研究发现 有前途的移动技术可以迅速发现甲烷泄漏

在卡车,无人驾驶飞机和飞机上,10项有前景的天然气泄漏技术迅速而廉价地参与了移动监测挑战赛,这是对井场移动气体泄漏探测器的首次独立评估。比赛的组织者 - 斯坦福大学的天然气倡议和环境保护基金 - 描述了9月10日由加州大学出版社出版的Elementa的一项研究成果。

虽然被称为“挑战”,但组织者无意宣布获胜者,因为这些技术专注于泄漏检测的不同方面,例如泄漏的确切位置或大小。虽然这些技术仍在开发中,但总的来说,它们都发现了天然气泄漏。

天然气的生产,加工和运输中的泄漏将天然气的主要成分甲烷排放到大气中。温室气体,甲烷的效力是二氧化碳的36倍。2016年,美国环境保护局采取措施减少天然气行业的甲烷排放,从而促进了更快,更便宜的检测技术的发展。然而,上个月末,美国环保署开始推翻这些甲烷法规。

“这些技术通常可以有效地检测泄漏,并且可以作为第一道防线,”能源资源工程副教授,该研究的高级作者亚当布兰特说。“气体系统运营商通常希望通过传统的光学气体成像系统来确认泄漏,但这些移动技术通常会告诉您在哪里快速查找泄漏。”

使用传统成像系统的两个人的工作人员每天可以访问四到六个井垫。所有移动技术都比这快得多,尽管它们的速度变化很大。基于飞机的系统比卡车更快地工作,卡车比无人机更快。由于工人工作时间是检测成本的很大一部分,因此加快检测速度可使石油和天然气公司在花费更少资金的同时发现更多泄漏。

结果

作为移动监控挑战赛的一部分,9家公司和一所大学研究团队去年参加了位于科罗拉多州科林斯堡和加利福尼亚州萨克拉门托附近的受控测试设施。所有技术都有效地检测泄漏。九个中有八个在75%的时间内正确检测到泄漏。(一项技术没有足够的航班纳入研究摘要。)九个系统中有五个检测到90%或更多的泄漏,包括每小时一立方英尺气体的微小排放。

但是,大多数测试系统需要提高量化泄漏量的能力。此外,这些技术在检测泄漏的精确位置方面的能力各不相同,尽管这通常是设计的。

例如,一家初创公司的基于无人机的系统检测到100%的泄漏并且没有误报。此外,它准确地识别了泄漏的设备 - 而不仅仅是井垫 - 84%的时间。然而,在量化泄漏的大小时,系统的估计仅相当接近36%的时间。对于其他八个系统,通过相同的相对严格的测量,量化精度范围为18%至53%。

“这只是证明这些技术可以帮助减少与现有方法相当的排放量的第一步,”布兰特说。“测试是在2018年春天进行的,我确信大多数 - 如果不是全部 - 这些技术从那时起都得到了改进。”

然而,进一步的进展可能处于危险之中。

“最近美国环保署关于废除甲烷法规的公告不仅对环境不利,而且还剥夺了石油和天然气社区这些创新技术公司可能创造的高薪当地就业机会。退回法规可能会扼杀这些法规的发展技术,“该研究的第一作者Arvind Ravikumar说。Ravikumar在项目时担任斯坦福大学的博士后学者,现在是哈里斯堡科技大学的助理教授。

研究人员说,这样的评估可以帮助监管机构更好地理解这些系统,并为合规目的提供大规模采用的可能途径。该研究调查了在气田中发现的生产设备泄漏情况,而不是发现城市管道可能发生的地下泄漏。

针对不同用途的设计

移动监控挑战并不是一场激烈的竞争,因为所测试的技术旨在完成不同的事情。

“没有一种技术可以满足天然气供应链中泄漏检测和量化的所有要求,”Ravikumar说。“大规模部署的关键是将每种技术的强度(如速度,精度和成本)与正确的泄漏检测应用相匹配。对于复杂的处理设施而言,适用于长距离输送管道的方法可能不适用。”

一些参与者的系统专注于识别泄漏仅来自一组设备,例如可能包括井口,分离器和水箱。在这种情况下,操作员将在开始维修之前使用光学气体成像系统或类似技术来识别泄漏的具体来源。

同样,测试的两种技术旨在快速发现大泄漏,而不是所有泄漏。天然气生产和加工过程中损失的甲烷超过一半来自泄漏的5%。寻找和修复这些“超级排放器”对于减少甲烷排放至关重要。

即使没有严格的法规,天然气公司也可以自愿减少排放。廉价的探测器与光学气体成像系统的集中使用相结合,可以通过减少公司产品的损失来收回成本。在天然气价格高于北美的部分地区尤其如此。

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