Когда аспирант Стэнфордского университета Джефф Резерфорд начал защищать докторскую диссертацию в 2018 году, количество метана, попадающего в атмосферу в результате операций по добыче нефти и газа — в основном из-за гидроразрыва пласта — стало предметом споров. Отслеживание этого вредного парникового газа возлагается на Агентство по охране окружающей среды.
Чтобы помочь в их учете, EPA использует компьютерные модели, которые используют подход «снизу вверх», подсчитывая общее количество устьев скважин, резервуаров для хранения, миль трубопроводов и других источников метана , объявляя среднегодовой выброс на каждый компонент и подводя итоги. Они называют это «инвентаризацией».
Единственная проблема заключается в том, что другие организации, применяющие подход «сверху вниз» — используя спутниковые изображения или атмосферные измерения для расчета фактических общих выбросов метана, — заявляли, что EPA не достигло отметки как минимум наполовину.
«Подходы сверху вниз показали, что общие выбросы вдвое превышают оценки EPA, но причина не ясна», — сказал Резерфорд о том, что побудило его и Адама Брандта, его советника и профессора инженерной энергетики, разработать новую модель . В статье, опубликованной 5 августа в Nature Communications , их модель пытается преодолеть разрыв между подходами сверху вниз и снизу вверх.
«Если наши основанные на выбросах модели, которые мы используем для принятия важных решений, связанных с климатом, неверны, это большая проблема», — сказал Брандт, который также является директором Стэнфордской инициативы по природному газу.
Лучшие данные
Как и EPA, Брандт и Резерфорд используют восходящий подход, но с использованием самых последних данных на уровне компонентов для более точного определения истинного количества метана. Данные, которые Резерфорд и Брандт используют в своей модели, были собраны путем непосредственного отбора проб в различных компонентах нефтегазовой промышленности, где метан, скорее всего, улетучивается — соединители, клапаны и люки на устьях скважин, резервуарах для хранения и т. д.
«Мы используем подход, очень похожий на EPA, но с другими базовыми данными», — сказал Резерфорд. «Инвентаризация Агентства по охране окружающей среды и их модели на самом деле очень хороши — лучшее, что есть. Мне потребовалось два года, чтобы разобраться в них и попытаться развить их».
Результаты новой модели приблизительно соответствуют тому, что говорят разработчики нисходящих моделей: текущие оценки занижены. Модель Брандта и Резерфорда находится в пределах погрешности нисходящей инвентаризации.
По словам Резерфорда, одним из основных источников этих недостающих выбросов являются резервуары для хранения жидкости. Некоторые выбросы являются преднамеренными — например, «мгновенное испарение», при котором растворенный метан под давлением улетучивается при понижении давления. «Это как открыть пиво», — сравнил Резерфорд. «Это жидкость, пока существует достаточно высокое давление, но если вы сбросите давление, газ быстро улетучится». Но во многом это происходит из-за ошибок оператора, например, когда техник случайно оставляет люк открытым или из-за неисправности сепарационного оборудования. Сочетание этих двух факторов приводит к очень высоким выбросам из резервуаров для хранения, хотя хранение — это только один компонент из многих, на которые указывают пальцем Резерфорд и Брандт.
По словам Брандта, результаты инвентаризации метана двояки. Первое — это осознание. Он подчеркивает ключевой недостаток текущего моделирования, которое используется для принятия важных экологических решений, и выделяет конкретные действия, которые должны быть нацелены на восстановление или регулирование. Во-вторых, по его словам, цель состоит не в том, чтобы заменить существующие модели, а в том, чтобы предоставить полезный базовый инструмент для внесения изменений в эти модели, чтобы сделать будущие кадастры более точными.
С этой целью Резерфорд постоянно беседует с государственными и федеральными регулирующими органами, а также с производителями нефти и газа о выводах новой модели и о том, как они могут наилучшим образом использовать извлеченные уроки.
«Полезно просто определить наличие проблемы», — сказал Резерфорд. «Но, помимо этого, наша модель предлагает некоторые четкие практические шаги по улучшению наших запасов и способы, которыми операторы могут скорректировать свои методы работы, которые действительно могут повлиять на сокращение количества метана, попадающего в небо».
Дополнительная информация: Джеффри С. Резерфорд и др., Устранение дефицита метана в кадастрах выбросов при добыче нефти и природного газа в США, Nature Communications (2021 г.). DOI: 10.1038 / s41467-021-25017-4
Иллюстрация: Дрон вынюхивает метан в Колорадо. Фото: Шон Ф. Боггс / Фонд защиты окружающей среды.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК