Zelfs olievelden zijn niet immuun voor de tand des tijds:uit een nieuwe studie blijkt dat naarmate sommige van 's werelds grootste olievelden verouderen, de energie die nodig is om ze in bedrijf te houden, kan dramatisch stijgen, zelfs als de hoeveelheid aardolie die ze produceren daalt.

Als er geen rekening wordt gehouden met de veranderende energiebehoeften van olievelden, kunnen managers of beleidsmakers van olievelden de werkelijke klimaateffecten onderschatten, Stanford-wetenschappers waarschuwen.

De nieuwe bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur Klimaatverandering , gevolgen hebben voor emissies op lange termijn en klimaatmodellering, evenals het klimaatbeleid. "Huidige klimaat- en energiesysteemmodellen onderzoeken de effecten van uitputting van oliereservoirs meestal niet in detail, " zei co-auteur van de studie Adam Brandt, een assistent-professor energiebronnen engineering aan Stanford's School of Earth, Energie en Milieuwetenschappen. "Als olievelden bijna leeg raken, uitstoot per eenheid olie stijgt. Hiermee moet rekening worden gehouden bij toekomstige modelleringsinspanningen."

Een nauwkeurige schatting

In de nieuwe studie Stanford postdoctoraal onderzoeker Mohammad Masnadi werkte samen met Brandt om een ​​nieuwe softwaretool toe te passen die aan Stanford is ontwikkeld voor het berekenen van de uitstoot van broeikasgassen naar olievelden over de hele wereld die gedurende hun leven meer dan 1 miljard vaten olie hebben geproduceerd, soms "supergigantische" olievelden genoemd.

Conventionele schattingen van broeikasgassen berekenen emissies via een soort economische reverse engineering, waarbij een economische index wordt gebruikt om de geldwaarde van de eindproducten van een olieveld om te rekenen - of het nu gaat om verwerkte olie, aardgas of op aardolie gebaseerde producten - in de uitstoot van broeikasgassen. "Deze top-down benadering voor het omzetten van economische waarden in milieu- en energetische kosten mist veel onderliggende informatie, ' zei Masnadi.

Bovendien, veel onderzoeken kijken naar gegevens van slechts één punt in de tijd, en als resultaat slechts een momentopname van de uitstoot van broeikasgassen van een olieveld. Maar de wetenschappers van Stanford stellen dat om het meest nauwkeurige beeld te schetsen van de werkelijke klimaateffecten van een olieveld - en ook om de beste kans te hebben om die effecten te verminderen - het noodzakelijk is om de energiekosten in verband met elke fase van het aardolieproductieproces te beoordelen, en dit te doen voor de hele levensduur van het olieveld.

Ontwikkeld in Brandt's lab in Stanford, een softwaretool genaamd de Oil Production Greenhouse gas Emissions Estimator (OPGEE) is ontworpen om precies dat te doen. Voor een bepaald olieveld, OPGEE voert een zogenaamde levenscyclusanalyse uit, analyse van elke fase van het olieproductieproces - extractie, verfijning en transport. Vervolgens berekent het computermodellen hoeveel energie er bij elke stap wordt verbruikt. Van dit, wetenschappers kunnen precies berekenen hoeveel broeikasgas elk olieveld uitstoot.

"Dit bottom-up type analyse is nog niet eerder gedaan omdat het moeilijk is, " zei Masnadi. "Voor deze studie, we hadden meer dan 50 verschillende gegevens nodig voor elk olieveld voor elk jaar. Als je een olieveld van tientallen jaren probeert te analyseren, dat zijn veel gegevens."

Helaas, de meeste oliemaatschappijen zijn terughoudend om dit soort tijdelijke gegevens over hun olievelden vrij te geven. De onderzoekers van Stanford ontwikkelden twee oplossingen voor dit probleem. Eerst, ze verzamelden gegevens van plaatsen waar transparantiewetten vereisen dat gegevens over olieproductie openbaar worden gemaakt. Deze omvatten Canada, Noorwegen en het VK, en de staat Californië in de V.S. Ten tweede, het paar voerde een diepe datamining van de wetenschappelijke literatuur uit om aanwijzingen te vinden over de productieniveaus van olievelden in gepubliceerde onderzoeken.

Afnemend rendement

Uiteindelijk, het paar eindigde met gegevens die tientallen jaren teruggaan voor 25 wereldwijd belangrijke supergigantische olievelden. OPGEE toepassen op deze groep, ontdekten de wetenschappers dat voor veel van de superreuzenolievelden, de olieproductie nam met de tijd af naarmate de putten uitgeput raakten, maar de energie die nodig was om de resterende olie op te vangen, ging omhoog.

"Hoe meer olie er wordt gewonnen, hoe moeilijker het wordt om de olie die overblijft te extraheren, bedrijven moeten dus hun toevlucht nemen tot steeds energie-intensievere terugwinningsmethoden, zoals water, stoom- of gasoverstroming, ' zei Masnadi.

De zaken erger maken, olie die via dergelijke methoden wordt gewonnen, moet een intensievere oppervlaktebehandeling ondergaan om het overtollige water en gas eruit te filteren. In het laatste geval, dit kan resulteren in een overmaat aan kooldioxide en methaangas die doorgaans wordt geëlimineerd door verbranding - een proces dat "affakkelen" wordt genoemd - of door afblazen in de atmosfeer.

"We kunnen met deze resultaten aantonen dat een typisch groot olieveld een verdubbeling van de uitstoot per vat olie zal hebben over een exploitatieperiode van 25 jaar, ' zei Brandt.

Win-win

Hoe deze schadelijke cyclus te stoppen? Eén manier is door middel van strengere overheidsregels die bedrijven dwingen hun uitstoot van broeikasgassen te verminderen of het risico lopen de productie te moeten verlagen. Het is aangetoond dat dit werkt op twee Canadese offshore-velden, Hibernia en Terra Nova, waar regelgeving de uitstoot van broeikasgassen sterk heeft verlaagd door de olieproductie te beperken in velden waar gas wordt verspild door affakkelen en ontluchten.

"Betere regelgeving is zeker een deel van het antwoord, maar een meer vooruitstrevende oplossing is om energiebedrijven aan te moedigen de energie die ze nodig hebben om hun verouderende olievelden te exploiteren uit hernieuwbare bronnen zoals zonne-energie, wind of geothermie, ' zei Masnadi.

Hij noemt het voorbeeld van het in Californië gevestigde bedrijf GlassPoint Solar, die stoomgeneratoren op zonne-energie gebruikt om het gasverbruik en de koolstofemissies van zijn olievelden tot 80 procent te verminderen.

Goed gedaan, dergelijke oplossingen kunnen uiteindelijk een win-winsituatie zijn voor de industrie en het milieu, de Stanford-wetenschappers zeiden:door oliemaatschappijen te helpen de energiekosten te verlagen en tegelijkertijd hun klimaateffecten te verminderen.

De OPGEE-tool die Brandt's team heeft ontwikkeld, is al goedgekeurd door de California Air Resources Board om de uitstoot van broeikasgassen door transportbrandstoffen te helpen verminderen, maar Brandt denkt dat het ook nuttig kan zijn voor de industrie.

"Dit kan dienen als een opstap naar levenscyclusbeheer van veldemissies, "Brandt zei. "Bedrijven kunnen hun activiteiten plannen om de productie te maximaliseren en tegelijkertijd de uitstoot te minimaliseren."