_Conventional_Deposits.svg/1280px-(Non)_Conventional_Deposits.svg.png)
Выброс газа , более конкретно известный как выброс природного газа или выброс метана , представляет собой преднамеренный и контролируемый выброс газов, содержащих алкановые углеводороды , в основном метан , в атмосферу Земли. Это широко используемый метод утилизации нежелательных газов, которые производятся при добыче угля и сырой нефти . Такие газы могут не иметь ценности, если они не подлежат переработке в процессе производства, не имеют экспортного пути на потребительские рынки или являются излишними для краткосрочного спроса. В случаях, когда газы имеют ценность для производителя, значительные объемы также могут выбрасываться из оборудования, используемого для сбора, транспортировки и распределения газа.
Выброс газа в атмосферу вносит значительный вклад в изменение климата . [1] [2] Тем не менее, многие отдельные случаи достаточно малы и разбросаны, чтобы считаться «безопасными» с точки зрения непосредственной опасности для здоровья. Крупные и концентрированные выбросы обычно гасятся с помощью газовых факелов для получения относительно менее вредного углекислого газа. Выброс газа и сжигание в факелах, которые выполняются как рутинная практика, особенно расточительны и могут быть устранены во многих современных промышленных операциях, где доступны другие недорогие варианты утилизации газа. [3]
Выброс газа не следует путать с аналогичными типами выброса газа, например:
Выброс газа не следует путать с «просачиванием газа» из-под земли или океанов — как естественным, так и в результате деятельности человека.
.jpg/1280px-Orvis_State_oil_well_and_gas_tanks_and_natural_gas_flare_-_Evanson_Place_-_Arnegard_North_Dakota_-_2013-07-04_(9287569795).jpg)
Добыча нефти из нефтяных скважин , где получение сырой нефти является основной, а иногда и единственной финансовой целью, как правило, сопровождается добычей значительных объемов так называемого попутного нефтяного газа (т.е. формы сырого природного газа ). Глобальная статистика за 2012 год показывает, что большая часть (58%) этого газа была повторно закачана для хранения и поддержания давления в скважине, 27% было отправлено на рынки потребления, а оставшиеся 15% были сброшены или сожжены вблизи скважины. [4]
100 миллионов тонн выброшенного попутного газа было сожжено в факелах по всему миру, что составляет около 3-4% всего газа, добываемого из нефтяных и газовых скважин. [4] Сожженный газ дал около 350 миллионов тонн выбросов парниковых газов в эквиваленте CO 2 , что составляет около 1% от 33 миллиардов тонн углекислого газа (CO 2 ), выделяемых при сжигании всех видов ископаемого топлива . [5] Системы улавливания факельного газа (FGRS) все чаще внедряются как более экономически продуктивная альтернатива сжиганию в факелах. [6] : 50–52
Предпочтительно, чтобы весь нежелательный газ, по крайней мере, был бы уменьшен в газовых факелах, но на практике это не было достигнуто. Например, сбрасываемые объемы из отдельных скважин иногда слишком малы и прерывисты, и могут представлять другие трудности (например, высокие концентрации загрязняющих веществ ), которые делают сжигание в факелах более технически и экономически сложным. Кроме того, газ будет продолжать выделяться из сырой нефти в течение некоторого времени после того, как она будет перемещена в резервуары для хранения на месте скважины и транспортирована в другое место. Этот газ также может быть направлен в факельную трубу, использован или спроектирован так, чтобы выходить без смягчения через вентиляционные отверстия или регуляторы давления . [7]
Глобальные оценки отслеживания Международного энергетического агентства (МЭА) в течение 2019 года показывают, что дополнительно 32 миллиона тонн метана были сброшены без снижения от всей добычи нефти; включая традиционную нефть на суше , шельфовую нефть , нетрадиционную нефть и деятельность по переработке нефти . Если включить количество, выброшенное из неполных газовых факелов и неорганизованных выбросов, предполагаемый общий объем составляет около 37 миллионов тонн. [8]
Мэтью Джонсон из Лаборатории исследований энергетики и выбросов (EER) в Университете Карлтона в Оттаве, Онтарио, Канада, сказал в интервью в декабре 2023 года, что — вопреки распространенным мнениям — выбросы, особенно с объектов тяжелой нефти, предназначенных для нормальной эксплуатации, являются основным источником выбросов метана в нефтегазовой промышленности. Джонсон подчеркивает срочность быстрой модернизации нефтегазовых объектов, учитывая, что сопутствующие расходы являются разумными на основе различных исследований. Предполагаемая стоимость модернизации для всей отрасли в Канаде оценивается в 3,3 миллиарда долларов в период с 2027 по 2040 год для внедрения требований как по выбросам, так и по сжиганию в факелах в . [9] Джонсон сказал, что, хотя ископаемое топливо не будет постепенно выведено из обращения «в одночасье», «когда дело доходит до выбросов метана, у нас есть решение, и мы можем реализовать его прямо сейчас». [10] В отчете Лаборатории исследований энергетики и выбросов за 2023 год обсуждаются проблемы в достижении целей по сокращению метана к 2030 году в рамках Глобального обязательства по метану из-за неопределенности в уровнях выбросов при добыче нефти и газа. Исследование, сосредоточенное на Альберте, Канада — канадской провинции с крупнейшей нефтегазовой промышленностью, — представляет собой кадастр метана на 2021 год, который превышает официальный федеральный кадастр в 1,5 раза. В исследовании подчеркивается, что почти две трети выбросов — в основном из неконтролируемых резервуаров, пневматики и незажженных факелов — являются результатом выброса газа, что указывает на существенные возможности для смягчения последствий. В частности, интенсивность выбросов метана в Альберте в четыре раза выше, чем в соседней Британской Колумбии, что подчеркивает необходимость независимого мониторинга и отчетности, обеспечивающих успех инициатив по сокращению выбросов. [11] Выброс газа в нефтегазовой промышленности привлек внимание в Альберте, Канада, особенно в свете предлагаемых законодательных изменений, направленных на сокращение выбросов метана. Федеральный министр окружающей среды Стивен Гильбо представил план на Конференции ООН по изменению климата 2023 года в Дубае , в котором излагается национальная система ограничения и торговли квотами на выбросы для сокращения выбросов без ущерба для производства. Предлагаемая структура направлена на ограничение выбросов в 2030 году на уровне от 35 до 38 процентов ниже уровня 2019 года, что соответствует цели федерального правительства по достижению нулевых выбросов углерода в секторе к 2050 году. Учитывая, что нефтегазовая промышленность обеспечивает 28 процентов выбросов Канады, эти предлагаемые изменения свидетельствуют о значительных усилиях по решению экологических проблем и борьбе с изменением климата. [9]
Значительные объемы богатого метаном газа захватываются и адсорбируются в угольных пластах и неизбежно десорбируются в связи с добычей угля . В некоторых случаях подземной добычи пласт пронизывают скважинами до и/или во время добычи, и так называемые рудничные газы выпускаются в качестве меры безопасности. Также во время работы метан попадает в систему вентиляционного воздуха в концентрациях до 1% и обычно свободно выбрасывается из шахтного отверстия. Такой метан вентиляционного воздуха (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 на хранение, и из заброшенных шахт. [12]
Агентство по охране окружающей среды США прогнозирует , что к 2020 году глобальные выбросы метана из угольных шахт по всему миру превысят 35 миллионов тонн или 800 миллионов тонн выбросов в эквиваленте CO2 и составят 9% всех мировых выбросов метана . На Китай приходится более 50% от общего объема, за ним следуют США (10%) и Россия (7%), а затем Австралия, Украина, Казахстан и Индия (по 3-4%). Около 200 шахт в широком спектре стран внедрили технологию к 2015 году для улавливания около 3 миллионов тонн метана либо для экономического использования, либо для снижения выбросов в газовых факелах или термических окислителях . [12]
Выступы, пласты или образования вблизи поверхности иногда также пронизываются скважинами для извлечения и улавливания метана, и в этом случае он классифицируется как форма нетрадиционного газа . [13] Такое улавливание метана из угольных пластов может сократить объем просачивания газа, которое в противном случае произошло бы естественным образом, в то же время увеличивая выбросы углекислого газа, когда топливо используется в другом месте. [14] [15]
Глобальные оценки отслеживания от МЭА в 2019 году показывают, что около 40 миллионов тонн метана были выброшены в атмосферу в результате всех видов деятельности, связанных с добычей угля. Этот общий объем включает все вентилируемые, неорганизованные и просачивающиеся выбросы. [7] [16]
На газовых месторождениях приобретение не связанного 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 большинство выбросов в атмосферу происходит во время транспортировки по трубопроводу в торговые и распределительные центры , нефтеперерабатывающие заводы и на потребительские рынки. [6] : 6–8
Министерство энергетики США сообщает, что большая часть выбросов в газовой промышленности США в 2017 году произошла на компрессорных станциях и из пневматических контроллеров и регуляторов . [6] : 7 Существуют или разрабатываются усовершенствованные стратегии технического обслуживания и передовые технологии оборудования для сокращения таких выбросов. [17]
Глобальные оценки отслеживания от МЭА в течение 2019 года также указывают на то, что около 23 миллионов тонн метана было выброшено из всех сегментов газовой промышленности, включая наземный традиционный газ , оффшорный газ , нетрадиционный газ и деятельность по переработке газа . Если включить объем, выброшенный из-за неорганизованных выбросов, то общая оценка составит около 43 миллионов тонн. [8]
Попутные газы от добычи нефти и угля иногда считались проблемными, опасными, малоценными: «бесплатный» побочный продукт, связанный с финансово более прибыльной добычей угля или жидких углеводородов, с которым приходилось иметь дело. Рост международных газовых рынков, инфраструктуры и цепочек поставок во многом изменил это. Также становится все более стандартной практикой:
Сегодня финансово выгодно разрабатывать даже сравнительно небольшие углеводородные залежи, содержащие свободный газ (т.е. с небольшим содержанием нефти или без нее), расположенные вблизи рынка или экспортного маршрута, а также крупные удаленные залежи.
Ископаемый газ недавно был представлен некоторыми сторонниками отрасли и политиками в качестве «мостового топлива», которое может дать наименьшее количество отходов, а значит, и ущерба окружающей среде и сопутствующих экономических потерь при переходе от конечных запасов ископаемого топлива к более устойчивым источникам. [18] Однако фактические объемы метана, высвобождаемые кумулятивно по всей цепочке поставок, оказывают краткосрочное воздействие на потепление климата, которое уже соперничает с воздействием от использования угля и нефти и может превзойти его. [19]
Выбросы и другие выбросы газообразных углеводородов неуклонно росли на протяжении всей индустриальной эпохи наряду с быстрым ростом производства и потребления ископаемого топлива. [20] Международное энергетическое агентство подсчитало, что общие годовые выбросы метана только в нефтегазовой промышленности выросли с примерно 63 до 82 миллионов тонн за период с 2000 по 2019 год; средний рост составляет около 1,4% в год. [7] [21] В глобальном масштабе МЭА подсчитало, что геологическая добыча угля, сырой нефти и природного газа ответственна за 20% всех выбросов метана. [16] Другие исследователи обнаружили доказательства того, что их вклад может быть существенно выше; 30% или больше. [22] [23]
Концентрация метана в атмосфере почти удвоилась за последнее столетие и уже в 2,5 раза больше, чем когда-либо за последние 800 000 лет. [24] Метан является мощным согревающим газом, несмотря на его меньшую распространенность по сравнению с атмосферным углекислым газом. Атмосферный метан ответственен по меньшей мере за четверть и даже за треть изменений в радиационном воздействии , которые приводят к краткосрочному потеплению климата . [2] [25] [26]
Этан , пропан и бутан , компоненты природного газа, имеют гораздо более короткое время жизни в атмосфере (от 1 недели до 2 месяцев) по сравнению с метаном (1-2 десятилетия) и углекислым газом (1-2 столетия). Следовательно, они не становятся хорошо смешанными с атмосферой и имеют гораздо более низкое содержание в атмосфере. [27] 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. [28]