Ventilación de gas - Gas venting
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La ventilación de gas , más específicamente conocida como ventilación de gas natural o ventilación de metano , es la liberación intencional y controlada de gases que contienen hidrocarburos alcanos , predominantemente metano , a la atmósfera terrestre. Es un método ampliamente utilizado para la eliminación de gases no deseados que se producen durante la extracción de carbón y petróleo crudo . Estos gases pueden carecer de valor cuando no son reciclables en el proceso de producción, no tienen una ruta de exportación a los mercados de consumo o son excedentes para la demanda a corto plazo. En los casos en que los gases tengan valor para el productor, también se pueden ventilar cantidades sustanciales del equipo utilizado para la recolección, transporte y distribución de gas .
La ventilación de gas contribuye en gran medida al cambio climático . Sin embargo, muchos casos individuales son lo suficientemente pequeños y dispersos como para ser considerados "seguros" con respecto a los peligros inmediatos para la salud. Las emisiones grandes y concentradas generalmente se reducen con llamaradas de gas para producir gas de dióxido de carbono relativamente menos dañino . El venteo y quema de gas que se realizan como prácticas de rutina son especialmente derrochadores y pueden eliminarse en muchas operaciones industriales modernas, donde hay otras opciones de bajo costo disponibles para utilizar el gas.
La ventilación de gas no debe confundirse con tipos similares de liberación de gas, como los de:
- Alivio de presión de emergencia como último recurso para evitar daños al equipo y salvaguardar la vida, o
- Emisiones fugitivas de gas que son fugas de gas no intencionales que ocurren en operaciones de carbón, petróleo y gas, como pozos huérfanos.
La ventilación de gas tampoco debe confundirse con la "filtración de gas" de la tierra o los océanos, ya sea natural o debido a la actividad humana.
Práctica del campo petrolífero relacionada con el gas no deseado
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La extracción de petróleo de los pozos de petróleo , donde la adquisición de petróleo crudo es el objetivo financiero principal y, a veces, único, generalmente va acompañada de la extracción de cantidades sustanciales del llamado gas de petróleo asociado (es decir, una forma de gas natural crudo ). Las estadísticas globales del año 2012 muestran que la mayoría (58%) de este gas fue reinyectado para almacenamiento y para ayudar a mantener la presión del pozo, el 27% se envió a los mercados de consumo y el 15% restante se ventiló o se quemó cerca del sitio del pozo. .
100 millones de toneladas del gas asociado ventilado se quemaron en antorchas en todo el mundo, lo que equivale aproximadamente al 3-4% de todo el gas producido en los pozos de petróleo y gas. El gas quemado produjo cerca de 350 millones de toneladas de CO 2 -emisiones equivalentes de gases de efecto invernadero , contribuyendo alrededor del 1% de las 33 mil millones de toneladas de dióxido de carbono (CO 2 ) liberadas por la quema de todos los combustibles fósiles . Los sistemas de recuperación de gas de antorcha (FGRS) se están implementando cada vez más como una alternativa económicamente más productiva a la antorcha.
Preferiblemente, todo el gas no deseado al menos se reduciría en las antorchas de gas, pero esto no se ha logrado en la práctica. Por ejemplo, los volúmenes ventilados de los pozos individuales son a veces demasiado pequeños e intermitentes, y pueden presentar otras dificultades (por ejemplo, altas concentraciones de contaminantes ) que hacen que la quema en antorcha sea más desafiante técnica y económicamente. Además, el gas seguirá produciendo efervescencia del petróleo crudo durante algún tiempo después de que se mueva a los tanques de almacenamiento en el sitio del pozo y se transporte a otro lugar. Este gas también puede dirigirse a una antorcha, utilizarse o diseñarse para escapar sin mitigación a través de ventilaciones o reguladores de presión .
Las estimaciones de seguimiento global de la Agencia Internacional de Energía (AIE) durante el año 2019 indican que se ventilaron 32 millones de toneladas adicionales de metano sin reducción de toda la extracción de petróleo; incluyendo petróleo en tierra convencional , petróleo en alta mar , el petróleo no convencional , y derivados del petróleo actividades. Si se incluye la cantidad liberada por las llamas de gas incompletas y las emisiones fugitivas, el total estimado es de aproximadamente 37 millones de toneladas.
Actividad de minería de carbón y metano de capas de carbón
Cantidades sustanciales de gas rico en metano quedan atrapadas y adsorbidas dentro de las formaciones de carbón, y son inevitablemente desorbidas en asociación con la minería del carbón . En algunos casos de minería subterránea, una formación está impregnada de perforaciones antes y / o durante el trabajo de extracción, y los llamados gases grisú se dejan ventilar como medida de seguridad. Además, durante el trabajo, el metano ingresa al sistema de aire de ventilación en concentraciones tan altas como el 1% y, por lo general, se escapa libremente por la abertura de la mina. Dicho metano del aire de ventilación (VAM) es la mayor fuente de metano de todas las minas de carbón en funcionamiento y fuera de servicio en todo el mundo. También se sigue desorbiendo una gran cantidad de metano del carbón almacenado y de las minas abandonadas.
La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Proyecta que para el año 2020, las emisiones globales de metano de las minas de carbón en todo el mundo superarán los 35 millones de toneladas u 800 millones de toneladas de emisiones equivalentes de CO 2 , y representarán el 9% de todas las emisiones globales de metano. China aporta más del 50% del total, seguida por Estados Unidos (10%) y Rusia (7%), y luego por Australia, Ucrania, Kazajstán e India (3-4% cada uno). Aproximadamente 200 minas en países de amplio alcance habían implementado tecnología para el año 2015 para capturar alrededor de 3 millones de toneladas de metano; ya sea para uso económico o para abatimiento en antorchas de gas u oxidantes térmicos .
Los afloramientos, vetas o formaciones cercanas a la superficie también están a veces impregnadas de pozos para extraer y capturar el metano, en cuyo caso se clasifica como una forma de gas no convencional . Tal captura de metano en capas de carbón puede reducir el volumen de filtración de gas que de otro modo ocurriría naturalmente; mientras que a su vez agrega emisiones de dióxido de carbono una vez que el combustible se utiliza en otro lugar.
Las estimaciones de seguimiento global de la IEA durante el año 2019 sugieren que se liberaron alrededor de 40 millones de toneladas de metano de todas las actividades relacionadas con la minería del carbón. Esta cantidad total incluye todas las emisiones ventiladas, fugitivas y de filtración.
Prácticas de gasoductos y campos de gas
En los campos de gas, la adquisición de gas de petróleo no asociado (es decir, otra forma de gas natural crudo) es el principal objetivo financiero, y muy poco es indeseable en comparación con el gas producido en los campos de petróleo o las minas de carbón. En cambio, la mayoría de las emisiones de ventilación ocurren durante el transporte por tuberías a los centros de comercio y distribución , refinerías y mercados de consumo.
El Departamento de Energía de EE. UU. Informa que la mayoría de las operaciones de ventilación dentro de las operaciones de la industria del gas de EE. UU. En el año 2017 se produjeron en estaciones de compresión y de controladores y reguladores operados neumáticamente . Existen o se están desarrollando estrategias de mantenimiento mejoradas y tecnologías de equipos avanzados para reducir dicha ventilación.
Las estimaciones de seguimiento global de la IEA durante el año 2019 indican además que alrededor de 23 millones de toneladas de metano se ventilaron de todos los segmentos de la industria del gas, incluidas las actividades de gas convencional en tierra , gas en alta mar , gas no convencional y gas aguas abajo . Si se incluye la cantidad liberada por las emisiones fugitivas, el total estimado es de aproximadamente 43 millones de toneladas.
Contexto histórico
Los gases asociados a la minería del petróleo y el carbón a veces se consideraban problemáticos, peligrosos y de bajo valor: un subproducto "gratuito" asociado con la recuperación de carbón o hidrocarburos líquidos económicamente más lucrativos que había que abordar. El crecimiento de los mercados internacionales de gas, la infraestructura y las cadenas de suministro han contribuido mucho a cambiar esta situación. También se está convirtiendo en una práctica estándar para:
- capturar y utilizar el gas asociado para proporcionar energía local y para
- reinyectar gas comprimido para el mantenimiento de la presión del yacimiento de petróleo , la recuperación secundaria y la posible despresurización posterior del yacimiento una vez que se haya maximizado la recuperación de hidrocarburos líquidos y se haya establecido una infraestructura de exportación de gas y acceso al mercado.
Hoy en día, es económicamente viable desarrollar incluso depósitos de hidrocarburos relativamente pequeños que contengan gas no asociado (es decir, con poco o ningún petróleo) cerca de un mercado o ruta de exportación, así como grandes acumulaciones remotas.
El gas fósil fue promovido recientemente por algunos defensores de la industria y formuladores de políticas como un "combustible puente" que podría producir la menor cantidad de desechos y, por lo tanto, daños ambientales y pérdidas económicas acompañantes, durante la transición de reservas finitas de combustibles fósiles a fuentes más sostenibles. Sin embargo, los volúmenes reales de metano liberados acumulativamente a lo largo de la cadena de suministro tienen un impacto de calentamiento climático a corto plazo que ya rivaliza y puede llegar a superar el del uso de carbón y petróleo.
Impacto medioambiental
La ventilación y otras emisiones de hidrocarburos gaseosos han aumentado de manera constante a lo largo de la era industrial junto con el rápido crecimiento de la producción y el consumo de combustibles fósiles. La Agencia Internacional de Energía estima que las emisiones anuales totales de metano de la industria del petróleo y el gas solo aumentaron de aproximadamente 63 a 82 millones de toneladas durante los años 2000 a 2019; un aumento medio de alrededor del 1,4% anual. A nivel mundial, la IEA estima que la extracción geológica de carbón, petróleo crudo y gas natural es responsable del 20% de todas las emisiones de metano. Otros investigadores han encontrado evidencia de que su contribución puede ser sustancialmente mayor; 30% o más.
La concentración atmosférica de metano casi se ha duplicado durante el último siglo, y ya es un factor 2.5 mayor que en cualquier momento de los últimos 800.000 años. El metano es un gas de calentamiento potente a pesar de su menor abundancia en comparación con el dióxido de carbono atmosférico. El metano atmosférico es responsable de al menos una cuarta parte y hasta un tercio de los cambios en el forzamiento radiativo que impulsan el calentamiento climático a corto plazo .
Los componentes etano , propano y butano del gas natural tienen una vida atmosférica mucho más corta (que varía de aproximadamente 1 semana a 2 meses) en comparación con el metano (1 a 2 décadas) y el dióxido de carbono (1 a 2 siglos). En consecuencia, no se mezclan bien con la atmósfera y tienen una abundancia atmosférica mucho menor. Sin embargo, su oxidación finalmente conduce a la creación de compuestos de carbono de vida más larga que también perturban la atmósfera y el ciclo planetario del carbono a través de una variedad de vías complejas.