Войти
Сжигание продукции на факеле на объектах добычи сырой нефти на шельфе Вьетнама в Южно-Китайском море. Обычное сжигание на факеле, также известное как факельное сжигание, представляет собой метод и текущую практику утилизации больших нежелательных объемов попутного нефтяного газа (ПНГ) в процессе добычи нефти. добыча нефти. Газ сначала отделяется от жидкостей и твердых частиц ниже по потоку от устья, затем выпускается в факельную трубу и сжигается в земной атмосфере; обычно в открытом диффузионном пламени . Там, где это было выполнено, нежелательный газ (в основном природный газ, в котором преобладает метан ) был признан нерентабельным и может упоминаться как выброшенный газ, факел. газ или просто «отработанный газ». Регулярное сжигание не следует путать с безопасным сжиганием, профилактическим сжиганием или другими методами сжигания, которые характеризуются меньшей продолжительностью или меньшими объемами утилизации газа.
145 миллиардов кубометров (более 5 триллионов кубических футов) природного газа - это по оценкам, в 2018 году сжигание попало во всем мире. Большая часть попутного газа приходилась на обычное факельное сжигание ПНГ на тысячах скважинных площадок, и это количество отходов, равное использованию природного газа в Южной и Центральной Америке. Семь крупнейших практикующих с 2014 года: Россия, Ирак, Иран, США, Алжир, Венесуэла и Нигерия. Наибольшая активность наблюдается в отдаленных регионах России, где политические конфликты поднимают уровень в других странах. На США приходилось почти 10% общемирового объема добычи в 2018 году.
Регулярное сжигание в факелах, наряду с преднамеренным сбросом газа и непреднамеренными летучими выбросами газа, имеют серьезные негативные последствия. Рациональное расходование первичного ресурса не дает ни нынешних экономических, ни будущих богатств выгод, но создает обязательства за счет накопления парниковых газов и других вредных загрязнителей в биосфере. Поскольку большинство прогнозов указывают на рост использования нефти и газа в обозримом будущем, Всемирный банк в 2002 году учредил международное Глобальное партнерство по сокращению сжигания газа (GGFRP) ; государственно-частное партнерство с целью отказа от расточительной практики. В 2015 году он продолжил реализацию инициативы Нулевое стандартное сжигание на факеле к 2030 году ; одобрено 32 странами, 37 компаниями и 15 банковскими учреждениями к концу 2019 года. Эндоссантами, базирующимися в США, были Федеральное правительство США, штат Калифорния и Всемирный банк. Мировые данные за 1996-2018 гг. Показывают, что объемы сжигаемого газа упали на 10%, а добыча нефти выросла на 40%.
Сжигание добычи (центр изображений) на сельском участке добычи сырой нефти в Северной Дакоте. 
Ночное изображение из пространство, которое отражает широко распространенную практику обычного сжигания на юго-востоке Техаса. Широкая дуга рассеянного света, идущая вверх и влево от нижнего центра, определяется сотнями газовых факелов из сельских нефтяных скважин в Eagle Ford Group к югу от Сан-Антонио. Изображение взято с Международной космической станции, февраль 2015 года. Обычное сжигание и сброс ПНГ на факелах практиковалось с тех пор, как первые нефтяные скважины были коммерциализированы в конец 1850-х гг. Хотя жидкие и газовые углеводороды имеют схожие плотности энергии по массе, увеличение в 1000 раз более объемной энергии жидкого топлива делает хранение и транспортировку более экономичными. Широко распространенные средства преодоления этого относительного недостатка нефтяного газа были реализованы только в течение последних нескольких десятилетий. Например, трансконтинентальные газопроводы трубопроводы, связанные с региональными сетями сбора и распределения , теперь распространились по большей части мира. Системы улавливания факельного газа (FGRS) для переработки ПНГ в жидкое или сжатое топливо на кустовой площадке также становятся все более мобильными и различаются по своим возможностям.
Процессы принятия решений, приводящие к потере ПНГ в наше время, во многом зависят от региональных обстоятельства. Как правило, краткосрочные финансовые и цели управления рисками лиц, принимающих решения, определяют результат. В большинстве юрисдикций существует какая-то форма разрешения или других правил сжигания и сброса газа, но детали сильно различаются. Факторы, которые могут увеличивать расточительство, включают (не исчерпывающий список):
100 миллионов тонн (145 миллиардов кубометров) попутного газа было сожжено во всем мире, что составляет около 3-4% всего газа, добытого как из нефти, так и из нефти. газовые скважины. Отходы привели к выбросам парниковых газов в размере около 350 миллионов тонн эквивалента CO2, или около 1% от 33 миллиардов тонн двуокиси углерода (CO2), образовавшихся в результате сжигания всех ископаемых видов топлива.. Накопление этих газов существенно нарушает планетарный углеродный цикл, и в настоящее время предпринимаются более широкие международные усилия по оценке степени ущерба и количественной оценке накопившихся экономических затрат.
Затраты на устранение сжигания в факелах. лучше поняты и сильно различаются в зависимости от случая. Всемирный банк оценивает общую стоимость смягчения последствий в 100 миллиардов долларов США. В случае попадания на рынок природного газа в странах с развитой экономикой, например в Соединенных Штатах, сжигаемый газ может обеспечить около 17% из 30 триллионов кубических футов потребления в США и потенциально может быть оценен почти в 20 миллиардов долларов США. В менее развитых странах выгоды могут иметь дальнейшее влияние. Например, он может обеспечить все текущее использование в Южной и Центральной Америке. Если бы его использовали для выработки 750 миллиардов кВтч электроэнергии, он мог бы удовлетворить все потребности африканского континента.
Хотя сжигание на факеле является расточительным и производит вредные побочные продукты, как и другие виды сжигания ископаемого топлива, в ближайшей перспективе оно менее разрушительно. чем выпуск попутного газа, который состоит в основном из метана. Накопление атмосферного метана является причиной примерно 25% изменений в климатическом воздействии, несмотря на то, что его содержание почти в 100 раз ниже по сравнению с CO2. По данным Международного энергетического агентства, не менее 75 миллионов тонн метана было выброшено нефтегазовой промышленностью в результате вентиляции и неконтролируемых выбросов, и около 4 миллионов тонн было выброшено из-за неэффективности факельного сжигания. На использование человеком ископаемого топлива приходится около 20% всех выбросов метана, а на выбросы от нефтегазовой отрасли приходится около 25% всех антропогенных источников. Эти источники также нуждаются в более обширных усилиях по отслеживанию и смягчению последствий, поскольку, согласно прогнозам, природный газ по-прежнему будет самым быстрорастущим источником первичной энергии в мире.
Мобильная электростанция, работающая на природном газе. в Крыму. Подобно сырой нефти, ПНГ является первичным источником энергии как газообразного топлива, так и жидкого топлива товаров, которые имеют высокую внутреннюю стоимость в современной мировой экономике. После извлечения ПНГ оставшиеся логистические барьеры - потребление - это рентабельные переработка и доставка на потребительские рынки. Альтернативы сжигания и сброса газа, предпочитаемые нефтяными компаниями, включают те, которые устраняют эти барьеры для попутного газа, не препятствуя добыче более ценной нефти.
Глобальные данные за 2012 год показывают, что 15% весь попутный газ был сожжен или сброшен, а 85% было использовано или сохранено для получения следующих экономических выгод:
Модульный переносной завод GTL за пределами Хьюстона, штат Техас. Проектная мощность составляет 100 баррелей в день. В следующий список включены другие существующие коммерчески жизнеспособные альтернативы обычному сжиганию и сбросу газа, которые могут быть выполнены на месте или поблизости:
Отчет за 2019 год из США Министерство энергетики заявляет, что вероятная причина, по которой нефтяные компании могут медлить с внедрением существующих или передовых технологий FGRS, заключается в том, что «законное регулируемое сжигание в факелах является наименее рискованным вариантом и не требует обучения применению новых технологий или модификации существующих контрактов и эксплуатации. практики ".
Неполное сжигание газа, при котором выделяется метан, а также образуется черный углерод на объекте в Индонезии. Газовые факелы с использованием диффузионного пламени зависят прежде всего от тщательное перемешивание воздуха и газа в потоке эжектируемого газа для максимального сгорания. Скорость и падение давления газа на выходе из наконечника факельной трубы должны поддерживаться в оптимальных диапазонах для обеспечения адекватной турбулентной диффузии. Сохранение этих диапазонов является ключевой задачей процесса инженерного проектирования и сопровождающей его стратегии управления. Значительные количества влаги, азота, двуокиси углерода или других неуглеводородных углеводородов, сопровождающих ПНГ, могут мешать горению. С другой стороны, правильно спроектированные и контролируемые нагнетания горячего воздуха и пара могут улучшить сгорание и эффективность.
ПНГ состоит в основном из метана и меньшего количества этана, пропан, бутан и другие алканы. Когда факел работает эффективно, побочные продукты сгорания включают, главным образом, воду и диоксид углерода, а также небольшие количества оксида углерода и оксидов азота (NoX). Таким образом, такие факелы демонстрируют высокую эффективность преобразования, при этом в среднем улетучивается лишь около 2% ПНГ. Когда факел работает неэффективно, может улетучиваться более значительное количество ПНГ, иногда до 40%. Также могут образовываться летучие органические соединения (VOCs), токсичные соединения и другие вредные загрязнители. ЛОС и NOX могут производить озон на приземном уровне, уровень которого превышает стандарты качества воздуха. Присутствие дыма указывает на плохую работу факела, и образующийся в результате короткоживущий черный углерод может ускорить таяние снега и льда.
Большинство других загрязнителей в потоке ПНГ встречаются как следовые количества. Они могут включать токсичные элементы, такие как ртуть и радон, встречающиеся в природе. Усилия по увеличению нефтеотдачи, такие как гидроразрыв пласта, могут привести к другим. Обычный природный загрязнитель сероводород делает возможным образование диоксида серы и серной кислоты в газовых факелах. При повышенных концентрациях он может вызвать коррозию и другие проблемы с качеством воздуха и привести к таким характеристикам, как «высокосернистый газ » и «кислотный факел». На практике газовые потоки с более высоким уровнем загрязнения серой с большей вероятностью будут сжигаться в факелах - где это разрешено - чем использоваться из-за их более низкой экономической ценности.
спутник NASA Aqua 
Расширение факельного сжигания активность в Пермском бассейне на западе Техаса с 2012 по 2016 год. Изображения VIIRS из Земной обсерватории НАСА Доступные глобальные данные об объемах сжигания газа крайне неопределенны и ненадежны примерно до 1995 год. После создания GGFR в 2002 году участвующие исследователи из NOAA и академических институтов использовали спутниковые наблюдения для упрощения сбора данных и повышения точности измерений. Несмотря на научно-технический прогресс, суммы, сообщаемые участниками отрасли и используемые должностными лицами регулирующих органов, все еще иногда являются неточными. Количественная оценка и определение местоположения выбросов метана от неправильно эксплуатируемых факелов, преднамеренного сброса газа и других утечек оборудования также является высоким приоритетом для партнерства GGFR, Глобальной инициативы по метану и других групп, охватывающих как экономические, так и экологические аспекты.
Поскольку большинство факелов работают как открытое пламя, во время аэрофотосъемки можно определить объемы, измерив количество испускаемого света. Первый набор глобальных данных, начиная с 1995 г., был создан в 2006 г. с использованием данных Оборонной метеорологической спутниковой программы (DMSP) и Google Earth. Примерно после 2010 г. точность отдельных измерений была дополнительно улучшена до уровня выше +/- 10% с использованием данных приборов VIIRS на NOAA-20 и АЭС Суоми и инструменты MODIS на спутниках Aqua и Terra Земной обсерватории НАСА. Анализ данных продолжает совершенствоваться с участием других академических и миссионерских групп. Карты глобальной активности теперь автоматически создаются с помощью передовых методов, таких как машинное обучение, а предполагаемые объемы корректируются с учетом таких возмущений, как прерывистый облачный покров.
Дополнительные спутники и инструменты, которые, как планируется, будут продолжать работать, с возможностью измерения метана и других более мощных парниковых газов с улучшенным разрешением. Прибор Tropomi, запущенный в 2017 году Европейским космическим агентством, может измерять концентрации метана, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, аэрозолей и озона в тропосфере Земли при разрешении в несколько километров. Спутник CLAIRE, запущенный в 2016 году канадской фирмой GHGSat, может разделять углекислый газ и метан на расстояние до 50 метров, что позволяет его клиентам точно определить источник выбросов.
Портативные приборы от таких поставщиков, как FLIR Systems и Picarro, также способны обнаруживать невидимые в противном случае утечки и выбросы от неправильно работающих факелов. Они несколько менее практичны для мониторинга концентраций метана и других ЛОС в течение продолжительных периодов времени, но могут позволить техническим специалистам по ремонту, должностным лицам регулирующих органов и другим исследователям обнаруживать и документировать источники выбросов в режиме реального времени.
Исследователи для Фонд защиты окружающей среды подробно составил карту выбросов метана от нефтегазовых операций в Пермском бассейне США за 2019-2020 годы. Их результаты показывают, что выбросы, по крайней мере, в три раза больше, чем сообщают операторы, и некоторая степень неисправности более 10% факелов. Было обнаружено, что около половины неисправных факельных труб не зажжены и выделяют газы без каких-либо мер по сокращению выбросов.
| Глобальные тенденции сжигания газа и добычи нефти (1996-2018 гг.) | |
 Факельное сжигание газа: млрд. Кубические метры в год (↓ 10%) Добыча нефти: миллион баррелей в день (↑ 40%) Население: 100 миллионов человек (↑ 30%) | |
| На основе данных, предоставленных World Банк, июнь 2019 г. | |
Организация Объединенных Наций, Международное энергетическое агентство и Всемирный банк признают плановые усилия по сокращению сжигания факелов низко висящими фруктами, принимая во внимание существенные экономические, преимущества для окружающей среды и здоровья человека. Воздействие особенно велико в развивающихся странах, где интенсивность факельного сжигания (т. Е. Газа, сжигаемого на единицу добытой нефти) часто выше, в основном из-за их менее развитой инфраструктуры и рынков природного газа. Некоторые из ключевых стран, намеченных для сокращения, включают Индонезию, Ирак, Казахстан, Мексику, Нигерию, Катар и Ханты-Мансийский автономный округ - Югра регион России.
С 1996 по В 2018 году мировые объемы сжигания в факелах (измеряемые в кубических метрах - м) сократились на 10%, а мировая добыча нефти выросла на 40% (правый рисунок). Это сопровождалось снижением глобальной интенсивности сжигания на факеле на 35% (измеряется в кубических метрах на баррель добытой нефти - м3 / барр.). Частично это было связано с более ранними усилиями по сокращению выбросов в странах-партнерах GGFR, таких как Россия и Нигерия. По состоянию на 2018 год в Канаде, Бразилии и нескольких странах Ближнего Востока интенсивность сжигания факелов ниже 1 м / барр. По сравнению со среднемировым показателем 4,1 м / барр. Несколько африканских стран продолжают сжигать на факелах более 10 м / барр., В том числе Камерун на уровне более 40 м / барр.
На долю всего четырех стран приходится почти 50% всего сжигаемого газа: Россия, Ирак, Иран и Соединенные Штаты. Их интенсивность горения колеблется от 3 до 10 м / брл и за последние несколько лет существенно не улучшилась. Каждая страна имеет обширную инфраструктуру и доступ к передовым технологиям, но также имеет сложную деловую и политическую культуру, которая может быть более устойчивой к изменениям.
Историческая диаграмма объемов добытого, сжигаемого и сброшенного газа в США. Данные Управления энергетической информации США Согласно данным Управления энергетической информации США , в течение десятилетий после Второй мировой войны количество факельных выбросов и сбросов в США снизилось. Ближе к концу 20-го века он достиг минимума, близкого к 1,5% добытого ПНГ и 0,5% всего газа, добытого как из нефтяных, так и из газовых скважин.
Однако примерно с 2005 года объем факельного сжигания газа снова увеличился, как показано на прилагаемых графиках. 32 государства принимают и регулируют сжигание и / или сброс газа на факелах. Наибольшие изменения объемов с 1990 года произошли в Пермском бассейне на западе Техаса и Нью-Мексико, в формации Баккен в Северной Дакоте и в группе Игл Форд на юго-востоке Техаса.
Историческая диаграмма процентного содержания газа, сжигаемого и сбрасываемого в США. Объем сжигания газа в США увеличился как по объему, так и по процентным показателям. В 2018 году факельное сжигание газа достигло почти 50-летнего максимума: было сожжено 500 миллиардов кубических футов газа, что составляет 7,5% сжигаемого ПНГ. Сообщения об отрицательных ценах производителей на природный газ и о дальнейшем удвоении активности в Перми указывают на рост этой деструктивной практики в США в 2019 году. В 2018-2019 годах количество газа, выбрасываемое ежедневно в Пермском крае, было способно удовлетворить потребности населения всего штата Техас. Пять новых магистральных газопроводов из региона находятся в стадии строительства, первый из которых будет введен в эксплуатацию в третьем квартале 2019 года, а остальные планируется ввести в эксплуатацию в течение 2020-2022 годов.
Ослабление федеральных норм США начинается в 2017 году. позволил дальнейшее увеличение отходов ПНГ как с государственных, так и с частных земель. Они кратко изложены в отчете США за июнь 2019 г. Министерство энергетики, которое определяет наиболее важные изменения, как:
Лидеры энергетической отрасли знали, что объемы природного газа, сжигаемого их отраслью, были огромными, но в рамках их корпоративной пропаганды усилия преднамеренно доводились до правительства Соединенных Штатов и общественности, что сжигание в промышленности находится «под контролем». Это было частью кампании энергетической отрасли по лоббированию сокращения федерального регулирования сжигания метана, что привело в 2017 году к ослаблению федеральных правил. Однако на встрече лидеров отрасли в 2019 году Рон Несс, президент Нефтяного совета Северной Дакоты, признал, что «мы просто сжигаем огромное количество газа». Г-н Несс признал, что общественное мнение, особенно среди молодежи, о природном газе как более чистой и более благоприятной для климата альтернативе энергии было бы серьезно подорвано, если бы общественность осознала огромное количество сжигаемого в факелах газа в энергетической отрасли. и его разрушительное воздействие. Метан улавливает в атмосфере более чем в 80 раз больше тепла, чем двуокись углерода. Лидеры энергетической отрасли подчеркнули необходимость того, чтобы энергетическая отрасль завалила общественность обманчивой рекламой, в которой говорится, что в первую очередь речь идет о «здоровье и безопасности», как это сделала отрасль в Колорадо с помощью гидроразрыва пласта. Согласно этой точке зрения, ключевым моментом была реклама, вызывающая эмоции.
