Document de recherche 2002/120
Modélisation du devenir du pétrole, des boues de forage et de l'eau produits par l'industrie extracôtière du pétrole et du gaz appliquée au bassin de la Reine-Charlotte.
Par Crawford, W., Cretney, W., Cherniawsky, J., Hannah, C.
Résumé
On expose dans ce document le devenir du pétrole, de l’eau produite et des boues de forage qui peuvent s’échapper dans l’océan dans le cadre des activités d’exploration et de production en plus d’examiner les modèles utilisés pour l’étudier. Les dégagements de pétrole sont généralement accidentels alors que l’eau produite et les boues de forage sont normalement déversés dans le cadre de l’exploration pétrolière et de la production de pétrole.
Les efforts de modélisation du devenir dans l’océan des contaminants libérés par l’industrie pétrolière et gazière exigent l’utilisation de modèles génériques et de modèles spécifiques à des emplacements. Des modèles génériques, simulant le comportement des contaminants dans l’océan, ont été mis au point pendant un intervalle de plusieurs décennies et englobent les connaissances cumulées issues d’expériences en laboratoire et sur le terrain, d’études théoriques et d’expériences sur des dégagements aigus et chroniques de contaminants assemblées dans le but de fournir à l’industrie et aux organismes de réglementation des lignes directrices pour une exploitation sécuritaire et sans danger pour l’environnement. L’étalement du pétrole sur l’océan ou son advection par les vents et l’évaporation du pétrole constituent des exemples de processus modélisés.
Les modèles informatiques intégrés ont comme fonction la combinaison de ces processus individuels dans des applications logicielles fournissant des évaluations raisonnables des risques que posent les contaminants et de leur incidence. Au cours de la dernière décennie, plusieurs produits commerciaux ont été mis au point pour satisfaire ces besoins et quelques outils additionnels ont été mis au point par des organismes gouvernementaux et sans but lucratif. Ces modèles intégrés abordent deux problèmes; premièrement, l’étalement et la dérive des contaminants dans l’océan doivent être simulés avant l’exploration afin de répondre à des questions comme les suivantes.
- Si des contaminants sont déversés en un point donné, quels emplacements littoraux seront vraisemblablement touchés?
- Où pourrait se produire un déversement qui menacerait un emplacement littoral particulièrement préoccupant?
- Quelles concentrations de contaminants atteindraient vraisemblablement un emplacement donné lors de déversements isolés de grandes quantités ou de déversements plus fréquents de volumes moindres?
Deuxièmement, s’il y a exploration à la recherche d’hydrocarbures, des modèles intégrés de prévision des déplacements de tout contaminant déversé doivent être disponibles pour permettre les opérations de nettoyage et de protection. On s’attend à ce que des modèles intégrés soient disponibles pour l’étude de tels problèmes en cas de déversements de contaminants flottants. Dans le cas des boues de forage et de l’eau produite, dont de raisonnablement petites quantités peuvent être déversées dans l’océan pendant toute la durée de la production pétrolière et gazière dans une région, il pourra s’avérer nécessaire de mettre au point de nouvelles applications. Tous les modèles intégrés exigent comme intrants de l’information spécifique à des emplacements. Des processus comme l’évaporation, l’étalement et l’émulsification du pétrole dépendent de caractéristiques du pétrole local. Des processus comme la dérive, l’émulsification et l’adhérence aux rivages exigent des connaissances de la pente et des matériaux des rivages, des courants océaniques, des courants de marée, des régimes des vents et des vagues et ce en chaque emplacement du bassin ainsi que pour chaque saison de l’année.
Jusqu’en 1996, un financement était fourni par le Groupe interministériel de la recherche et du développement énergétiques (GRDE) et Pêche et Océans Canada pour l’étude de l’océanographie physique du bassin de la Reine-Charlotte en concentrant les efforts sur les saisons entre la fin du printemps et le début de l’automne. Ces études ont fourni de l’information concernant les propriétés océanographiques générales de la région (Cretney et coll. (2003)) et ont permis de commencer à mettre au point des modèles hydrodynamiques numériques des courants océaniques à introduire dans les modèles informatiques intégrés. Les ordinateurs plus rapides et d’une capacité de stockage en mémoire et sur disque à moindre coût aujourd’hui disponibles permettront l’amélioration nécessaire de ces modèles.
Recommandations
- La réussite de la modélisation des impacts sub-létaux des boues de forage et de l’eau produite exige un actif programme de mesure en laboratoire des relations doses-réponses pour les contaminants en cause et les organismes d’intérêt.
- Des modèles intégrés du devenir des contaminants doivent être mis en oeuvre pour le bassin de la Reine-Charlotte et appliqués afin de déterminer les risques d’incidence des contaminants pour des emplacements dans cette région. Si du pétrole est découvert pendant les travaux d’exploration, ses propriétés doivent être déterminées et introduites dans des modèles intégrés du devenir des contaminants dans la région avant la mise en valeur du pétrole et du gaz. Ces modèles doivent tenir compte des caractéristiques météorologiques, océaniques et littorales locales.
- Plusieurs modèles hydrodynamiques numériques de l’océan ont été appliqués au bassin de la Reine-Charlotte et évalués d’après des observations océanographiques. Le financement de ce programme par le GRDE a cessé en 1996. Depuis la fin de ce programme, des ordinateurs plus rapides et des modèles hydrodynamiques améliorés ont été mis au point par la communauté internationale et un financement devrait être assuré pour l’application de ces améliorations à l’étude du bassin de la Reine-Charlotte. Il est nécessaire d’améliorer les simulations hivernales des courants, des courants de marée, des courants sur le fond, des taux d’échange d’eau entre bassins, de la pénétration des contaminants dans les bras de mer, les chenaux et les baies ainsi que des possibilités que du pétrole s’enfonce sous l’eau de surface saumâtre pour pénétrer dans les indentations du littoral sous la surface.
- Des observations additionnelles sont nécessaires pour l’obtention de meilleures simulations des courants océaniques et de la dérive. Un programme de mesure des courants en hiver au moyen de bouées dérivantes facilitera la détermination de la pénétration en surface du pétrole dans les indentations du littoral. De meilleures mesures des courants sur le fond faciliteront la détermination de la dispersion des boues de forage autour des têtes de puits vers les entités biologiques exceptionnelles comme les récifs à éponges.
- Depuis la fin du programme sur le terrain financé par le GRDE en 1996, il y a eu dans le nord-est de l’océan Pacifique des changements majeurs d’une année à l’autre des propriétés de l’eau de mer qui semblent avoir eu une incidence sur les stocks de poissons dans le bassin de la Reine-Charlotte. Un financement devrait être assuré pour un programme permanent de détermination des changements des propriétés de l’eau de mer d’une année à l’autre et de leur incidence sur l’écologie et les stocks de poissons. Si de telles recherches ne sont pas effectuées, il sera difficile de distinguer les changements écologiques attribuables aux contaminants de ceux engendrés par la variabilité et le changement climatiques.
- Des mesures et des prévisions précises des vents sont essentielles pour la prévision du comportement des déversements et l’évaluation des risques. L’actuel réseau de bouées météorologiques canadiennes sur la côte du Pacifique devrait être considéré comme le minimum requis pour l’obtention des données à introduire aux fins de la modélisation des déversements de pétrole et de l’évaluation des régions menacées. Les bouées météorologiques canadiennes permettent la mesure des vents au centre des chenaux et ne fournissent pas l’information nécessaire sur les vents près des littoraux qui auront une incidence sur l’adhérence du pétrole aux plages et sur sa pénétration dans les indentations et les chenaux étroits. Des données en temps réel sur les vents telles que celles fournies par les bouées météorologiques canadiennes et des prévisions des vents basées sur des modèles régionaux à grande résolution doivent être mises à la disposition des équipes d’intervention en cas de déversement si des travaux d’exploration à la recherche d’hydrocarbures doivent être exécutés.
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