Les chercheurs de WVU reçoivent 5,5 millions de dollars pour examiner les émissions de méthane sur les sites pétroliers et gaziers

May 25, 2023

Pour enregistrer le flux et l'activité des émissions, les chercheurs étudiants de WVU attachent des instruments aux réservoirs de stockage d'eau sur un site de production de gaz naturel. Le financement du Département américain de l'énergie soutiendra la surveillance des émissions de méthane sur des sites dans trois États au cours des trois prochaines années, un projet du Centre WVU pour les carburants, moteurs et émissions alternatifs. (photo envoyée)

Au cours des trois prochaines années, des chercheurs du West Virginia University Center for Alternative Fuels, Engines and Emissions tenteront de comprendre où et pourquoi les fuites de méthane et d'autres gaz se produisent et leurs effets sur la qualité de l'air local et le climat mondial.

Avec le soutien d'un financement de 5,5 millions de dollars du Département américain de l'énergie, le projet, dirigé par Derek Johnson, professeur agrégé au Benjamin M. Statler College of Engineering and Mineral Resources, se concentrera sur les émissions de méthane - un gaz à effet de serre qui réchauffe la planète - de réservoirs de stockage de liquides en Virginie-Occidentale, en Pennsylvanie et en Ohio.

Baptisée STEAM TANKS, Storage Tank Emissions Assessments in the Marcellus to Acquire New Knowledge with Science, l'étude mesurera le méthane et d'autres composés organiques volatils et les polluants atmosphériques dangereux émis par les réservoirs de stockage de liquides situés "en amont" sur les sites d'extraction ainsi qu'en "milieu". sur divers sites le long des routes que le pétrole et le gaz empruntent pour se rendre aux installations de raffinage et de traitement.

"Le méthane est le deuxième gaz à effet de serre le plus émis aux États-Unis après le dioxyde de carbone", a déclaré Johnson, ajoutant que le méthane est également 28 fois plus puissant que le dioxyde de carbone pour piéger la chaleur dans l'atmosphère. Les concentrations atmosphériques de méthane ont plus que doublé au cours des 200 dernières années, les systèmes de gaz et de pétrole constituant la deuxième plus grande source d'émissions de méthane aux États-Unis après le secteur agricole.

Le gaz naturel est composé principalement de méthane, et lorsque le gaz et le pétrole brut sont produits, traités, transportés et stockés, les émissions de méthane peuvent s'échapper dans l'air, compensant certains des avantages carbone inférieurs du gaz naturel.

Johnson a désigné les réservoirs de stockage de liquides en particulier comme des "systèmes complexes". Les réservoirs peuvent être ventilés vers l'atmosphère ou vers des dispositifs de contrôle des émissions. Ils peuvent perdre des gaz lorsqu'ils sont vidangés ou remplis, a-t-il expliqué, et lorsqu'ils "respirent" simplement jour après jour, en raison des changements naturels au fil du temps de la température et de la pression du réservoir. Et les réservoirs qui utilisent des dispositifs de contrôle peuvent avoir des joints, des évents ou des trappes de vol qui fuient qui produisent des émissions.

"Les émissions et les taux de fuite des réservoirs ont été très variables pour le méthane et d'autres composés organiques volatils, nous avons donc besoin d'une meilleure compréhension de leur activité. Ensuite, nous pouvons améliorer les modèles de prévision des émissions et finalement développer des solutions pour les atténuer", a déclaré Johnson.

"Nous travaillerons avec les exploitants du site pour documenter les facteurs qui peuvent contribuer aux émissions de méthane : températures et pressions, production et débit, composition chimique interne des phases liquide et vapeur, ainsi que des facteurs tels que des vannes, des charnières ou des joints ouverts ou endommagés. "

Une fois que CAFEE aura terminé un inventaire régional initial des réservoirs de stockage de pétrole et de gaz, l'équipe déploiera des outils et des technologies allant des laboratoires mobiles pour l'échantillonnage de l'air aux méthodes avancées d'apprentissage automatique pour prédire avec précision le méthane et d'autres émissions au fil du temps. En plus de capturer une année de mesures des émissions de réservoirs clés sélectionnés, les chercheurs effectueront une surveillance à court terme des émissions sur au moins 100 sites, chacun pouvant avoir plusieurs réservoirs de stockage.

La plupart seront des sites associés à de nouvelles opérations de production de gaz non conventionnel, mais au moins 30 sites se concentrent sur des opérations conventionnelles. Les données recueillies répondront à des questions telles que l'exactitude ou la représentativité des outils de prévision et des facteurs d'émission actuels.

Après avoir acquis des données sur les conditions et les émissions sur plusieurs sites, Johnson et ses collègues commenceront à mettre à jour des modèles logiciels vieux de plusieurs décennies pour prédire les émissions et commenceront à développer de nouveaux outils pour signaler les fuites.

Les chercheurs de WVU de l'équipe sont Gregory Thompson, professeur agrégé; Scott Wayne, professeur agrégé; Madelyn Ball, professeure adjointe; Hailin Li, professeur et Nigel Clark, professeur émérite et consultant actuel chez Transport Energy Strategies.

"WVU tirera parti de l'expertise du partenaire Aerodyne Research dans l'échantillonnage du panache", a déclaré Johnson. "Notre équipe s'associe actuellement à trois leaders de l'industrie et recherche d'autres participants de l'industrie dans tout le bassin des Appalaches."

L'aspect pratique est une priorité, donc en plus de s'assurer que les capteurs évalués seraient rentables à mettre en œuvre pour l'industrie, CAFEE effectuera des analyses locales de la façon dont leurs découvertes pourraient affecter les opportunités d'emploi et de formation dans les communautés. Si la recherche montre qu'il est nécessaire d'équiper les réservoirs de stockage d'instruments, Johnson a prédit que l'industrie pourrait avoir besoin d'investir dans une main-d'œuvre élargie - des sociétés tierces d'audit ou de déclaration des émissions, par exemple, ou de nouveaux techniciens de maintenance et de réparation.

"Il est important de réduire les émissions de méthane - c'est peut-être l'un des moyens les plus rapides d'aider à freiner le changement climatique", a-t-il déclaré. "Mais il n'y a pas beaucoup de recherches qui quantifient directement les émissions de méthane associées aux réservoirs de pétrole et de gaz en amont et en cours de route. À titre d'exemple de la quantité inconnue, jusqu'à récemment, personne n'envisageait un seul type de réservoir, le réservoir de stockage d'"eau produite". , en termes d'émissions de méthane, même si nous avons montré que les émissions de ce type de réservoirs peuvent être substantielles."

Johnson a déclaré qu'il pensait que le projet avait le potentiel de générer des résultats ayant un impact sur les pratiques et technologies nationales et mondiales.

"Cette recherche est essentielle pour développer une compréhension plus approfondie des émissions de méthane et d'autres gaz des réservoirs, afin que l'industrie puisse développer les meilleures pratiques ou déployer des technologies pour réduire ces émissions."

-WVU-

mm/28/03/23

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