Kaçak gaz emisyonları - Fugitive gas emissions
Kaçak gaz emisyonları gaz emisyonları (tipik olarak doğal gaz içeren, metan için) bir atmosfer veya yer altı sonucu petrol ve gaz ya da kömür aktivitesi. 2016 yılında, bu emisyonlar, eşdeğer karbondioksit etkisine dönüştürüldüğünde , tüm küresel sera gazı emisyonlarının % 5,8'ini oluşturuyordu .
Kaçak emisyonların çoğu, jeokimyasal olarak kararsız çimento nedeniyle iyi kapatılmamış kuyu kaplamaları yoluyla kuyu bütünlüğünün kaybının sonucudur . Bu, gazın kuyunun içinden (yüzey muhafazası havalandırma akışı olarak bilinir) veya bitişik jeolojik oluşumlar boyunca yanal göç yoluyla (gaz göçü olarak bilinir ) kaçmasına izin verir . Geleneksel olmayan petrol ve gaz kuyularındaki metan sızıntısı vakalarının yaklaşık %1-3'ü , kusurlu contalardan ve kuyu kuyularındaki bozulan çimentodan kaynaklanmaktadır. Bazı sızıntılar aynı zamanda ekipmandaki sızıntıların, kasıtlı basınç tahliye uygulamalarının veya normal nakliye, depolama ve dağıtım faaliyetleri sırasında kazara tahliyelerin sonucudur.
Emisyonlar, yer tabanlı veya hava kaynaklı teknikler kullanılarak ölçülebilir. In Kanada , petrol ve gaz endüstrisi büyük kaynağı olduğu düşünülmektedir sera gazı ve metan emisyonlarının ve Kanada'nın emisyonlarının yaklaşık% 40 kaynaklanan Alberta . Emisyonlar büyük ölçüde şirketler tarafından kendileri tarafından bildirilmektedir. Alberta Enerji Regülatörü Alberta kaçak gaz emisyon kuyuları üzerinde bir veritabanı tutar ve British Columbia Petrol ve Gaz Komisyonu içinde sızdıran kuyu bir veritabanı tutar British Columbia . British Columbia'da sondaj sırasında kuyuların test edilmesi 2010 yılına kadar gerekli değildi ve o zamandan beri yeni kuyuların %19'unda sızıntı sorunları rapor edildi. David Suzuki Vakfı tarafından tamamlanan saha çalışmasının önerdiği gibi, bu sayı düşük bir tahmin olabilir . Bazı araştırmalar, kuyuların %6-30'unun gaz kaçağına maruz kaldığını göstermiştir.
Kanada ve Alberta, iklim değişikliğiyle mücadeleye yardımcı olabilecek emisyonları azaltmaya yönelik politikalara sahip . Emisyonların azaltılmasıyla ilgili maliyetler çok yere bağlıdır ve büyük ölçüde değişebilir. Metan, 1, 20 ve 100 yıllık bir zaman çerçevesi göz önüne alındığında (İklim Karbon Geri Bildirimi dahil) radyasyon kuvveti karbondioksitin 120, 86 ve 34 katı olduğundan, karbondioksitten daha büyük bir küresel ısınma etkisine sahiptir.Buna ek olarak, onun vasıtasıyla karbondioksit konsantrasyonu artışlarına yol açar oksidasyon ile su buharı .
Emisyon kaynakları
Doğal gaz veya petrol gibi hidrokarbon arama operasyonlarının bir sonucu olarak kaçak gaz emisyonları ortaya çıkabilir .
Çoğu zaman, metan kaynakları aynı zamanda etan kaynaklarıdır ve metan emisyonlarının atmosferdeki etan emisyonlarına ve etan/metan oranlarına dayalı olarak türetilmesine izin verir. Bu yöntem, 2008'de yılda 20 Tg olan metan emisyonunun 2014'te 35 Tg'ye yükseldiği tahminini vermiştir. Metan emisyonlarının büyük bir kısmına sadece birkaç "süper yayıcı" katkıda bulunabilir. 2009 ve 2014 yılları arasında Kuzey Amerika'da yıllık etan emisyon artış oranı %3-5'tir. Atmosferik etanın %62'sinin doğal gaz üretimi ve taşıma işlemleriyle ilgili sızıntılardan kaynaklandığı öne sürülmüştür. Avrupa'da ölçülen etan emisyonlarının Kuzey Amerika'daki hidrolik kırılma ve kaya gazı üretim operasyonlarından etkilendiği de öne sürülmüştür . Bazı araştırmacılar, hidrolik olarak kırık olan konvansiyonel olmayan kuyularda sızıntı problemlerinin geleneksel kuyulara göre daha olası olduğunu varsaymaktadır.
Ulusal Envanter Raporuna göre, Kanada'daki metan emisyonlarının yaklaşık %40'ı Alberta'da meydana gelmektedir. Alberta'daki antropojenik metan emisyonlarının %71'i petrol ve gaz sektörü tarafından üretiliyor. Alberta'daki kuyuların % 5'inin doğal gaz sızıntısı veya havalandırması ile ilişkili olduğu tahmin edilmektedir . Ayrıca British Columbia'da açılan tüm kuyuların %11'inin veya 24599 kuyudan 2739'unun sızıntı sorunu bildirdiği tahmin edilmektedir. Bazı araştırmalar, tüm kuyuların %6-30'unun gaz kaçağı yaşadığını tahmin etmektedir.
İyi spesifik ve işleme kaynakları
Kaynaklar, kırık veya sızdıran kuyu kaplamalarını ( terk edilmiş kuyularda veya kullanılmayan, ancak uygun şekilde terk edilmemiş kuyularda) veya yeraltı suyuna veya atmosfere yayılmadan önce yeraltındaki jeolojik oluşumlar boyunca yanal göçü içerebilir . Kırık veya sızdıran kuyu muhafazaları genellikle jeokimyasal olarak kararsız veya kırılgan çimentonun sonucudur. Bir araştırmacı, gaz göçü ve yüzey kaplama havalandırma akışı için 7 ana yol önermektedir: (1) çimento ile bitişik kaya oluşumu arasında, (2) kaplama ile çevreleyen çimento arasında, (3) kaplama ile çimento tapası arasında, (4) doğrudan çimento tapasından, (5) kasa ve bitişik kaya oluşumu arasındaki çimentodan, (6) çimentonun kaplama tarafından çimentonun halka tarafına bağlantı boşlukları arasındaki çimentodan ve (7) makaslar yoluyla kasa veya kuyu deliği.
Sızıntı ve göç, hidrolik kırılmadan kaynaklanabilir, ancak çoğu durumda kırılma yöntemi gazın kuyu muhafazasından geçemeyeceği şekildedir. Bazı araştırmalar, yatay kuyuların hidrolik kırılmasının, kuyunun gaz göçüne maruz kalma olasılığını etkilemediğini gözlemlemektedir. Fosil yakıt kuyusunun ömrü boyunca üretilen metan emisyonlarının yaklaşık %0,6-7,7'sinin kuyu sahasında veya işleme sırasında gerçekleştirilen faaliyetler sırasında meydana geldiği tahmin edilmektedir.
Boru hattı ve dağıtım kaynakları
Hidrokarbon ürünlerinin dağıtımı, boruların veya saklama kaplarının contalarındaki sızıntılardan, uygun olmayan depolama uygulamalarından veya nakliye kazalarından kaynaklanan kaçak emisyonlara neden olabilir. Basınç tahliye emniyet valfleri durumunda bazı sızıntılar kasıtlı olabilir. Bazı emisyonlar, flanşlar veya valfler gibi kasıtsız ekipman sızıntılarından kaynaklanabilir. Metan emisyonlarının yaklaşık %0.07-10'unun nakliye, depolama ve dağıtım faaliyetleri sırasında meydana geldiği tahmin edilmektedir.
Algılama yöntemleri
Kaçak gaz emisyonlarını tespit etmek için kullanılan birkaç yöntem vardır. Genellikle, ölçümler kuyu başlarında veya yakınında yapılır (toprak gazı örnekleri, girdap kovaryans kuleleri, bir sera gazı analizörüne bağlı dinamik akış odaları kullanılarak), ancak gemide özel aletler bulunan bir uçak kullanarak emisyonları ölçmek de mümkündür. . Kuzeydoğu Britanya Kolumbiyası'nda yapılan bir uçak araştırması, bölgedeki aktif kuyuların yaklaşık %47'sinden kaynaklanan emisyonları gösterdi. Aynı çalışma, gerçek metan emisyonlarının endüstri tarafından rapor edilenden veya hükümet tarafından tahmin edilenden çok daha yüksek olabileceğini öne sürüyor. Küçük ölçekli ölçüm projeleri için kızılötesi kamera sızıntı denetimleri, kuyu enjeksiyon izleyicileri ve toprak gazı örneklemesi kullanılabilir. Bunlar genellikle büyük petrol ve gaz şirketleri için faydalı olamayacak kadar emek yoğundur ve bunun yerine genellikle havadan yapılan araştırmalar kullanılır. Endüstri tarafından kullanılan diğer kaynak tanımlama yöntemleri arasında gaz örneklerinin karbon izotop analizi , üretim kovanının gürültü günlükleri ve kasalı sondajın nötron günlükleri yer alır. Hem havadan hem de yerden örnekleme yoluyla yapılan atmosferik ölçümler, uzamsal kısıtlamalar veya örnekleme süresi sınırlamaları nedeniyle genellikle örnek yoğunluğunda sınırlıdır.
Belirli bir kaynağına metan atfederek bir yolu, sabit bir karbon sürekli ölçümleri alınarak olan izotopik ölçümleri atmosferik metan (δ 13 CH 4 dumanında) insan kaynaklı metan kaynakları bir cep analitik sistem kullanılır. Doğal gazın farklı türleri ve olgunluk seviyeleri farklı δ 13 CH 4 imzalarına sahip olduğundan, bu ölçümler metan emisyonlarının kaynağını belirlemek için kullanılabilir. Doğal gazla ilgili faaliyetler, -41.7 ila -49.7 ± 0.7‰ aralığında δ 13 CH 4 imzalı metan dumanları yayar .
Atmosferde bölgesel ölçekte, genellikle hava kaynaklı ölçümler yoluyla ölçülen yüksek metan emisyon oranları, doğal gaz sistemlerinden kaynaklanan tipik sızıntı oranlarını temsil etmeyebilir.
Emisyonların raporlanması ve düzenlenmesi
Kaçak gaz emisyonlarının raporlanmasını düzenleyen politikalar değişiklik gösterir ve genellikle şirketlerin kendi bildirimlerine vurgu yapılır. Sera gazı (GHG) emisyonlarını başarılı bir şekilde düzenlemek için gerekli bir koşul, düzenlemelerin yürürlüğe girmesinden önce ve sonra emisyonları izleme ve ölçme kapasitesidir.
1993'ten bu yana, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki petrol ve gaz endüstrisi tarafından metan emisyonlarını azaltan yeni teknolojilerin benimsenmesi için gönüllü eylemler ve sektör düzeyinde metan azaltımları elde etmek için en iyi yönetim uygulamalarını kullanma taahhüdü bulunmaktadır. Alberta'da, Alberta Enerji Düzenleyicisi, eyaletteki kuyularda kendiliğinden bildirilen gaz göçü ve yüzey kaplama havalandırma akışlarının örneklerinin bir veritabanını tutar.
British Columbia'daki sızıntının bildirilmesi, terk edildikten sonra kuyuların sızıntı açısından test edilmesinin gerekli olduğu 1995 yılına kadar başlamadı. 2010 yılına kadar British Columbia'da kuyu açıldıktan sonra test yapılması gerekli değildi. British Columbia'da 2010'dan beri açılan 4017 kuyudan %19'unda veya 761'inde sızıntı sorunu rapor edildi. Ancak David Suzuki Vakfı tarafından yürütülen saha çalışması, British Columbia Petrol ve Gaz Komisyonu'nun (BCOGC) veri tabanında yer almayan sızıntılı kuyular keşfetti, bu da sızıntı yapan kuyu sayısının rapor edilenden daha fazla olabileceği anlamına geliyor. BCOGC'ye göre, kuyulardaki sızıntının ana nedeni %90,2 ile yüzey muhafazası havalandırma akışıdır ve bunu %7,1 ile gaz göçü takip etmektedir. Metan, sızıntı oranına göre şu anda British Columbia, 7070 m toplam sızıntı oranı sızdıran 1493 kuyu rapor 3 günlük (2.5 milyon m 3 yapılan saha ile gösterildiği gibi bu sayı daha büyük olabilir, ancak, yıllık) tahmin edilmektedir David Suzuki Vakfı tarafından.
Aşağıdan yukarıya sızıntı envanterleri, ekipman, kuyular veya borular gibi çeşitli emisyon kaynakları için ortalama sızıntı oranlarının belirlenmesini ve bunun belirli bir şirketin toplam katkısı olduğu tahmin edilen sızıntıya tahmin edilmesini içerir. Bu yöntemler, envanterin ölçeğinden bağımsız olarak genellikle metan emisyon oranlarını hafife alır.
Kaçak gaz emisyonlarından kaynaklanan sorunların ele alınması
Bu sorunları çözmek için bazı çözümler var. Bunların çoğu, şirket, düzenleyici veya hükümet düzeylerinde (veya üçünde de) politika uygulaması veya değişiklikleri gerektirir. Politikalar, emisyon üst sınırları, tarife garantisi programları ve vergiler veya ticarete konu izinler gibi piyasaya dayalı çözümleri içerebilir.
Kanada, petrol ve gaz sektöründen kaynaklanan emisyonları 2025 yılına kadar 2012 seviyelerinin %40 ila 45 altına düşürme planlarını içeren politikaları yürürlüğe koydu. Alberta hükümetinin ayrıca petrol ve gaz operasyonlarından kaynaklanan metan emisyonlarını 2025 yılına kadar %45 oranında azaltma planları var.
100 yıllık bir zaman dilimi düşünüldüğünde metan, karbondioksitten 25 kat daha fazla radyasyon gücüne sahip olduğundan, kaçak gaz emisyonlarının azaltılması iklim değişikliğinin yavaşlamasına yardımcı olabilir. Yayıldığında, metan da su buharı tarafından oksitlenir ve karbondioksit konsantrasyonunu artırarak daha fazla iklim etkisine yol açar.
Kaçak gaz emisyonlarını azaltma maliyetleri
Kaçak gaz emisyonlarını azaltmak için tasarlanan politikaların uygulanmasına ilişkin maliyetler , üretim ve dağıtım alanlarının coğrafyasına , jeolojisine ve hidrolojisine bağlı olarak büyük farklılıklar göstermektedir . Çoğu zaman, kaçak gaz emisyonlarını azaltmanın maliyeti, teknoloji yükseltmeleri şeklinde bireysel şirketlere düşmektedir. Bu, farklı büyüklükteki şirketler arasında metan emisyonlarını azaltmayı finansal olarak ne kadar büyük ölçüde karşılayabilecekleri konusunda genellikle bir tutarsızlık olduğu anlamına gelir.
Kaçak gaz emisyonlarının ele alınması ve iyileştirilmesi
Yüzey kaplama menfez akışlarından ve gaz göçlerinden etkilenen sızdıran kuyularda müdahale süreci , müdahale alanının delinmesini , tatlı su pompalanmasını ve ardından kuyuya bulamaç verilmesini ve müdahale aralığının bradenhead sıkma gibi yöntemlerle düzeltilmesini içerebilir. çimento sıkma veya sirkülasyon sıkıştırma.