استراتيجيات خفض انبعاثات الميثان في عمليات البترول

الميثان في النفط والغاز

إن الميثان هو غاز دفيئة قصير الأجل ولكنه شديد القوة، وعلى مدى فترة 20 عاماً، فإن إمكاناته العالمية للاحترار تزيد على 80 مرة على ثاني أكسيد الكربون، حيث أن قطاع النفط والغاز هو ثاني أكبر مصدر صناعي لانبعاثات الميثان على الصعيد العالمي، وخلف الزراعة فقط، فبالنسبة لمشغلي النفط، فإن الحد من الميثان ليس مجرد مسؤولية بيئية، بل هو فرصة تجارية.

فهم تحدي الميثان في عمليات البترول

والميثان هو العنصر الرئيسي من الغاز الطبيعي، ويهرب من الغلاف الجوي في كل مرحلة من مراحل سلسلة القيمة النفطية: أعلى المجرى (التفجير والإنتاج)، ومنتصف المجرى (التجهيز والتخزين والنقل)، والمرحلة السفلية (التنقيح والتوزيع) ويبرز تقرير الفجوة في الانبعاثات الصادر عن برنامج الأمم المتحدة للبيئة باستمرار أن التخفيضات السريعة للميثان هي الطريقة الوحيدة الأكثر فعالية لتباطؤ الاحترار المناخي في الأجل القريب.

فيزياء وإمكانية الميثان

وعلى عكس ثاني أكسيد الكربون الذي يستمر منذ قرون، يبقى الميثان في الغلاف الجوي لمدة 12 سنة تقريبا، غير أنه يضخ المزيد من الحرارة للجزيء، ويستخدم الفريق الحكومي الدولي المعني بتغير المناخ قدرة عالمية على الاحترار تتراوح بين 28 و30 سنة للميثان على مدى 100 سنة وأكثر من 80 سنة لأفق 20 سنة، وهذا يعني أن الحد من معدل الدفء الفوري قد يقلل من الميثان اليوم.

المصادر الرئيسية في سلسلة القيمة

وللحد من الانبعاثات، يجب على المشغلين أن يعرفوا من أين يأتون، وعلى امتداد سلسلة إمدادات النفط والغاز، تشمل أكبر المصادر ما يلي:

Fugitive equipment leaks (الوصول، الصمامات، النكات، ختم الضخ، التعبئة بالزجاج) - وهي أكثر المصادر استمراراً وواسعة النطاق.
Routine venting] from pneumatic controllers, tank batteries, and chemical injection pumps that are designed to release gas to the atmosphere.
Incomplete combustion during flaring, especially flares that are not operating at opt efficiency or are unlit.
Upsets and maintenance events] such as blowdowns, pigging, and well unloadings where gas is intentionally or unintentionally released.
[أُخرِجَت الآبار في الإنتاج ] التي يمكن أن تؤدي إلى تهوية طويلة أو ازدهار.

ويتيح فهم هذه الفئات للشركات إعطاء الأولوية لتدخلات أكثر فعالية من حيث التكلفة.

استراتيجيات التخفيض الأساسية: التكنولوجيا والعمليات والسياسات

ويجمع برنامج إدارة الميثان الناجح بين نشر التكنولوجيا وتحسين الانضباط التشغيلي وإطار الالتزامات التنظيمية أو الطوعية، وتكسر الأقسام التالية كل منطقة.

Leak Detection and Repair (LDAR) Programs

ويعد كشف النفايات وإصلاحها أساس أي خطة لإدارة الميثان، وهذا المبدأ بسيط: إيجاد التسربات وإصلاحها، غير أن السجل المتطور قد تجاوز كثيراً ما كان عليه الحال بالنسبة للطريقة التقليدية للقرن ٢١.

تكنولوجيا الرصد المتقدمة

Optical Gas Imaging (OGI) Cameras:] Handheld or mounted infrared cameras that visualize methane sbes in real time. They allow a technicalian to scan hundreds of components per hour.
Fixed-Point Continuous Monitors:] Stationary sensors placed at high-risk locations (e.g., tank batteries, compressor stations) that provide 24/7 data and can trigger alerts.
Aerial and Satellite Detection:] Drones, aircraft, and satellites (e.g., MethaneSAT, TROPOMI, GHGSat) can survey large facilities or entire basins to identify super-emitter events.

LDAR Frequency and Optimization

وتحتاج الأنظمة عادة إلى دراسات استقصائية فصلية أو نصف سنوية عن استخدامات استخدامات الطاقة المتجددة، ولكن العديد من المشغلين يستخدمون الآن نُهجا قائمة على المخاطر، كما أن عناصر عالية الاحتمال (مثل نظم الغازات الآلات التي تتعرض لضغط شديد) يجري مسحها بصورة أكثر تواترا، بينما يتم تفتيش المناطق المنخفضة المخاطر في كثير من الأحيان، ويمكن استخدام البيانات المستمدة من المراقبين المستمرين لتحديد أولويات الإصلاحات حتى بين الدراسات الاستقصائية المقررة.

(ب) إصلاح الإطار الزمني، يمكن أن يُطلق التسرب الذي يستمر لمدة شهر مئات من أمتار الغاز المكعب، وأفضل الممارسات هي تصنيف التسربات حسب الحجم وإصلاح أكبرها في غضون أيام، في حين قد يكون من المقرر إجراء عمليات التسرب الأصغر للنفقة المقررة التالية.

الإكمالات الخضراء والإكمالات المنخفضة الانبعاثات

وعندما يكتمل البئر (أي بعد كسر الهيدروليكي)، يمكن أن تتدفق كميات كبيرة من الغاز إلى السطح إلى جانب سوائل وصلود فاسدة، ومن الناحية التاريخية، تم حرق هذا الغاز أو فتحه، وتستخدم الإكمالات الخضراء مجموعة مؤقتة من المعدات - وهي مناظرة من ثلاث مراحل، وكمية من المجازر، وعادة ما تكون وحدة للاسترداد من البخار إلى الغازات المنفصلة، والكربونات السائلة 99.

المراقب المالي المؤقت والاستبدال

إن الأجهزة الناموسية - أجهزة التحكم والمضخات والصمامات - التي تُستخدم بالغاز الطبيعي المُضغط هي أحد أكبر مصادر انبعاثات الميثان الروتينية، ويمكن لجهاز التحكم النيومي الذي يُعدّ بقاعة عالية أن يُظهر عشرات الآلاف من الأقدام المكعبة من الغاز سنوياً، والحل الأصح هو الاستعاضة عن هذه الأجهزة التي تحركها الغاز بما يلي:

خامات مزروعة أو غير معبأة ] التي تهوية حد أدنى أو صفر من الغاز.
Electric actuators and motors] powered by solar or grid electricity, which eliminate on-site combustion emissions as well.
Instrument air systems] that use compressed air instead of natural gas.

ويمكن أن تترتب على إعادة استخدام مرفق كامل تكاليف أولية، ولكن الانتكاس من الغاز المسترد سريع في كثير من الأحيان، فعلى سبيل المثال، يشجع إطار الإبلاغ عن النفط والغاز الميثان 2.0 المتعهدين على تقدير حجم هذه الوفورات.

وحدات استرداد الآلات

وتولد خزانات تخزين النفط الخام والتكثيف باستمرار بخار بسبب تغيرات الحرارة، وتقلبات الضغط، ومضادات الهيدروكربونات الخفيفة، وهذه البخار غنية بالميثان والمركبات العضوية المتقلبة، وتلتقط وحدة تصنيع الفخار هذه البخار وتضغط عليها في خط البنزين المبيعي أو تستخدمها كوقود، وتركيب اليورانيوم المشبع بالوقود هو أحد أكثر تدابير خفض الميثان فعالية من حيث التكلفة.

تحقيق الاستخدام الأمثل والقضاء عليه

فالإشعال غالباً ما يكون تدبيراً ضرورياً من تدابير السلامة، ولكنه نادراً ما يكون فعالاً بنسبة 100 في المائة، فالشعلة التي تُصمم بطريقة سيئة، أو لا تُصان على نحو سليم، أو تخضع لرياح عالية يمكن أن تؤدي إلى حرق غير كامل، وتخليص الميثان.

ضمان أن يكون للشعلات النارية نيران تجريبية دائمة، وأن تكون مصممة لظروف التدفق المتوقعة.
استخدام أجهزة الإضاءة المغلقة أو نظم استعادة الغاز المشتعلة التي تلتقط الغاز وتضغط عليه للبيع.
القضاء على الارتطام تماماً حيثما أمكن عن طريق تحويل الغاز إلى مبيعات

وقد وقع أكثر من 80 شركة وحكومة مبادرة البنك الدولي Zero Routine Flaring بحلول عام 2030، التي تحدد مسارا واضحا.

أفضل الممارسات التشغيلية لخفض الميثان

وفيما عدا المعدات، فإن كيفية تشغيل الناس وصيانة المعدات هي بنفس القدر من الأهمية، إذ أن ثقافة الإشراف على الميثان يمكن أن تحقق مكاسب كبيرة بتكلفة منخفضة.

التدريب والتوعية الشاملان

ومن المشغلين الميدانيين إلى الموظفين التنفيذيين، ينبغي أن يفهم كل موظف أثر الميثان وأهداف تخفيض الشركة، وينبغي أن يشمل التدريب ما يلي:

كيف يمكن تحديد التسربات واستخدام كاميرات مكتب التحقيقات الفدرالي.
بدء التشغيل السليم، وقف التنفيذ، وإجراءات الإنهيار للتقليل من التهوية إلى أدنى حد.
بروتوكولات الإبلاغ لإطلاقات الميثان

وتُبقي المحادثات المنتظمة مع مجموعة الأدوات ولوحات إدارة الأداء على رأس العقل، وقد نفذ بعض المشغلين برامج حوافز يحصل فيها الأطقم الميدانية على علاوات للقبض على التسربات في وقت مبكر.

التحكم في التداول والتخفيضات

وعندما يجب أن تكتنف المعدات لأغراض الصيانة، ينبغي أن يُشعل الغاز في حالة عدم إمكانية التعافي أو الإمساك به، وتشمل ممارسات التفجير المتحكم فيها ما يلي:

يُطلق الغاز على مشعل مع طيار موثوق به
استخدام وحدات استرجاع الغاز المحمولة لتفجيرات خط الأنابيب.
التخطيط للصيانة لتقليل عدد عمليات الإنفجار إلى أدنى حد في السنة.

رصد الميثان والإبلاغ والتحقق منه

لا يمكنك التحكم بما لا تقومين بقياسه إطار موثوق به للمسح المغناطيسي يتضمن:

القياس المباشر للانبعاثات باستخدام نظام أوغاد أوغاد أو أجهزة الاستشعار أو المسح الجوي.
تقديرات هندسية متصاعدة باستخدام عوامل الانبعاثات بالنسبة للعناصر غير القابلة للكشف.
التوفيق مع القياسات من القمة إلى أسفل لتحديد الثغرات.

(ب) إن الشراكة بين شركة " FLT:0 " و " Gas Methane " (الشراكة 2) () هي معيار الذهب للإبلاغ، ويشترط على الشركات الأعضاء الإبلاغ عن الانبعاثات على مستوى الأصول وتحديد مسار لانبعاثات ميثان شبه صفري، ويوجد حالياً أكثر من 90 شركة تمثل أكثر من 30 في المائة من إنتاج النفط والغاز العالمي موقعة على بروتوكول مونتريال 2.0.

ثانيا - القدرة التنظيمية والسياساتية

إن التنظيم الحكومي هو دافع قوي لتخفيضات الميثان، وقد أحكمت بيئة السياسة العامة في السنوات الأخيرة بشكل كبير.

الولايات المتحدة: قانون قواعد المعونة البيئية والحد من التضخم

وقد وضعت وكالة حماية البيئة بالولايات المتحدة الصيغة النهائية للقواعد التي تتطلب جميع مرافق النفط والغاز الجديدة والقائمة لإجراء دراسات استقصائية عن النفط والغاز، والاستعاضة عن المواد المضغوطة العالية، واستخلاص الغاز من الإكمالات الخضراء.

الاتحاد الأوروبي: استراتيجية الميثان ومعايير الاستيراد

وقد اقترح الاتحاد الأوروبي معايير أداء الميثان الأولى في العالم فيما يتعلق بالنفط والغاز المستوردين، وبحلول عام 2030، سيتعين على المستوردين أن يثبتوا أن إنتاجهم يفي بعتبات معينة من كثافة الميثان، مما له آثار متطورة عبر سلاسل الإمداد العالمية، مما يدفع المنتجين غير التابعين للاتحاد الأوروبي إلى التعجيل باعتماد نظام تقييم مخاطر الكوارث الطبيعية والتكنولوجيا.

كندا والمكسيك، وغيرها من المنتجين الرئيسيين

وقد حددت كندا هدفاً يتمثل في تخفيض ميثان النفط والغاز بنسبة 75 في المائة بحلول عام 2030 (من مستويات عام 2012)، وهي تنفذ أنظمة اتحادية تتضمن أحكاماً قياس جوي، وتقوم المكسيك ونيجيريا وغيرها من المنتجين الناشئين أيضاً بوضع لوائح تنظيمية، وغالباً بدعم من الائتلاف المعني بالمناخ والهواء النظيف.

المنافع الاقتصادية لخفض الميثان

وكثيرا ما يُحدَّد تخفيض الميثان ككلفة، ولكن الاقتصاد ملزم.

Revenue from captured gas:] A medium-sized leak can waste thousands of dollars in product per day. A US study by the Environmental Defense Fund found that operators could profitably reduce methane by 40 -50% using existing technologies.
تجنباً للعقوبات: ] The US methane charge and similar fees in other countries make non-compliance expensive.
Improved ESG scores:] Investors and financial institutions are increasingly using methane emissions as a key metric. Low-methane operators attract lower cost of capital and better access to markets.
] كفاءة التشغيل: ] وكثيرا ما تكشف عمليات التسرب عن مسائل أخرى تتعلق بالمعدات، مما يقلل من تكاليف التعطل والصيانة.

دراسات الحالة في مجال خفض الميثان

وتظهر الأمثلة على العالم الحقيقي ما هو ممكن.

Kinder Morgan: Aerial LDAR Success

ونشرت شركة الكيرندر العملاقة المتوسطة المجرى طائرات ثابتة الجناحين مجهزة بمجسات الكشف عن الميثان عبر شبكة خط الأنابيب التابعة لها، وحددت وتصليح عدة مرّات سوبرية غير معروفة سابقا، مما قلل من مجموع الانبعاثات بنسبة تقدر بـ 20 في المائة في المنطقة المشمولة بالمسح، وقابلت تكلفة المسح الجوي حجم الغاز المسترد.

EQT Corporation: Pneumatic Upgrade Program

وقد قامت شركة EQT، وهي أحد أكبر منتجي الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة، باستبدال منتظم للمصابيح ذات الكبريت العالية مع الملاجئ الكهربائية في مرافق إنتاجها في حوض آبالاشيان، وأبلغت الشركة عن انخفاض في كثافة الميثان من أصولها التشغيلية وعن انخفاض صافي القيمة الحالية الإيجابي بسبب وفورات الغاز.

سينوفوس للطاقة: تانك فبور

وقد قام سينوفوس بتركيب وحدات خفض الانبعاثات في أكثر من 500 بطاريات دبابات عبر عملياته الكندية، واستولى المشروع على أكثر من 000 300 طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون سنوياً ودفع ثمنها لنفسه في أقل من سنتين من خلال بيع الغاز الطبيعي المسترد.

الاتجاهات والابتكارات في المستقبل

أداة خفض الميثان تتوسع بسرعة

Artificial Intelligence (AI) for Leak Detection:] AI models can analyze data from continuous monitors to predict leaks before they occur, enabling proactive maintenance.
Satellite Constellations:] New satellite platforms like MethaneSAT and GHGSat provide basin-wide measurement at increasing frequency, allowing regulators to identify super-emitters quickly.
Low-Methane Equipment Standards:] Manufacturers are designing components with inherently low flee emissions, such as dual-seal valves and zero-bleed actuators.
Carbon Capture for Methane:] Post-combustion capture of methane from flue gases is technically feasible but not yet economic for the oil and gas sector.

الخلاصة: خريطة طريق إلى ميثان بالقرب من المنطقة

ويعد خفض انبعاثات الميثان في عمليات النفط أولوية ملحة للمناخ واستراتيجية تجارية ذكية، وتوجد اليوم تكنولوجيات وممارسات لخفض الانبعاثات بنسبة 75 في المائة أو أكثر، وسينفذ المشغلون الناجحون برامج قوية للحد من الكوارث الطبيعية، ويحلون محل المناورات ذات الكثافة العالية، وينشرون وحدات لاسترداد الآبار، ويحققون الحد الأمثل من الازدهار، ويضعون أطرا صارمة لمركبات الكربون المتعددة الكلورة (GMP 2.0).

فالتخفيضات التنظيمية تتسارع في عملية الانتقال، ويظهر التحليل الاقتصادي أن معظم التخفيضات تدفع لأنفسها، وأن الشركات التي تعمل الآن ستكسب ميزة تنافسية في عالم يزيل الكربون، بينما تواجه الشركات التي تؤخر ارتفاع التكاليف وخطر السمعة، ويجب على الصناعة والحكومة والمستثمرين العمل معا لضمان نشر أدوات خفض الميثان على نطاق واسع في جميع أنحاء الأسطول العالمي لعمليات النفط، وسيحدد العقد المقبل ما إذا كان بوسعنا تحقيق أهداف اتفاق باريس السريعة.