油气生产过程中放空燃烧气的检测与回收利用现状
主要内容:本文对油气生产中放空燃烧气的检测方法进行了总结,并对国内外放空气回收利用的主要技术进行了比较分析。指出:利用遥感监测数据计算放空燃烧气量具有较好的应用前景,但需同地面常规实测数据结合,改进反演算法,以减少不确定性;采用油气混输、天然气发电、压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、液态产品转化等回收利用手段将显著减少放空燃烧气带来的温室气体排放。
[关键词]油气生产;伴生气;放空燃烧气;遥感;温室气体排放
油气行业由于油气生产过程中存在的甲烷与二氧化碳排放而成为全球应对气候变化的关注焦点。我国油气行业由于甲烷等温室气体排放底数不清,相应减排技术缺乏大规模应用,仍面临着较大的减排压力。除了非正常工况产生的甲烷超级排放源之外,油气生产过程中的放空燃烧(火炬)排放也是典型的甲烷排放源之一。
2017年全球放空燃烧气量达到1.41×1011m3,CO2排放量达到3.5×109m3,等同于7.5×1011kW·h的发电量,超过了整个非洲的年电力消耗。美国自2018年起加大了在二叠纪盆地的油气开发力度。该区域伴生天然气有近4%被放空燃烧;而在特拉华盆地,这一比例甚至达到8%。在北达科他州页岩气生产区,页岩油生产过程中同样伴随着伴生气放空燃烧气量的增加。放空燃烧气不仅造成能源浪费,气体燃烧过程中排放的非甲烷总烃、氮氧化物、硫氧化物还会对区域环境质量及人体健康产生影响,碳黑与甲烷的排放还会加剧温室效应。
近年来,随着世界银行资助的全球放空燃烧气减排(GlobalGasFlaringReduction,GGFR)计划的推进,全球主要能源公司都将减排的重点目标放在放空燃烧气的控制上,在放空燃烧气的计量、检测、组分分析、减排控制技术方面都有了显著的提升。基于前期对我国13个油气田的放空燃烧气量的调查,日放空燃烧气量达到3.33×106m3,折合年放空燃烧气量1.1×109m3,存在着巨大的资源回收潜力。本文拟通过对国内外放空燃烧气计量与控制技术方面的总结,为国内油气行业甲烷检测与减排技术研究提供参考。
油气行业使用的主要放空燃烧气流量计一览
放空气主要回收利用技术
总结
油气生产过程中的放空燃烧,不仅会带来资源浪费与环境污染,也会对全球气候变化产生一定影响,通过利用经济有效的技术减少放空燃烧刻不容缓。我国油气生产中的放空燃烧仍存在计量统计较少、估算较多、底数不清等问题。利用遥感数据能够实现对火炬燃烧点的定位识别,但在放空燃烧气量的确定方面,除了进一步提高遥感卫星检测精度及频率以减少不良气象条件的影响之外,还需开展遥感数据与现场实际检测数据的比对分析,提高反演模型估算的准确性。
在放空燃烧气减排方面,建议各油气生产区结合油气盆地地质情况、地面工程以及天然气放空排放等特点,优化工艺流程,制定相应的放空气回收技术方案。各油气田公司天然气放空情况较为复杂,多数放空气量小,分布分散,需要针对各油气田天然气放空特点及情况进行具体分析,实现经济有效的回收利用。同时,建议开展井口放空天然气气态转液态化产品相关工业试验与应用示范的研究。