Газоотвод
Выпуск 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 потерять ценность, 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 повседневной практике, 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 ). Глобальная 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 сожжены 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 такого 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, хранящегося в хранилищах, и из заброшенных шахт. [ 12 ]
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 выбросов в эквиваленте CO 2 и составят 9% всех глобальных выбросов метана . На долю Китая 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 таких выбросов. [ 17 ]
Глобальные оценки 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 . Если включить количество выбросов в результате неорганизованных выбросов, то их общая оценка составит около 43 миллионов 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 эту 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 .
- ^ Jump up to: 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.
- ^ Jump up to: 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.
- ^ Jump up to: 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.
- ^ Jump up to: а б с «Топливо и технологии – Борьба с метаном» . Международное энергетическое агентство (Париж). 01.11.2019 . Проверено 8 сентября 2020 г.
- ^ Jump up to: а б «Метан Трекер – оценки по странам и регионам» . Международное энергетическое агентство (Париж). 01.11.2019 . Проверено 10 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: 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.
- ^ Jump up to: 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.
- ^ Jump up to: 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 послужить «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