Optimizing the carbon footprint of an offshore upstream asset by maximizing its energy efficiency: An integrated exergetic modeling approach

Le contexte climatique actuel requiert une décarbonation massive des actifs de production d’hydrocarbures. L’objectif de cette étude consiste à élaborer une méthodologie avancée pour l’évaluation quantitative et l’optimisation de la performance énergétique et des émissions de gaz à effet de serre d’une installation amont offshore en exploitation. À l’aide d’un modèle exergétique dynamique implémenté en Python, cette approche permet de simuler à la fois la dynamique du réservoir en sous-sol et le comportement des procédés en surface. Son architecture flexible prend en charge un large éventail d’interfaces et de solveurs d’optimisation. Le modèle intègre le logiciel GAP de Petex pour la modélisation des écoulements en sous-sol et la gestion du réservoir, ainsi que le logiciel BEST, propriété de TotalEnergies, adapté à la simulation des procédés en surface permettant ainsi une analyse holistique du système. Un bilan exergétique est réalisé sur l’ensemble de la chaîne de production, et les résultats du modèle sont comparés aux données historiques de production du site pour validation. Les résultats de l’étude initiale révèlent que les unités de traitement en surface, en particulier les turbines à gaz utilisées pour la réinjection de gaz lift, sont responsables de plus de 70 % de la destruction totale d’exergie. Ces zones inefficaces énergétiquement sont prioritaires par rapport aux réductions des émissions de carbone. Les variables des procédés de surface identifiées pour l’optimisation incluent la pression de séparation des hydrocarbures du premier séparateur de surface, la configuration du train de recompression du gaz et la répartition de la charge des turbines, chacune influençant de manière significative l’intensité de l’empreinte carbone du site sous contraintes opérationnelles. Les tests d’optimisation préliminaires démontrent une corrélation directe entre la minimisation des irréversibilités de procédé et les émissions de GES. Ainsi, le modèle proposé permet de prédire les interdépendances liées à l’interaction entre la surface et la subsurface afin d'optimiser l'intégration des différents éléments de l'installation industrielle tout au long de son cycle de vie, visant à une meilleure utilisation de l’énergie et à la réduction significative de son impact environnemental.

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