跟踪甲烷泄漏从废弃的气井

在美国,被认为是320万口油井,要么放弃,没有所有者或运营商或废弃的所有者,甲烷气体泄漏正变得越来越现象。¹

放弃了自流井显示冒泡气体排放。图片来源:ABB测量及分析

加州大学伯克利分校(劳伦斯伯克利实验室)委托ABB,由加州能源委员会,进行测量与HoverGuard在一个废弃的气井^™圣何塞市以北60英里。

目的是展示如何有效的ABB的系统是用于测量气体泄漏在实际的应用程序。ABB雇佣其兵力HoverGuard™检测系统作为主要的分析方法。

该公司还其MicroGuard部署^™(便携式)和MobileGuard^™(场基于车辆发动)来显示如何收集数据时有效的每个系统如何功能在真实的场景中。

HoverGuard^™演示的能力发现和描述疑似泄漏还发现了另一个,更大的泄漏。第二,大泄漏是前所未知的,原始的道路,但有一个更大的发射率。

检测甲烷气体排放

混合能源的天然气仍然是一个关键部分,和许多认为这是一个宝贵的燃料发电之间的过渡高污染的煤和更持久的非化石能源,如风能和太阳能。

它还在平衡中扮演着关键角色需求当可再生资源无法有效运作。虽然会减少对天然气在未来几年的需求,消费到2024年将需要大于IEA认为理想如果满足零目标设置为2050。²

天然气主要由甲烷组成,结合其他碳氢化合物的比例较低。也是由水、二氧化碳、氮、氧、硫化合物。

二氧化碳收到的大部分注意力的大气变暖的潜力,然而甲烷是第二个主要温室气体和越来越多的担忧。尽管拥有更短的寿命比有限公司₂,潜在的甲烷的加热是在20年期间的84倍。

2019年,大气甲烷达到创纪录水平,超过两倍半前工业化时期的水平。甲烷排放的主要来源包括煤矿、垃圾填埋场、牲畜、肥料、和天然气,天然气生产和分销占多数,在超过30%的排放。

政府和环境机构已经认识到需要控制甲烷排放:这是全球甲烷的主要目标的承诺。由100多个国家签署COP26承诺的目的是减少甲烷排放在大气中由2030年的30%。

相信这样一个有潜力达到减少至少降低0.3°C到2040年全球变暖。更高效的使用天然气减少环境影响的方法,以及国际能源署建议天然气行业迅速采取行动,有效减少不必要的甲烷排放。

以及会议环境问题,快速检测和修复一个气体泄漏的能力也使得从一个经济常识和安全角度。管道的气体泄漏代表每年损失数十亿美元的收入,从直接生产损失和所需的工作和成本取代它。

数据来自美国政府的管道和危险材料安全管理局(PHMSA)表明,在2000 - 2019之间,686年严重的亚博网站下载事件发生在天然气管道,导致253人死亡,1111人受伤。³

这意味着那些负责操作天然气井和管道需要在检测气体泄漏成为更好的从他们的设施。以及限制货币损失逃逸气体到大气中,他们还将有助于减少甲烷对全球变暖的贡献。

为了方便,快速,有效和高效的方法检测泄漏是必须的。到目前为止,传统的方法用来检测气体泄漏尚未完全适合这个目的。除了慢,他们缺乏所需的精度和灵敏度,更重要的是,他们缺乏有效和可靠检测泄漏的能力。

这些技术都依赖于手持模拟探测器技术人员在疑似携带气体泄漏区域。这些技术中使用的设备也需要足够的时间校准现场和检出率较低,这意味着用户必须慢慢踩过去调查网站。

测试数据需要手动添加到系统中,进一步增加所需的时间的有效评估一个潜在的泄漏。最近,技术进步带来了改进传感、分析和移动技术。这些进步促进增强技术的发展,大大优于传统的方法执行。

这些系统能从天然气泄漏检测甲烷浓度的1部分每十亿(磅)。

ABB引领创新在这一领域,产生了一系列基于其LGR-ICOS气体探测应用程序^™技术。最新的,被称为离轴集成腔输出光谱(OA-ICOS),采用可调谐激光器产生的光所选波长与甲烷和乙烷气体需要检测。

这可以实现一个敏感性大于1000倍的传统技术和检测泄漏距离约100米。激光进入一个高度反光反射腔,这是反映了数千次之前出口到光电探测器。

这导致激光极长光程的几公里后,生成一个提高测量灵敏度和创建强大的吸收红外线的气。调整激光的波长使被测气体浓度高的精密度和准确度。

该方法能够检测目标气体单一十亿分之几。这将确保大气浓度的变化可以从远距离快速测量,其他技术难以效仿的壮举。

护士Slough道路调查

为什么调查

孤儿现在石油和天然气井的数量是一个重要的气候和公共卫生风险。这些井通常由公司否认离开网站后落入破产或欺诈活动;随后,井将可能浸出甲烷到大气中。

这是一个提高的问题;例如,据估计,废弃的油井数量在德克萨斯和新墨西哥在未来几年将上升近200%。也预计清理费用将达到全国数亿甚至数十亿美元,然而实际成本和废弃的油井数量仍然是未知的。

放弃了气井HoverGuard™测量。图片来源:ABB测量及分析

美国环境保护署(EPA)认为unplugged孤儿水井的数量在美国可能高达210万。⁴

探讨如何有效的ABB的检测技术在实际条件,加州大学伯克利分校(LLBL)问ABB在一个废弃的气井进行测量与HoverGuard圣何塞以北60英里^™。

3月23日^{理查德·道金斯}调查,2021年,ABB的自流井索拉诺县,加州,坐落在私有财产护士Slough道路。位于老石油勘探领域,运行的网站包括一个沼泽的外围公共道路。

ABB利用其HoverGuard^™以及MicroGuard^™和MobileGuard^™技术来展示他们如何可以应用在实际场景中识别和分析油井所泄漏的甲烷。

调查方法

2021年3月调查的主要目标之一是要跟进2021年2月之前进行的一项调查表明一个更大的和未知的来源是进一步进入沼泽。

在最初的网站访问,这源都没有展开进一步的调查由于地形很难访问。然而,团队标志着网站进一步调查确认的甲烷来源范围和释放特性。

在3月调查,ABB评估网站有三个商用ABB技术:MobileGuard^™,HoverGuard^™和MicroGuard^™。

使用的方法是类似于第一次调查。一场基于车辆发动MobileGuard^™执行几个驱动器通过相邻的路上,而HoverGuard^™评估网站从空气中;调查使用的天线环绕割草机模式两个海拔和栅栏线模式。

的MicroGuard^™调查不同由于后续调查的主要目的是找到先前怀疑大排放,存在进一步进入沼泽。

这个位置是特别困难的访问由于周围的地形,由高大的沼泽芦苇,深层水和泥。因此,MicroGuard^™调查采用迹象的无人机作为起点,但随后一个临时路径基于步行。

ABB产品部署

HoverGuard^™进行了一系列的四个独特的调查大约20分钟,每一个使用相同的调查模式在2月访问。与最初的调查,HoverGuard^™能够探测到自流井,连同一个大型的、未知的排放源位于进一步进入沼泽。

第二天的调查,确定了其他较小的排放来源,由于较低的风。除了无人机检查、ABB进行了后续场基于车辆发动,MobileGuard^™调查。的无人机检验能够访问地点顺风因为风条件来自相同的向南的方向作为第一个调查一致。

大的泄漏是完全无法通过传统的车辆,而自流井只是抽样的周边排放烟羽。然而,MobileGuard^™能够检测到最近的来源(自流井)因为一些发射被分散到巷道的南风。

以其灵敏度高、MobileGuard^™可以分辨发射和大致猜出它的位置和流量。许多小北堤坝的来源很容易检测到。

在最后阶段,ABB执行应用数据从HoverGuard获得精确定位操作^™。专注于发现的来源难以大沼泽的排放在一个未知的位置。

以及快速定位自流井,MicroGuard^™还能找到其他来源深入沼泽。在第一次调查,其中最大的是无法访问的,但却是达到了2021年3月在第二次调查。

测量沼泽时使用MicroGuard™是HoverGuard™调查从上面。图片来源:ABB测量及分析

在3月调查的重要发现

ABB与HoverGuard调查^™,MobileGuard^™和MicroGuard^™和每个系统能够迅速发现气体排放自流井准确。MicroGuard^™能够认识到大型泄漏正如前面指出的,发现50米比自流井深入沼泽。

使用HoverGuard甲烷排放速率估计^™和MobileGuard^™一般同意室通量测量用一个密封的帐篷来测量甲烷浓度。他们显然也在误差范围内,来显示他们的能力量化和等级的严重性来源。

检测所有航班密度,3月23日进行的,2021年。各种来源(包括自流井、大型泄漏或未知的来源,以及其他几个)认同了MicroGuard™手持传感器收集的数据所反映出的显然是HoverGuard™。这个可视化表示不反映排放严重,而是泄漏定位概率。图片来源:ABB测量及分析

结论从练习:

• HoverGuard^™探测和定位大,小和其他技术无法隐藏的泄漏
• MobileGuard^™很容易发现和量化泄漏
• MicroGuard^™会迅速泄漏,无论他们在哪里,解决方案可以用来准确地量化泄漏(隆起控制策略)

使用老技术,很难确定泄漏的大小增加不确定性的估计甲烷排放量大量无上限和非法井在美国。

以前基于机载传感器的光学传感方法不能发现任何的就地排放,这样即使是大源。

大多数,如果不是全部,flight-based甲烷检测系统测量吸收或散射的甲烷列密度或气体浓度和有效的光学路径长度。由于甲烷是分布在一个大区域,列沿着视线密度很低,但总排放速度并不是无关紧要的。

ABB的气体泄漏检测产品,映射和量化

MobileGuard^™

ABB的MobileGuard^™可以车载系统是一个系统,使精确的天然气泄漏检测测量员在开车。该系统利用一个LGR-ICOS^™甲烷和乙烷气体分析仪除了超声波风速计测量风速和全球导航卫星系统(GNSS)测量位置。

采用ABB的复杂的映射和量化算法,MobileGuard^™系统能够定位、地图和量化管道泄漏的大小车辆行驶排放源。

系统需要大量测量每秒,开车时进行准确的泄漏调查速度高达88公里/小时(55英里/小时)。这意味着调查员能够覆盖十到二十五倍的土地面积比用传统方法每分钟。

分析仪能够测量甲烷和乙烷浓度,这意味着它有能力区分管道气体或天然甲烷,因此几乎消除误报。

在本地的MobileGuard™系统分析数据和地理空间地图所有测量参数的实时显示。数据和分析可以安全地传送到云存储,方便共享、存档和进一步分析。

HoverGuard^™

当甲烷泄漏的管道,它随后减少浓度与空气混合并远离泄漏源。检测这甲烷可以通过完成一个空中通过扩散甲烷分析仪,允许其浓度水平快速计算。

ABB的HoverGuard^™是一个无人机的解决方案能够提供快速、廉价和安全的方法来确定潜在的泄漏源。偏远地区还授予访问权限,仍然无法通过脚或车辆,如桥梁、高层建筑和地区,对人类健康构成重大风险和安全。

HoverGuard^™比机载分析仪运行成本更低,可以更接近地面,泄漏源。由于无人机能够样本空气的速度每秒5次苍蝇,它提供了优势替代技术。最重要的是,它提供了大大提高精度对激光系统使用散射或反射的激光束。

的速度可以获得的数据不准确的风险意味着无人机可以探测、定位和估计天然气泄漏的大小,测量每分钟10 - 15倍的土地面积比传统方法。此外,以其快速响应率和极度敏感的技术,它可以检测到泄漏迅速在距离大于100米(328英尺)从它的来源。

MicroGuard^™

MicroGuard™MobileGuard利用相同的超灵敏检测技术^™系统,但被优化步行由技术人员进行调查。这项技术是由一个LGRICOS™气体分析仪背包,加固的平板电脑与卫星系统能力,进行复杂的分析软件,专门设计的示例魔杖。

的MicroGuard^™系统促进了简单、准确查明几分钟内天然气泄漏的位置。其软件生产的详细数字报告调查,可以立即在安全的网络共享。

结论

从废弃的甲烷泄漏天然气井是一个增加的现象,在美国和全球。这个温室气体的检测是至关重要的,如果世界是满足其野心的增长放缓的全球变暖。

评估的准确性ABB的激光技术和不同的安装系统的实用性项目的主要目的是检测泄漏在加州护士Slough路接壤的一个网站。⁵

ABB证明其解决方案在真实条件下有效地工作。HoverGuard^™能够检测和定位大,小,隐藏的其他技术不能泄露。

测试还表明,MobileGuard^™有能力轻松地定位和量化泄漏。MicroGuard^™也被使用在这些场景中,和测试表明,它能迅速查明泄漏,无论他们在哪里。

解决方案可以用来准确地量化泄漏与隆起控制策略。所有方法利用ABB的激光技术(OA-ICOS)措施甲烷和乙烷气体灵敏度的同时更多的货载倍比传统方法和有能力探测到泄漏从源距离超过100米。

技术的准确性,以及动态部署技术的多功能性,表明,ABB提供了甲烷检测的主要方法,超越现有的能力,经常使用的解决方案。

广泛采用这种技术将有助于更准确地定位甲烷泄漏源,并确保这个问题温室气体控制。

引用

1. https://www.nrdc.org/stories/millions-leaky-and-abandoned-oil-and-gas-wells-are-threatening-lives-and-climate
2. https://www.iea.org/news/natural-gas-demand-growth-set-to-slow-in-coming-years-but-strong-policyactions-still-needed-to-bring-it-on-track-for-net-zero-emissions
3. https://www.phmsa.dot.gov/data-and-statistics/pipeline/pipeline-incident-20-year-trends
4. https://www.epa.gov/ghgemissions/inventory-us-greenhouse-gas-emissions-and-sinks
5. Yingqi张Veronica Rodriguez Tribaldos唐纳德·w·瓦斯科Barry m . Freifeld威廉•Foxall Kang Wang罗兰·博格曼,布莱恩·利恩道格·s·贝尔和柯蒂斯·m·奥尔登堡》2021。监测报告的综合风险管理和决策支持系统(IRMDSS)保证地下天然气存储基础设施的完整性在加州。加州能源委员会。

这个信息已经采购,审核并改编自材料由ABB提供测量及分析。亚博网站下载

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