移动PTR-MS对油气井排放的影响研究

在过去的几年里，北美的天然气产量在水平钻井和水力压裂的推动下急剧增长。油气井排放对环境的影响仍然是一个广泛争论的话题。

移动ms

为了分析油气井排放的影响，Aerodyne研究公司的科学家最近在美国的一个生产地区安装了Vocus 2R PTR-TOF。的Vocus PTR-TOF在Aerodyne移动式实验室(AML)上建立，并与可调谐红外直接激光吸收光谱仪(TILDAS)一起取样，测量甲烷和乙烷。除了分析VOC排放，空间分辨率的PTR-MS测量还可以帮助识别特定的甲烷来源，由于其较高的背景水平和大量的来源，很难直接追踪。

随着烟柱从井中移动，VOCs的浓度迅速下降，因此正确绘制VOCs地图需要使用超低检测限的检测器，如Vocus PTR-TOF。

示踪剂释放的方法

Aerodyne团队与成熟的公司合作，在井台上安装了双示踪剂释放点。通过对比示踪剂释放装置释放的已知化学物质数量，双示踪剂通量比测量能够对泄漏或从井中释放的化学物质进行量化。[Allen等人，2013;Lamb等人，1995年;Mitchell等人，2015;Roscioli等人，2017;Roscioli et al.， 2015;Yacovitch等人，2017]。

示踪释放装置包括无害、挥发性气体的罐，以受控和已知的数量排放;质量流量控制器，精确测量排放气体的数量;还有一个精确记录释放点坐标的GPS设备。通过驱动AML跟踪示踪剂释放气体的下风位置，并不断测量释放气体的消散和稀释程度，Aerodyne团队可以计算出井台上各种设备释放的气体浓度。app亚博体育

在以低于50公里/小时的速度驾驶时，利用AML对油气井排放的Vocus PTR-TOF进行了测量。数据以每秒1个光谱保存，匹配14米或更高的空间分辨率。Vocus PTR-TOF通过一条2米长的特氟龙线从AML前面的入口抽取5标准升/分钟(SLPM)的空气。采用Tofware分析软件对数据进行处理。

在井的下风处0.5至2公里处Vocus PTR-TOF可检测ppt 10-100 s范围内苯、甲苯、二甲苯等VOCs的改善。

油气井排放结果

图1展示了在某油气生产区块遇到特定排放羽流的结果。柱状气体中苯与甲烷和乙烷的摩尔排放比分别为0.8和3.8 ppt ppb-1。

图1所示。油气生产现场苯羽检测。左上方的面板显示了Aerodyne移动实验室的地面轨道，颜色和大小由1-s乙烷混合比例。右边的面板描绘了羽流遭遇的时间序列。

参考文献

美国能源情报署:钻井生产率报告，可在http://www.eia.gov/petroleum/drilling/获得，最后访问日期:2018年12月1日

Allen, D. T.， et al.(2013)，美国天然气生产现场甲烷排放的测量，Proc. Natl。学会科学。acta photonica sinica, 37 (4)， 337 - 341, doi: 10.3969 / j.i ssn . 1003 - 4967.2012.07.010。

兰姆，B. K.等(1995)，天然气设施和城市地区甲烷排放的大气示踪方法的发展，环境。科学。抛光工艺。， 29(6)， 1468-1479, doi:10.1021/es00006a007。

Mitchell, A. L.， et al.(2015)，天然气收集设施和加工厂甲烷排放的测量:测量结果，环境。科学。抛光工艺。， 49(5)， 3219-3227, doi:10.1021/es5052809。

Roscioli, J. R.， S. C. Herndon, T. I. Yacovitch, W. B. knight, D. Zavala-Araiza, M. R. Johnson, and D. R. Tyner (2017)， the Characterization of Methane Emissions from Cold Heavy Oil with Sands (CHOPS) Facilities, J. Air Waste management。Assoc。,提交。

Roscioli J. R.， et al.(2015)，天然气收集设施和处理厂甲烷排放的测量:测量方法，Atmos。量。地球物理学报，2017,59(5):755 - 762。

Yacovitch, T. I.， C. Daube, T. L. Vaughn, C. S. Bell, J. R. Roscioli, W. B. Knighton, D. D. Nelson, D. Zimmerle, G. Pétron，和S. C. Herndon(2017)，天然气设施甲烷排放:通过示踪剂通量比测量美国两个天然气生产盆地，Elem。科学。尖刺外壳。， 5,69, doi:10.1525/element .251。

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