Отвод газа - Gas venting

Диаграмма, показывающая геологические источники алкановых углеводородных газов, которые сопровождают добычу угля и сырой нефти или которые сами являются целью добычи.

Отвод газа, более конкретно известный как отвод природного газа или же удаление метана, это преднамеренный и контролируемый выброс газов, содержащих алкан углеводороды - преимущественно метан - в атмосферу Земли. Это широко используемый метод удаления нежелательных газов, образующихся при извлечении каменный уголь и сырая нефть. Такие газы могут не иметь ценности, если они не могут быть переработаны в производственный процесс, не имеют экспортного маршрута на потребительские рынки или являются избыточными для краткосрочного спроса. В случаях, когда газы имеют ценность для производителя, значительные количества также могут быть выброшены из оборудование, используемое для сбора газа, транспорт, и распространение.

Отвод газа сильно способствует изменение климата,[1][2] тем не менее, многие отдельные случаи достаточно малы и рассредоточены, чтобы считаться "безопасными" с точки зрения непосредственной опасности для здоровья. Крупные и концентрированные выбросы обычно сокращаются с помощью газовые факелы производить относительно менее вредные углекислый газ Отвод газа и его сжигание, которые выполняются в обычном порядке, особенно расточительны и могут быть исключены во многих современных промышленных предприятиях, где доступны другие недорогие варианты использования газа.[3]

Отвод газа не следует путать с аналогичными типами выпуска газа, например, от:

  • аварийный сброс давления как крайний метод предотвращения повреждения оборудования и сохранения жизни, или
  • неорганизованные выбросы газа которые непреднамеренно утечки газа которые происходят при добыче угля, нефти и газа.

Отвод газа также не следует путать с «утечкой газа» из земли или океанов - естественным путем или в результате деятельности человека.

Практика на нефтяных месторождениях в отношении нежелательного газа

Добыча и хранение нефти с сжиганием попутного газа в сельской местности.
Неполное сжигание газа в факелах, что также создает чрезмерное черный углерод.
Смотрите также: Попутный нефтяной газ и Обычное факельное сжигание

Добыча нефти из нефтяные скважины, где приобретение сырой нефти является основной, а иногда и единственной финансовой целью, обычно сопровождается добычей значительных объемов так называемых попутный нефтяной газ (т.е. форма сырого натуральный газ ). Глобальная статистика за 2012 год показывает, что большая часть (58%) этого газа была повторно введен для хранения и поддержания давления в скважине 27% было отправлено на рынки потребления, а оставшиеся 15% были сброшены или вспыхнул возле колодца.[4]

100 миллионов тонн сброшенного попутного газа было сожжено на факелах во всем мире, что составляет около 3-4% всего газа, добытого из нефтяных и газовых скважин.[4] На факеле было получено около 350 млн тонн газа. CO2-эквивалент выбросы парниковые газы, что составляет около 1% от 33 млрд тонн углекислый газ (CO2) освободился от сожжения всего ископаемое топливо.[5] Системы улавливания факельного газа (FGRS) все чаще внедряются как более экономически продуктивная альтернатива сжиганию.[6]:50–52

Предпочтительно, чтобы весь нежелательный газ, по крайней мере, подавлялся в газовых факелах, но на практике это не было достигнуто. Например, вентилируемые объемы из отдельных скважин иногда бывают слишком маленькими и непостоянными и могут представлять другие трудности (например, высокие концентрации загрязняющие вещества ), которые усложняют сжигание на факеле с технической и экономической точек зрения. Также газ продолжит кипеть от сырой нефти в течение некоторого времени после ее перемещения в резервуары для хранения на буровой площадке и транспортировки в другое место. Этот газ также может быть направлен в факельную дымовую трубу, использован или спроектирован таким образом, чтобы уйти без смягчения через вентиляционные отверстия или регуляторы давления.[7]

Оценки глобального отслеживания от Международное энергетическое агентство (МЭА) в течение 2019 года показывают, что дополнительно было сброшено 32 миллиона тонн метана без снижения выбросов в результате всей добычи нефти; включая наземная традиционная нефть, морская нефть, нетрадиционная нефть, и нефть ниже по потоку С учетом количества, выпущенного в результате неполных газовых факелов и летучих выбросов, оценочная сумма составляет около 37 миллионов тонн.[8]

Добыча угля и добыча метана из угольных пластов

Большой вентилятор, подающий свежий воздух в шахтную вентиляционную шахту. Метан и угольная пыль удаляются отработанным воздухом.
А термический окислитель метана вентиляционный воздух.
Смотрите также: Угольный метан

Значительные количества газа, богатого метаном, улавливаются и адсорбированный в угольных пластах и ​​неизбежно десорбированный в связи с добыча угля.В некоторых случаях подземных горных работ пласт пронизан скважины до и / или во время экстракционных работ, и так называемые рудничный газ в качестве меры безопасности разрешен выпуск газов. Кроме того, во время работы метан попадает в систему вентиляции в концентрациях до 1% и обычно свободно выпускается через отверстие шахты. Такой метан в вентиляционном воздухе (VAM) является крупнейшим источником метана со всех действующих и выведенных из эксплуатации угольных шахт мира. Значительное количество метана также продолжает десорбироваться из угля, помещенного в хранилище, и из заброшенных шахт.[9]

В Агентство по охране окружающей среды США прогнозирует, что к 2020 году глобальные выбросы метана из угольных шахт по всему миру превысят 35 миллионов тонн или 800 миллионов тонн CO.2-эквивалентные выбросы и составляют 9% всех мировых выбросов метана. На долю Китая приходится более 50% от общего количества, за ним следуют США (10%) и Россия (7%), а затем Австралия, Украина, Казахстан и Индия (по 3-4%). К 2015 году около 200 шахт в самых разных странах внедрили технологии, позволяющие улавливать около 3 миллионов тонн метана; либо для хозяйственного использования, либо для снижения выбросов в факелах, либо термические окислители.[9]

Выходы на поверхность, швы или образования вблизи поверхности также иногда пронизаны скважинами для извлечения и улавливания метана, в этом случае он классифицируется как форма нетрадиционный газ.[10]Такое улавливание метана из угольных пластов может уменьшить объем просачивания газа, который в противном случае произошел бы естественным путем; в свою очередь, добавляя выбросы диоксида углерода, когда топливо используется в другом месте.[11][12]

Оценки глобального отслеживания от МЭА в течение 2019 года показывают, что около 40 миллионов тонн метана было выброшено в результате всех видов деятельности, связанных с добычей угля. Эта общая сумма включает все сбросные, неорганизованные и просачивающиеся выбросы.[7][13]

Газовые месторождения и газопроводы

Компрессорная станция газопровода. Газ отводится от уплотнения некоторых газовый компрессор оборудование.

На газовых месторождениях приобретение непопутного нефтяного газа (т. Е. Другой формы сырого природного газа) является основной финансовой задачей, и очень мало нежелательных по сравнению с газом, добываемым на нефтяных месторождениях или угольных шахтах. в трубопроводный транспорт к торговые и распределительные центры, нефтеперерабатывающие заводы, и потребительские рынки.[6]:6–8

В Министерство энергетики США сообщает, что большая часть выбросов в газовой промышленности США в 2017 году произошла в компрессорные станции и из контроллеры с пневматическим управлением и регуляторы.[6]:7Существуют или разрабатываются улучшенные стратегии технического обслуживания и передовые технологии оборудования, чтобы уменьшить такую ​​вентиляцию.[14]

Оценки глобального отслеживания от МЭА в течение 2019 года также показывают, что около 23 миллионов тонн метана было выброшено из всех сегментов газовой промышленности, включая наземный традиционный газ, морской газ, нетрадиционный газ, и последующий газ Общая оценка с учетом количества неорганизованных выбросов составляет около 43 миллионов тонн.[8]

Исторический контекст

Попутный нефтяной газ и газы, добываемые при добыче угля, иногда считались неприятными, опасными и малоценными: «бесплатный» побочный продукт, связанный с более прибыльным с финансовой точки зрения добычей угля или жидких углеводородов, с которым приходилось иметь дело. Рост международных газовых рынков, инфраструктуры и цепочек поставок во многом изменил эту ситуацию. Также становится все более стандартной практикой:

  • улавливать и использовать попутный газ для обеспечения местной энергии, а также для
  • повторно закачать повторно сжатый газ для нефтяной резервуар поддержание давления, вторичное восстановление, а также возможную последующую разгерметизацию коллектора после того, как извлечение жидких углеводородов будет максимально увеличено, а также будет создана инфраструктура для экспорта газа и доступ на рынок.

Сегодня финансово жизнеспособно разрабатывать даже относительно небольшие залежи углеводородов, содержащие не попутный газ (то есть с небольшим количеством нефти или без нее), недалеко от рынка или экспортного маршрута, а также крупных удаленных скоплений.

Ископаемый газ недавно продвигался некоторыми промышленными защитниками и политиками в качестве «промежуточного топлива», которое могло бы дать наименьшее количество отходов и, следовательно, экологический ущерб и сопутствующие экономические потери при переходе от ограниченных запасов ископаемого топлива к более устойчивым источникам.[15] Однако фактические объемы метана, кумулятивно высвобождаемые по цепочке поставок, оказывают краткосрочное воздействие на потепление климата, которое уже соперничает и может вырасти, превзойдя влияние угля и нефти.[16]

Воздействие на окружающую среду

Радиационное воздействие различных вкладчиков в изменение климата в 2011 г., как сообщается в пятый отчет об оценке МГЭИК.

Сброс и другие выбросы газообразных углеводородов неуклонно увеличивались на протяжении всего индустриальный век наряду с быстрым ростом производства и потребления ископаемого топлива.[17]По оценкам Международного энергетического агентства, общие годовые выбросы метана только в нефтегазовой отрасли выросли с 63 до 82 миллионов тонн за период с 2000 по 2019 год; средний прирост около 1,4% в год.[7][18]По оценкам МЭА, геологическая добыча угля, сырой нефти и природного газа является причиной 20% всех выбросов метана.[13] Другие исследователи обнаружили доказательства того, что их вклад может быть значительно выше; 30% или больше.[19][20]

Концентрация метана в атмосфере почти удвоилось за последнее столетие и уже в 2,5 раза больше, чем когда-либо за последние 800 000 лет.[21]Метан - мощный согревающий газ, несмотря на его меньшее содержание по сравнению с атмосферным углекислым газом. Атмосферный метан ответственен как минимум за четверть и до одной трети изменений в радиационное воздействие что движет в ближайшем будущем потепление климата.[2][22][23]

В этан, пропан, и бутан Компоненты природного газа имеют гораздо более короткий срок службы в атмосфере (примерно от 1 недели до 2 месяцев) по сравнению с метаном (1-2 десятилетия) и углекислым газом (1-2 века). Следовательно, они плохо смешиваются с атмосферой и имеют гораздо меньшее содержание в атмосфере.[24] Тем не менее, их окисление в конечном итоге приводит к образованию более долгоживущих углеродных соединений, которые также нарушают атмосферу и планетные системы. цикл углерода через множество сложных путей.[25]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Стокер, Томас (ред.). Изменение климата 2013: основы физических наук: вклад Рабочей группы I в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Нью-Йорк. ISBN  978-1-10741-532-4. OCLC  881236891.
  2. ^ а б «Европа представляет смелое новое видение климата, подчеркивая при этом важность сокращения выбросов метана». Фонд защиты окружающей среды. Получено 2020-04-13.
  3. ^ «Глобальное партнерство по сокращению сжигания газа». Всемирный банк. Получено 2020-04-13.
  4. ^ а б «Отсутствие планового сжигания на факеле к 2030 г., вопросы и ответы». Всемирный банк. Получено 2020-04-10.
  5. ^ «Отчет о состоянии мировой энергетики и выбросов CO2 за 2019 год: последние тенденции в области энергетики и выбросов в 2018 году». Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-03-01. Получено 2020-04-10.
  6. ^ а б c «Сжигание и сброс природного газа в факел: обзор государственного и федерального законодательства, тенденции и воздействия» (PDF). Министерство энергетики США. 2019-06-01. Получено 2020-04-09.
  7. ^ а б c «Топливо и технологии - снижение выбросов метана». Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01. Получено 2020-09-08.
  8. ^ а б «Methane Tracker - Страновые и региональные оценки». Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01. Получено 2020-04-10.
  9. ^ а б «Программа распространения метана из угольных пластов - Часто задаваемые вопросы о шахтном метане». Агентство по охране окружающей среды США. Получено 2020-04-09.
  10. ^ «Промышленность по добыче метана из угольных пластов». Агентство по охране окружающей среды США. Получено 2020-04-10.
  11. ^ Муллейн, Шеннон (9 июля 2019 г.). «Промышленность на открытом воздухе участвует в проекте по улавливанию метана в Южном Уте». Durango Herald. Получено 2020-04-10.
  12. ^ "Племя южных индейцев Юта: улавливание и использование природного метана". Родная энергия. 2018. Получено 2020-04-10.
  13. ^ а б «Метановый трекер - Анализ». Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01. Получено 2020-04-10.
  14. ^ «Добровольные программы EPA по метану для нефтяной и газовой промышленности». Агентство по охране окружающей среды США. Получено 2020-04-09.
  15. ^ Джоэл Киркланд (25 июня 2010 г.). «Природный газ может стать« мостом »к низкоуглеродному будущему». Scientific American. Получено 2020-04-10.
  16. ^ Ховарт, Р.В. (2014). «Мост в никуда: выбросы метана и парниковый эффект природного газа» (PDF). Энергетика и инженерия. Общество химической промышленности и John Wiley & Sons Ltd. 2 (2): 47–60. Дои:10.1002 / ese3.35.
  17. ^ Хиде, Р. (2014). "Отслеживание антропогенных выбросов диоксида углерода и метана производителями ископаемого топлива и цемента, 1854–2010 гг.". Изменение климата (122): 229–241. Дои:10.1007 / s10584-013-0986-у.
  18. ^ «Methane Tracker 2020 - Метан из нефти и газа». Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01. Получено 2020-04-13.
  19. ^ «Выбросы метана в сфере ископаемого топлива намного выше, чем предполагалось». Хранитель. 2016-10-05. Получено 2020-04-14.
  20. ^ «Метан, выделяемый людьми, сильно недооценивается, как выяснили исследователи». Phys.org. 2020-02-19. Получено 2020-04-14.
  21. ^ Ханна Ричи и Макс Розер (2020). «Выбросы CO₂ и парниковых газов: концентрации CH4». Наш мир в данных. Опубликовано на сайте OurWorldInData.org. Получено 2020-04-14.
  22. ^ «Глобальные выбросы метана и возможности их смягчения» (PDF). Глобальная инициатива по метану. 2020.
  23. ^ «Пятый оценочный отчет МГЭИК - Радиационные воздействия (AR5, рисунок SPM.5)». Межправительственная группа экспертов по изменению климата. 2013.
  24. ^ Hodnebrog, ∅ .; Dalsøren, S .; Myhre, G. (2018), «Продолжительность жизни, прямое и косвенное радиационное воздействие и потенциалы глобального потепления этана (C2H6), пропана (C3H8) и бутана (C4H10)», Атмос. Sci. Lett., 2018; 19: e804, Дои:10.1002 / asl.804
  25. ^ Rosado-Reyes, C .; Франциско, Дж. (2007), "Пути атмосферного окисления пропана и его побочных продуктов: ацетон, ацетальдегид и пропионовый альдегид", Журнал геофизических исследований, 112 (D14310): 1–46, Дои:10.1029 / 2006JD007566

внешняя ссылка