常規的瓦斯燃燒浪費,污染且無法衡量

常規的瓦斯燃燒浪費,污染且無法衡量 在北達科他州威利斯頓(Williston)外的一個石油生產基地燃燒天然氣。 安德魯·伯頓/蓋蒂圖片社

如果您開車經過公司從頁岩地層中提取石油和天然氣的區域,您可能已經看到火焰在垂直管道的頂部舞動。 那是燃燒的-燃燒石油和天然氣生產副產品的幾乎不受控制的做法。 在過去的10年中,美國頁岩油氣的繁榮使該國成為 世界五大火炬爆發國,就在後面 俄羅斯,伊朗和 伊拉克.

這是一個可疑的區別。 常規擴口給行業帶來了 黑色眼睛.

我是一個 大氣科學家 研究 微量氣體 –佔地球大氣的一小部分,但會對環境和人類健康產生重大影響的化學物質。 在最近幾項針對研究生和本科生的研究中,我表明瞭如何不正確地評估常規燃燒物並造成大量的空氣污染。

由於快速 石油價格下跌 到2020年春季,新的石油開採量直線下降,產量正在減少。 但是行業可以 快速恢復活動 隨著需求和價格的恢復。 等會張開。

監管機構在環境團體和行業的壓力下,美國石油公司最終正在考慮制定規則,以遏制火炬的蔓延。 但是,可以停止這種浪費和污染的做法嗎?

經濟便利

每個運行中的頁岩油井可產生不同數量的“伴有”或“ cas頭”氣體,是高揮發性碳氫化合物(主要是甲烷)的原始氣體混合物。 除非可以通過現有的管道網絡進行收集,否則生產商通常不希望使用這種氣體。

即使有可能,他們仍可能決定處置該氣體,因為收集和運輸該氣體的成本最初可能會高於該氣體的價值。 這是張開的地方。

在北達科他州的巴肯頁岩地層,得克薩斯州中南部的伊格爾福特頁岩以及得克薩斯州西北部和新墨西哥州的二疊紀盆地,常規的擴口很常見。 德州爆發了 每年大約有多少汽油 as 所有居民用戶消費。 僅在二疊紀盆地, 天然氣總值約750億美元 在2018年浪費了,沒有任何公共利益。

 在德克薩斯州西部的二疊紀盆地地區,居民表示,燃燒的天然氣正在污染空氣,使他們患病。

同時,氣體燃燒 約佔全球人為大氣二氧化碳排放量的1%。 那就是火炬有效地燃燒碳氫化合物,將其轉化為二氧化碳。 相反,當火炬燃燒不佳或熄滅時,它們會用更多有害氣體污染空氣。

我們的學習 地區 德克薩斯州Eagle Ford頁岩的研究表明,火炬可能是 氮氧化物或氮氧化物 在這些農村地區。 NOx排放會導致酸雨,臭氧和煙霧的形成,並會刺激眼睛,鼻子,喉嚨和肺。

我們發現,在我們研究的站點中,火炬等工業燃燒源產生的NOx約為該地區汽車的10倍。 儘管單個火炬可能是一個相對較小的來源,但大量的火炬和 每個火炬產生的NOx的變化很大 可能造成大規模的大氣影響 從太空可見.

常規的瓦斯燃燒浪費,污染且無法衡量 非營利組織Skytruth發布了從2012年至今從太空看到的天然氣火炬的時間序列視圖。 上方是2020年XNUMX月中旬的耀斑。 Skytruth.org

未經授權的排氣可能會解釋高煙囪

幾乎所有的火炬都是開放式燃燒源。 可以從太空中將它們檢測為明亮的固定位置的熱輻射源。 科學家已經開發出算法 分類此輻射熱 並將其與 報告的全球天然氣燃燒量.

在大學生,社會學家的幫助下 凱特·威亞德 然後我評估了基於衛星的可見紅外成像輻射儀的數據,或者 VIIRS。 我們計算了兩個得克薩斯州頁岩油生產區的火炬氣產量,分別基於每個井板和每個縣。 然後,我們將其與 德州鐵路委員會,該數據規範了2012-2015年的石油和天然氣產量,發現這兩個數據集之間存在較大差異。

總的來說,狀態數據庫中報告的捲為 大約只有衛星觀測到的一半。 另一個,不太詳細 大量分析 研究公司S&P Global的研究發現,新墨西哥州和北達科他州的頁岩地區存在相似的差異。

這些較大的差異可以通過報告錯誤以及通過簡單地免於體積報告的幾個照明彈操作來解釋。 但是,我們懷疑還有一個更系統的,平凡的解釋:排氣–將原始氣體直接釋放到大氣中。

如果可以安全地進行操作,則只能在行業中的一小部分操作中使用排氣。 通常禁止這樣做,因為它會排放出碳氫化合物,包括可能導致 癌症,先天缺陷或其他嚴重的健康問題.

常規的瓦斯燃燒浪費,污染且無法衡量 德克薩斯州二疊紀盆地的天然氣火炬在黃昏燃燒。 勃朗特·維特彭/彭博社通過Getty Images

但是排氣主要會散發出來 甲烷導致全球變暖和 大氣臭氧形成。 從火炬煙囪排氣是非法的,因為火炬被認為是廢物處理設施,但這種做法顯然是 隨著時間的流逝而增加.

最近對二疊紀盆地甲烷的高分辨率衛星測量表明,其排放量必須為 大大高於常規向環境保護局報告的水平,超過產量的3%,而不是通常的1-2%。 通過火炬煙囪非法排放的多餘甲烷最終會進入德克薩斯鐵路委員會的數據庫,但尋找燃燒產生的熱輻射的衛星將無法檢測到它。

[每天都有深厚的知識。 訂閱《對話》的時事通訊.]

使用向全國機構報告的總熱量,將熱輻射轉換為燃燒的熱量。 但是,如果實際燃燒的火藥量小得多,並且其中一些氣體沒有燃燒而是放出,那麼衛星數據將高估火藥。 這是一個問題,因為科學家和 世界銀行的零燃燒倡議 使用這些基於衛星的耀斑估計。

投資者表示可以避免燃燒

十年來,諸如 環境保護基金 呼籲監管機構解決頁岩工業甲烷排放量和火炬燃燒迅速增加的問題。 奧巴馬政府 在2016年通過了新規則 遏制甲烷洩漏並減少公共土地和印度土地上的燃燒。 現在特朗普政府是 試圖撤消 這個動作,儘管 成功有限.

同時, 新的研究 由環境保護基金委託並由投資者參與的結論是,即使沒有太多監管,石油和天然氣公司也有可行且具有成本效益的方法來減少燃燒。 儘管如此,鑑於該行業的大部分時間已經花費了十年,而沒有廣泛採用這種最佳實踐措施,所以我預計,除非政府機構實施更嚴格的規定,否則石油和天然氣公司可能會在可預見的未來繼續浪費和污染。談話

關於作者

Gunnar W. Schade,大氣科學副教授, 德克薩斯A&M大學

本文重新發表 談話 根據知識共享許可。 閱讀 原創文章.

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