co 2 maîtrisé | carburants diversifiés | véhicules économes | raffinage propre | réserves...

CO2 maîtrisé | Carburants diversifiés | Véhicules économes | Raffinage propre | Réserves prolongées

La R&D et l'innovation dans les hydrocarbures et les nouvelles technologies pour l'énergie

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La R&D et l'innovation dans les hydrocarbures et les nouvelles technologies pour l'énergie

Nathalie Alazard-Toux et Philippe UngererIFP

La R&D et l'innovation dans les hydrocarbures et les nouvelles technologies pour l'énergie2

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La R&D et l'innovation dans les hydrocarbures:les acteurs

Les acteurs Compagnies pétrolières internationales – IOCs Compagnies nationales - NOCs Sociétés de services parapétroliers - ISCs Organismes publics ou parapublics de recherche &

développement


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Les acteurs

Groupes pétroliers intégrés à dimension international. Ex: Shell, ExxonMobil, BP, Total, ChevronTexaco,...

Compagnies pétrolières non-intégrées, indépendantes. Ex: Perenco, Maurel & Prom

Historique Passé

R&D centrée dans les IOC (20 à 30 ans) avec une recherche qui touche tous les domaines, de l'amont à l'aval pétrolier et gazier, voire d'autres domaines

Compagnies pétrolières- IOC


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Les acteurs

Évolution avec la baisse du prix du baril dans les années 80 recentrage des activités de R&D sur le core business et baisse des budgets R&D

avec la baisse du prix du brut à la fin des années 90, restructuration et fusions acquisitions externalisation (plus ou moins importantes selon les compagnies) d'une partie de la R&D


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US$/b

Prix du pétrole


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Les acteurs

Aujourd'hui des IOC avec forte activité de R&D interne. Ex: Total, Shell des IOC avec forte externalisation de la R&D. Ex: BP Amoco dans tous les cas:

coopération avec équipes externes (laboratoires, CdR, universités, compagnies de services)

en interne maintenir une compétence pour permettre de comprendre, juger, orienter les travaux externes


•coopération avec équipes externes

•développement de compétences internes

Forte activité

R&D interne

Activité R&D

interne réduite

Comment gérer au mieux mes actifs


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Les acteurs

Grands groupes fournisseurs d'équipements et de services Technip, Schlumberger, Halliburton, Baker&Hugues, Dresser,...

Sociétés spécialisées focalisées sur des secteurs précis CGG, Nabors industries, Transocean, Acergy,...

Les secteurs d'activité: géophysique, forage et services associés, ingénierie, travaux sous-marins et construction de facilités pour gisements, raffinage

Secteur des Services pétroliers -ISC


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les acteurs

Historique Depuis la fin des années 80, transfert de certains secteurs de la R&D vers les parapétroliers

augmentation des dépenses de R&D des grands du parapétrolier voire de certaines petites structures (positionnement high tech sur niche), créneaux

pointus

Fin des années 90, forte concentration des acteurs rationalisation des dépenses pour certains acteurs

Aujourd'hui Effort de R&D très variable suivant les groupes et les entreprises: entre 1% et 5% du

chiffre d'affaires voire bien plus Les entreprises occidentales cherchent à obtenir un avantage comparatif en termes de

produits/services

Secteur des Services pétroliers -ISC


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Depuis 1998, une phase de consolidation à plusieurs niveaux :

chez les pétroliers chez les parapétroliers

Pas de fusions-acquisitions majeures

concernant les grands pétroliers ou parapétroliers

Phase de consolidation très nette :

- création des 5 majors pétroliers

- Affirmation de quelques majors parapétroliers en tant que sociétés intégrées (Saipem, Technip, Schlumberger, Halliburton,

Baker Hughes)

- Fusions/Acquisitions entre sociétés parapétrolières de taille importante

Avant 1998 Après 1998

Les acteurs


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Paysage pétrolier

- BP + Amoco + Arco = BP - Exxon + Mobil = Exxon Mobil - Total + Fina + Elf = TotalFinaElf - Chevron + Texaco = ChevronTexaco - Conoco + Philips = ConocoPhilips

Géo

ph

ysiq

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- Western Geophysical + Geco Prakla = Western Geco (70% Schlumberger, 30% Baker Hughes) CGG + Veritas = CGGVeritas

Fo

rag

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- Transocean + Sedco Forex + R&B Falcon = Transocean. - Transocean + Global Santa Fe - Global Marine + Santa Fe International = GlobalSantaFe. - Patterson Energy + UTI Energy = Patterson-UTI Energy - Acquisition de Forasol-Foramer et de Marine Drilling dans Pride International

Paysage parapétrolier

Ing

-

Co

nst

r - Intégration d'ETPM dans Stolt Offshore = Acergy - Aker Maritime + Kvaerner O&G = Aker Kvaerner. - Technip + Coflexip + Aker Deepwater = Technip Coflexip. - Intégration de Bouygues Offshore dans Saipem.

Les acteurs français ont presque tous doublé de taille...

Principaux mouvements de fusions/acquisitions depuis 1998

Les acteurs


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Les acteurs

Structuration en France

Le financement de la Recherche dans les secteurs E&P via le processus CEP&M-RTPG (ex FHS) en favorisant la coopération entre acteurs nationaux du secteur a contribué à la création de grands groupes nationaux reconnus à l'international

le parapétrolier français


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les acteurs

Pays producteursexportateurs: Aramco (Arabie Saoudite), PDVSA (Venezuela), Pemex (Mexique),...non exportateurs ou faiblement exportateurs: Petrobras (Brésil), Petrochina (Chine)

Historique Autrefois, souvent seulement un intermédiaire entre États et Compagnies Internationales

Progressivement elles cherchent à devenir moins dépendantes technologiquement, certaines sont devenues

leader dans certains domaines technologiques. Ex: Petrobras dans le domaine de l'offshore profond

elles sortent des frontières nationales. Ex: Chine, Brésil Pour accompagner cela, développement de centres de recherche propres (Ex: CENPES-Petrobras, KUST King Abdallah University of Science and Technology en Arabie Saoudite, etc.) dans l'objectif de

valoriser les ressources propres viser l'indépendance technologique et énergétique permettre la création d'un tissu industriel et de compétence dans le pays

Compagnies nationales - NOC


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Les acteurs

Compagnies nationales Aujourd'hui

NOC's recourent aux compétences de leur Centre de Recherche (CdR), tout en ayant des collaborations avec l'extérieur (Labos, Universités, ISC)

Intérêt des NOC pour une collaboration avec les IOC: compétences opérationnelles "pointues", management des compétences et des projets

Compagnies nationales- NOC

NOC

CdR

LaboISCsCdRUniv...


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Les acteurs

Organismes et entités de recherche indépendants:

Organismes et équipes publics et parapublics de R&D Instituts de recherche, laboratoires nationaux et universités

Quelle R&D? Spécialisation dans certains domaines Recherche d'une excellence scientifique Recherche de collaborations Volonté fréquente de valoriser sur le plan industriel et commercial le produit de leur recherche

Organismes de recherche


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Évolution des dépenses de R&D

IOC/ISC

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00:

1995

Compagnies pétrolières Compagnies parapétrolières

Comparaison de l'évolution de l'effort de R&D de 5 majors pétrolierset de 3 principaux groupes parapétroliers:


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Les dépenses de R&D

IOC et ISC

Dépenses de R&Den % du Chiffre d'affaires

Dépenses de R&D par employé

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Moyenne des Compagnies Pétrolières Moyenne des Compagnies Parapétrolières

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Moyenne des Compagnies Pétrolières Moyenne des Compagnies Parapétrolières


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Les dépenses en R&D

Compagnies pétrolières

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Royal Dutch Shell

Total

Exxon Mobil

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Petrochina

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Statoil

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Average

Petrobras etPetrochina


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Les dépôts de brevets Évolutions des dépôts dans le domaine des biocarburants

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Nombre de dépôts


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Organisation de la R&D

Modalités: en interne: équipes propres en externe: sous-traitance ou travail collaboratif

R&D interne: Même si chaque segment d'activité (E-P, transport, raffinage, etc.) nécessite des

techniques spécifiques, les opérations de R&D sont généralement réalisées au sein d'un centre dédié, parfois une filiale. Ceci permet d'obtenir des économies

d'échelle. Parfois constitution d'une filiale dont l'objectif serait à la fois (ExxonMobil)

de constituer un support technique pour les autres filiales du groupe et de commercialiser à l'extérieur du groupe les connaissances développées (gestion des

brevets, ventes de services de conseils, d'expertise ou d'autres activités de type engineering)

de poursuivre une activité de recherche importante étroitement intégrée à des stratégies commerciales et à l'exploitation des opportunités qui se présentent.

Mise en place d'une organisation éclatée (Shell: 13 laboratoires de recherche dans le monde).

IOC/NOC/ISC


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Organisation de la R&D

R&D externe: Partiellement hors du Groupe IOCs ou ISCs, la R&D est de plus en plus confiée à des

structures externes (équipe de recherche des ISC) et/ou à des Centres et équipes de recherche indépendants (il y a toujours un suivi R&D à l'intérieur du Groupe).

Formes multiples: Formation d'associations temporaires afin de répondre à une question précise (1). Associations

regroupant les groupes pétroliers, des universités, des centres de recherche spécialisés (privés ou publics), des parapétroliers, etc.

Partenariat de plus long terme (souvent bilatéral). Favorisée par un certain nombre de mécanismes, notamment:

Participation publique au financement via de programmes nationaux et internationaux. Ex: RTPG en France, SkatteFUNN en Norvège...

Opérations de capital-risque

(1) JIP: un mode de partage des résultats et des risques (culturel à travers les JV), et un mode de coopération très utilisé également pour la création et fabrication d'outils en phase de démonstration

IOC/NOC/ISC


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Exemple: RTPG France

Ligne d ’export

(Stolt Offshore (ex-ETPM), Ifremer)

installée par FDS (Saibos)

Flex joint

(Techlam, SaipemSa (ex-BOS))

MATIS (Stolt Comex Seaway

(Stolt Offshore))

Tour Hybride (Doris, Stolt Comex

Seaway (Stolt Offshore))

à l'origine de:

d'une pépinière de projets innovants d'un positionnement high tech dans l'offshore du parapétrolier français (reconnu internationalement):

Exemple: GIRASSOL:


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Exemple: Skatte FUNN Norvège

Système de déduction de taxes en cas de dépenses en R&D

En 2002 le gouvernement norvégien introduit un système de déduction de taxes pour les investissements réalisés en R&D dans les petites et moyennes entreprises (PME), de moins de 100

employés. Les entreprises peuvent aller jusqu'à 20% de réductions de taxes sur les coûts en R&D et dépendent de

l'approbation du projet par le Conseil de la Recherche de Norvège. Ce système a été étendu en 2003 à toutes les entreprises indépendamment de leur taille, les grandes

entreprises pouvant aller jusqu'à une limite de 18% si le projet est approuvé par le Conseil de la Recherche de Norvège.

Le montant maximum de dépenses en R&D pour bénéficier du système est fixé à 4 million de NOK, ce qui équivaut à un maximum de 800 000 NOK de réduction de taxes (plafond 2006). Le montant peut être étendu à 4 million de NOK supplémentaires dans le cas de projets conjoints avec des institutions de R&D reconnues.

La part du SkatteFUNN dans le financement public est supérieur à 60% dans les entreprises dont l'effectif est inférieur à 100 employés et de 40% au total.


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Les Fonds de Capitaux à Risques

Accroissement de l'intérêt porté par des capitaux privés et des fonds de capitaux à risques aux technologies et services de l'E&P. Ces fonds interviennent souvent pour aider les sociétés à commercialiser les produits technologiques.

Certaines compagnies pétrolières ont créé leurs propres structures (exemple : Chevron Technology Ventures et Shell Technology Ventures).

Elles investissent plus en amont (financement de la phase de développement du produit).

Elles cherchent à financer des innovations qui pourraient les aider à accroître la valeur de leurs actifs ou améliorer les performances de leurs activités ( trouver et produire plus de pétrole, améliorer l'efficacités de l'outil de raffinage ... développer des technologies énergétiques alternatives)


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Organisation

Proposent des projets de recherche en relation avec les opérationnels et assurent la collecte des idées et liens avec d'autres centres de recherche dans le monde.

Étudient notamment des sujets transverses, plus futuristes, par ex le captage – stockage de CO2

Les interactions entre ce type d'acteur –qui est aussi impliqué dans la création technologique- et les IOCs sont très différentes de celles entre les IOCs et les ISCs et leur niveau de dépense en R&D est relativement modeste.

Laboratoires et centres de recherche publics et parapublics de R&D


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Conclusions

Dans le passé, l'innovation dans le domaine du pétrole et du gaz était

essentiellement le fait des IOCs.

Aujourd'hui, une plus grande présence des ISCs, voire des NOCs une R&D plus collaborative.

Pour les ISCs européennes et américaines, l'innovation est indispensable au maintien de l'avantage compétitif. Elle permet également de diversifier les domaines d'intervention.


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Plusieurs types d'innovation ... également utiles

Innovation de rupture changement important de technologie (ex. moteurs HCCI,

nouvelle famille de matériaux en catalyse) création d'un nouveau marché (ex. conduites flexibles) attaque d'un nouveau marché (ex. biocarburants) risque important long délai avant de percer

Innovation incrémentale amélioration modérée d'une technologie existante (ex.

nouvelle version d'un logiciel, nouvelle génération d'un catalyseur commercial)

garder/augmenter ses parts dans un marché existant retour rapide risque modéré mais pression forte


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Organisation de l'innovation à l'IFP évaluation économique préliminaire projets de recherche exploratoire

bottom-up = à l'initiative des groupes de compétences (ex. matériaux hybrides organo-métalliques pour catalyse et séparation)

top-down = nouvelle orientation stratégique demandant un développement de compétences (ex. batteries pour véhicules hybrides)

collaboration très fréquente avec des laboratoires académiques (stade précompétitif)

projets de recherche appliquée et/ou de développement structure matricielle facilitant les projets pluridisciplinaires partenariat industriel quasi obligatoire : filiales, PME, grands groupes,

compagnies nationales collaboration fréquente avec des laboratoires académiques


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Fonctionnement de la structure matricielle

effectif

ing + tech

Explo-produc.

Raffinage- pétroch.

Moteurs- énergie

Rech. explo.

Formation

91 M€ 90 M€ 58 M€ 9 M€ 18 M€

Ingénierie de Réservoir 79 +++ + +

Mécanique Appliquée 107 ++ + + + +

Physique et Analyses 83 + +++ + + +

Catalyse et Séparation 151 + +++ + +

Chimie et Physico-chimie 102 ++ + + + +

Tech. Applic. Energétiques

192 +++ + +

Technol., Informatique et Math. Appl.

106 ++ + ++ + +

Procédés 206 + +++ + + +

Géologie, Géoch., Géoph. 102 +++ + +

Etudes Economiques 20 + ++ ++ + +

Centres de résultats (programmation)

Dir

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Le transfert de technologie : un art délicat

Bien apprécier les besoins et contraintes de l'industrie réunions systématiques partenariat industriel motivé le plus tôt possible dans chaque

projet rôle très positif des mobilités de personnel IFP filiales

(Beicip-Franlab, Axens) Protection industrielle (brevets, accords de cession de licence)

nécessaire coûteuse (> 5 M€ /an à l'IFP) délais

Persévérer Effort généralement plus important que la phase de recherche savoir rebondir : choix du partenaire, voire changer de "produit"


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Projet de recherche exploratoire Matériaux hybrides organo-métalliques (MOFS)

Bibliographie, montage de collaborations universitaires Synthèses de MOFs connus et d'un MOF original à l'IFP

Caractérisation expérimentale des effets catalytiques Caractérisation de l'adsorption d'hydrocarbures et de gaz

expérimentalement modélisation moléculaire

Nombreux points restant à étudier : stabilité, identification structurale, etc.

distribution spatiale du CO2 adsorbé (rouge)

et du méthane (jaune) dans MOF-5


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Conduites flexibles

Objectif initial (années 1970) : "flexoforage" pour réaliser des puits fortement déviés

Problème : le forage rotary classique (tiges acier) suffit pour faire des puits déviés, voire horizontaux !

Solution (années 1980): réutilisation du concept pour produire des conduites flexibles pour la production en mer (nouveau marché !)

Valorisation industrielle par Coflexip (mainteant Technip – Coflexip), n° 1 mondial depuis 30 ans


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Transformation des huiles végétales en biocarburants

Années 1980 : plateforme IFP de Soustons (Landes) large connaissance des matières premières (huiles végétales) développement de procédés pas de débouché industriel fermeture de la plateforme vers 1990

2006 : procédé Esterfip-H catalyse hétérogène meilleure pureté du sous-produit (glycérol) 8 unités vendues par Axens en 2006-2007 Kirkpatrick Award of Chemical Engineering 2007

Unité Sofiprotéol200000 t/an (Sète)


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Records de Production en mer profonde

1 709 m

1 650 m

1 027 m

752 m

540 m

312 m

2197 m2 307 m

IFP/ Direction des Etudes economiques/sept. 2007

2 750 m

1978 1989 1991 1994 1997 1997 2002 2004 2007

Cognac, Golfe du Mexique,

J olliet, Golfe du Mexique,

Marlim, Brésil

Marlim, Brésil

Mensa, Golfe du Mexique,

Marlim Sul, Brésil

Camdem Hills, Golfe du

Mexique, US

Coulomb Golfe du

Mexique, US

Independance Hub GoM

Shell Conoco Petrobras Petrobras Shell Petrobras Marathon Shell Anadarko

Plateforme fixe

TLP Semi-submersible

Semi-submersible

Subsea tie-back

FPSO Subsea tie-back

Subsea tie-back

Subsea tie-back


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Evaluation économique de différentes filières de production d'hydrogène

Coût de production de l'hydrogène en fonction du coût de la matière première

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Coût de la matière première ($/GJ)

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ût

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gè

ne

($

/GJ

) Vaporeformage GN

Vaporeformage GN+CSS

Gazéif ication Charbon

Gazéif ication Charbon +CSS

Gazéif ication Biomasse

Electrolyse

co 2 maîtrisé | carburants diversifiés | véhicules économes | raffinage propre | réserves...

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