Неспособность принять во внимание меняющиеся потребности нефтяных месторождений в энергии может привести к тому, что менеджеры нефтяных месторождений или политики будут недооценивать истинное воздействие на климат, предупреждают ученые Стэнфорда.Новые результаты, опубликованные в журнале Nature Climate Change, имеют значение для долгосрочных выбросов и моделирования климата, а также для климатической политики. «Современные модели климатических и энергетических систем обычно не исследуют воздействие истощения нефтяных резервуаров в деталях», — сказал соавтор исследования Адам Брандт, доцент кафедры энергетики Стэнфордской школы наук о Земле, энергии и окружающей среде. «По мере того, как месторождения заканчиваются, выбросы на единицу нефти увеличиваются. Это следует учитывать при будущих усилиях по моделированию».Точная оценка
В новом исследовании Стэнфордский научный сотрудник Мохаммад Маснади работал с Брандтом над применением нового программного инструмента, разработанного в Стэнфорде, для расчета выбросов парниковых газов на нефтяных месторождениях по всему миру, которые за время своего существования произвели более 1 миллиарда баррелей нефти, что иногда называют «супер -гигантские »месторождения нефти.Традиционные оценки парниковых газов рассчитывают выбросы с помощью своего рода экономического обратного инжиниринга, при котором экономический индекс используется для преобразования денежной стоимости конечных продуктов нефтяного месторождения — будь то переработанная нефть, природный газ или продукты на основе нефти — в парниковый газ. выбросы. «Этот нисходящий подход к преобразованию экономических ценностей в экологические и энергетические затраты упускает много основной информации», — сказал Маснади.Более того, многие исследования рассматривают данные только за один момент времени и в результате получают только моментальный снимок выбросов парниковых газов на нефтяном месторождении. Но ученые Стэнфордского университета утверждают, что для того, чтобы составить наиболее точную картину истинного воздействия нефтяного месторождения на климат — а также иметь наилучшие шансы уменьшить это воздействие — необходимо оценить затраты на энергию, связанные с каждым этапом процесса добычи нефти. , и делать это в течение всего срока эксплуатации месторождения.
Разработанный в лаборатории Брандта в Стэнфорде программный инструмент под названием «Оценка выбросов парниковых газов при добыче нефти» (OPGEE) предназначен именно для этого. Для любого месторождения OPGEE выполняет так называемую оценку жизненного цикла, анализируя каждую фазу процесса добычи нефти — добычу, переработку и транспортировку.
Затем он использует компьютерные модели для расчета количества энергии, потребляемой на каждом этапе. Исходя из этого, ученые могут точно рассчитать, сколько парниковых газов выбрасывает каждое месторождение нефти.«Такой восходящий анализ раньше не проводился, потому что это сложно», — сказал Маснади. «Для этого исследования нам потребовалось более 50 различных данных по каждому месторождению за каждый год.
Когда вы пытаетесь проанализировать месторождение на протяжении десятилетий, это очень много данных».К сожалению, большинство нефтяных компаний не хотят публиковать временные данные такого рода о своих месторождениях.
Исследователи из Стэнфорда разработали два способа решения этой проблемы. Во-первых, они собрали данные из мест, где законы о прозрачности требуют, чтобы данные о добыче нефти были общедоступными. К ним относятся Канада, Норвегия и Великобритания, а также штат Калифорния в США. Во-вторых, пара провела глубокий сбор данных в научной литературе, чтобы найти подсказки об уровнях добычи на месторождениях в опубликованных исследованиях.
Убывающая отдачаВ конце концов, пара получила данные за десятилетия по 25 глобально важным сверхгигантским месторождениям нефти. Применив OPGEE к этой группе, ученые обнаружили, что для многих супергигантских нефтяных месторождений добыча нефти со временем снижалась, поскольку скважины истощались, но энергия, затрачиваемая на улавливание оставшейся нефти, росла.
«Чем больше добывается нефти, тем сложнее становится добывать оставшуюся нефть, поэтому компаниям приходится прибегать к все более энергоемким методам добычи, таким как заводнение водой, паром или газом», — сказал Маснади.Что еще хуже, нефть, добываемая с помощью таких методов, должна подвергаться более интенсивной обработке поверхности, чтобы отфильтровать избыток воды и газа. В последнем случае это может привести к избытку углекислого газа и газообразного метана, который обычно удаляется путем сжигания — процесс, называемый «сжигание на факеле» — или выброс в атмосферу.
«С помощью этих результатов мы можем показать, что на типичном крупном нефтяном месторождении выбросы на баррель нефти за 25-летний период эксплуатации увеличиваются вдвое», — сказал Брандт.БеспроигрышныйКак остановить этот вредоносный цикл?
Один из способов — ужесточение государственного регулирования, вынуждающее компании сокращать выбросы парниковых газов или рисковать снижением производства. Было показано, что это работает на двух канадских оффшорных месторождениях, Hibernia и Terra Nova, где нормативные акты резко снизили выбросы парниковых газов за счет ограничения добычи нефти на месторождениях, где газ тратится впустую путем сжигания и сброса в атмосферу.«Лучшее регулирование, безусловно, является частью ответа, но более прогрессивным решением является поощрение энергетических компаний к использованию энергии, необходимой им для эксплуатации своих стареющих нефтяных месторождений, из возобновляемых источников, таких как солнце, ветер или геотермальная энергия», — сказал Маснади.Он приводит в пример калифорнийскую компанию GlassPoint Solar, которая использует парогенераторы на солнечных батареях, чтобы сократить потребление газа и выбросы углерода на своих месторождениях почти на 80 процентов.
При правильном использовании такие решения могут оказаться беспроигрышными для промышленности и окружающей среды, заявили ученые Стэнфордского университета, поскольку они помогут нефтяным компаниям снизить затраты на электроэнергию при одновременном снижении их воздействия на климат.Инструмент OPGEE, разработанный командой Брандта, уже был принят Калифорнийским советом по воздушным ресурсам для сокращения выбросов парниковых газов от транспортного топлива, но Брандт считает, что он также может оказаться полезным для промышленности.
«Это может послужить ступенькой к управлению жизненным циклом полевых выбросов», — сказал Брандт. «Компании могли планировать операции, чтобы максимизировать производство при минимизации выбросов».