2019-08-04 23:43:02
少量泄漏的天然气井产生大量温室气体排放

从地下提取天然气的井经常将大量甲烷(一种强大的温室气体)泄漏到空气中。普林斯顿大学的一个研究小组发现,在最大的天然气产区之一,大部分排放来自井中的一小部分井,这一发现对如何控制这一问题具有重大意义。

由土木与环境工程副教授Mark Zondlo领导的研究人员花了两年的时间对马塞勒斯页岩(Marcellus Shale)的排放进行了抽样调查,这是一个从西弗吉尼亚州延伸到纽约州的盆地。在发表在“环境科学与技术”杂志上的研究报告中,作者报告说,10%的油井作为提取的副产品,泄漏到大气中的气体超过四分之三。这相当于增加了50万辆汽车(约占美国汽车市场的2%)的温室气体效应。

然而,这一发现可能有助于减轻对环境的影响,Zondlo说,因为修复相对较少数量的这些“超级”井可能会导致排放量的大幅减少。他警告说,识别泄漏的井并不总是容易的,部分原因是井的排放可能会随着时间而改变。

研究人员表示,排放可能来自各种做法,包括故意打开阀门以缓解井中的压力,或者是无意中打开的阀门。以前的研究已经研究了德克萨斯州和西弗吉尼亚州的小样本井,并得出了关于“超级发电机”影响的类似结论。这项新研究是第一个研究美国最具生产力的页岩盆地的运营,是最大的测量井总数。

与安德林格能源与环境中心前外部合作伙伴关系副主任Zondlo一起,该团队的主要研究人员包括土木与环境工程教授Elie Bou-Zeid和该部门前研究学者Jeffrey Fitts安德林格中心的土木与环境工程学院和前研发战略家。 Zondlo实验室的前博士后研究员Dana Caulton领导了现场采样。

Zondlo和团队在移动实验室中使用的激光器 - 普林斯顿大气化学实验,通过在空中拍摄精确波长的光并测量空气中的气体吸收多少光来测量空气中甲烷的浓度,特别是甲烷。利用这种技术,研究人员可以分辨出空气中甲烷的含量,并计算出与井相关的排放率。

Zondlo说,这些研究结果为最终限制瓦斯抽采造成的碳污染提供了途径。他说,更好地了解某些水井为何以及如何比其他水井泄漏更多,可以为“缓解的实际途径”提供信息。

天然气主要由甲烷组成,甲烷是最有效的温室气体之一,其捕集热量的能力比二氧化碳高30倍,加速了全球变暖。天然气是美国燃料组合的重要组成部分,约占电力生产的35%,每年约有6000万美国家庭供暖。即使在最有效的操作中,也会出现一些泄漏。但Zondlo表示,新的调查结果显示了大幅降低该行业环境影响的可能性。

目前,天然气公司通常使用红外成像相机寻找泄漏,红外成像相机通过“看到”甲烷来识别泄漏,但这项技术不够灵敏,无法捕获大部分泄漏,除非相机几乎位于泄漏位置的顶部。因此,红外成像相机不是筛选广泛场地的重要调查工具,也不提供有关甲烷释放量的定量数据。

尽管超级发生器可能会随时间变化,但取决于排放是来自一次性卡住的阀门还是持续存在的问题,例如泄漏的法兰,Zondlo说研究小组使用的方法可以帮助捕获排放的分布随着时间的推移。

Zondlo估计使用激光器最初可能会增加监控成本,但他表示,天然气公司将通过收回丢失的产品来收回大部分资产。他说,如果配备得当,在井上工作的服务车辆可以提供有效监测排放的途径,同时加上常见的风速和方向预测。

“如果日常服务车辆配备了甲烷传感器,它可以标出井垫,其中甲烷水平大大超过过去的访问量,并确定最有问题的,”Zondlo说。

他说他的技术和许多其他有前途的技术都存在,现在这是一个扩展技术并在现场实施的问题。他的移动实验室中使用的大多数激光器都是定制的,而且制造成本很高,但Zondlo说他正在研究生产具有更常见材料的激光器,例如LED。

斯坦福大学能源资源工程副教授亚当·勃兰特(Adam Brandt)表示,该研究“表明,寻找和修复这些少数'超级发电机'可能是一种经济有效的方法,可以大幅度减少天然气产生的温室气体排放生产经营。“

曾参与甲烷排放评估工作的环境保护基金科学家大卫里昂说:“这项研究的结果强化了减少宾夕法尼亚州现有非常规天然气井甲烷泄漏的迫切需要 - 这些泄漏代表了7000万美元的天然气资源浪费并且具有相当于9个燃煤发电厂的短期气候影响。“

研究人员的下一步是看看这些超级发生器有什么共同之处。 Zondlo计划研究油井的特性,例如生产率,设备年龄和运营商的规模,以了解何时以及为什么地点成为大型排放者,希望通知减灾策略。

试题下载
2018-08-10 20:35:07
人类科学
2018-12-22 14:38:01
教案下载
2018-09-02 05:00:02
教案下载
2018-05-21 16:20:01
教案下载
2018-07-31 06:09:04
试题下载
2018-05-14 14:55:41
试题下载
2018-09-09 19:36:02