Odpowietrzanie gazu
_Conventional_Deposits.svg)
Odpowietrzanie gazów , dokładniej znane jako odpowietrzanie gazu ziemnego lub odpowietrzanie metanu , to celowe i kontrolowane uwalnianie gazów zawierających węglowodory alkany - głównie metan - do atmosfery ziemskiej. Jest to powszechnie stosowana metoda usuwania niepożądanych gazów powstających podczas wydobycia węgla i ropy naftowej . Takie gazy mogą nie mieć wartości, gdy nie nadają się do recyklingu w procesie produkcyjnym, nie mają drogi eksportu na rynki konsumenckie lub stanowią nadwyżkę w stosunku do krótkoterminowego popytu. W przypadkach, gdy gazy mają wartość dla producenta, znaczne ilości mogą być również odprowadzane z urządzeń używanych do zbierania, transportu i dystrybucji gazu.
Odpowietrzanie ma duży wpływ na zmiany klimatu . Niemniej jednak wiele pojedynczych przypadków jest wystarczająco małych i rozproszonych, aby można je było uznać za „bezpieczne” w odniesieniu do bezpośrednich zagrożeń dla zdrowia. Duże i skoncentrowane uwolnienia są zwykle ograniczane za pomocą pochodni gazowych w celu wytworzenia stosunkowo mniej szkodliwego dwutlenku węgla . Rutynowe odpowietrzanie i spalanie gazu jest szczególnie nieekonomiczne i może zostać wyeliminowane w wielu nowoczesnych operacjach przemysłowych, gdzie dostępne są inne tanie opcje wykorzystania gazu.
Odpowietrzania gazu nie należy mylić z podobnymi rodzajami uwalniania gazu, takimi jak:
- awaryjne obniżenie ciśnienia jako ostateczna metoda zapobiegania uszkodzeniom sprzętu i ochrony życia, lub
- ulotne emisje gazów , które są niezamierzonymi wyciekami gazu występującymi w operacjach związanych z węglem, ropą naftową i gazem, na przykład ze studni sierocych
Odpowietrzania gazu nie należy również mylić z „wyciekiem gazu” z ziemi lub oceanów - naturalnym lub spowodowanym działalnością człowieka.
Praktyka na polach naftowych związana z niepożądanym gazem
.jpg)
Wydobywaniu ropy naftowej z szybów naftowych , gdzie pozyskiwanie ropy naftowej jest głównym, a czasem jedynym celem finansowym, towarzyszy na ogół wydobycie znacznych ilości tzw. gazu towarzyszącego (tj. postaci surowego gazu ziemnego ). Światowe statystyki z 2012 roku pokazują, że większość (58%) tego gazu została ponownie zatłoczona w celu magazynowania i utrzymania ciśnienia w odwiercie, 27% wysłano na rynki konsumpcyjne, a pozostałe 15% zostało odpowietrzone lub spalone w pobliżu miejsca odwiertu .
100 milionów ton uwolnionego gazu towarzyszącego zostało spalone w pochodniach na całym świecie, co odpowiada około 3-4% całego gazu wyprodukowanego z szybów naftowych i gazowych. Spalony gaz spowodował prawie 350 milionów ton ekwiwalentu CO 2 emisji gazów cieplarnianych , stanowiąc około 1% z 33 miliardów ton dwutlenku węgla (CO 2 ) uwolnionego ze spalania wszystkich paliw kopalnych . Systemy odzyskiwania gazu z pochodni (FGRS) są coraz częściej wdrażane jako bardziej wydajna ekonomicznie alternatywa dla spalania w pochodniach.
Korzystnie, cały niepożądany gaz byłby przynajmniej redukowany w pochodniach gazowych, ale w praktyce nie osiągnięto tego. Na przykład objętości odpowietrzane z poszczególnych odwiertów są czasami zbyt małe i nieciągłe, i mogą stwarzać inne trudności (np. wysokie stężenia zanieczyszczeń ) , które sprawiają, że spalanie w pochodniach jest bardziej technicznie i ekonomicznie trudne. Ponadto gaz będzie nadal buzował z ropy naftowej przez pewien czas po jej przeniesieniu do zbiorników magazynowych na terenie odwiertu i przetransportowaniu w inne miejsce. Gaz ten może być również kierowany do komina pochodni, wykorzystywany lub zaprojektowany tak, aby wydostawał się bez łagodzenia przez otwory wentylacyjne lub regulatory ciśnienia .
Globalne szacunki śledzenia Międzynarodowej Agencji Energii (IEA) w 2019 roku wskazują, że dodatkowe 32 miliony ton metanu zostały uwolnione bez redukcji z całego wydobycia ropy naftowej; w tym ropę konwencjonalną na lądzie , ropę na morzu , ropę niekonwencjonalną i działalność związaną z ropą naftową . Uwzględniając ilość uwolnioną z niekompletnych pochodni gazowych i emisji ulotnych, szacunkowa suma wynosi około 37 milionów ton.
Wydobycie węgla i aktywność metanu z pokładów węgla
Znaczne ilości gazu bogatego w metan są uwięzione i adsorbowane w formacjach węgla i są nieuchronnie desorbowane w związku z wydobyciem węgla . W niektórych przypadkach górnictwa podpowierzchniowego formacja jest przepuszczana otworami wiertniczymi przed i/lub podczas prac wydobywczych, a tak zwane gazy palne są odprowadzane jako środek bezpieczeństwa. Również podczas prac metan przedostaje się do systemu powietrza wentylacyjnego w stężeniu dochodzącym do 1% i zwykle jest swobodnie usuwany z wyrobiska kopalnianego. Taki metan z powietrza wentylacyjnego (VAM) jest największym źródłem metanu ze wszystkich czynnych i likwidowanych kopalń węgla na świecie. Znaczna część metanu nadal ulega desorpcji z węgla składowanego oraz z opuszczonych kopalń.
Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska przewiduje, że do roku 2020 światowe emisje metanu z kopalń węgla na całym świecie przekroczą 35 milionów ton lub 800 milionów ton emisji ekwiwalentu CO 2 i będą stanowić 9% wszystkich światowych emisji metanu. Chiny dostarczają ponad 50% całości, następnie Stany Zjednoczone (10%) i Rosja (7%), a następnie Australia, Ukraina, Kazachstan i Indie (po 3-4%). Około 200 kopalń w różnych krajach wdrożyło do roku 2015 technologię umożliwiającą wychwytywanie około 3 milionów ton metanu; albo do użytku gospodarczego, albo do redukcji emisji w pochodniach gazowych lub utleniaczach termicznych .
Wychodnie, pokłady lub formacje w pobliżu powierzchni są czasami przepuszczane przez studnie w celu wydobycia i wychwytywania metanu, w którym to przypadku jest on klasyfikowany jako forma gazu niekonwencjonalnego . Takie wychwytywanie metanu z pokładów węgla może zmniejszyć ilość wycieku gazu, który w przeciwnym razie miałby miejsce w sposób naturalny; jednocześnie dodając emisje dwutlenku węgla, gdy paliwo jest wykorzystywane gdzie indziej.
Globalne szacunki śledzenia IEA w ciągu roku 2019 sugerują, że około 40 milionów ton metanu zostało uwolnionych ze wszystkich działań związanych z wydobyciem węgla. Ta łączna ilość obejmuje wszystkie emisje wentylowane, ulotne i przesiąkowe.
Praktyki dotyczące pól gazowych i gazociągów
Na polach gazowych głównym celem finansowym jest pozyskiwanie niezwiązanego gazu ropopochodnego (tj. innej postaci surowego gazu ziemnego) i bardzo niewiele jest niepożądanych w porównaniu z gazem wydobywanym na polach naftowych lub w kopalniach węgla. Zamiast tego większość emisji odpowietrzających występuje podczas transportu rurociągami do centrów handlowych i dystrybucyjnych , rafinerii i rynków konsumenckich.
Departament Energii Stanów Zjednoczonych informuje, że większość odpowietrzeń w operacjach przemysłu gazowego w USA w roku 2017 miała miejsce w tłoczniach oraz za pomocą sterowanych pneumatycznie sterowników i regulatorów . Ulepszone strategie konserwacji i zaawansowane technologie wyposażenia istnieją lub są opracowywane w celu ograniczenia takiego odpowietrzania.
Globalne szacunki IEA dotyczące monitorowania w 2019 roku wskazują ponadto, że około 23 miliony ton metanu zostało uwolnionych ze wszystkich segmentów przemysłu gazowniczego, w tym gazu konwencjonalnego na lądzie , gazu morskiego , gazu niekonwencjonalnego i działalności związanej z gazem końcowym . Uwzględniając ilość uwolnioną z emisji niezorganizowanych, szacunkowa suma wynosi około 43 milionów ton.
Kontekst historyczny
Związane z tym gazy wydobywające ropę naftową i węgiel były czasami uważane za kłopotliwe, niebezpieczne, o niskiej wartości: „darmowy” produkt uboczny związany z bardziej lukratywnym finansowo wydobyciem węgla lub płynnych węglowodorów, z którym należało się uporać. Rozwój międzynarodowych rynków gazu, infrastruktury i łańcuchów dostaw w dużym stopniu przyczynił się do zmiany tej sytuacji. Coraz bardziej standardową praktyką staje się również:
- wychwytywanie i wykorzystywanie powiązanego gazu do dostarczania lokalnej energii elektrycznej oraz do
- ponowne wtłaczanie ponownie sprężonego gazu w celu utrzymania ciśnienia w złożu ropy naftowej , wtórnego odzysku i potencjalnego późniejszego rozszczelnienia złoża po maksymalizacji wydobycia płynnych węglowodorów oraz ustanowieniu infrastruktury eksportu gazu i dostępu do rynku.
Obecnie ekonomicznie opłacalne jest zagospodarowanie nawet stosunkowo niewielkich złóż węglowodorów zawierających niezwiązany gaz (tj. z niewielką ilością lub bez ropy naftowej) w pobliżu rynku lub szlaku eksportowego, a także dużych, odległych akumulacji.
Gaz kopalny był ostatnio promowany przez niektórych zwolenników przemysłu i decydentów jako „paliwo pomostowe”, które może generować najmniej odpadów, a tym samym szkody dla środowiska i towarzyszące straty ekonomiczne, podczas przechodzenia od ograniczonych rezerw paliw kopalnych do bardziej zrównoważonych źródeł. Jednak rzeczywiste ilości metanu uwalniane skumulowane w całym łańcuchu dostaw mają krótkoterminowy wpływ na ocieplenie klimatu, który już teraz konkuruje i może wzrosnąć, przekraczając wpływ wykorzystania węgla i ropy.
Wpływ środowiska
Odpowietrzanie i inne emisje węglowodorów gazowych stale wzrastały w epoce przemysłowej wraz z szybkim wzrostem produkcji i zużycia paliw kopalnych. Międzynarodowa Agencja Energii szacuje, że całkowite roczne emisje metanu z samego przemysłu naftowego i gazowego wzrosły z około 63 do 82 milionów ton w latach 2000-2019; średni wzrost o około 1,4% rocznie. Globalnie IEA szacuje, że geologiczne wydobycie węgla, ropy naftowej i gazu ziemnego odpowiada za 20% wszystkich emisji metanu. Inni badacze znaleźli dowody na to, że ich wkład może być znacznie wyższy; 30% lub więcej.
Stężenie metanu w atmosferze prawie się podwoiło w ciągu ostatniego stulecia i jest już o 2,5 razy większe niż w jakimkolwiek momencie w ciągu ostatnich 800 000 lat. Metan jest silnym gazem rozgrzewającym, pomimo jego mniejszej liczebności w porównaniu z atmosferycznym dwutlenkiem węgla. Metan atmosferyczny jest odpowiedzialny za co najmniej jedną czwartą, a nawet jedną trzecią zmian w wymuszaniu radiacyjnym , które napędzają ocieplenie klimatu w bliskiej perspektywie .
takie jak etan , propan i butan , mają znacznie krótszy czas życia w atmosferze (od około 1 tygodnia do 2 miesięcy) w porównaniu z metanem (1-2 dekady) i dwutlenkiem węgla (1-2 wieki). W konsekwencji nie są dobrze wymieszane z atmosferą i mają znacznie mniejszą obfitość atmosferyczną. Niemniej jednak ich utlenianie ostatecznie prowadzi do powstania dłużej żyjących związków węgla, które również zaburzają atmosferę i planetarny obieg węgla poprzez różne złożone ścieżki.