Flaring lub „ spalanie gazu ” jest czynnością spalania, z pochodniami, uwolnienie gazu kopalnego na różnych etapach eksploatacji ropy naftowej i gazu ziemnego. Profesjonaliści często posługują się jaskrawym anglicyzmem . Mówiąc dalej, mówimy również o pochodni, aby nazwać instalację do niszczenia zanieczyszczonych gazów palnych lub awarie produkcyjne w niektórych fabrykach wykorzystujących tę formę rozkładu termicznego do niszczenia na przykład niektórych gazów zapachowych.
Rozpalanie to kontrolowane i celowe niszczenie gazu palnego w pochodni . Ta operacja spala gaz bez jakiegokolwiek wykorzystania jego energii . Spalanie gazu ziemnego i innych gazów opałowych występuje na różnych etapach łańcucha olejowego.
Spalanie „w górę” dotyczy gazu towarzyszącego , to znaczy gazu ziemnego obecnego w roztworze w ropie , który ulatnia się z ropy z powodu spadku ciśnienia na wylocie odwiertu. Ważną wielkością w przemyśle naftowym jest stosunek oleju napędowego do oleju , to znaczy ilość, bardzo zmienna, gazu towarzyszącego odzyskanego z baryłki ropy. Na przykład w Nigerii jednemu metrowi sześciennemu ropy towarzyszy średnio 278 metrów sześciennych gazu ziemnego (mierzone w CNTP ). Liczba ta jest bardzo zróżnicowana w zależności od depozytu. Towarzyszący gaz ulega zniszczeniu w pochodni, gdy nie ma możliwości jego sprzedaży lub wykorzystania na miejscu.
Spalanie „downstream” obejmuje gaz zniszczony w rafineriach ropy naftowej, terminalach skroplonego gazu ziemnego itp. Możemy rozszerzyć definicję o skład gazu podobny do gazu ziemnego, np. gaz wysypiskowy i gaz z kopalń , również niszczony sporadycznie w spalaniu. Ale nawet przy tej definicji, downstream generuje tylko 9,4% pochodni, przy czym sektor upstream jest bardzo dominujący.
Rozszerzanie „rutynowe” (lub „produkcyjne” ) różni się od kielichowania awaryjnego . W pierwszym przypadku spalanie jest ciągłe i stanowi część normalnej pracy instalacji (tak jest w przypadku zdecydowanej większości niszczenia gazu towarzyszącego). W drugim przypadku jest to środek awaryjny, w przypadku awarii lub podczas niektórych czynności konserwacyjnych.
MotywacjeGaz ziemny jest bardzo ważnym paliwem w światowej gospodarce, więc jego umyślne niszczenie wydaje się paradoksalne. Przyczyny spalania związanego gazu ziemnego zamiast jego sprzedaży są natury logistycznej i ekonomicznej. Lokalny rynek gazu ziemnego może nie istnieć lub być już nasycony. W regionie może brakować infrastruktury gazowej. Ponadto, z technicznego punktu widzenia, produkcja gazu towarzyszącego jest często rozproszona w dużej liczbie odwiertów, z których każdy produkuje mało, nieregularnie, a ciśnienie na wylocie z odwiertu jest niskie, więc konieczne są duże inwestycje, aby zebrać gaz i go sprzedać. Na niektórych rynkach, takich jak Rosja, cena gazu jest sztucznie utrzymywana na niskim poziomie, co zniechęca do monetyzacji gazu towarzyszącego. Gaz ziemny może zawierać różne ilości CO 2, H 2 S i inne składniki, które sprawiają, że nie nadaje się do użytku w obecnej postaci; Operator jest wówczas zmuszony, aby go sprzedać lub wykorzystać, zainwestować w jednostkę oczyszczania, co zwiększa dodatkowe koszty.
Aspekty techniczneBank Światowy szacuje, zniszczenie gazu ziemnego na 150 miliardów metrów sześciennych rocznie. Objętość ta spadła, ale w znacznie mniejszym stopniu niż oczekiwano: około 9 % spadek od 1996 do 2019 roku . Główne kraje, których to dotyczy, to:
2015 | 2019 | |
---|---|---|
Rosja | 19,62 | 23.21 |
Irak | 16.21 | 17.91 |
Stany Zjednoczone | 11,85 | 17.29 |
Iran | 12.10 | 13.78 |
Wenezuela | 9.33 | 9.54 |
Algieria | 9.13 | 9.34 |
Nigeria | 7,66 | 7,83 |
Libia | 2,61 | 5.12 |
Meksyk | 5,00 | 4,48 |
Reszta świata | 52,50 | 51,50 |
150 miliardów m³ gazu ziemnego jest spalanych lub uwalnianych każdego roku lub 30% rocznego europejskiego zużycia lub 25% rocznego zużycia w Stanach Zjednoczonych. Tylko 40 miliardów metrów sześciennych wypalonych w Afryce wystarczyłoby na połowę zużycia energii na tym kontynencie. Tabela obok pokazuje główne kraje, w których występują te straty; Różnice między danymi przekazanymi a zmierzonymi pokazują, że kraje są świadome skali problemu, z wyjątkiem krajów Wspólnoty Niepodległych Państw (WNP), które znacznie go ograniczają. Jest to w zasadzie gaz towarzyszący , czyli śmiertelny produkt uboczny powstający podczas produkcji ropy naftowej. Inne przypadki prowadzące do zapłonu mogą być spowodowane manipulacjami związanymi z bezpieczeństwem, wyłączeniem niektórych urządzeń (sprężarka gazu) lub okresami eksploracyjnymi.
Znaczna część poszerzenia nie jest łatwa do zarejestrowania, zwłaszcza, że operator oleju może je zanegować lub zminimalizować. Dlatego często brakuje danych technicznych (pomiary ilości spalonego gazu przez przepływomierz ) lub są one niewiarygodne. Z tego powodu opracowano metody oceny ilości gazu wypalonego ze zdjęć satelitarnych . Zasada polega na ilościowym określeniu promieniowania podczerwonego rozbłysków na zdjęciach satelitarnych i wykorzystaniu wybranych miejsc, dla których dane są dobrze znane jako dane kalibracyjne. Ta kalibracja musi być wykonana dla każdego przyrządu. Satelity wykorzystywane do tego celu to amerykański Landsat , europejskie satelity ERS i ENVISAT.
Zniszczenie gazu ziemnego w płomieniach oznacza utratę nieodnawialnego zasobu . Zniszczone w 2019 roku 150 miliardów metrów sześciennych odpowiada 4% światowego zużycia gazu, czyli jednej trzeciej zużycia w Unii Europejskiej .
Na podstawie ilości spalania gazu ziemnego zniszczonego w 2018 r. emisje CO 2co bezpośrednio wynika z ok. 275 Mt , czyli ok. 0,85% światowych emisji. Jednak wpływu pochodni na globalne ocieplenie nie można sprowadzić do tej liczby: w rzeczywistości spalanie gazu w pochodniach jest niepełne. Wydajność pochodni wynosi na ogół od 97 do 98 % , co oznacza, że od dwóch do trzech procent metanu jest uwalniane bez spalania. Globalnego ocieplenia z cząsteczki metanu uwalniane zamiast CO 2 cząsteczki będąc 28 razy wyższy, dane te zwiększają (o od 50 do 75%) efekt spalania w zakresie ogrzewania.
Trzy kraje, a mianowicie Algieria, Jemen i Irak, mogłyby teoretycznie osiągnąć pełną redukcję emisji gazów cieplarnianych, do której zobowiązały się na mocy Ramowej Konwencji Narodów Zjednoczonych w sprawie zmian klimatu, poprzez wyeliminowanie spalania gazu ziemnego. Jednak globalnie ograniczenie pochodni może przyczynić się do osiągnięcia celów jedynie marginalnie, rzędu 2%.
Spalanie gazu ziemnego jest głównym źródłem zanieczyszczenia powietrza .
Niedoskonałe spalanie spalin prowadzi do wysokiej produkcji tlenku węgla , tlenku azotu do dwutlenku azotu i dwutlenku siarki . W przypadku tego ostatniego zanieczyszczenia szybkość jest bardzo zmienna w zależności od regionu, w zależności od zawartości siarki w spalanym gazie.
W badaniu opublikowanym w 2016 r. oceniono emisje cząstek stałych ze spalania w Północnej Dakocie . Zmierzono emisje z 26 pochodni. Tempo emisji sadzy cząstek wynosiła średnio 140 mg z sadzy na kg oleju zniszczone, a dane są bardzo zmienne (dwa rzędy wielkości ) z jednego do drugiego wyrównaniem oraz w zależności od chwili. Oszacowanie ilości cząstek węgla, wynik torcharge na poziomie globalnym, pozostaje bardzo przybliżone, ponieważ badanie to dało 20 Gg rocznie, podczas gdy wcześniejszy artykuł podał liczbę jedenastokrotnie wyższą. Pozostaje niewielkim źródłem tego typu zanieczyszczeń w porównaniu z silnikami Diesla (rzędu 1300 Gg , ale lokalnie ważne).
Płomień i emitowane przez niego światło może być źródłem zanieczyszczenia świetlnego i zakłócać nocne środowisko , w szczególności powodując sytuacje pułapek ekologicznych dla niektórych gatunków, co może mieć pośrednie konsekwencje w przypadku zapylaczy , gdy występują. palić się w płomieniu. Wśród przykładów ilustrujących projekt ONZ Global Taxonomic Initiative , zainicjowany w ramach realizacji Konwencji o różnorodności biologicznej (CBD), Sekretariat CBD przytacza w tym zakresie następujący przykład „Członkowie rodziny ciem zwanych „ sfinksami ” zapylają różne drzewa i rośliny w lasach. Każdy gatunek tych motyli zapyla jeden gatunek rośliny, co oznacza, że jeśli nie ma określonego typu motyla, zależne od niego rośliny nie mogą być zapylane, a zatem nie mogą się rozmnażać. Niedawno taksonomista pracujący w lesie deszczowym zauważył, że pochodnia z pobliskiej rafinerii ropy naftowej przyciąga i zabija setki tych ciem. Biorąc pod uwagę liczbę lat od funkcjonowania tej rafinerii, z łatwością możemy oszacować dużą liczbę uśmierconych ciem, a także ilość niezapylonych roślin biorąc pod uwagę rozległą powierzchnię lasu. Bez możliwości określenia, czym były te motyle, ta ważna informacja nie byłaby dostępna i nie zostałyby podjęte żadne działania naprawcze ” .
Rozpalanie prowadzi do niepełnego spalania węglowodorów, co prowadzi do powstania wszelkiego rodzaju szkodliwych związków; czy gaz ziemny zawiera również CO 2, H 2 S i inne zanieczyszczenia, więc ten efekt jest o wiele ważniejszy. Skutki dotyczą zarówno populacji ludzkich, jak i rolnictwa (kwaśne deszcze, metale ciężkie); Narzekały społeczności nigeryjskie znajdujące się w pobliżu flar.
To objętość i skład towarzyszącego gazu, które będą kierować jego użyciem. Jeśli gaz będzie dostępny w dużych ilościach, uzasadni to finansowo zainstalowanie oczyszczalni i gazociągu , być może poprzez połączenie wydobycia kilku sąsiednich odwiertów, do produkcji gazu płynnego (LPG).
Pierwszym sposobem na ograniczenie spalania gazu ziemnego w pochodni nie jest jego produkcja poprzez poprawę warunków zarządzania w poszczególnych przypadkach; warunki te są często związane z dwufazowym przepływem węglowodorów:
Ta metoda jest konwencjonalnie stosowana w kontekście zwiększonego wydobycia ropy; umożliwia utrzymanie wyższego ciśnienia tła, a tym samym poprawę procentowego odzysku ropy, co sprawia, że operacja jest opłacalna; jednak jeśli gaz jest kwaśny (obecność CO 2lub H 2 S), wymaga materiałów i rur odpornych na korozję. Z punktu widzenia operatora gaz ten nie jest marnowany, jest po prostu przechowywany i pozostaje dostępny dla przyszłej eksploatacji.
W zależności od właściwości złoża, czasami nie jest możliwe ponowne wtłoczenie całego związanego z nim gazu bez jego uszkodzenia. Czasami rozwiązaniem jest wstrzyknięcie części gazu do porowatej formacji podziemnej dostępnej w pobliżu, takiej jak warstwa wodonośna o dużej głębokości – jest to metoda podobna do tej stosowanej do sezonowego magazynowania gazu . Zmagazynowany w ten sposób gaz pozostaje dostępny do wydobycia w przyszłości, jeśli sytuacja ekonomiczna ulegnie zmianie i stanie się opłacalna.
Dostępnych jest kilka rozwiązań umożliwiających uszlachetnianie gazu z jednego lub więcej odwiertów bez możliwości wtłaczania go do sieci.
Produkcja energii elektrycznej i/lub ciepłaWiąże się to z zainstalowaniem w bezpośrednim sąsiedztwie złoża maszyny, która wykorzystuje związany z nim gaz ziemny do produkcji energii elektrycznej, pracy mechanicznej, ciepła lub kombinacji tych energii. Może to być w kotle , A silnik tłokowy , A turbiny spalinowej , A połączone cykl elektrowni .
Silnik spalinowy jest dobrym rozwiązaniem dla małego przepływu gazu. Na rynku dostępnych jest wiele modeli silników kompatybilnych z gazem ziemnym, od kilkudziesięciu kW do kilku MW. Silnik może wykorzystywać powiązany gaz z jednego lub więcej szybów naftowych i generować energię elektryczną na potrzeby operacyjne oraz do wstrzykiwania do sieci elektrycznej. Jednak z rzadkimi wyjątkami dostępne silniki są zaprojektowane do pracy z oczyszczonym gazem ziemnym, czyli prawie czystym metanem. Bezpośrednie użycie towarzyszącego gazu, który zawiera gazy obojętne i cięższe węglowodory (butan, propan), stwarza problemy ze stabilnością. W związku z tym konieczne jest albo unieruchomienie silnika (za pomocą mieszanki ubogiej ) albo poddanie podstawowej obróbce gazu ziemnego.
PetrochemiaJednym z zastosowań gazu ziemnego jest jego kraking do produkcji metanolu , który jest podstawowym produktem petrochemicznym, bardzo ważnym surowcem ( tworzywa sztuczne , farby , materiały wybuchowe ). Metanol jest płynny w temperaturze pokojowej, dzięki czemu można go łatwo transportować. Małe jednostki krakingowe, które mogą być instalowane w pobliżu studni, są nadal rzadkością.
SkraplanieWiąże się to z lokalną produkcją w niewielkich ilościach skroplonego gazu ziemnego (LNG), który następnie może być transportowany cysternami adiabatycznymi na ciężarówkach. Może następnie zaopatrywać stację paliw tankujących pojazdy wykorzystując ją jako paliwo lub dostarczać do miejscowości lub obiektów przemysłowych niepodłączonych do głównej sieci gazu ziemnego. Pod koniec lat 2010 pojawiły się mobilne instalacje do produkcji LNG. Przemieszczane ciężarówką, można je szybko zainstalować w pobliżu studni i przenieść w razie potrzeby.
Marketing sprężonego gazu ziemnegoJeżeli rozbłyski są łatwe do zaobserwowania, bezpośrednie uwolnienie (en) odpowietrzanie gazu ziemnego jest prawie niewykrywalne. Tak więc ścisła polityka karania za spalanie może mieć przewrotny skutek, zachęcając niektórych operatorów ropy naftowej do faworyzowania zrzutów zamiast spalania, z dużo poważniejszymi konsekwencjami pod względem klimatycznym.
Rosja jest krajem na świecie, który niszczy najwięcej gazu w pochodniach. Bank Światowy , na podstawie danych satelitarnych, szacuje wielkość zniszczone w prawie 25 miliardów metrów sześciennych w roku 2020. Większość pochodni odbywa się w dziedzinach, w Zachodniej Syberii obsługiwany przez dwóch konglomeratów publicznych, Rosnieft i Gazprom Nieft . Rząd wyznaczył cel ograniczenia spalania do 5% związanego z nim gazu, ale cel ten jest daleki od osiągnięcia.
Po okresie redukcji, pochodnia ponownie wzrosła pod koniec lat 2010 , ze względu na oddanie do eksploatacji nowych złóż, które nie są podłączone do sieci gazu ziemnego. Prywatne firmy Surgutneftegas i Łukoil odzyskują prawie 100% związanego z nimi gazu, w przeciwieństwie do Rosniefti.
Zniszczenie pochodni gazowej spadła do bardzo niskiego poziomu w USA pod koniec XX th wieku , ale doświadczył znaczącego odbicia od roku 2000 , ze względu na wzrost produkcji łupków bitumicznych w stanach z Północnej Dakoty i Teksasie . Objętość gazu zapłonęła w Stanach Zjednoczonych, w ten sposób pomnożyć przez sześć między 2000 i 2019 , wszystkie wzrost pochodzących z tych dwóch państw. Stany Zjednoczone wróciły 3 e globalna pozycja wolumenu wypalania gazu zniszczona, choć odroczona do ogromnej produkcji gazu w kraju, tylko 1,3% jest wyeliminowane. Większość pochodni pochodzi z odwiertów, które są jednak podłączone do sieci gazu ziemnego, ale ta ostatnia nie może wchłonąć całej ich produkcji. Jedną z przyczyn jest niezrównoważony charakter produkcji odwiertów łupkowych przy użyciu szczelinowania hydraulicznego . Ich produkcja ropy naftowej, a tym samym związanego z nią gazu, jest bardzo wysoka w pierwszych miesiącach, a następnie bardzo szybko spada. Tak więc zbudowanie infrastruktury wystarczającej do odprowadzenia całego gazu w szczytowym okresie produkcji jest ekonomicznie paraliżujące, ponieważ po kilku miesiącach byłoby ono niewykorzystane.
KanadaWśród głównych producentów ropy naftowej Kanada należy do tych, które praktycznie wyeliminowały spalanie. W 2018 roku został wyceniony na 1,2 miliarda metrów sześciennych. Alberta , gdzie koncentruje się wydobycie ropy naftowej w kraju, posiada rozbudowaną sieć gazu ziemnego, oprócz podziemnego ponownego wtłaczania związanego z nim gazu i produktów ubocznych gazu jest wysoko rozwinięta. Ilość gazu spalanego w Albercie została zmniejszona o 80% w latach 1996-2010.
MeksykMeksyk niszczy duże ilości gazu towarzyszącego w pochodniach, a ilości te wzrosły pod koniec lat 2010. Sytuację tę obserwatorzy powiązali z problemami infrastrukturalnymi, w szczególności brakami w oczyszczaniu gazu, który w stanie surowym zawiera dużo azotu , i dlatego nie mogą być wprowadzane do obrotu bez odpowiedniego leczenia.
Arabia Saudyjska jest często przytaczana jako przykład skutecznej polityki wycofywania spalania gazu ziemnego. Pochodnia była wszechobecna w królestwie do lat 70. XX wieku, ale utworzenie sieci gazu ziemnego umożliwiło wykorzystanie prawie całego związanego z nim gazu.
IrakIrak spala bardzo duże ilości gazu, mimo że musi importować irański gaz, aby zaspokoić swoje potrzeby energetyczne. Rząd iracki potwierdził w 2021 r. zamiar zaprzestania niszczenia flar gazowych do 2025 r.
IranMiejsce 4 th przez objętość gazu Flaring zniszczone, Iran zniszczone głównie związane z gazem starych pól naftowych Khuzestan . W 2020 roku kraj twierdzi, że zmniejszył o jedną czwartą ilość wypalonego gazu w porównaniu z poprzednim rokiem. W styczniu 2021 r. w Bidboland w tym regionie otwarto duży zakład przetwarzania gazu ziemnego. Przetwarza powiązany gaz z kilku złóż w celu wtłaczania go do sieci gazowej, sprzedaje cięższe węglowodory wydobywane z gazu (putan, propan) i ponownie wtłacza kwaśny gaz (CO 2 ) do podglebia.i H 2 S ).
Według Banku Światowego w 2020 roku Algieria spaliła 9,3 km 3 gazu ziemnego, co plasuje ten kraj na 5 miejscu na świecie. Powiązany gaz z głównego pola naftowego Hassi Messaoud jest wyceniany od 2017 roku.
NigeriaChociaż formalnie zakazane od 1984 r. , spalanie gazu ziemnego jest kontynuowane na bardzo dużą skalę w Nigerii i często jest potępiane w kraju jako ilustracja korupcji i braku władzy państwowej. Shell był historycznie odpowiedzialny za większość rozbłysków w tym kraju. W 2000 r. otwarto terminal eksportowy skroplonego gazu ziemnego ( Nigeria LNG ), którego przepustowość jest sukcesywnie zwiększana. Wzrosły również podziemne ponowne zatłaczanie i lokalne wykorzystanie gazu, a udział gazu spalanego znacznie spadł w latach 2001–2018, z około 50% produkcji brutto do 10%.
AngolaProdukcja ropy w Angoli jest znacznie nowsza niż w Nigerii, Angola stała się głównym producentem dopiero w 2000 roku . Produkcja odbywa się prawie w całości na morzu, poza enklawą Cabinda . Część gazu jest ponownie wstrzykiwana do zbiorników, a niewielka ilość jest wykorzystywana na potrzeby energetyczne samych platform , ale reszta jest często niszczona w pochodni.
Projekt Angola LNG , mający na celu uczynienie kraju eksporterem skroplonego gazu ziemnego, wszedł do użytku w 2013 roku.
W 2001 roku Norwegia i Bank Światowy podjęły globalną inicjatywę w celu zbadania tego problemu. Stwierdzono, że głównymi przeszkodami w ograniczaniu spalania gazu są:
Podczas Światowego Szczytu Zrównoważonego Rozwoju w Johannesburgu w 2002 r . inicjatywa została przekształcona w Globalne Partnerstwo Publiczno-Prywatne na rzecz Ograniczenia Wypalania Gazu (GGFR) . Oprócz Banku Światowego, partnerstwo to obejmuje obecnie BP , Chevron , Eni , ExxonMobil , Hydro , Royal Dutch Shell , Equinor , Total , a także rządy lub krajowe koncerny naftowe Algierii, Angoli, Kamerunu, Kanady, Czadu, Ekwadoru, Francja, Gwinea Równikowa, Indonezja, Nigeria, Norwegia i Stany Zjednoczone oraz inne firmy i kraje, które mają dołączyć. Partnerstwo, obejmujące teraz OPEC , obejmuje prawie 70% emisji do atmosfery i pochodni na całym świecie. Celem GGFR jest wspieranie rządów krajowych i przemysłu naftowego w ich wysiłkach na rzecz ograniczenia wydzielania i spalania gazów związanych z wydobyciem ropy naftowej. GGFR skupia się na czterech sektorach biznesu:
Dobrowolna globalna norma redukcji wentylacji i pochodni zawiera wskazówki, w jaki sposób osiągnąć redukcję w odpowietrzaniu i spalaniu gazów związanych z produkcją ropy naftowej. Oczekuje się, że wszystkie obecne projekty GGFR wyeliminują prawie 32 miliony ton gazów cieplarnianych do 2012 roku.
Mechanizm Czystego Rozwoju , utworzona w ramach Protokołu z Kioto , pozwalają naród do kredytów emisyjnych sprzedazy, kiedy okazało się, że uratował pewną ilość emisji CO 2 ; w tych ramach mieszczą się redukcje pochodni i zrzutów, co znacząco zmienia ekonomikę operacji; operacje tego typu trwają już w 2007 roku, głównie w Indiach i Kenii.