Rutinos fáklyázás - Routine flaring
A szokásos fáklyázás , más néven termelési fáklyázás olyan módszer és jelenlegi gyakorlat, amely szerint a kőolaj kitermelése során nagy mennyiségű nem kívánt mennyiségű kőolajgázt (APG) ártalmatlanítanak . A gázt először elválasztják a folyadékoktól és a szilárd anyagtól a kútfejtől lefelé , majd egy fáklyába engedik, és a föld légkörébe égetik (általában nyílt diffúziós lángban ). A végrehajtás során a nemkívánatos gázt (főleg a metán által uralt földgázt ) veszteségesnek tekintették, és szálas gáznak , fáklyagáznak vagy egyszerűen " hulladékgáznak " is nevezhetjük . A szokásos fáklyázás nem tévesztendő össze a biztonsági fáklyával, a karbantartási fáklyával vagy más olyan fáklyázási gyakorlattal, amelyet rövidebb időtartam vagy kisebb mennyiségű gázelvezetés jellemez.
A becslések szerint 2018-ban világszerte több mint 145 milliárd köbméter (5 billió köbméter) földgázt fújtak fel. Ennek többsége rutinszerűen fellángolt APG volt több ezer kút telephelyén, és ez a földgázfelhasználással megegyező hulladékmennyiség. Dél- és Közép-Amerikában. 2014 óta a legnagyobb hét gyakorló Oroszország , Irak , Irán , az Egyesült Államok , Algéria , Venezuela és Nigéria . Oroszország távoli régióiban a legnagyobb az aktivitás, a politikai konfliktusok emelik a szintet más országokban. Az Egyesült Államok hozzájárult a világ 2018-as összértékének közel 10% -ához.
A rutinszerű fáklyázásnak, a szándékos gázelvezetésnek és a nem szándékos diffúz gázkibocsátásnak mély negatív következményei vannak. A pazarlás egy elsődleges forrás nem nyújt jelenlegi gazdasági vagy jövőbeni jólét előnyeit, míg létre kötelezettségek révén felhalmozódó üvegházhatású gázok és más káros anyagok a bioszférában . Mivel a legtöbb előrejelzés szerint az olaj és a gáz felhasználása belátható időn belül növekszik, a Világbank 2002-ben elindította a globális globális gázcsökkentési partnerséget (GGFRP) ; köz- és magánszféra közötti partnerség, amelynek célja a pazarló gyakorlat megszüntetése. 2015-ben tovább indította a Zero Routine Flaring 2030 by Initiative kezdeményezést ; 2019 végéig 32 ország, 37 vállalat és 15 bankintézet hagyta jóvá. Az Egyesült Államokban székhellyel rendelkező támogatók az Egyesült Államok szövetségi kormánya, Kalifornia állam és a Világbank voltak. Az 1996–2018 közötti globális adatok azt mutatják, hogy a fellobbant gázmennyiség 10% -kal csökkent, míg az olajtermelés 40% -kal nőtt.
Okoz
A rutin bővül és szellőzési APG már elterjedt, mivel az első olajkutak került kereskedelmi forgalomba a késő 1850-es évek. Bár folyadék és a gáz szénhidrogén hasonló energiasűrűség tömeg , a 1000-es faktorral nagyobb energiatartalmú térfogat folyékony tüzelőanyagok teszi tárolás és szállítás gazdaságosabb. Széles körű eszközök a kőolajgáz ezen viszonylagos hátrányának leküzdésére csak az elmúlt évtizedekben valósultak meg. Például transzkontinentális gáz vezetékek , kapcsolódik a regionális gyűjtő-elosztó hálózatok , most elterjedt a világ nagy részén. Az APG folyékony vagy sűrített tüzelőanyaggá történő feldolgozására szolgáló fáklyásgáz-visszanyerő rendszerek (FGRS) a kútpadnál szintén egyre mozgékonyabbak és változatosabbak képességeikben.
Az APG pazarlásához vezető döntési folyamatok a modern időkben nagymértékben függenek a regionális körülményektől. Általában a döntéshozók rövid távú pénzügyi és kockázatkezelési céljai határozzák meg az eredményt. A fáklyázási és szellőztetési tevékenységek engedélyezésének vagy más szabályozásának valamilyen formája létezik a legtöbb országban , de a részletek nagyon eltérőek. Azok a tényezők, amelyek növelhetik a pazarló tevékenységet, a következők: (nem teljes felsorolás):
- az olajkitermelés gyors kiterjesztése a meglévő gázvezeték- infrastruktúrától távolabb eső régiókba .
- a kitermelési ütemtervek felgyorsulása az eszközromlás miatt .
- a logisztika növekvő kihívásai , például a szállítási kapacitás bővítésének késedelme.
- a földgáz túlkínálata alacsony vagy negatív termelői árakhoz vezet.
- az alacsonyabb költségű és kevésbé szennyezett földgázforrások versenye .
- néhány olajkitermelési művelet átmeneti (mind időbeli, mind földrajzi) jellege (pl. szűk pala palaolaj ).
- a helyszíni alternatívák hiánya, amelyek kellő mozgékonysággal rendelkeznek a különböző műveletekkel és ütemtervekkel való integrációhoz.
- gyenge szabályozás, amelyet korrupció , politikai konfliktusok vagy politikai instabilitás okoz .
A 2018. év statisztikái
2018-ban világszerte 100 millió tonna (145 milliárd köbméter) társult gázt égettek ki, ami az olaj- és gázkutakból előállított összes gáz körülbelül 3-4% -át jelenti. A hulladék csaknem 350 millió tonna CO2-egyenértékű üvegházhatást okozó gázkibocsátást eredményezett, vagyis az összes fosszilis tüzelőanyag égetéséből felszabaduló 33 milliárd tonna szén-dioxid (CO2) körülbelül 1% -át eredményezte . E gázok felhalmozódása jelentősen megzavarja a bolygó szénforgalmát , és szélesebb körű nemzetközi erőfeszítések folynak a kár mértékének felmérésére és a felhalmozódó gazdasági költségek számszerűsítésére.
A fellángolás kiküszöbölésének költségei jobban érthetők, és példányonként nagyon eltérőek. A Világbank a kárenyhítés teljes költségét 100 milliárd dollárra becsüli. Ha egy olyan fejlett gazdaságban kerülne a földgázpiacra, mint az Egyesült Államokban, a fellobbant gáz az amerikai fogyasztás 30 billió köbméterének mintegy 17% -át adhatja, és potenciálisan közel 20 milliárd dollárra becsülhető. Kevésbé fejlett országokban az előnyök további hatással lehetnek. Például elláthatja az összes jelenlegi felhasználást Dél- és Közép-Amerikában. Ha 750 milliárd kWh villamos energia előállítására használják, akkor az afrikai kontinens teljes szükségleteit kielégítheti.
Noha a fáklyázás pazarló és káros melléktermékeket hoz létre, mint a fosszilis tüzelőanyagok egyéb égetése, rövid távon kevésbé zavaró, mint a kapcsolódó gáz elszállítása, amely elsősorban metánból áll. A légköri metán felhalmozódása okozza az éghajlat kényszerítésében bekövetkező változások mintegy 25% -át , annak ellenére, hogy a szén-dioxidhoz képest csaknem százszor alacsonyabb a bősége. A Nemzetközi Energiaügynökség szerint legalább 75 millió tonna metánt szabadított fel az olaj- és gázipar szellőztetéssel és diffúz kibocsátásokkal, és becslések szerint 4 millió tonna felszabaduló hatékonyság miatt. A fosszilis tüzelőanyagok emberi felhasználása az összes metánkibocsátás mintegy 20% -áért felel, az olaj- és gáziparé pedig az antropogén források mintegy 25% -áért felelős. Ezeknek a forrásoknak szintén átfogóbb nyomon követési és mérséklési erőfeszítésekre van szükségük, mivel az előrejelzések szerint a földgáz továbbra is a leggyorsabban növekvő globális primer energiaellátás.
Alternatívák
Hasonló a nyersolaj, APG egy elsődleges energiaforrás mind gáznemű tüzelőanyag és folyékony üzemanyag áruk , amelyek nagy belső értéke a modern világgazdaságban . Az APG kinyerése után a fogyasztás fennmaradó logisztikai akadályai a költséghatékony finomítás és a fogyasztói piacokra történő szállítás . Az olajtársaságok által előnyben részesített fáklyázási és szellőztetési alternatívák közé tartoznak azok, amelyek eltávolítják a társult gáz ezen akadályait anélkül, hogy akadályoznák a nagyobb értékű olaj kitermelését.
Hagyományos felhasználások
A 2012. évre vonatkozó globális adatok azt mutatják, hogy az összes kapcsolódó gáz 15% -át fújták vagy szellőztették, míg 85% -át a következő gazdasági előnyökhöz használták fel vagy spórolták meg:
- 1. újrafecskendezés az olajtartályba másodlagos kinyerés , harmadlagos visszanyerés és / vagy hosszabb távú tárolás céljából . (58%)
- 2. továbbítás kereskedési központba rövid távú raktározás és finomítói piacok számára történő terjesztés céljából . (27%)
Egyéb felhasználások
Az alábbi lista tartalmazza a rutinszerű fáklyázás és szellőztetés egyéb, kereskedelmileg életképes alternatíváit, amelyek a helyszínen vagy a közelben végezhetők:
- 1. folyékony üzemanyagok gyártása fáklyásgáz-visszanyerő rendszerekkel (FGRS) és kamionos szállítás a fogyasztási piacokra.
- a. földgáz-folyadék (NGL) kinyerése a fáklyafolyamból mobil berendezések segítségével.
- b. hordozható sűrített földgáz (CNG) előállítása.
- c. hordozható cseppfolyósított földgáz (LNG) előállítása.
- d. kisüzemi gáz-folyadék (GTL) átalakítás.
- 2. áramtermelés hordozható motorokkal vagy mikroturbinákkal .
- 3. hőtermelés vízkezeléshez vagy más ipari feldolgozáshoz a kútpadon.
Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának 2019-es jelentése szerint annak valószínű oka, hogy az olajcégek lassan alkalmazzák a meglévő vagy a fejlett FGRS-technológiákat, "törvényes, szabályozott fáklyázás a legkevésbé kockázatos lehetőség, és nem igényli az új technológiák alkalmazásának megtanulását vagy a meglévő módosítását. szerződések és működési gyakorlatok. "
A kriptovaluta „bányászok” a közelmúltban energiafogyasztó számítástechnikájuk potenciális olcsó forrásaként azonosították a fáklyagázt. Számos partnerség alakult ki e két szokatlanul eltérő bányász között, azzal a céllal, hogy minimalizálják mindegyikük jelentős szén-dioxid-kibocsátását .
Hatékonyság
A diffúziós lángot használó gázkitörések elsősorban az égés maximalizálása érdekében a levegő-gáz alapos keveredésétől függenek a kibocsátott gázáramban. A megfelelő sebességű turbulens diffúzió biztosítása érdekében a gáz sebességét és nyomásesését, amikor kilép a fáklya halmazából, az optimális tartományon belül kell tartani . Ezen tartományok megőrzése a mérnöki tervezési folyamat kulcsfontosságú célja és a kísérő ellenőrzési stratégia . Az APG-t kísérő jelentős mennyiségű nedvesség, nitrogén, szén-dioxid vagy más nem szénhidrogén zavarhatja az égést. Másrészt a forró levegő és a gőz megfelelően megtervezett és ellenőrzött befecskendezése javíthatja az égést és a hatékonyságot.
Az APG elsősorban metánból, valamint kisebb mennyiségű etánból , propánból , butánból és más alkánokból áll . Ha a fáklya hatékonyan működik , az égés melléktermékei elsősorban vizet és szén-dioxidot, valamint kis mennyiségű szén-monoxidot és dinitrogén-oxidot (NoX) tartalmaznak. Az ilyen fáklyák tehát nagy konverziós hatékonyságot mutatnak , az APG átlagosan csak körülbelül 2% -a szabadulhat meg. Ha a fáklya nem működik hatékonyan, jelentősebb mennyiségű APG szökhet ki, néha akár 40% is. Szintén az illékony szerves vegyületek (VOC-k), toxikus vegyületek , és más egyéb káros szennyező anyagok hozhatók létre. A VOC-k és a NoX képesek a talajszintű ózon termelésére a levegő minőségi normáit meghaladó szinten . A füst jelenléte rosszul működő fellángolást jelez, és a keletkező rövid életű fekete szén felgyorsíthatja a hó és a jég olvadását.
A legtöbb egyéb szennyező anyag az APG-áramban nyomokban fordul elő . Tartalmazhatnak mérgező elemeket, mint például a higany és a radon , amelyek természetesen előfordulnak. A fokozott olaj-visszanyerési törekvések, például a hidraulikus repesztés, másokat is bevezethetnek. A szokásos természetes szennyező hidrogén-szulfid lehetővé teszi kén-dioxid és kénsav képződését a gázkitörésekben. Magas koncentráció esetén korróziót és egyéb levegőminőségi kihívásokat okozhat , és olyan jellemzéseket eredményezhet, mint a " savanyú gáz " és a "savas fellángolás". Gyakorlatilag a magasabb kéntartalmú gázáramok nagyobb valószínűséggel fellángolódnak - ahol megengedett -, mint alacsonyabb gazdasági értékük miatt.
Monitoring
.jpg)
A gázlobbant mennyiségekről rendelkezésre álló globális adatok egészen bizonytalanok és megbízhatatlanok körülbelül 1995-ig. A GGFR 2002. évi megalakulását követően a NOAA és az egyetemi intézmények résztvevő kutatói műholdas megfigyeléseket használtak az adatgyűjtés egyszerűsítése és a mérési pontosság javítása érdekében. A tudományos és technológiai fejlődés ellenére az ipar szereplői által jelentett és a szabályozó tisztviselők által felhasznált összegek néha még pontatlanok. A nem megfelelően működtetett fáklyák, a szándékos gázelvezetési tevékenység és egyéb berendezések szivárgásából származó metán-kibocsátás mennyiségi meghatározása és felkutatása szintén kiemelt fontosságú a GGFR partnerség, a Globális metán-kezdeményezés és más gazdasági és környezeti hatókörű csoportok számára.
Műholdas felmérések
Mivel a legtöbb fáklyát nyílt lángként működtetik, a légi felmérések során a kibocsátott fény mennyiségének mérésével a térfogatokra lehet következtetni. Az első, 1995-ig visszanyúló adatkészletet 2006-ban állították elő a védelmi meteorológiai műholdas program (DMSP) és a Google Earth adatainak felhasználásával. Körülbelül 2010 után az egyedi mérések pontossága tovább javult +/- 10% fölé , a NOAA-20 és a Suomi atomerőművi műholdak VIIRS- műszereinek , valamint a NASA Földmegfigyelő Intézetének Aqua és Terra műholdjainak MODIS- eszközeivel. . Az adatelemzést tovább finomítják más akadémiai és küldetés-specifikus csoportok hozzájárulásaival. A globális tevékenység térképeit automatikusan generálják olyan fejlett módszerekkel, mint a gépi tanulás , és a következtetett mennyiségeket olyan zavarokhoz igazítják, mint az időszakos felhőtakarás.
További műholdak és műszerek rendelkeznek, és a tervek szerint továbbra is online lesznek, képesek a felbontás javításával mérni a metánt és más erősebb üvegházhatású gázokat. Az Európai Űrügynökség által 2017-ben bevezetett Tropomi eszköz több kilométeres felbontással képes mérni a metán, a kén-dioxid, a nitrogén-dioxid, a szén-monoxid, az aeroszol és az ózon koncentrációját a föld troposzférájában . A CLAIRE műhold, amelyet a kanadai GHGSat cég indított el 2016-ban, képes a szén-dioxidot és a metánt akár 50 méteresre is feloldani, lehetővé téve ezzel ügyfeleinek, hogy pontosan meghatározzák a kibocsátás forrását.
Földi és légi felmérések
Az olyan beszállítók hordozható műszerei, mint a FLIR Systems és a Picarro, szintén képesek észlelni a nem megfelelően működő fáklyák által egyébként láthatatlan szivárgásokat és kibocsátásokat. Valamivel kevésbé praktikusak a metán és más VOC-koncentrációk hosszabb időtartamú nyomon követésére, de lehetővé tehetik az ipar javító technikusainak, a hatósági tisztviselőknek és más nyomozóknak, hogy valós időben megtalálják és dokumentálják a kibocsátás forrásait.
A Környezetvédelmi Alap kutatói átfogóan feltérképezték az USA Permi-medencéjében a 2019–2020 közötti olaj- és gázipari műveletek metánkibocsátását. Eredményeik szerint az üzemeltetők által jelentetteknél legalább háromszor nagyobb kibocsátás és a fáklyák több mint 10% -ának bizonyos mértékű meghibásodása van. Úgy találták, hogy a hibásan fellépő fáklyák kb. Fele világítatlan, és csökkentés nélkül engedi szabadjára a gázokat.
A csökkentés előrehaladása
| A globális gázkitörés és az olajtermelés tendenciái (1996-2018) | |
|
Fújt gáz: milliárd köbméter / év (↓ 10%)
Termelt olaj: Millió hordó / nap (↑ 40%)
Népesség: 100 millió ember (↑ 30%)
|
|
| A Világbank által szolgáltatott adatok alapján , 2019. június | |
Az Egyesült Nemzetek Szervezete , a Nemzetközi Energiaügynökség és a Világbank a rutinszerű fellángolás-csökkentési erőfeszítéseket alacsony függőségű gyümölcsként ismeri el, figyelembe véve a jelentős gazdasági, környezeti és emberi-egészségügyi előnyöket. A hatások különösen nagyok azokban a fejlődő országokban, ahol a fáklyázás intenzitása (azaz a kitermelt kőolajegységre fellángolt gáz) gyakran magasabb, elsősorban a kevésbé fejlett infrastruktúrájuknak és a földgázpiacnak köszönhetően. Néhány kulcsfontosságú, csökkentés alá eső ország közé tartozott Indonézia, Irak, Kazahsztán, Mexikó, Nigéria, Katar és Oroszország hanti-manszi autonóm terület - Yugra régiója.
1996 és 2018 között 10% -kal csökkent a globális gyulladásmennyiség (köbméterben - m 3 ), miközben a globális olajtermelés 40% -kal nőtt (jobb ábra). A globális fáklyaintenzitás 35% -os csökkenésével járt (köbméterenként egy előállított hordó olajra számítva - m 3 / bbl). Ennek oka elsősorban a GGFR-partnerországokban, például Oroszországban és Nigériában folytatott korábbi csökkentési erőfeszítések voltak. 2018-tól Kanada, Brazília és számos közel-keleti ország 1 m 3 / bbl alatti intenzitással fellángolt , szemben a globális átlaggal, amely 4,1 m 3 / bbl. Számos afrikai nemzet továbbra is 10 m 3 / bbl fölött lobban, köztük Kamerun 40 m 3 / bbl fölött .
Mindössze négy nemzet felelős a fellobbant gáz közel 50% -áért: Oroszország, Irak, Irán és az Egyesült Államok. Lobbanási intenzitásuk 3 és 10 m 3 / bbl között mozog, és az utóbbi években nem javult lényegesen. Minden ország kiterjedt infrastruktúrával és hozzáféréssel rendelkezik a fejlett technológiákhoz, de összetett üzleti és politikai kultúrákkal is rendelkezik, amelyek ellenállóbbak lehetnek a változásokkal szemben.
Növekedés az Egyesült Államokban
Az Egyesült Államokban az Egyesült Államok Energetikai Információs Igazgatóságának adatai alapján a második világháborút követő évtizedekben csökkent az égés és a szellőzés . A 20. század vége felé a kitermelt APG közel 1,5% -át, az olaj- és gázkutakból kinyert összes gáz 0,5% -át érte el.
Körülbelül 2005 óta azonban a gázlobbantási aktivitás ismét növekszik, amint azt a mellékelt táblázatok mutatják. 32 állam fogadja be és szabályozza a gázlobbantást és / vagy -elvezetést. 1990 óta a legnagyobb mennyiségi változás a nyugat-texasi Permi-medencében és Új-Mexikóban, Észak-Dakota Bakken-formációjában és a Texas délkeleti részén található Eagle Ford-csoportban történt.
A gázlángok száma növekedett az Egyesült Államokban, mind térfogatban, mind százalékban mérve. 2018-ban a gázfáklyázás közel 50 éves csúcsot ért el, 500 milliárd köbméter gáz égett, ami az APG 10% -át jelenti. A negatív földgáztermelői árakról és a permi tevékenység további megkétszereződéséről szóló jelentések 2019-ben az Egyesült Államokban folytatták a növekedést ebben a pusztító gyakorlatban. 2018–2019-ben csak a permben naponta pazarolt gázmennyiség volt képes kielégíteni Texas teljes államának lakossági szükségleteit. Öt új távolsági gázvezeték épül a régióból, az első forgalomba helyezése 2019 harmadik negyedévében kezdődik, a többiek pedig a tervek szerint 2020–2022 folyamán lesznek elérhetők online.
Az Egyesült Államok szövetségi szabályozásának lazítása 2017-től kezdődően lehetővé tette az APG hulladékának további növekedését mind az állami, mind a magánterületekről. Ezeket az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma 2019 júniusi jelentése foglalja össze , amely a következményesebb változásokat a következőképpen határozza meg:
- 1) "a szövetségi területek olaj- és gázkutakból kiszivárgott, kiszellőztetett vagy fellobbant metánra vonatkozó határértékek visszavonása" ; és
- 2) "a vállalatoktól a szivárgások felkutatására és kijavítására vonatkozó követelmények, a különféle berendezések vagy berendezések elemeinek kibocsátásának csökkentésére vonatkozó követelmények, valamint a fúrási engedélyek megszerzése előtt a vállalatoknak a hulladék minimalizálására vonatkozó tervek"
A nyilvánosság megtévesztése
Az energiaipar vezetői tudták, hogy az iparuk által fellobbanó földgázmennyiség óriási volt, de vállalati propaganda erőfeszítéseik részeként szándékosan hirdették az Egyesült Államok kormányának és a nyilvánosságnak, hogy az ipari fáklyák "ellenőrzés alatt állnak". Ez része volt az energiaiparban kampány lobby csökkentett szövetségi szabályozás metán fáklyázása, amelynek sikerült 2017 a lazítás szövetségi szabályozás. Az ipar vezetőinek 2019-es találkozóján Ron Ness, az észak-dakotai kőolajtanács elnöke azonban elismerte, hogy "csak hatalmas mennyiségű gázt fújtunk." Ness úr felismerte, hogy a nyilvánosság, különösen a fiatalabb emberek körében, a földgáz mint tisztább és éghajlatbarátabb energia-alternatíva megítélése súlyosan aláásná, ha a közvélemény megérti az energiaiparban fellobbanó óriási mennyiségű gázt és annak pusztító hatását. A metán több mint 80-szor annyi hőt csap le a légkörbe, mint a szén-dioxid . Az energiaipar vezetői hangsúlyozták annak szükségességét, hogy az energiaipar megtévesztő reklámokkal árassza el a lakosságot, amely a kérdést elsősorban az "egészségvédelemről és biztonságról" szólt, mint ahogy az ipar Colorado államban tette hidraulikus frakkolással . E nézet szerint kulcs volt az érzelmekre apelláló reklám.