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【双碳】美国EPA法规出台!甲烷检测技术如何创新应对?

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油气行业想要展示其ESG领导地位,重获其负责任的油气开采信誉,连续OGI相机为该行业指明了方向。

编辑 | 二丫

甲烷是一种会导致全球变暖的温室气体。迄今为止,在所有人为造成的气温升高中,甲烷贡献了约五分之一。由于油气设施是甲烷排放的主要原因之一,美国环保局于2021年11月提议制定法规,将上游与中游油气设施的排放量减少70%。这条拟议法规影响深远,其减排目标对气候的影响相当于美国道路上永久减少约2500万辆汽车。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns

美国环保局将目光聚焦在甲烷的“超级排放源”,如发生故障的VRU、开启的取样口、未点燃的火炬、打开的旁通阀以及排污装置,并提议将10千克/小时(12百万立方英尺)的甲烷,作为先进检测技术的检测阈值。这些先进技术包括空中泄漏检测、连续点传感器和连续光学气体成像(OGI)相机。

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01. 满足全新出台的甲烷法规

空中成像每天可调查数百英里,以识别排放源,同时收集光学图像。空中勘测是一种很有前途的解决方案,因为可在短时间内大面积的筛选出超级排放源。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns

然而,空中成像虽是遏制排放的常用方法的关键组成部分,但间歇性的大量排放是一个主要障碍。检测到的排放源在第二次飞行检查时,大约有一半无法被找到,地面跟踪可能也无法找到该问题的根本原因。

由于排放的间歇性,以及快速寻找与解决超级排放源是对减排的最大贡献,连续监测技术成为理想的解决方案。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns

连续点传感器可快速检测排放,但它们面临着许多作业挑战。点传感器往往无法检测到高处排放的气体,如储罐的取样口或分离器的压力减压阀,因为这些排放源超出了点传感器的安装高度,因此不会被检测到。
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科罗拉多州立大学的METEC测试设施根据ADED最新连续监测方案的盲测协议,于2021年对监测数百个受控气体排放源的点传感器,进行了为期五个月的测试。该报告的结论是,进行测试的点传感器漏掉了约50%的排放源,因为气流从未到达传感器。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns

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储罐顶部的Enardo阀向大气排气。(来源:Kuva Systems)

与点传感器相比,在相同气体排放条件下进行平行测试的连续OGI相机,能够检测到所有大于3.7公斤/小时的排放物,并且反复多次可检测到低至0.25公斤/小时的排放物。而连续OGI相机,如Kuva Systems公司提供的相机,则解决了点传感器与空中监测所面临的诸多挑战。这种相机能够提供发生排放事件的第一手现场连续图像,并且无需依靠风力将排放带至摄像头处。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns
连续OGI相机通常安装在塔架或杆子上,放置在作业现场的中心附近,可360度旋转,拥有多个视角,可覆盖整个作业现场。带有彩色气流的图像可以精确地定位特定设备或特定组件的排放。用户依靠眼睛就能识别与审查排放图像,无需进入现场或进行后续检查,就能够区分出允许的压缩机甲烷泄漏与异常的排放。将基于时间轴的排放图像与现场SCADA过程数据相结合,已被证明,能够非常有效地确定出作业相关排放的原因。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns
连续OGI相机也可用于验证维修,取代昂贵的人工OGI检查。此外,由于这些相机持续运行,安装的连续OGI相机与相关的云解决方案是生成所需文件的理想选择,以向监管机构证明持续的合规性。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns
先进监控技术的一个关键标准是避免误报。误报警报会导致作业者不必要地响应误报,从而造成效率低下、增加费用与浪费时间。Kuva相机参加了上述的METEC盲测,并在长达五个月的测试期间,没有产生任何误报。

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上图描述了过程数据与Kuva事件的相关性,提供了排放发生原因的可见性,进而采取补救措施。(来源:Kuva Systems公司)

02. 案例分析1

Delaware盆地的某家作业公司在储罐组场地处安装了第一台Kuva相机,配备PLC、油罐蒸汽传感器、VRU、VFD以及一系列点传感器,希望没有发生排放。在该相机运行的几个小时内,显示Enardo阀门处正有大量气体流动的图像,而点传感器却没有显示。这促使作业公司对设施设计与过程控制策略进行了深入研究。最终,该公司从该应用中吸取了经验教训,并在其他类似场地复制了这些改进措施。

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03. 案例分析2

在监测生产罐组时,Permian盆地的某家作业公司使用Kuva相机发现气体沿着罐底流动。出于好奇,他们切换相机视角想看看气体来源,结果发现气体正从生产罐中泄漏出来。这本不是一个值得关注的问题,但他们还是深入研究了为什么会发生这种情况,最终发现分离器转储周期过于接近。通过简单地延长保留时间,他们能够减少大部分排放。

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04. 油气行业的ESG战略

许多公开上市的油气公司都将自己定位为行业内的ESG领导者,他们在减少甲烷排放方面所做的努力超出了当前要求。美国环保局提议的法规大幅提高了甲烷减排基准,因此需要重新修订ESG政策以应对那些鼓吹“超越规定”的行为。石油圈原创,石油圈公众号:oilsns

创新将是应对气候变化挑战的关键。随着近年来甲烷检测技术的创新,油气行业已经具备了工具与技术,能够以成本可控的方式完成减排目标。油气行业想要展示其ESG领导地位,重获其负责任的油气开采信誉,连续OGI相机为该行业指明了方向。

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