Flygtige gasemissioner - Fugitive gas emissions
Flygtige gasemissioner er emissioner af gas (typisk naturgas , der indeholder metan ) til atmosfæren eller grundvandet, der skyldes olie- og gas- eller kulminedrift . I 2016 tegnede disse emissioner sig, når de konverteres til deres tilsvarende virkning af kuldioxid , 5,8% af alle globale drivhusgasemissioner .
De fleste flygtige emissioner er resultatet af tab af brøndintegritet gennem dårligt forseglede brøndhylstre på grund af geokemisk ustabil cement . Dette gør det muligt for gas at slippe ud gennem selve brønden (kendt som overfladehusets udluftningsstrøm) eller via lateral migration langs tilstødende geologiske formationer (kendt som gasmigration). Ca. 1-3% af metanlækage-tilfælde i utraditionelle olie- og gasbrønde skyldes ufuldkomne tætninger og forringet cement i brøndboringer. Nogle lækager er også et resultat af lækager i udstyr, forsætlig trykudslipningspraksis eller utilsigtede udslip under normale transport-, opbevarings- og distributionsaktiviteter.
Emissioner kan måles ved hjælp af enten jordbaserede eller luftbårne teknikker. I Canada menes olie- og gasindustrien at være den største kilde til drivhusgas- og metanemissioner , og cirka 40% af Canadas emissioner stammer fra Alberta . Emissioner er stort set selvrapporteret af virksomheder. Den Alberta Energi regulator holder en database på brønde frigiver flygtige drivhusgasser i Alberta, og British Columbia Olie og Gas Kommissionen holder en database over utætte brønde i Britisk Columbia . Testning af brønde på boretidspunktet var ikke påkrævet i British Columbia før i 2010, og siden har 19% af de nye brønde rapporteret om lækageproblemer. Dette tal kan være et lavt skøn, som foreslået af feltarbejde gennemført af David Suzuki Foundation . Nogle undersøgelser har vist, at en rækkevidde på 6-30% af brøndene lider under gaslækage.
Canada og Alberta har planer om politikker til reduktion af emissioner, som kan hjælpe med at bekæmpe klimaændringer . Omkostninger forbundet med at reducere emissioner er meget lokationsafhængige og kan variere meget. Metan har en større global opvarmningseffekt end kuldioxid , da dets udstrålingskraft er 120, 86 og 34 gange kuldioxid, når man overvejer en 1, 20 og 100 års tidsramme (inklusive klimakulstoffeedback Derudover fører det til stigninger i kuldioxidkoncentrationen gennem dets oxidation med vanddamp .
Kilder til emissioner
Flygtige gasemissioner kan opstå som følge af operationer i kulbrinteefterforskning , f.eks. For naturgas eller petroleum .
Ofte er metankilder også kilder til etan , hvilket gør det muligt at udlede metanemissioner baseret på etanemissioner og ethan/metanforhold i atmosfæren. Denne metode har givet et skøn over øget metanemission fra 20 Tg om året i 2008 til 35 Tg om året i 2014. En stor del af metanemissionerne kan bidrages med kun få "superemitters". Den årlige stigning i ethanemission i Nordamerika mellem 2009 og 2014 var 3-5%. Det er blevet foreslået, at 62% af atmosfærisk etan stammer fra utætheder forbundet med produktion af naturgas og transport. Det er også blevet foreslået, at etanemissioner målt i Europa påvirkes af hydrauliske frakturerings- og skifergasproduktioner i Nordamerika. Nogle forskere antager, at der er større sandsynlighed for lækageproblemer i utraditionelle brønde, der er hydraulisk brudt, end i konventionelle brønde.
Ca. 40% af metanemissionerne i Canada forekommer i Alberta, ifølge National Inventory Report. Af de menneskeskabte metanemissioner i Alberta genereres 71% af olie- og gassektoren. Det anslås, at 5% af brøndene i Alberta er forbundet med naturgas, der lækker eller udluftes. Det anslås også, at 11% af alle boringer boret i British Columbia eller 2739 brønde ud af 24599 har rapporteret lækageproblemer. Nogle undersøgelser har anslået, at 6-30% af alle brønde lider under gaslækage.
Velspecifikke og behandlingskilder
Kilder kan omfatte ødelagte eller utætte brøndhylstre (enten ved forladte brønde eller ubrugte, men ikke korrekt forladte brønde) eller lateral migration gennem de geologiske formationer i undergrunden, før de udsendes til grundvand eller atmosfære. Ødelagte eller utætte brøndhylstre er ofte et resultat af geokemisk ustabil eller sprød cement. En forsker foreslår 7 hovedveje til gasmigration og overfladehusets udluftningsstrøm: (1) mellem cementen og tilstødende klippeformation, (2) mellem foringsrøret og den omgivende cement, (3) mellem foringsrøret og cementproppen, (4) direkte gennem cementproppen, (5) gennem cementen mellem foringsrøret og tilstødende klippeformation, (6) gennem cementen mellem forbindelseshulrum fra cementens foringsside til cementens ringformede side og (7) gennem saks i huset eller brøndboringen.
Lækage og migration kan skyldes hydraulisk frakturering, selvom brudsmetoden i mange tilfælde er sådan, at gas ikke er i stand til at migrere gennem brøndhylsteret. Nogle undersøgelser viser, at hydraulisk frakturering af vandrette brønde ikke påvirker sandsynligheden for, at brønden lider under gasmigration. Det anslås, at cirka 0,6-7,7% af metanemissionerne produceret i løbet af en fossil brændselsbrønds levetid sker under aktiviteter, der finder sted enten på brøndstedet eller under forarbejdningen.
Pipeline og distributionskilder
Fordeling af kulbrinteprodukter kan føre til flygtige emissioner forårsaget af lækager i tætninger af rør eller opbevaringsbeholdere, forkert opbevaringspraksis eller transportulykker. Nogle utætheder kan være forsætlige i tilfælde af trykudløsningsventiler. Nogle emissioner kan stamme fra utilsigtede lækager af udstyr, f.eks. Fra flanger eller ventiler. Det anslås, at cirka 0,07-10% af metanemissionerne sker under transport-, lagrings- og distributionsaktiviteter.
Opdagelsesmetoder
Der er flere metoder, der bruges til at detektere flygtige gasemissioner. Ofte foretages målinger ved eller i nærheden af brøndhovederne (ved brug af jordgasprøver, virvelkovariansetårne, dynamiske fluxkamre forbundet til en drivhusgasanalysator), men det er også muligt at måle emissioner ved hjælp af et fly med specialiserede instrumenter om bord . En flyundersøgelse i det nordøstlige British Columbia indikerede emissioner fra cirka 47% af de aktive brønde i området. Den samme undersøgelse tyder på, at de faktiske metanemissioner kan være meget højere end det, der rapporteres af industrien eller anslås af regeringen. Til måleprojekter i mindre målestok kan der bruges inspektioner af infrarødt kamera , brøndinjektionssporere og jordgasprøvetagning . Disse er typisk for arbejdskrævende til at være nyttige for store olie- og gasselskaber, og ofte bruges luftbårne undersøgelser i stedet. Andre Kildeidentifikation der anvendes af industrien indbefatter carbon isotop analyse af gasprøver, støj logger af produktionsforingen, og neutron logs af det borehul. Atmosfæriske målinger gennem både luftbårne eller jordbaserede prøveudtagninger er ofte begrænsede i prøvetæthed på grund af rumlige begrænsninger eller begrænsninger i prøveudtagningens varighed.
En måde at tilskrive metan til en bestemt kilde på er ved at foretage kontinuerlige målinger af de stabile isotopiske carbonmålinger af atmosfærisk metan (δ 13 CH 4 ) i mængden af antropogene metankilder ved hjælp af et mobilt analysesystem. Da forskellige typer og modenhedsniveauer af naturgas har forskellige δ 13 CH 4 -signaturer, kan disse målinger bruges til at bestemme oprindelsen af metanemissioner. Aktiviteter relateret til naturgas udsender metanplumer med en rækkevidde på -41,7 til -49,7 ± 0,7 ‰ af δ 13 CH 4 signaturer.
Høje metanemissioner målt i atmosfæren i regional skala, ofte gennem luftbårne målinger, repræsenterer muligvis ikke typiske lækager fra naturgassystemer.
Rapportering og regulering af emissioner
Politikker, der regulerer indberetning af flygtige gasemissioner, varierer, og der lægges ofte vægt på egenrapportering fra virksomheder. En nødvendig betingelse for en vellykket regulering af drivhusgasemissioner er kapaciteten til at overvåge og kvantificere emissionerne før og efter reglerne er på plads.
Siden 1993 har der været frivillige tiltag fra olie- og gasindustrien i USA for at vedtage nye teknologier, der reducerer metanemissioner, samt forpligtelsen til at anvende bedste forvaltningspraksis for at opnå metanreduktioner på sektorniveau. I Alberta opretholder Alberta Energy Regulator en database over selvrapporterede tilfælde af gasmigration og overfladehusets udluftningsstrømme ved brønde i provinsen.
Rapportering af lækage i British Columbia startede først i 1995, da det var nødvendigt at teste brønde for lækage ved opgivelse. Test ved boring af brønden var ikke påkrævet i British Columbia før i 2010. Blandt de 4017 boringer, der er blevet boret siden 2010 i British Columbia, har 19%eller 761 brønde rapporteret om lækageproblemer. Feltarbejde udført af David Suzuki Foundation har imidlertid opdaget utætte brønde, der ikke var inkluderet i British Columbia Oil and Gas Commission's (BCOGC) database, hvilket betyder, at antallet af utætte brønde kan være højere end rapporteret. Ifølge BCOGC er overfladehusets udluftningsstrøm den væsentligste årsag til lækage i brønde med 90,2%efterfulgt af gasmigration med 7,1%. Baseret på metanlækagehastigheden for de rapporterede 1493 brønde, der i øjeblikket lækker i British Columbia, anslås en samlet lækagehastighed på 7070 m 3 dagligt (2,5 millioner m 3 årligt), selvom dette antal kan undervurderes som demonstreret af det udførte feltarbejde af David Suzuki Foundation.
Bottom-up-opgørelser over lækage involverer bestemmelse af gennemsnitlige lækagerater for forskellige emissionskilder, såsom udstyr, brønde eller rør, og ekstrapolerer dette til lækage, der skønnes at være det samlede bidrag fra en given virksomhed. Disse metoder undervurderer normalt metanemissionshastigheder, uanset lagerets omfang.
Løsning af problemer som følge af flygtige gasemissioner
Der er nogle løsninger til at løse disse spørgsmål. De fleste af dem kræver implementering af politikken eller ændringer på virksomheds-, regulator- eller regeringsniveau (eller alle tre). Politikker kan omfatte emissionslofter, feed-in-tariff-programmer og markedsbaserede løsninger såsom skatter eller omsættelige tilladelser.
Canada har vedtaget politikker, der omfatter planer om at reducere emissioner fra olie- og gassektoren med 40 til 45% under 2012 -niveauet i 2025. Alberta -regeringen har også planer om at reducere metanemissioner fra olie- og gasoperationer med 45% inden 2025.
Reduktion af flygtige gasemissioner kan medvirke til at bremse klimaforandringerne, da metan har en udstrålingskraft 25 gange kraftigere end kuldioxid, når man overvejer en tidsramme på 100 år. Når den er udsendt, oxideres metan også af vanddamp og øger kuldioxidkoncentrationen, hvilket fører til yderligere klimaeffekter.
Omkostninger ved at reducere flygtige gasemissioner
Omkostninger i forbindelse med implementering af politikker, der har til formål at reducere flygtige gasemissioner, varierer meget afhængigt af produktions- og distributionsområdernes geografi , geologi og hydrologi . Ofte falder omkostningerne ved at reducere flygtige gasemissioner til de enkelte virksomheder i form af teknologiske opgraderinger. Det betyder, at der ofte er uoverensstemmelse mellem virksomheder i forskellige størrelser om, hvor drastisk de økonomisk har råd til at reducere deres metanemissioner.
Adressering og afhjælpning af flygtige gasemissioner
Interventionsprocessen i tilfælde af utætte brønde, der er påvirket af ventilationsstrømme i overfladehylstre og gasmigrationer, kan indebære perforering af interventionsområdet, pumpning af ferskvand og derefter opslæmning i brønden og afhjælpning af interventionsintervallet ved hjælp af metoder såsom bradenhead squeeze, cementklem eller cirkulationsklemme.