← Tilbage til Inspektion & Vision Systems kategori

Sådan reduceres flygtige emissioner i olie- og gasapplikationer

OGI-teknologi

Visualisering af kulbrinte gasser hjælper med at forhindre udluftning til atmosfæren

Af Craig O'Neill, Strategisk Business Development Manager, FLIR

Infrarøde (IR) termiske billedkameraer er blevet brugt i årtier til forskellige olie- og gasanvendelser, herunder elektriske / mekaniske inspektioner, tankniveau inspektioner og endda undersøgelser af rørintegritet inden for procesudstyr. I de senere år er der udviklet ny optisk gasafbildning (OGI) teknologi, der kan "se" kulbrintegasser og flygtige organiske forbindelser (VOC), der udluftes eller lækker til atmosfæren. OGI kan bruges til at opfylde regulatoriske emissionsreduktionskrav, samtidig med at det bidrager til at reducere produkttab, hvilket igen giver et positivt investeringsafkast. OGI-kameraer er en enorm tidsbesparelse sammenlignet med andre inspektions teknologier og tilbyder også sikkerhedsfordele for operatører. Store energiselskaber bruger OGI-kameraer som FLIR GF320 til hurtigt at tjekke tusindvis af komponenter og identificere potentielle gaslækager i realtid.

Teknologier til reduktion af flygtige emissioner i olie og gas applikationer

Den amerikanske naturgasindustri udstedte som helhed 162.4 millioner tons CO2-ækvivalent metan i 2015. [1] Ud over problemer med lovgivningsmæssige overholdelse svarer dette til tabt produkt for operatører. Industrien står over for, hvordan man bedst kan finde og reparere naturgaslækage ved potentielle flugtpunkter, herunder kompressorstationer, forarbejdningsanlæg, hydraulisk brudte brønde og langs transportlinjer.

Før udviklingen af ​​OGI-kameraer brugte de fleste olie- og gasfaciliteter en toksisk dampanalysator (TVA), ellers kendt som en "sniffer", til at analysere gaskoncentrationsniveauer og kvantificere gas udledt til atmosfæren. TVA'er er pålidelige, relativt lave omkostninger og kan identificere de fleste gasser. Ulempen i forhold til et OGI kamera er, at operatøren skal vide præcis, hvor man skal gå for at se efter fejlen - og fysisk berøre den. Med andre ord sniffere er som at spille pin halen på æselet, mens optisk gas imaging er det samme spil - men uden blindfold. OGI er også betydeligt (5-10 gange) hurtigere end en sniffer.

Optisk gas imaging tilbyder også flere sikkerhedsfordele i forhold til en traditionel TVA. Det muliggør fjern detektion af en gas, som potentielt kan eksplodere eller forårsage sundhedsmæssige problemer for dem, der trækker vejret i gasen. OGI-kameraer gør det muligt for operatørerne at forblive på en sikker afstand væk under inspektionerne. I stedet for at stå i en sky af gas kan de forblive på jorden, pege på en spot 10 eller 20 føder højt og afgøre, om det lækker gas i atmosfæren.

Ser dybere på optisk gasafbildning

Et optisk gas billedkamera er en højt specialiseret version af et IR eller termisk billedkamera. Den består af en linse, en detektor, elektronik, der behandler signalet fra detektoren, og en søger eller skærm for brugeren at se billedet produceret af kameraet. [2]

optisk gasbilledkerne

Figur 1. Internt design af optisk gas billedkerne.

Optisk gas billeddannelse kan sammenlignes med at se gennem et videokamera - operatøren ser en plume af gas blæser ud, som ellers ville være helt usynlig for det blotte øje. Gaspluden ser ud som om den kommer fra et brændende genstand, næsten som røg fra en cigaret eller en cigar.

For at se denne plume af gas, bruger et OGI kamera en unik spektral filter metode, der gør det muligt at detektere en bestemt gasforbindelse. Filteret er monteret foran detektoren og afkølet sammen med det for at forhindre enhver strålingsudveksling mellem filteret og detektoren. Filteret begrænser strålens bølgelængder, der tillades at passere gennem detektoren til et meget smalt band kaldet båndpas. Denne teknik kaldes spektral tilpasning. Se Figur 1.

OGI kameraer bruger kvantedetektorer, der kræver køling til kryogene temperaturer (omkring 70K eller -203 ° C). Midwave-kameraer, der opdager carbonhydridgasser som methan, opererer ofte i 3-5 mikrometerområdet (μm) og bruger en indiumantimonid (InSb) detektor. Longwave-kameraer, der registrerer gasser som svovlhexafluorid, har tendens til at fungere i 8-12 μm-området og bruger en kvantebrønd infrarød fotodetektor (QWIP).

OGI-kameraer udnytter de enkelte molekylers absorberende natur til at visualisere dem i deres hjemlige omgivelser. Kameraets fokalplanarrayer og optiske systemer er specifikt indstillet til meget snævre spektrale områder i størrelsesordenen hundrede nanometer og er derfor ultraselektive. Kun gasser, der er absorberende i det infrarøde område, der er afgrænset af et smalbåndspassfilter, kan detekteres. For de fleste gasforbindelser er infrarøde absorptionsegenskaber bølgelængdeafhængige.

For eksempel er den gule region i Figur 2 viser et spektralfilter designet til at svare til bølgelængdeområdet, hvor de fleste baggrundsinfrarød energi ville blive absorberet af methan.

metan

Hvis kameraet er rettet mod en scene uden gaslækage, vil objekter i synsfeltet udsende og afspejle infrarød stråling gennem kameraets objektiv og filter. Hvis der findes en gassky mellem objekterne og kameraet, og at gas absorberer stråling i filterets båndpasningsområde, vil mængden af ​​stråling, der passerer gennem skyen til detektoren, blive reduceret. For at se skyen i forhold til baggrunden skal der være en strålende kontrast mellem skyen og baggrunden.

For at opsummere nøglerne for at gøre skyen synlig - gassen skal absorbere infrarød stråling i det bølgebånd, kameraet ser; Gasskyen skal have strålende kontrast til baggrunden; og skyens tilsyneladende temperatur skal være forskellig fra baggrunden. Derudover gør bevægelsen skyen lettere at se.

Regulatoriske standarder vejledningsteknologi anvendt til at detektere gas udsendt til atmosfæren

Flere reguleringsstandarder påvirker, hvilken teknologi der anvendes til at detektere gas, der udsendes til atmosfæren. Snifferen er den nødvendige metode til nogle olie- og gasregler, med OGI-kameraer et sekundært værktøj. For nyere reguleringsstandarder i den amerikanske olie- og gasindustri betragtes OGI som den bedste metode, med sniffer den sekundære metode.

Miljøstyrelsens metode 21 - Bestemmelse af flygtige organiske sammensatte lækager, specificerer, at optisk gas teknologi kan betragtes som en alternativ arbejdspraksis (AWP) for at overholde Metode 21. (Snifferen var den oprindeligt angivne metode, og operatørerne skal stadig bruge sniffermetoden en gang om året.)

I 2016 udstedte EPA Quad Oa, kort for Code of Federal Regulations (CFR) 40, Del 60, Subpart OOOOa. Disse ændringer til ØPA's New Source Performance Standards (NSPS) definerer emissionsstandarder for flygtige organiske forbindelser (VOC) og kvantificerer nødvendige emissionsreduktioner. Quad Oa omfatter metanregler, der kræver opstrøms olie- og gasfaciliteter for at begrænse emissionerne; reglerne gælder hovedsageligt for brøndpuder og kompressionsstationer. For Quad Oa betragtes optisk gasafbildning som det bedste system for emissionsreduktion (BSER).

Desuden har Environment and Climate Change Canada (ECCC) og Alberta Environment and Parks (AEP) for nylig lanceret nye regler, der kræver inspektion af alt udstyr med enten et optisk gas kamera eller en sniffer af 2019.

Andre lande rundt omkring i verden vil sandsynligvis gennemføre forskrifter svarende til disse proaktive nordamerikanske emissionskontrol- og methanreduktionsbestemmelser i de kommende år.

Ny OGI teknologi ideel til olie og gas applikationer

forsynsfotonikI de senere år er der kommet ny teknologi på markedet for at imødekomme behovet for OGI til olie- og gasanvendelser. For eksempel arbejder FLIR GF320 med Providence Photonics QL320 for at give brugerne mulighed for at reducere emissionerne, mens kvantificerende fordele udtrykt i liter pr. Minut eller udgivet gram pr. Time - nyttig information til dem, der søger økonomisk begrundelse for optisk gasafbildning program. Det kan ikke kun bruges til at stoppe udslip og kvantificere lækage detekteringsprogram effektivitet, det kan også bruges til at kvantificere og prioritere reparationer. Indlejrede GPS-data hjælper operatører med at identificere den præcise placering af fejl og lækager, for hurtigere reparationer.

En anden innovativ teknologi fra FLIR er GFx320, et OGI kamera, der er uafhængigt certificeret som Intrinsically Safe for Zone 2 og Class 1; Div 2 miljøer. Denne Intrinsically Safe betegnelse betyder, at landmændene kan arbejde trygt i kritiske sikkerhedszoner og farlige steder.

Desuden kan FLIR optisk gasbilleder også bruges til at måle temperaturen som en del af de mere typiske IR kamera elektriske / mekaniske inspektionsopgaver, så kameraerne tilbyder faktisk dual purpose funktionalitet.

Optisk gas billedbehandling reducerer omkostningerne og forbedrer sikkerheden for større olie- og gasvirksomheder

Optisk gasafbildning er blevet brugt til at overholde forskrifterne samtidig med at du sparer penge og forbedrer brugernes sikkerhed. Et eksempel er den Wyoming-baserede Jonah Energy, der begyndte at bruge optisk gas imaging teknologi i 2005 for at finde flydende emissioner på sine produktionsfaciliteter. [3] Virksomheden inspicerer 150 faciliteter hver måned og inspicerer 1,700 brønde inden for et års periode. Jonah bruger en FLIR GF320 infrarød kamera til methan og VOC detektion, hvilket giver visuel bekræftelse af lækager så små som 0.8 gram / time.

Jonah Energy fandt, at den største fordel ved FLIR GF320 er dens evne til at scanne store områder og visualisere gasplumes i realtid. Dette hjælper inspektører med at identificere kilden til flygtige emissioner og påbegynde reparationsprocessen straks, hvilket gør OGI-inspektioner mere effektive end Metode 21-undersøgelser. Faktisk konstaterede landmændene i et feltundersøgelse, der blev udført for byen Fort Worth, TX, at scanning med infrarøde kameraer var mindst ni gange hurtigere end udførelse af Metode 21-scanninger på samme webstedsudstyr.

Hastigheden af ​​OGI-scanninger gør det lettere for olie- og gasproducenter at undersøge udstyr oftere. ØPA'en bemærker, at hyppigere inspektioner og reparationer kan reducere flygtige metan- og VOC-emissioner betydeligt. Kvartalsundersøgelser kan for eksempel reducere emissionerne med 80 procent, mens halvårlige overvågningsundersøgelser og reparationer kan reducere emissioner med 60 procent.

Siden 2010 har Jonah reduceret flygtige emissioner med 75 procent. Det reducerede også reparationstiden fra 705 timer til 106, reducerede arbejdsomkostninger fra $ 58,369 til $ 7,500 og tabte gasforløb fra $ 348,000 til $ 20,500. Emissioner i tons gik fra 351 til 31.

Jonah Energy siger, at deres månedlige program til lækageopdagelse og reparation (LDAR) ved hjælp af OGI-teknologien har været både effektiv og konsekvent rentabel. Deres kumulative gasbesparelser oversteg $ 5 millioner i de sidste seks år, hvilket mere end dækkede de samlede programomkostninger.

Et andet eksempel er ConocoPhillips, som gennemførte en optisk lækageopdagelse og måling pilot undersøgelse på 22 CPC faciliteter til at teste bedste management praksis for flygtige emissioner ledelse. Undersøgelsesresultaterne blev brugt til at vurdere fordelene ved at bruge OGI-teknologi som led i flygtige emissionsstyringsplaner for virksomhedens canadiske aktiviteter. [4]

Undersøgelsen identificerede 144 lækrende komponenter, som samlet beløb sig til omkring $ 358,000 i tabt produkt. Det tabte produkt resulterede i metanaflækninger, der bidrager med mere end 21,000 tons om året med kuldioxidækvivalent (CO2e) til drivhusgasemissioner. Undersøgelsen anslog, at 92-procenten af ​​kilderne kunne repareres økonomisk, hvilket resulterede i en nettoposition på mere end $ 2 millioner. [3]

Inspektør, en førende international leverandør af specialteknisk fjernsynsteknisk inspektionsteknologi og -løsninger, er afhængig af FLIR GF320 optisk gasbilledkamera til både vedligeholdelsesinspektioner og kulbrinteaflækningsdetektering i kulbrinteproduktionsanlæg eller til inspektion af ethvert materiale, der bruger kulbrinte som brændstof. De finder, at GF320 kameraet kan scanne et bredere område meget hurtigere og overvåge områder, der er vanskelige at nå med kontakt måleværktøjer

gas billedkamera

"Vi har brugt visse kontaktmålingsværktøjer som laserdetektorer eller lækage sniffere", siger Inspectairs Cailean Forrester. "Men problemet er, at du skal gå helt op til objektet, hvilket ikke altid er sikkert eller endda muligt. Med andre ord er denne tilgang begrænset og ikke meget præcis. Med et optisk gasbilledkamera som GF320 kan du dog holde en sikker afstand og stadig opdage gaslækage med stor præcision. "

Ron Lucier, instruktør ved Infrarød Training Center i Nashua, NH, citerer betydningen af ​​at kunne kontrollere gaspumper fra en sikker afstand. "Methan og andre carbonhydrider er ikke kun brændbare, men i høje koncentrationer kan de forårsage kvælning," forklarer Lucier. "Med TVA gas" sniffers "ved du, at gasen er der, men du ved ikke hvor meget. OGI-brugere kan straks se størrelsen på gaspumpen - noget der er umuligt at gøre med en gas sniffer. "

Innovativt produkt identificerer og stopper flygtige gasemissioner

I april 2018 modtog FLIR Technology Innovation Award for sit GF320-kamera ved olie- og gasmetanledelsespriserne, uddelt i Global Methane Forum i Toronto, Canada. [5] Prisen blev givet af Center for Clean Air Policy, Clean Air Task Force, Environmental Defense Canada, Environmental Defense Fund og Pembina Institute.

Ifølge Pembina Institute "blev FLIR udvalgt til sine innovative sensingløsninger, herunder omkostningseffektive håndholdte kameraer, der kan bruges af industrien til at identificere og stoppe flygtige emissioner og derved beskytte miljøet og spare penge." De udtalte også, at organisationerne "har brugt denne teknologi til at identificere kilden og størrelsen af ​​emissioner og informere politikudvikling. "

Referencer

  1. Opgørelse over amerikanske drivhusgasemissioner og håndvask, 2018 komplet rapport, hentet 6 / 14 / 18, pg 191 (Energy 3-77)
  2. Videnskaben bag optisk gasimaging - www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/OGI_012/OGI_012_US.pdf, hentet 6 / 11 / 18.
  3. Optisk Gas Imaging sparer penge og ressourcer til Jonah Energy, www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/OGI_014/OGI_014_US.pdf , hentet 6 / 11 / 18.
  4. T. Trefiak, ConocoPhillips, OGI Pilot Study: Lækage Detektion og Måling, 2006, www.docplayer.net/17797465-Pilot-study-optical-leak-detection-measurement-report-completed-by-terence-trefiak.html
  5. Globale metanreduktionsledere hædret i Canada, www.pembina.org/media-release/global-methane-reduction-leaders-honoured-canada, hentet 6 / 11 / 18.

FLIR kommercielle systemer

Vi designer, producerer og Marked Thermal Imaging infrarøde kameraer

Signatur: Guld medlemskab

Relaterede nyheder

Giv en kommentar

Din e-mail-adresse vil ikke blive offentliggjort. Krævede felter er markeret *

Dette websted bruger Akismet til at reducere spam. Lær, hvordan dine kommentardata behandles.