← Вернуться назад на категорию Инспекция и зрение

Как уменьшить летучие выбросы в нефтегазовой сфере

ОГИ-технологии

Визуализация углеводородных газов помогает предотвратить выбросы в атмосферу

Крейг О'Нил, менеджер по стратегическому развитию бизнеса, FLIR

Инфракрасные (ИК) тепловизионные камеры использовались в течение десятилетий для различных применений в нефтегазовой отрасли, включая электрические / механические проверки, проверки уровня резервуаров и даже проверки целостности труб в технологическом оборудовании. В последние годы была разработана новая технология оптической газовой визуализации (OGI), которая может «видеть» углеводородные газы и летучие органические соединения (ЛОС), которые выходят в атмосферу или попадают в атмосферу. OGI может использоваться для удовлетворения нормативных требований по сокращению выбросов, а также помогает уменьшить потери продукта, что, в свою очередь, обеспечивает положительный возврат инвестиций. Камеры OGI значительно экономят время по сравнению с другими технологиями контроля, а также предоставляют операторам преимущества в плане безопасности. Крупные энергетические компании используют камеры OGI, такие как FLIR GF320, для быстрой проверки тысяч компонентов и выявления потенциальных утечек газа в режиме реального времени.

Технологии снижения неорганизованных выбросов в нефтегазовой отрасли.

Газовая отрасль США в целом выбрала 162.4 миллионов метрических тонн эквивалента CO2 метана в 2015. [1] В дополнение к вопросам соблюдения нормативных требований это означает потерю продукта для операторов. Промышленность сталкивается с тем, как наилучшим образом найти и устранить утечки природного газа в потенциальных точках утечки, включая компрессорные станции, перерабатывающие заводы, скважины с гидравлически разрушенными пластами и вдоль транспортных линий.

До разработки камер OGI на большинстве нефтегазовых объектов использовался анализатор токсичных паров (TVA), также известный как «анализатор», для анализа уровней концентрации газа и количественной оценки выбросов газа в атмосферу. TVA являются надежными, относительно дешевыми и могут идентифицировать большинство газов. Недостаток по сравнению с камерой OGI заключается в том, что оператор должен точно знать, куда обращаться, чтобы найти неисправность, и физически прикоснуться к ней. Другими словами, снифферы похожи на игру в хвост на осле, в то время как оптическая визуализация газа - та же игра, но без повязки. Кроме того, OGI значительно (раз 5-10) быстрее, чем анализатор.

Оптическая газовая визуализация также предлагает несколько преимуществ безопасности по сравнению с традиционным TVA. Это позволяет дистанционно обнаруживать газ, который потенциально может взорваться или вызвать проблемы со здоровьем у тех, кто вдыхает газ. Камеры OGI позволяют операторам оставаться на безопасном расстоянии во время проверок. Вместо того, чтобы стоять в облаке газа, они могут оставаться на земле, указывать на точку высотой 10 или 20 футов и определять, пропускает ли газ в атмосферу.

Глядя глубже в оптической визуализации газа

Оптическая газовая фотокамера является узкоспециализированной версией ИК или тепловизионной камеры. Он состоит из объектива, детектора, электроники, которая обрабатывает сигнал от детектора, и видоискателя или экрана, чтобы пользователь мог видеть изображение, создаваемое камерой. [2]

оптическое газовое ядро

Рисунок 1. Внутренний дизайн оптического газообразного ядра.

Оптическую визуализацию газа можно сравнить с просмотром через видеокамеру - оператор видит поток газа, который в противном случае был бы совершенно невидим для невооруженного глаза. Газовый шлейф выглядит так, как будто он исходит от горящего объекта, почти как дым от сигареты или сигары.

Чтобы увидеть этот поток газа, камера OGI использует уникальный метод спектрального фильтра, который позволяет обнаруживать конкретное газовое соединение. Фильтр устанавливается перед детектором и охлаждается вместе с ним, чтобы предотвратить любой обмен излучением между фильтром и детектором. Фильтр ограничивает длины волн излучения, пропускаемого через детектор, в очень узкую полосу, называемую полосой пропускания. Эта техника называется спектральной адаптацией. Увидеть Рисунок 1.

Камеры OGI используют квантовые детекторы, которые требуют охлаждения до криогенных температур (около 70K или -203 ° C). Полуволновые камеры, которые обнаруживают углеводородные газы, такие как метан, обычно работают в диапазоне микрометров 3-5 (мкм) и используют детектор антимонида индия (InSb). Длинноволновые камеры, которые обнаруживают газы, такие как гексафторид серы, обычно работают в диапазоне 8-12 мкм и используют инфракрасный фотоприемник с квантовыми ямами (QWIP).

Камеры OGI используют поглощающую природу определенных молекул, чтобы визуализировать их в их естественной среде. Массивы фокальной плоскости камеры (FPAs) и оптические системы специально настроены на очень узкие спектральные диапазоны, порядка сотен нанометров, и, следовательно, являются ультра-селективными. Могут быть обнаружены только газы, поглощающие в инфракрасной области, которая ограничена узкополосным фильтром. Для большинства газовых соединений характеристики инфракрасного поглощения зависят от длины волны.

Например, желтая область в Рисунок 2 показывает спектральный фильтр, предназначенный для соответствия диапазону длин волн, где большая часть фоновой инфракрасной энергии будет поглощаться метаном.

метан

Если камера направлена ​​на сцену без утечки газа, объекты в поле зрения будут излучать и отражать инфракрасное излучение через объектив и фильтр камеры. Если между объектами и камерой существует газовое облако, и этот газ поглощает излучение в полосе пропускания фильтра, количество излучения, проходящего через облако к детектору, будет уменьшено. Чтобы увидеть облако относительно фона, между облаком и фоном должен существовать лучистый контраст.

Чтобы суммировать ключи к тому, чтобы сделать облако видимым - газ должен поглощать инфракрасное излучение в диапазоне волн, который видит камера; газовое облако должно иметь контраст с фоном; и кажущаяся температура облака должна отличаться от фона. Кроме того, движение облегчает просмотр облака.

Нормативные стандарты направляют технологию, используемую для обнаружения газа, выбрасываемого в атмосферу

Несколько нормативных стандартов влияют на то, какая технология используется для обнаружения газа, выбрасываемого в атмосферу. Анализатор остается обязательным методом для некоторых правил нефтегазовой отрасли, в то время как камеры OGI являются второстепенным инструментом. Для более новых нормативных стандартов в нефтегазовой отрасли США OGI считается лучшим методом, а анализатор - вторичным.

Метод Агентства по охране окружающей среды 21 - Определение утечек летучих органических соединений определяет, что технология оптических газов может рассматриваться как альтернативная рабочая практика (АРМ) для соответствия Методу 21. (Sniffer был первоначально определенным методом, и операторы все еще должны использовать метод sniffer один раз в год.)

В 2016 EPA выпустило Quad Oa, сокращение от Кодекса федеральных правил (CFR) 40, Часть 60, Подразделение OOOOa. Эти поправки к новым стандартам эффективности EPA (NSPS) определяют стандарты выбросов для летучих органических соединений (ЛОС) и количественно определяют необходимое сокращение выбросов. Quad Oa включает в себя правила использования метана, которые требуют нефте- и газоперерабатывающих мощностей для ограничения выбросов; Правила распространяются в основном на колодцы и компрессорные станции. Для Quad Oa оптическая визуализация газа считается лучшей системой сокращения выбросов (BSER).

Кроме того, в Канаде по охране окружающей среды и изменению климата (ECCC) и в Alberta Environment and Parks (AEP) недавно были приняты новые правила, которые потребуют проверки всего оборудования с помощью оптической газовой камеры или анализатора 2019.

Другие страны по всему миру, вероятно, будут внедрять нормативные акты, аналогичные этим превентивным нормативам контроля выбросов и сокращения выбросов метана в Северной Америке в ближайшие годы.

Новая технология OGI идеально подходит для нефтегазовой промышленности

провидение фотоникиВ последние годы на рынке появились новые технологии для удовлетворения потребностей в OGI для нефтегазовых применений. Например, FLIR GF320 работает с Providence Photonics QL320, чтобы дать пользователям возможность сократить выбросы при количественной оценке выгод в виде литров в минуту или испускаемых граммов в час - полезная информация для тех, кто ищет экономическое обоснование для оптической визуализации газа программа. Его можно использовать не только для прекращения выбросов и количественной оценки эффективности программы обнаружения утечек, но также для количественной оценки и определения приоритетов ремонта. Встроенные данные GPS помогают операторам точно определять местонахождение неисправностей и утечек для более быстрого ремонта.

Еще одной инновационной технологией от FLIR является GFx320, камера OGI, которая была независимо сертифицирована как искробезопасная для зоны 2 и класса 1; Div 2 среды. Это искробезопасное обозначение означает, что геодезисты могут уверенно работать в критических зонах безопасности и опасных местах.

Кроме того, оптический газовый томограф FLIR также может использоваться для измерения температуры в рамках более типичных задач по электрическому / механическому осмотру ИК-камеры, поэтому камеры фактически предлагают функции двойного назначения.

Оптическая газовая визуализация снижает затраты и повышает безопасность для крупных нефтегазовых компаний

Оптическая газовая визуализация была использована в соответствии с правилами, экономя деньги и повышая безопасность оператора. Одним из примеров является компания Jonah Energy из Вайоминга, которая начала использовать технологию оптической визуализации газа в 2005 для обнаружения неконтролируемых выбросов на своих производственных объектах. [3] Компания осматривает объекты 150 каждый месяц и проверяет скважины 1,700 в течение одного года. Jonah использует инфракрасную камеру FLIR GF320 для обнаружения метана и летучих органических соединений, обеспечивая визуальное подтверждение утечек, таких как 0.8 грамм / час.

Компания Jonah Energy обнаружила, что основным преимуществом FLIR GF320 является его способность сканировать большие площади и визуализировать газовые шлейфы в режиме реального времени. Это помогает инспекторам точно определить источник неорганизованных выбросов и немедленно начать процесс ремонта, что делает инспекции OGI более эффективными, чем обследования методом 21. Фактически, во время полевого исследования, проведенного для города Форт-Уэрт, штат Техас, геодезисты определили, что сканирование с помощью инфракрасных камер было, по меньшей мере, в девять раз быстрее, чем при выполнении сканирования методом 21 на том же оборудовании объекта.

Скорость сканирования OGI облегчает добычу нефти и газа производителями оборудования. EPA отмечает, что более частые проверки и ремонтные работы могут значительно сократить выбросы метана и летучих органических соединений. Например, ежеквартальные обследования могут сократить выбросы на 80 процентов, а полугодовые мониторинговые обследования и ремонтные работы могут сократить выбросы на 60 процентов.

Начиная с 2010, Jonah сократил неорганизованные выбросы на 75 процентов. Это также сократило время ремонта с часов 705 до 106, сократило затраты на оплату труда с $ 58,369 до $ 7,500 и снизило потери газа с $ 348,000 до $ 20,500. Выбросы в тоннах перешли с 351 на 31.

Jonah Energy заявляет, что их ежемесячная программа обнаружения и устранения утечек (LDAR), использующая технологию OGI, была эффективной и неизменно прибыльной. Их совокупная экономия газа превысила 5 млн. Долл. США за последние шесть лет, что более чем покрыло общие расходы по программе.

Другим примером является ConocoPhillips, который провел экспериментальное исследование по обнаружению и измерению оптической утечки на установках 22 CPC, чтобы проверить лучшие методы управления для управления неорганизованными выбросами. Результаты исследования были использованы для оценки преимуществ использования технологии OGI в качестве части плана управления неорганизованными выбросами в канадской компании. [4]

Исследование выявило компоненты утечки 144, которые в совокупности составили около $ 358,000 в потерянном продукте. Потеря продукта привела к утечкам метана, что привело к выбросам парниковых газов (ПГ) более чем на 21,000 в год в эквиваленте диоксида углерода (CO2e). Исследование показало, что процент источников 92 можно было бы отремонтировать экономически, в результате чего чистая нынешняя экономия составит более $ 2 миллионов. [3]

Inspectair, ведущий международный поставщик специализированных технологий и решений для дистанционного визуального контроля, использует оптическую камеру FLIR GF320 для визуализации газа как для технического обслуживания, так и для обнаружения утечек углеводородов на установках по добыче углеводородов или для контроля любых материалов, которые используют углеводород в качестве топлива. Они обнаружили, что камера GF320 может сканировать более широкую область намного быстрее и контролировать области, которые труднодоступны с помощью инструментов измерения контактов

газовая камера

«Мы использовали определенные средства измерения контактов, такие как лазерные детекторы или анализаторы утечек», - говорит Кайлиан Форрестер из Inspectair. «Но проблема в том, что вы должны идти прямо к объекту, что не всегда безопасно или даже невозможно. Другими словами, этот подход ограничен и не очень точен. Однако с помощью оптической газовой камеры, такой как GF320, вы можете сохранять безопасное расстояние и по-прежнему обнаруживать утечки газа с большой точностью ».

Рон Люсьер, инструктор в Инфракрасном учебном центре в Нашуа, шт. Нью-Йорк, подчеркивает важность возможности проверять наличие газовых шлейфов на безопасном расстоянии. «Метан и другие углеводороды не только легковоспламеняющиеся, но в высоких концентрациях они могут вызвать удушье», - объясняет Люсьер. «С TVA« нюхает »газ, вы знаете, что газ есть, но вы не знаете, сколько. Пользователи OGI могут сразу увидеть размер газового шлейфа - то, что невозможно сделать с помощью газового анализатора ».

Инновационный продукт идентифицирует и предотвращает выбросы летучих газов

В апреле 2018 компания FLIR получила награду за технологические инновации за свою камеру GF320 в рамках премии «За лидерство в нефтегазовом метане», которая была вручена на Глобальном форуме по метану в Торонто, Канада. Военно-воздушные силы, Министерство обороны Канады, Фонд защиты окружающей среды и Институт Пембины.

По данным Института Пембины, «FLIR была выбрана за ее инновационные сенсорные решения, в том числе экономичные ручные камеры, которые могут использоваться промышленностью для выявления и предотвращения неорганизованных выбросов, тем самым защищая окружающую среду и экономя деньги». Они также заявили, что организации «имеют использовал эту технологию для определения источника и величины выбросов и информирования о разработке политики ».

дело

  1. Инвентаризация выбросов и стоков парниковых газов США, 2018 Полный отчет, извлеченные 6 / 14 / 18, стр. 191 (Энергия 3-77)
  2. Наука позади оптической газовой визуализации - www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/OGI_012/OGI_012_US.pdf, извлечено 6 / 11 / 18.
  3. Оптическая газовая визуализация экономит деньги и ресурсы для Jonah Energy, www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/OGI_014/OGI_014_US.pdf , извлечено 6 / 11 / 18.
  4. T. Trefiak, ConocoPhillips, пилотное исследование OGI: обнаружение и измерение утечек, 2006, www.docplayer.net/17797465-Pilot-study-optical-leak-detection-measurement-report-completed-by-terence-trefiak.html
  5. Мировые лидеры по сокращению метана заслужены в Канаде, www.pembina.org/media-release/global-methane-reduction-leaders-honoured-canada, извлечено 6 / 11 / 18.

Коммерческие системы FLIR

Мы разрабатываем, производим и продаем тепловизионные инфракрасные камеры

Подпись: Золотое членство

новости по теме

Оставить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для уменьшения количества спама. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.