les véritables impacts climatiques, Les scientifiques de Stanford mettent en garde.

Les nouvelles découvertes, publié dans la revue Nature Changement Climatique , ont des implications pour les émissions à long terme et la modélisation climatique, ainsi que la politique climatique. « Les modèles actuels de systèmes climatiques et énergétiques n'explorent généralement pas en détail les impacts de l'épuisement des réservoirs de pétrole, " a déclaré le co-auteur de l'étude Adam Brandt, professeur adjoint d'ingénierie des ressources énergétiques à la Stanford's School of Earth, Sciences de l'énergie et de l'environnement. "Alors que les champs pétrolifères s'épuisent, les émissions par unité de pétrole augmentent. Cela devrait être pris en compte dans les futurs efforts de modélisation. »

Une estimation précise

Dans la nouvelle étude, Le chercheur postdoctoral de Stanford, Mohammad Masnadi, a travaillé avec Brandt pour appliquer un nouvel outil logiciel développé à Stanford pour calculer les émissions de gaz à effet de serre des champs pétrolifères du monde entier qui ont produit plus d'un milliard de barils de pétrole au cours de leur vie. parfois appelés champs pétrolifères « super-géants ».

Les estimations conventionnelles de gaz à effet de serre calculent les émissions par une sorte d'ingénierie inverse économique, par lequel un indice économique est utilisé pour convertir la valeur monétaire des produits finaux d'un champ pétrolifère - qu'il s'agisse de pétrole traité, gaz naturel ou produits à base de pétrole - en émissions de gaz à effet de serre. "Cette approche descendante pour convertir les valeurs économiques en coûts environnementaux et énergétiques manque beaucoup d'informations sous-jacentes, " a déclaré Masnadi.

Quoi de plus, de nombreuses études examinent les données à partir d'un seul point dans le temps, et, par conséquent, ne capture qu'un instantané des émissions de gaz à effet de serre d'un champ pétrolifère. Mais les scientifiques de Stanford soutiennent que pour brosser le tableau le plus précis des véritables impacts climatiques d'un champ pétrolifère - et avoir également les meilleures chances de réduire ces impacts - il est nécessaire d'évaluer les coûts énergétiques associés à chaque étape du processus de production de pétrole, et de le faire pendant toute la durée de vie du champ pétrolifère.

Développé dans le laboratoire de Brandt à Stanford, un outil logiciel appelé l'Estimateur des émissions de gaz à effet de serre de la production pétrolière (OPGEE) est conçu pour faire exactement cela. Pour un champ pétrolifère donné, OPGEE effectue ce qu'on appelle une évaluation du cycle de vie, analyser chaque phase du processus de production du pétrole - extraction, raffinement et transport. Il utilise ensuite des modèles informatiques pour calculer la quantité d'énergie consommée à chaque étape. De là, les scientifiques peuvent calculer précisément la quantité de gaz à effet de serre émise par chaque champ pétrolifère.

« Ce type d'analyse ascendante n'a pas été fait auparavant parce que c'est difficile, " Masnadi a déclaré. "Pour cette étude, nous avions besoin de plus de 50 données différentes pour chaque champ pétrolifère chaque année. Lorsque vous essayez d'analyser un champ pétrolifère sur plusieurs décennies, ça fait beaucoup de données."

Malheureusement, la plupart des compagnies pétrolières sont réticentes à publier ce type de données temporelles sur leurs champs pétrolifères. Les chercheurs de Stanford ont développé deux solutions de contournement à ce problème. D'abord, ils ont collecté des données à partir d'endroits où les lois sur la transparence exigent que les données sur la production pétrolière soient rendues publiques. Ceux-ci comprenaient le Canada, la Norvège et le Royaume-Uni, et l'État de Californie aux États-Unis. Deuxièmement, la paire a mené une mine de données approfondie de la littérature scientifique pour rechercher des indices sur les niveaux de production des champs pétrolifères dans les études publiées.

Rendements décroissants

À la fin, la paire s'est retrouvée avec des données remontant à des décennies pour 25 champs pétrolifères super-géants d'importance mondiale. En appliquant OPGEE à ce groupe, les scientifiques ont découvert que pour de nombreux champs pétrolifères super-géants, la production de pétrole a diminué avec le temps à mesure que les puits s'épuisent, mais l'énergie dépensée pour capturer le pétrole restant a augmenté.

« Plus on extrait de pétrole, plus il devient difficile d'extraire l'huile qui reste, les entreprises doivent donc recourir à des modes de valorisation de plus en plus énergivores, comme l'eau, noyage de vapeur ou de gaz, " a déclaré Masnadi.

Faire empirer les choses, le pétrole récupéré par de telles méthodes doit subir un traitement de surface plus intense pour filtrer l'excès d'eau et de gaz. Dans le dernier cas, cela peut entraîner un excès de dioxyde de carbone et de méthane qui est généralement éliminé par combustion - un processus appelé « torchage » - ou par évacuation dans l'atmosphère.

"Nous pouvons montrer avec ces résultats qu'un grand champ pétrolifère typique aura un doublement des émissions par baril de pétrole sur une période d'exploitation de 25 ans, " a déclaré Brandt.

Gagnant-gagnant

Comment arrêter ce cycle néfaste ? L'un des moyens consiste à appliquer des réglementations gouvernementales plus strictes qui obligent les entreprises à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre ou à risquer de devoir réduire leur production. Il a été démontré que cela fonctionnait dans deux champs extracôtiers canadiens, Hibernia et Terra Nova, où la réglementation a fortement réduit les émissions de gaz à effet de serre en limitant la production de pétrole dans les champs où le gaz est gaspillé par le torchage et la ventilation.

"Une meilleure réglementation fait certainement partie de la réponse, mais une solution plus progressive consiste à encourager les entreprises énergétiques à puiser l'énergie dont elles ont besoin pour exploiter leurs champs pétrolifères vieillissants à partir de sources renouvelables telles que l'énergie solaire, éolienne ou géothermique, " a déclaré Masnadi.

Il cite l'exemple de la société californienne GlassPoint Solar, qui utilise des générateurs de vapeur à énergie solaire pour réduire jusqu'à 80 % la consommation de gaz et les émissions de carbone de ses champs pétrolifères.

Bien fait, de telles solutions pourraient finir par être gagnant-gagnant pour l'industrie et l'environnement, les scientifiques de Stanford ont dit, en aidant les compagnies pétrolières à réduire leurs coûts énergétiques tout en réduisant leurs impacts climatiques.

L'outil OPGEE développé par l'équipe de Brandt a déjà été adopté par le California Air Resources Board pour aider à réduire les émissions de gaz à effet de serre des carburants de transport, mais Brandt pense que cela pourrait également s'avérer utile à l'industrie.

« Cela peut servir de tremplin vers la gestion du cycle de vie des émissions sur le terrain, " Brandt a déclaré. "Les entreprises pourraient planifier des opérations pour maximiser la production tout en minimisant les émissions."