Stockage géologique du CO₂

L'industrie pétrolière recourt déjà depuis plusieurs décennies à l'injection de CO₂ dans les gisements pour améliorer la récupération des hydrocarbures. Elle a ainsi acquis de fait une expérience significative dans l'exploitation de gisements naturels de CO₂, dans la manipulation du CO₂, son transport et son injection dans le sous-sol. Les techniques mises en œuvre depuis le début des années 1950 ont permis de doubler le taux de récupération du pétrole en place dans les gisements.

Le CO₂ injecté maintient la pression du réservoir et, se dissolvant dans le pétrole, en diminue la viscosité et facilite son déplacement jusqu'au puits d'extraction. Grâce aux progrès réalisés ces dernières années, entre 30 et 60 % du gisement originel peut être extrait. On parle alors de récupération assistée du pétrole (en anglais EOR pour Enhanced Oil Recovery).

Une partie du CO₂ finit toujours par remonter à la surface dans un mélange de pétrole, d'eau et de gaz. Après traitement du pétrole et séparation, on peut choisir de récupérer le CO₂ pour le réinjecter et ainsi éviter de le laisser s'échapper à l'air libre. La solution du recyclage permet également de s'affranchir au moins partiellement de l'approvisionnement et de la fluctuation des prix du CO₂. Elle devrait se généraliser dans le cadre de la lutte contre l'effet de serre : avec l'utilisation plus systématique de l'injection de CO₂ comme technique de récupération assistée. L'industrie pétrolière pourrait alors augmenter les achats de CO₂ d'origine industrielle. Aujourd'hui, le CO₂ qu'elle utilise provient essentiellement de gisements naturels de CO₂ et seul 1/5 est issu du captage des émissions industrielles de CO₂.

Shéma du principe de récupération
Principe du procédé de récupération assistée du pétrole qui permet d'améliorer la production des gisements d'hydrocarbures en voie d'épuisement.  

Après plus d'un siècle d'une exploitation intensive, des milliers de gisements de pétrole et de gaz naturel arrivent en fin de production et certains d'entre eux pourraient constituer des sites intéressants de stockage géologique. Les capacités mondiales estimées de stockage sont de l'ordre de 1 000 milliards de tonnes de CO₂. Bien que 10 fois plus faibles que celles offertes par les aquifères salins, les capacités estimées des gisements de pétrole et de gaz naturel pourraient permettre de piéger le tiers des émissions mondiales pendant un siècle.

Vue générale des installations industrielles de gazéification du charbon de Beulah dans le Dakota du Nord (États-Unis) de la Dakota Gasification Company (DGC).

Depuis septembre 2000, une opération de récupération assistée de pétrole (EOR) par injection de CO₂ est menée par EnCana dans le champ pétrolier de Weyburn au Canada (Saskatchewan) et en janvier 2001, un programme de recherche international a démarré sous l'égide de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), baptisé “AIE Weyburn CO₂ Monitoring and Storage Project”.

Ce graphique montre l'augmentation de la production de pétrole qu'il a été possible de réaliser sur le site de Weyburn, grâce à l'injection de CO₂ effectuée à partir d'octobre 2000.

Son but : tirer parti de cette opération industrielle pour étudier le stockage géologique du CO₂ dans un réservoir pétrolier et examiner comment concilier récupération de pétrole et stockage à long terme. Le CO₂ provient d'une unité de gazéification de charbon située dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis. Il est acheminé jusqu'à Weyburn par un pipeline transfrontalier de 330 kilomètres conçu spécialement pour ce transport. Il est prévu d'injecter 1,8 million de tonnes de CO₂ par an pendant 15 ans, ce qui permettra de stocker définitivement 20 millions de tonnes de CO₂ tout en produisant 130 millions de barils supplémentaires de pétrole.

Le CO₂ injecté dans le gisement de pétrole de Weyburn (Canada) provient de l'usine de gazéification de charbon située à Beulah (États-Unis) : chaque jour, 5 000 tonnes de CO₂ transitent par un gazoduc transfrontalier long de 330 km.

L'Union européenne participe au financement du projet de recherche Weyburn. Les pays européens impliqués incluent le Danemark, la France (BRGM), l'Italie et le Royaume-Uni, en collaboration avec les équipes de recherche canadiennes et américaines. L'expérience acquise dans ce domaine sera déterminante pour l'avenir du stockage géologique dans les réservoirs d'hydrocarbures.

Modèle 3D du gisement de K12B : exploité depuis 1987, ce gisement de gaz naturel en voie d'épuisement bien connu constitue une cible de choix, parfaitement étanche pour le stockage de CO₂.

Exploité depuis 1987 en mer du Nord hollandaise par ProNed, filiale d'exploration-production de Gaz de France, le gisement de gaz naturel K12B arrive à épuisement. Le CO₂ extrait du gaz naturel est rejeté dans l'atmosphère. Gaz de France, dans le cadre d'une démarche d'étude avec les Pays-Bas (projet ORC pour Offshore Re-injection of CO₂), a installé un pilote pour réinjecter dans le gisement les dernières tonnes de CO₂ extraites.