Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Диаграмма, показывающая геологические источники алкановых углеводородных газов, которые сопровождают добычу угля и сырой нефти или которые сами являются целью добычи.

Отвод газа , более известный как отвод природного газа или отвод метана , представляет собой преднамеренный и контролируемый выброс газов, содержащих алкановые углеводороды, преимущественно метан, в земную атмосферу. Это широко используемый метод удаления нежелательных газов, образующихся при добыче угля и сырой нефти . Такие газы могут не иметь ценности, если они не подлежат переработке в производственном процессе, не имеют экспортных маршрутов на потребительские рынки или являются избыточными для краткосрочного спроса. В случаях, когда газы имеют ценность для производителя, значительные количества также могут быть выброшены из оборудования, используемого для сбора и транспортировки газа., и распространение.

Отвод газа в значительной степени способствует изменению 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 газовых факелов, чтобы произвести относительно менее вредный газообразный диоксид углерода . Отвод газа и сжигание в факелах, 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 представляют собой непреднамеренные утечки газа, которые происходят при операциях с углем, нефтью и газом.

Вытяжку 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 [ править ]

Добыча и хранение нефти с сжиганием попутного газа в сельской местности.
Неполное сжигание газа в факелах, что также приводит к образованию чрезмерного количества черного углерода .
См. Также: Попутный нефтяной газ и Регулярное сжигание на факеле

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 (то есть формы сырого природного газа ). Глобальная статистика за 2012 год показывает, что большая часть (58%) этого газа была закачана повторно для хранения и поддержания давления в скважине, 27% было отправлено на потребительские рынки, а оставшиеся 15% были сброшены или сожжены на факеле вблизи буровой площадки. . [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] Сжигаемый газ произвел около 350 миллионов тонн выбросов парниковых газов в эквиваленте CO 2 , что составляет около 1% от 33 миллиардов тонн диоксида углерода (CO 2 ), выделяемого при сжигании всех ископаемых видов топлива . [5] Системы улавливания факельного газа (FGRS) все чаще внедряются как более экономически продуктивная альтернатива сжиганию на факеле. [6] : 50–52

Предпочтительно, чтобы весь нежелательный газ, по крайней мере, подавлялся в газовых факелах, но на практике это не было достигнуто. Например, сбрасываемые объемы из отдельных скважин иногда слишком малы и непостоянны и могут представлять другие трудности (например, высокие концентрации загрязняющих веществ ), которые делают сжигание на факеле более технически и экономически затруднительным. 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 может быть направлен в факельную трубу, использован или спроектирован таким образом, чтобы улетучиваться без смягчения последствий через вентиляционные отверстия или регуляторы давления . [7]

Оценки глобального отслеживания, проведенные Международным энергетическим агентством (МЭА) в течение 2019 года, показывают, что дополнительно 32 миллиона тонн метана было выброшено без снижения выбросов в результате всей добычи нефти; включая наземную добычу традиционной нефти , морскую нефть , нетрадиционную нефть и нефтеперерабатывающую деятельность. С учетом количества, выпущенного в результате неполных газовых факелов и летучих выбросов, общая оценка составляет около 37 миллионов тонн. [8]

Добыча угля и деятельность по добыче метана угольных пластов [ править ]

Большой вентилятор, подающий свежий воздух в шахтную вентиляционную шахту. Метан и угольная пыль удаляются отработанным воздухом.
Вентиляции воздуха метана термоокислитель .
Смотрите также: метан угольных пластов

Значительные количества газа, богатого метаном, улавливаются и адсорбируются в угольных пластах и ​​неизбежно десорбируются при добыче угля . В некоторых случаях подземных горных работ пласт пронизывается скважинами до и / или во время добычи, и так называемый рудничный газв качестве меры безопасности разрешено выпускать газы. Также во время работы метан попадает в систему вентиляции в концентрациях до 1% и обычно свободно выпускается из шахты. Такой метан в вентиляционном воздухе (VAM) является крупнейшим источником метана из всех действующих и выведенных из эксплуатации угольных шахт по всему миру. Значительное количество метана также продолжает десорбироваться из угля, помещенного в хранилище, и из заброшенных шахт. [9]

В Агентство по охране окружающей среды США проекты , которые к 2020 году глобальные выбросы метана из угольных шахт по всему миру превысит 35 млн тонн , или 800 миллионов тонн CO 2 -эквивалентных выбросов, а также счет на 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 экономичного использования, либо для борьбы с выбросами в газовых факелах или термических окислителях . [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 нетрадиционного газа . [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 сбрасываемые, неорганизованные и просачивающиеся выбросы. [7] [13]

Практика газовых месторождений и газопроводов [ править ]

Компрессорная станция газопровода. Отвод газа предусмотрен через уплотнения некоторых газоперекачивающих агрегатов .

На газовых месторождениях приобретение не попутного нефтяного газа (т. Е. Другой формы сырого природного газа) является основной финансовой целью, и очень мало нежелательных по сравнению с газом, добываемым на нефтяных месторождениях или угольных шахтах. Вместо этого большая часть выбросов происходит во время транспортировки по трубопроводу к торговым и распределительным центрам , нефтеперерабатывающим заводам и потребительским рынкам. [6] : 6–8

Департамент энергетики США сообщает , что большинство вентилирования в газовой промышленности США в 2017 году произошло на компрессорных станциях и с пневматическим управлением контроллеров и регуляторов . [6] : 7 Существуют или разрабатываются усовершенствованные стратегии технического обслуживания и передовые технологии оборудования для сокращения таких выбросов. [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 добычу газа . С учетом количества неорганизованных выбросов, общая оценка оценивается примерно в 43 миллиона тонн. [8]

Исторический контекст [ править ]

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:

  • улавливание и использование попутного газа для обеспечения местной энергии, а также для
  • повторно закачать повторно сжатый газ для поддержания пластового давления нефти , вторичного извлечения и возможного последующего сброса давления из пласта после того, как извлечение жидких углеводородов будет максимальным, и будет создана инфраструктура для экспорта газа и создан доступ на рынок.

Сегодня финансово целесообразно 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 защитниками отрасли 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 превысить таковое при использовании угля и нефти. [16]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Радиационное воздействие различных факторов изменения климата в 2011 году, как указано в пятом оценочном докладе МГЭИК .

Сброс и другие выбросы газообразных углеводородов неуклонно увеличивались на протяжении всей индустриальной эпохи 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 рост 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 удвоилась 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 радиационном воздействии, которые вызывают краткосрочное потепление климата . [2] [22] [23]

В этан , пропан и бутан компоненты природного газа имеют гораздо более короткие сроки службы (атмосферные в диапазоне приблизительно от 1 недели до 2 месяцев) по сравнению с метаном (1-2 десятилетия) и диоксида углерода (1-2 вв). Следовательно, они плохо смешиваются с атмосферой и имеют гораздо меньшее содержание в атмосфере. [24] Тем не менее, их окисление в конечном итоге приводит к созданию более долгоживущих углеродных соединений, которые также нарушают атмосферу и планетарный углеродный цикл посредством множества сложных путей. [25]

См. Также [ править ]

  • Обычное сжигание на факеле
  • Выбросы метана

Ссылки [ править ]

  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. ^ a b «Европа представляет смелое новое видение климата, подчеркивая при этом важность сокращения выбросов метана» . Фонд защиты окружающей среды . Проверено 13 апреля 2020 .
  3. ^ "Глобальное партнерство по сокращению сжигания газа" . Всемирный банк . Проверено 13 апреля 2020 .
  4. ^ a b «Нулевое стандартное сжигание на факеле к 2030 г., вопросы и ответы» . Всемирный банк . Проверено 10 апреля 2020 .
  5. ^ «Отчет о состоянии мировой энергетики и CO2 2019: Последние тенденции в области энергетики и выбросов в 2018 году» . Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-03-01 . Проверено 10 апреля 2020 .
  6. ^ a b c «Факельное сжигание и сброс природного газа: обзор государственного и федерального законодательства, тенденции и последствия» (PDF) . Министерство энергетики США. 2019-06-01 . Проверено 9 апреля 2020 .
  7. ^ a b c «Топливо и технологии - борьба с выбросами метана» . Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01 . Проверено 8 сентября 2020 .
  8. ^ a b «Methane Tracker - Оценка по странам и регионам» . Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01 . Проверено 10 апреля 2020 .
  9. ^ a b «Программа распространения метана из угольных пластов - Часто задаваемые вопросы о шахтном метане» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 9 апреля 2020 .
  10. ^ «Индустрия добычи метана из угольных пластов» . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 10 апреля 2020 .
  11. ^ Муллейн, Shannon (9 июля 2019). «Промышленность, работающая на открытом воздухе, участвует в проекте по улавливанию метана в Южном Уте» . Дуранго Геральд . Проверено 10 апреля 2020 .
  12. ^ "Южное индейское племя Юта: улавливание и использование природного метана" . Родная энергия . 2018 . Проверено 10 апреля 2020 .
  13. ^ a b «Метановый трекер - Анализ» . Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01 . Проверено 10 апреля 2020 .
  14. ^ "Добровольные программы EPA по метану для нефтяной и газовой промышленности" . Агентство по охране окружающей среды США . Проверено 9 апреля 2020 .
  15. ↑ Джоэл Киркланд (25 июня 2010 г.). «Природный газ может стать« мостом »к низкоуглеродному будущему» . Scientific American . Проверено 10 апреля 2020 .
  16. Перейти ↑ Howarth, RW (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. DOI : 10.1002 / ese3.35 .
  17. ^ Heede, R. (2014). «Отслеживание антропогенных выбросов углекислого газа и метана производителями ископаемого топлива и цемента, 1854–2010 гг.» . Изменение климата (122): 229–241. DOI : 10.1007 / s10584-013-0986-у .
  18. ^ «Methane Tracker 2020 - Метан из нефти и газа» . Международное энергетическое агентство (Париж). 2019-11-01 . Проверено 13 апреля 2020 .
  19. ^ "Выбросы метана в промышленности ископаемого топлива намного выше, чем предполагалось" . Хранитель . 2016-10-05 . Проверено 14 апреля 2020 .
  20. ^ "Метан, выделяемый людьми, значительно недооценен, как выяснили исследователи" . Phys.org. 2020-02-19 . Проверено 14 апреля 2020 .
  21. ^ Ханна Ричи и Макс Розер (2020). «Выбросы CO₂ и парниковых газов: концентрации CH4» . Наш мир в данных . Опубликовано на сайте OurWorldInData.org . Проверено 14 апреля 2020 .
  22. ^ «Глобальные выбросы метана и возможности смягчения их последствий» (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)», Атмосфер. Sci. Lett. , 2018, 19: e804, DOI : 10.1002 / asl.804
  25. ^ Rosado-Reyes, C .; Франциско, J. (2007), "окисления путей Атмосферные пропана и его побочные продукты: ацетон, ацетальдегид, пропионовый альдегид и", Журнал геофизических исследований , 112 (D14310): 1-46, DOI : 10,1029 / 2006JD007566

Внешние ссылки [ править ]

  • Факельные и вентиляционные системы удаления отходов на PetroWiki
  • Метан из угольных пластов на PetroWiki