Газоотвод
Выброс газа , более конкретно известный как выброс природного газа или выброс метана , представляет собой преднамеренный и контролируемый выброс газов, содержащих алкановые углеводороды - преимущественно метан - в атмосферу Земли. Это широко используемый метод удаления нежелательных газов, образующихся при добыче угля и сырой нефти . Такие газы могут не иметь ценности, если они не подлежат вторичной переработке в производственном процессе, не имеют маршрута экспорта на потребительские рынки или не удовлетворяют краткосрочному спросу.В тех случаях, когда газы имеют ценность для производителя, значительные количества могут также выделяться из оборудования, используемого для сбора, транспортировки и распределения газа.
Выбросы газа вносят значительный вклад в изменение климата . [1] [2] Тем не менее, многие отдельные случаи достаточно малы и рассредоточены, чтобы их можно было считать «безопасными» с точки зрения непосредственной опасности для здоровья.Крупные и концентрированные выбросы обычно уменьшаются с помощью газовых факелов для производства относительно менее вредного углекислого газа.Выпуск газа и его сжигание на факелах, которые выполняются в качестве обычной практики, особенно расточительны и могут быть устранены на многих современных промышленных предприятиях, где доступны другие недорогие варианты использования газа. [3]
Выпуск газа не следует путать с аналогичными типами выбросов газа, например, в результате:
- аварийный сброс давления в качестве крайней меры для предотвращения повреждения оборудования и защиты жизни, или
- неорганизованные выбросы газа , представляющие собой непреднамеренные утечки газа , возникающие при добыче угля, нефти и газа, например, из бесхозных скважин.
Выброс газа также не следует путать с «утечкой газа» из земли или океанов – естественной или вызванной деятельностью человека.
Практика нефтепромысла в отношении нежелательного газа
[ редактировать ]
Добыча нефти из нефтяных скважин , где добыча сырой нефти является основной, а иногда и единственной финансовой целью, обычно сопровождается добычей значительных количеств так называемого попутного нефтяного газа (т.е. разновидности сырого природного газа ). Мировая статистика за 2012 год показывает, что большая часть (58%) этого газа была повторно закачана для хранения и поддержания давления в скважине, 27% было отправлено на потребительские рынки, а оставшиеся 15% были сброшены или сжигались вблизи скважины. . [4]
Во всем мире на факелах было сожжено 100 миллионов тонн попутного нефтяного газа, что составляет около 3-4% всего газа, добываемого из нефтяных и газовых скважин. [4] Сжигаемый газ произвел почти 350 миллионов тонн CO 2 в эквиваленте выбросов парниковых газов , что составляет около 1% из 33 миллиардов тонн углекислого газа (CO 2 ), высвобождаемого при сжигании всех видов ископаемого топлива . [5] Системы утилизации факельного газа (FGRS) все чаще внедряются как более экономически эффективная альтернатива факельному сжиганию. [6] : 50–52
Предпочтительно, чтобы весь нежелательный газ, по крайней мере, удалялся с помощью газовых факелов, но на практике этого не удалось достичь. Например, объемы выбросов из отдельных скважин иногда слишком малы и непостоянны и могут создавать другие трудности (например, высокие концентрации загрязняющих веществ ), которые делают сжигание на факелах более сложным с технической и экономической точки зрения. Кроме того, газ будет продолжать выделяться из сырой нефти в течение некоторого времени после того, как он будет перемещен в резервуары для хранения на буровой площадке и транспортирован в другое место. Этот газ также можно направить в факельную трубу, утилизировать или спроектировать так, чтобы он уходил без снижения выбросов через вентиляционные отверстия или регуляторы давления . [7]
Глобальные оценки Международного энергетического агентства (МЭА) в 2019 году показывают, что еще 32 миллиона тонн метана были выброшены без снижения выбросов в результате всей добычи нефти; включая наземную традиционную нефть , морскую нефть , нетрадиционную нефть и нефтепереработку .С учетом количества выбросов от незавершенных сжиганий газа и неорганизованных выбросов общий объем оценивается примерно в 37 миллионов тонн. [8]
Мэтью Джонсон из Лаборатории исследования энергетики и выбросов (EER) Карлтонского университета в Оттаве, Онтарио, Канада, сказал в интервью в декабре 2023 года, что — вопреки распространённым убеждениям — вентиляция, особенно с объектов по добыче тяжелой нефти, предназначенных для нормальной эксплуатации, является Основной источник выбросов метана в нефтегазовой отрасли. Джонсон подчеркивает необходимость быстрой модернизации нефтегазовых объектов, учитывая, что соответствующие затраты являются разумными, согласно различным исследованиям. Ориентировочная стоимость модернизации всей промышленности Канады оценивается в 3,3 миллиарда долларов в период с 2027 по 2040 год для реализации требований как по вентиляции, так и по сжиганию в факелах. [9] Джонсон сказал, что хотя ископаемое топливо не будет постепенно сокращаться «в одночасье», «когда дело доходит до выбросов метана, у нас есть решение, и мы можем реализовать его прямо сейчас». [10] В отчете Лаборатории исследований энергетики и выбросов за 2023 год обсуждаются проблемы с достижением целей по сокращению выбросов метана к 2030 году в рамках Глобального обязательства по метану из-за неопределенности в уровнях выбросов от нефтегазовых операций. Исследование, проведенное в Альберте (Канада ) — канадской провинции с крупнейшей нефтегазовой промышленностью, — представляет запасы метана на 2021 год, которые превышают официальные федеральные запасы в 1,5 раза. Исследование подчеркивает, что почти две трети выбросов (в основном вызванных неконтролируемыми резервуарами, пневматикой и незажженными факелами) происходят в результате вентиляции газов, что указывает на существенные возможности для смягчения последствий. Примечательно, что интенсивность выбросов метана в Альберте в четыре раза выше, чем в соседней Британской Колумбии, что подчеркивает необходимость независимого мониторинга и отчетности, обеспечивающих успех инициатив по сокращению выбросов. [11] Удаление газа в нефтегазовой промышленности привлекло внимание в Альберте, Канада, особенно в свете предлагаемых законодательных изменений, направленных на сокращение выбросов метана. Федеральный министр окружающей среды Стивен Гильбо представил план на конференции Организации Объединенных Наций по изменению климата 2023 года в Дубае , в котором изложена национальная система ограничения выбросов и торговли квотами на сокращение выбросов без ущерба для производства. Предлагаемая программа направлена на ограничение выбросов в 2030 году на 35–38 процентов ниже уровня 2019 года, что соответствует цели федерального правительства по достижению нулевых выбросов углекислого газа в этом секторе к 2050 году. Учитывая, что на нефтегазовую промышленность приходится 28 процентов выбросов Канады. Эти предлагаемые изменения свидетельствуют о значительных усилиях по решению экологических проблем и борьбе с изменением климата. [9]
Добыча угля и активность метана угольных пластов
[ редактировать ]
Значительные количества богатого метаном газа улавливаются и адсорбируются угольными пластами и неизбежно десорбируются при добыче угля .В некоторых случаях подземной добычи пласт пронизывают скважинами до и/или во время работ по добыче, а так называемым рудничным газам разрешается выходить в качестве меры безопасности.Также во время работы метан попадает в систему вентиляции воздуха в концентрациях до 1% и обычно свободно выбрасывается из выработки шахты.Метан из вентиляционного воздуха (МВВ) является крупнейшим источником метана из всех действующих и выведенных из эксплуатации угольных шахт мира. Значительное количество метана также продолжает десорбироваться из угля, помещенного в хранилища, и из заброшенных шахт. [12]
прогнозирует Агентство по охране окружающей среды США , что к 2020 году глобальные выбросы метана из угольных шахт по всему миру превысят 35 миллионов тонн или 800 миллионов тонн выбросов в эквиваленте CO2 и составят 9% всех глобальных выбросов метана . На Китай приходится более 50% общего объема, за ним следуют США (10%) и Россия (7%), а затем идут Австралия, Украина, Казахстан и Индия (по 3-4%). К 2015 году около 200 шахт во многих странах внедрили технологию улавливания около 3 миллионов тонн метана либо для экономического использования, либо для снижения выбросов с помощью газовых факелов или термических окислителей . [12]
Обнажения, пласты или пласты вблизи поверхности также иногда пронизаны скважинами для добычи и улавливания метана, и в этом случае он классифицируется как форма нетрадиционного газа . [13] Такое улавливание метана из угольных пластов может уменьшить объем утечки газа, которая в противном случае произошла бы естественным путем, одновременно увеличивая выбросы углекислого газа, когда топливо используется в другом месте. [14] [15]
По оценкам МЭА в 2019 году, в результате всех видов деятельности, связанных с добычей угля, было выброшено около 40 миллионов тонн метана. В эту общую сумму входят все выбрасываемые, неорганизованные и просачивающиеся выбросы. [7] [16]
Практика газовых месторождений и газопроводов
[ редактировать ]
На газовых месторождениях приобретение непопутного нефтяного газа (т.е. другой формы сырого природного газа) является основной финансовой целью, и очень немногие из них являются нежелательными по сравнению с газом, добываемым на нефтяных месторождениях или угольных шахтах.Вместо этого большая часть выбросов происходит во время транспортировки по трубопроводам к торговым и распределительным центрам , нефтеперерабатывающим заводам и потребительским рынкам. [6] : 6–8
Министерство энергетики США сообщает, что большая часть выбросов в газовой промышленности США в 2017 году произошла на компрессорных станциях и от пневматических контроллеров и регуляторов . [6] : 7 Усовершенствованные стратегии технического обслуживания и передовые технологии оборудования либо существуют, либо разрабатываются для уменьшения такой вентиляции. [17]
Глобальные оценки отслеживания МЭА в 2019 году также указывают на то, что около 23 миллионов тонн метана было выброшено из всех сегментов газовой промышленности, включая наземный традиционный газ , морской газ , нетрадиционный газ и добычу газа .С учетом количества выбросов в результате неорганизованных выбросов общий объем оценивается примерно в 43 миллиона тонн. [8]
Исторический контекст
[ редактировать ]Попутные нефтяные и угольные газы иногда считались неприятными, опасными и малоценными: «бесплатным» побочным продуктом, связанным с более прибыльной с финансовой точки зрения добычей угля или жидких углеводородов, с которой приходилось иметь дело. Рост международных газовых рынков, инфраструктуры и цепочек поставок во многом изменил ситуацию. Также все более стандартной практикой становится:
- улавливать и использовать попутный газ для обеспечения местной электроэнергией, а также для
- повторная закачка повторно сжатого газа для в нефтяном пласте поддержания давления , вторичной добычи и возможной последующей разгерметизации пласта после того, как добыча жидких углеводородов будет максимальной, а также будет создана инфраструктура экспорта газа и доступ к рынку.
Сегодня экономически целесообразно разрабатывать даже относительно небольшие залежи углеводородов, содержащие непопутный газ (т.е. с небольшим количеством нефти или вообще без нее), вблизи рынка или экспортного маршрута, а также крупные, удаленные залежи.
Ископаемый газ недавно пропагандировался некоторыми защитниками отрасли и политиками как «промежуточное топливо», которое могло бы привести к наименьшему количеству отходов и, следовательно, к экологическому ущербу и сопутствующим экономическим потерям при переходе от ограниченных запасов ископаемого топлива к более устойчивым источникам. [18] Однако фактические объемы метана, выбрасываемые в совокупности по цепочке поставок, оказывают краткосрочное воздействие на потепление климата, которое уже конкурирует с воздействием угля и нефти и может превысить его. [19]
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]
Выбросы и другие выбросы газообразных углеводородов неуклонно увеличивались на протяжении всей индустриальной эпохи наряду с быстрым ростом производства и потребления ископаемого топлива. [20] По оценкам Международного энергетического агентства, общие ежегодные выбросы метана только в нефтегазовой отрасли выросли примерно с 63 до 82 миллионов тонн за период с 2000 по 2019 год; средний прирост составляет около 1,4% в год. [7] [21] По оценкам МЭА, на геологическую добычу угля, сырой нефти и природного газа в мире приходится 20% всех выбросов метана. [16] Другие исследователи обнаружили доказательства того, что их вклад может быть значительно выше; 30% и выше. [22] [23]
Концентрация метана в атмосфере за последнее столетие увеличилась почти вдвое и уже в 2,5 раза выше, чем в любой момент за последние 800 000 лет. [24] Метан является мощным согревающим газом, несмотря на то, что его содержание меньше по сравнению с углекислым газом в атмосфере. Атмосферный метан ответственен как минимум за четверть и даже за одну треть изменений в радиационном воздействии , которые приводят к краткосрочному потеплению климата . [2] [25] [26]
Этан . , пропан и бутан , составляющие природного газа, имеют гораздо более короткое время жизни в атмосфере (от 1 недели до 2 месяцев) по сравнению с метаном (1-2 десятилетия) и углекислым газом (1-2 столетия) Следовательно, они плохо смешиваются с атмосферой и имеют гораздо более низкую численность в атмосфере. [27] Тем не менее, их окисление в конечном итоге приводит к созданию долгоживущих углеродных соединений, которые также нарушают атмосферу и планетарный углеродный цикл различными сложными путями. [28]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Стокер, Томас (ред.). Изменение климата 2013: основа физической науки: вклад Рабочей группы I в пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата . Нью-Йорк. ISBN 978-1-10741-532-4 . OCLC 881236891 .
- ^ Перейти обратно: а б «Европа излагает смелое новое видение климата, подчеркивая при этом ценность сокращения выбросов метана» . Фонд защиты окружающей среды . Проверено 13 апреля 2020 г.
- ^ «Глобальное партнерство по сокращению сжигания газа» . Всемирный банк . Проверено 13 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Отказ от планового сжигания факелов к 2030 году, вопросы и ответы» . Всемирный банк . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ «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). 01.03.2019 . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Сжигание и сброс природного газа: обзор государственного и федерального регулирования, тенденции и последствия» (PDF) . Министерство энергетики США. 01.06.2019 . Проверено 9 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с «Топливо и технологии – Борьба с метаном» . Международное энергетическое агентство (Париж). 01.11.2019 . Проверено 8 сентября 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Метан Трекер – оценки по странам и регионам» . Международное энергетическое агентство (Париж). 01.11.2019 . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Крам, Стефани (14 декабря 2023 г.). «Сжигание нефти и газа стало горячей политической точкой в Альберте на прошлой неделе. Мы разберемся, почему» . Новости ЦБК . Проверено 14 декабря 2023 г.
- ^ Трамбле, Алисса. «Перепись метана поможет определить путь к достижению целей по сокращению выбросов к 2030 году» . Отдел новостей Карлтона . Проверено 14 декабря 2023 г.
- ^ Конрад, Брэдли М.; Тайнер, Дэвид Р.; Ли, Хью З.; Се, Дунлай; Джонсон, Мэтью Р. (15 ноября 2023 г.). Инвентаризация метана в разведке и добыче нефти и газа, основанная на измерениях, в Альберте, Канада, показывает более высокие выбросы и различные источники, чем официальные оценки . Коммуникации Земля и окружающая среда (Отчет). дои : 10.1038/s43247-023-01081-0 . Проверено 14 декабря 2023 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Программа по распространению информации о шахтном метане – частые вопросы о шахтном метане» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 9 апреля 2020 г.
- ^ «Промышленность добычи угольного метана» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ Муллейн, Шеннон (9 июля 2019 г.). «Индустрия активного отдыха использует проект по улавливанию метана на юге Юта» . Дуранго Вестник . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ «Южное индейское племя ют: улавливание и использование природного метана» . Родная энергия . 2018 . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Метан Трекер – Анализ» . Международное энергетическое агентство (Париж). 01.11.2019 . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ «Добровольные программы Агентства по охране окружающей среды по метану для нефтегазовой промышленности» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 9 апреля 2020 г.
- ^ Джоэл Киркланд (25 июня 2010 г.). «Природный газ может служить «мостовым» топливом к низкоуглеродному будущему» . Научный американец . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ Ховарт, RW (2014). «Мост в никуда: выбросы метана и парниковый след природного газа» (PDF) . Энергетические науки и инженерия . 2 (2). Общество химической промышленности и John Wiley & Sons Ltd.: 47–60. дои : 10.1002/ese3.35 .
- ^ Хиде, Р. (2014). «Отслеживание антропогенных выбросов углекислого газа и метана среди производителей ископаемого топлива и цемента, 1854–2010 гг.» . Климатические изменения . 122 (1–2): 229–241. Бибкод : 2014ClCh..122..229H . дои : 10.1007/s10584-013-0986-y .
- ^ «Метан Трекер 2020 — Метан из нефти и газа» . Международное энергетическое агентство (Париж). 01.11.2019 . Проверено 13 апреля 2020 г.
- ^ «Выбросы метана в отрасли ископаемого топлива намного выше, чем предполагалось» . Хранитель . 05.10.2016 . Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ «Метан, выделяемый людьми, сильно недооценен, считают исследователи» . phys.org. 19 февраля 2020 г. Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ Ханна Ричи ; Макс Розер (2020). «Выбросы CO₂ и парниковых газов: концентрации CH4» . Наш мир в данных . Опубликовано на сайте OurWorldInData.org . Проверено 14 апреля 2020 г.
- ^ «Глобальные выбросы метана и возможности их смягчения» (PDF) . Глобальная инициатива по метану. 2020.
- ^ «Пятый оценочный отчет МГЭИК – Радиационное воздействие (AR5, рисунок РП.5)» . Межправительственная группа экспертов по изменению климата. 2013.
- ^ Ходнеброг, ∅.; Далсёрен, С.; Мире, Г. (2018), «Время жизни, прямое и косвенное радиационное воздействие и потенциалы глобального потепления этана (C2H6), пропана (C3H8) и бутана (C4H10)», Atmos. наук. Летт. , 2018, 19:e804 (2): e804, Bibcode : 2018AtScL..19E.804H , doi : 10.1002/asl.804
- ^ Росадо-Рейес, К.; Франциско, Дж. (2007), «Пути атмосферного окисления пропана и его побочных продуктов: ацетон, ацетальдегид и пропиональдегид», Journal of Geophysical Research , 112 (D14310): 1–46, Bibcode : 2007JGRD..11214310R , doi : 10.1029/2006JD007566