Analyse exergétique et Optimisation dynamique des systèmes de production d’hydrocarbures dans la perspective de réduire les émissions de CO2. ; Exergy analysis and dynamic optimization of petroleum production systems to reduce CO2 emissions

Ce projet de recherche s’inscrit dans une démarche d’amélioration de l’efficacité énergétique et de la réduction des émissions de gaz à effet de serre des systèmes de production de pétrole et de gaz au sein du groupe Total.L’analyse exergétique a été développée et appliquée pour la première fois à la partie subsurface (réservoir-puits) et élargie pour l’ensemble du système de production de pétrole et de gaz, permettant de quantifier les différentes pertes et destructions d’exergie, l’exergie naturelle fournie par le réservoir et l’exergie générée artificiellement (activation), pour des exemples théoriques et réels. Nous avons aussi proposé une représentation avec des diagrammes de Grassmann adaptés pour afficher les résultats de l’analyse exergétique sur l’ensemble du système de production. Enfin, les résultats de l’analyse exergétique nous ont permis de proposer des solutions technologiques pour améliorer la productivité et réduire les émissions de CO2.Dans la deuxième partie de ce projet nous avons développé une nouvelle méthodologie pour l’optimisation dynamique des systèmes de production d’hydrocarbures dans l’environnement contraint des logiciels dédiés à la production pétrolière (en l’occurrence dans cette thèse la suite IPM (Integrated Production Modeling) développée par PETEX). L’objectif est de proposer une optimisation simultanée de la structure et des paramètres opératoires du système de production (écoulement naturel ou assisté? quel type d’activation: gas-lift, pompes? quel type de pompe?) tout le long de la vie du champ. Deux fonctions objectif sont proposées pour évaluer la performance des systèmes de production d’hydrocarbures pendant tous leurs cycles de vie : i) l’exergie nette cumulée (CNE) et ii) profit cumulé (CNP). Le problème énoncé est ensuite résolu à l'aide de la suite IPM de PETEX, couplée au calculateur thermodynamique Simulis® Thermodynamics (PROSIM) pour les calculs exergétiques. L’approche est une approche séquentielle et les pas horaires sont de l’ordre de l’année, chaque pas ...