 Le champ pétrolifère de Weyburn, exploité par EnCana, la principale compagnie pétrolière canadienne, est situé à 130 kilomètres à l'est de la ville de Regina dans la province de Saskatchewan. Le champ pétrolifère de Weyburn a été découvert en 1954. On a estimé à l'époque qu'il contenait 1,4 milliards de barils de pétrole. La production de pétrole a commencé en 1955 et est passée à environ 31 500 barils de pétrole par jour en 1963. En 1964, on a commencé à pomper de l'eau dans des puits d'injection pour augmenter la production. En 1966, la production a atteint environ 47 200 barils par jour. Au cours des 20 années suivantes, la production a décliné progressivement, pour atteindre uniquement 9 400 barils par jour en 1986. On a alors foré de nouveaux puits verticaux et horizontaux. Ces puits ont permis d'augmenter la production à environ 22 000 barils quotidiens.
En 1998, environ 330 millions de barils de pétrole avaient été produits. Ils représentaient environ 23 % du pétrole dans le réservoir. La production recommença à nouveau à chuter rapidement. Sauf trouvaille d'une solution permettant d'assister la récupération de pétrole, on pensait alors que la production totale ne dépasserait pas les 350 millions de barils, soit seulement 25 % du pétrole en place à l'origine. 
Pour encourager le développement de sources de combustibles alternatifs, le gouvernement des États-Unis a financé la construction de l'usine de combustible synthétique des Grandes Plaines, à proximité de Beulah en Dakota du Nord. L'exploitation commerciale a démarré en 1984. L'objectif était de produire du méthane (CH4) à partir de charbon. Chaque jour, plus de 16 000 tonnes de charbon de lignite broyé sont alimentés dans des "gazéifieurs" qui les mélange avec de la vapeur et de l'oxygène avant de les brûler partiellement à une température de 1 200°C pour dissoudre le charbon et produire un mélange de gaz. Le gaz est refroidi pour former du goudron condensé, de l'eau et d'autres impuretés. On le passe ensuite à travers du méthanol à -70°C. Ce dernier sépare le gaz naturel synthétique (principalement du méthane (CH4)) des autres composés (principalement CO2).
Chaque jour sont produites 3 050 tonnes de gaz naturel synthétique, acheminé jusqu'aux consommateurs par des gazoducs, ainsi que 13 000 tonnes de déchets gazeux (du CO2 à 96 %). Beaucoup d'usines de combustible synthétique rejettent leurs déchets gazeux dans l'atmosphère, en participant ainsi à l'effet de serre et au réchauffement de la planète. Les déchets gazeux de l'usine des Grandes Plaines sont acheminés par un pipeline de 330 km jusqu'à Weyburn, où ils sont éliminés de manière sécurisée tout en permettant d'augmenter la production de pétrole.
En 1997, la Dakota Gasification Company (DGC) a accepté d'acheminer par gazoduc jusqu'au champ pétrolifère de Weyburn tous ses déchets gazeux (du CO2 à 96 %) en provenance de son usine de combustible synthétique des Grandes Plaines.
L'acheminement du CO2 jusqu'à Weyburn a commencé en septembre 2000. Le gaz est transporté à très haute pression (environ 152 bars), ce qui en fait un fluide supercritique. Les fluides supercritiques sont des gaz sous pression tellement élevée que la phase vapeur (gazeuse) devient aussi dense que la phase liquide. Les fluides supercritiques ont une densité élevée, mais coulent facilement comme les gaz. Ils sont donc idéals pour le transport par pipelines. Le champ pétrolifère de Weyburn compte 720 puits au total. Les puits verticaux ont été forés selon un schéma de grille à 9 points, soit huit puits de production formant un carré autour d'un puits d'injection. Ils sont typiquement espacés d'environ 150 mètres. On pompe ensuite le CO2 sous haute pression dans 37 puits d'injection, pour faciliter le flux du pétrole vers les 154 puits de production actifs.
 Le niveau de pureté du CO2 fourni est idéal pour une utilisation dans l'EOR. En effet, le CO2 se dissout beaucoup plus facilement dans le pétrole en présence de petites impuretés. Le sulfure d'hydrogène (H2S), qui constitue 2,5 % du gaz injecté, facilite particulièrement le mélange du CO2 avec le pétrole.
Lorsque le fluide supercritique de CO2 est pompé sous haute pression dans le réservoir, le CO2 se mélange avec le pétrole, en le faisant gonfler et en le rendant moins visqueux. Le gonflement force le pétrole hors des pores de la roche, en facilitant son écoulement. On pompe de l'eau dans les puits d'injection, en alternance avec du CO2, pour pousser le pétrole libéré vers les puits de production. Une partie du CO2 sort du sol au niveau des puits de production. Il est alors recyclé, compressé et réinjecté avec le gaz provenant du pipeline. On pense que l'exploitation EOR par CO2 permettra de produire 130 millions de barils de pétrole supplémentaires en permettant ainsi d'allonger la durée d'exploitation commerciale du champ d'environ 25 ans. On pense aussi pouvoir injecter sur la durée totale du projet environ 20 millions de tonnes de CO2 qui restera stocké de manière permanente à 1 400 mètres sous terre. Cet essai suscite l'intérêt du monde entier, impatient de connaître la viabilité du stockage souterrain qui permettra de réduire à grande échelle les émissions de CO2 dans l'atmosphère. Le projet de contrôle et de stockage du CO2 de Weyburn est financé par plusieurs sociétés d'énergie internationales, les gouvernements américain et canadien et l'Union européenne. La question principale est de savoir si le CO2 restera en place. 
Weyburn constitue un excellent site d'essai, car depuis 1955, des essais biologiques poussés ont été réalisés dont les résultats sont toujours conservés. On possède des échantillons de noyaux rocheux provenant de 1 200 forages, ainsi qu'une analyse sismique aérocinématographique et la diagraphie des sondages. Les chercheurs prélèvent également des échantillons d'eau souterraine pour détecter les fuites de CO2 dans les puits. Jusqu'ici, on n'a détecté aucune fuite, et aucun gaz ne s'est échappé jusqu'à la surface. Le gouvernement canadien pense que le stockage souterrain du CO2 lui permettra d'atteindre les objectifs fixés par le protocole de Kyoto de 1997, qui exige une réduction de 5 % en moyenne des émissions de gaz à effet de serre entre 2008 et 2012. Dans le cas de Weyburn, le CO2 est produit à partir de charbon extrait du sous-sol. Il retourne donc exactement de là où il vient. Un autre projet de capture et de stockage du CO2 est actuellement en cours dans le champ de Sleipner en Mer du Nord. |
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