The Growing Environmental Concern Around Flaring

وقد كان ازدهار الغاز الطبيعي منذ زمن طويل ممارسة روتينية في عمليات النفط والغاز، لا سيما كتدبير أمان لإدارة الغازات الزائدة التي لا يمكن استخلاصها أو تجهيزها، وعندما يتم استخراج النفط، كثيرا ما يتجه الغاز المرتبط به إلى السطح إلى جانب النفط، وفي غياب الهياكل الأساسية لجمع الغاز أو معالجة هذا الغاز أو نقله، يحرقه المشغلون في مهب، بينما يحول الارتباك دون حدوث ضغط خطير ويخفض من إطلاقات المي المباشر، فإنه يخلق مجموعة من خصوم البيئية.

وعلى الصعيد العالمي، يقدر البنك الدولي أن أكثر من 140 بليون متر مكعب من الغاز الطبيعي يُبث سنويا، أي ما يعادل الاستهلاك الإجمالي للغاز في أمريكا الوسطى وأمريكا الجنوبية مجتمعة، وهذا الازدحام الواسع النطاق يُطلق نحو 400 مليون طن من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي كل سنة، كما أن الميثان، العنصر الرئيسي للغاز الطبيعي، ينبعث أيضا أثناء الاحتراق غير المكتمل، ولديه إمكانية دفء عالمية تتجاوز 25 مرة من سنوات ثاني أكسيد الكربون.

وفيما عدا غازات الدفيئة، فإن مركبات عضوية متفجرة، وأكسيدات النيتروجين، وثاني أكسيد الكبريت، وملوثات الهواء الخطرة مثل البنزين، ترتبط هذه المواد بأمراض الجهاز التنفسي، والأمطار الحمضية، وتكوين الأوزون على مستوى الأرض، وقد أفادت المجتمعات المحلية القريبة من أكوام الشعلة المكثفة، ولا سيما في حوض المحيط البرمي، ودلتا النيجرية، وبمعدلات الضغط في الشرق الأوسط، بأن هذه المواد تنمو.

How Regulations are Reshaping the Industry

وقد أصبحت الأنظمة البيئية أقوى دافع للابتكار في مجال استعادة الغازات المشتعلة، وقد أدخلت الوكالات الاتحادية والحكومات الإقليمية، خلال العقد الماضي، معايير أداء أكثر صرامة، ومتطلبات الإبلاغ، والعقوبات الاقتصادية التي تجعل من الازدهار أقل قبولا، وهذه السياسات تجبر مشغلي التكنولوجيات على تقييم تكنولوجيات التقاطها ليس فقط كتحديث اختياري وإنما كأدوات امتثال أساسية.

US EPA Standards for Oil and Gas

ولا يمكن لوكالة حماية البيئة بالولايات المتحدة أن تكون في مقدمة الإجراءات التنظيمية، إذ لا توجد في إطارها شروط واضحة بشأن مصادر جديدة للنفط والغاز، أو في إطار قاعدة " معايير الأداء الجديدة " (OOOOOOOO) أو في حالة وجودها، أو في حالة حدوث حالات طوارئ جديدة، أو في حالة حدوث حالات تسرب، أو في حالة حدوث حالات طوارئ أخرى، أو في حالة حدوث حالات طوارئ أخرى، أو في حالة حدوث حالات تأخير.

وبالإضافة إلى القواعد الاتحادية، سنت ولايات مثل نيو مكسيكو، وكولورادو، وتكساس لوائحها الخاصة، إذ أن قواعد نيو مكسيكو لعام 2021 المتعلقة بالنفط والجوية، مثلا، تتطلب من المشغلين أن يلتقطوا 98 في المائة على الأقل من الغاز الطبيعي المنتج من مواقع جديدة للبئر، وقد وضعت لجنة كولورادو لمراقبة الجودة الجوية قيودا مزدهرة باستمرار تتجه نحو الصفر الروتين بحلول عام 2030، وكثيرا ما تتجاوز هذه الإجراءات على مستوى الولايات المعايير الاتحادية، مما يخلق مجموعة من متطلبات التكنولوجيا.

الاتحاد الأوروبي وغيره من الهيئات القضائية الدولية

وفي جميع أنحاء المحيط الأطلسي، يحدد توجيه الاتحاد الأوروبي بشأن الانبعاثات الصناعية قيم الحد الأقصى للانبعاثات بالنسبة لمصانع الاحتراق الكبيرة والمصافي، التي ترسم كميات الغاز المشتعلة بصورة غير مباشرة، وتهدف استراتيجية الاتحاد الأوروبي للميثان، التي تشكل جزءا من الصفقة الخضراء الأوروبية، إلى خفض انبعاثات الميثان بنسبة تصل إلى 55 في المائة بحلول عام 2030 مقارنة بمستويات عام 2020، وتواجه الآن واردات النفط والغاز في أوروبا آليات لتسوية الحدود المقبلة التي تعاقب على ارتفاع معدل الانبعاثات.

وتقتضي الأنظمة الاتحادية الكندية، التي ينفذها منظم الطاقة الكندي، إجراء تخفيضات مزدهرة على أساس كل مرفق على حدة، مع زيادة تركيز أنظمة الوقود النظيفة على استخدام الغاز، كما أن النرويج وغيرها من منتجي بحر الشمال قد أزالوا بشكل منتظم من خلال مزيج من الضرائب الكربونية وولايات الهياكل الأساسية، ولا تزال مبادرة البنك الدولي " زروا روتين فلانغ " التي أقرتها أكثر من 100 حكومة وشركة نفط تولد زخما واضحا.

خصخصة الكربون وإفصاحه عن طريق جهات غير مباشرة

وبالإضافة إلى القواعد المباشرة للقيادة والمراقبة، فإن مخططات تسعير الكربون في ولايات قضائية مثل كولومبيا البريطانية، ونظام الاتحاد الأوروبي لتجارة الانبعاثات، وبرنامج كاليفورنيا للرأس والتبادل يفرض تكاليف طن من مكافئ ثاني أكسيد الكربون ] مبعثرة من المناشير، إذ إن المرفق الكبير الذي يشعل عدة ملايين قدم مكعب يوميا، يمكن أن ترتفع المسؤولية السنوية للكربون إلى عشرات.

كما أن مبادرات الكشف التي يقودها المستثمرون، ولا سيما فرقة العمل المعنية بالكشف عن البيانات المالية المتصلة بالمناخ ومجموعة العمل المتعلق بالمناخ 100+، تدفع الشركات إلى الإبلاغ بشفافية عن أحجام الازدحام وخططها الطويلة الأجل للحد منها، ونتيجة لذلك، لم يعد استرداد الغاز المشتعل مجرد مسألة امتثال - بل هو عنصر أساسي في الإبلاغ عن استدامة الشركات والعلاقات بين المستثمرين.

Key Technologies Driving Flare Gas Recovery

وقد أدت هذه الجهود التنظيمية إلى حفز موجة من الابتكار في مجال تكنولوجيات التقاط واستخدام هذه الحلول تتراوح بين نظم ميكانيكية بسيطة نسبياً وعمليات كيميائية ودينامية متقدمة، وهدفها المشترك هو تحويل مسار النفايات إلى أصول مدرة للدخل أو مخفضة الانبعاثات.

وحدات استرداد الآلات

وتُعد وحدات الاسترداد من الآبار من بين أكثر التكنولوجيات المعتمدة في مجال استعادة الغازات المشتعلة، وتلتقط وحدات خفض الانبعاثات البخار من خزانات التخزين، وثكنات تحميل الشاحنات، والمصادر التي تنتج الغاز المتقطع والخفيف الضغط، بينما يُعدّل النظام وتُعاد البخار إلى المنتج السائل أو ينقل الغاز إلى خط أنابيب.

نظم الغاز إلى السائل (GTL)

وقد تحولت تكنولوجيا الغاز إلى السائل الميثان وغيره من الهيدروكربونات الخفيفة إلى وقود اصطناعية مثل الديزل والنفاثا والشمع، بينما تكتسب وحدات صغيرة الحجم من نوع GTL مصممة لتطبيقات الغاز المشتعلة مساراً، وتستخدم هذه الوحدات عمليات التليفزيون المختلط في موقع تروبش أو الميثانول إلى الغازولين لإنتاج وقود سائل مخفض يمكن أن تتحول إلى مفاعلات صقلية.

جبر الغاز الطبيعي وحقن الخط

وفي الحالات التي توجد فيها هياكل أساسية للأنابيب في غضون بضعة أميال، فإن الغاز الطبيعي المكتظ ] يوفر النقل مسارا مباشرا نحو التموين، ويُنظَّف الغاز المائي لإزالة المياه، والكبريتيد الهيدروجين، وثاني أكسيد الكربون، ثم يُضغط على 600 3 بيزو، ويُحمَّل على مقطورات الأنابيب لنقلها إلى مواقع للوصلات الوصلات المترابطة أو مباشرة إلى مستعملين النهائيين.

توليد الطاقة والمعادن الدقيقة

إن استخدام الغاز المشتعل لتوليد الكهرباء في الموقع هو أحد أسرع تطبيقات التعافي من الارتحال، ويمكن للمحركات الميسرة والمطاطي المصغرة أن تعمل على الغاز الميداني الخام بأقل قدر من العلاج، وأن تنتج الطاقة اللازمة لحفر أجهزة الحفر، أو الضخ، أو حتى الشبكة المحلية، كما أن المحركات المصغرة، بوجه خاص، مناسبة تماماً للسماح بالغاز المشتعل لأنها تتسامح مع تركيبات الوقود المختلفة وتحتاج إلى صيانة أقل من محركات الارتداد ذات حجم أكبر في آن واحد.

الحلول الناشئة: الفصل المسبب للمرض، والنباتات، والأعلام المُصَدَّرة

وتدفع تكنولوجيات الجيل القادم إلى الانتعاش إلى مسارات الغاز الأكثر تحدياً، بينما تستعيد وحدات الفصل المسببة للسرطان سوائل الغاز الطبيعي (NGLs) من الغاز المشتعل عن طريق التبريد، وتحويل الإيثان، والبروبان، والبوتان إلى منتجات قابلة للبيع، وتزيل نظم التعبئة بصورة انتقائية ثاني أكسيد الكربون والمياه، وترفع مستوى الغاز المنخفض الجودة إلى مواصفات خطوط الأنابيب.

الاستحقاقات الاقتصادية والتشغيلية

ويحقق اعتماد نظم استعادة الغاز المشتعل مجموعة من الفوائد الملموسة التي تتجاوز الامتثال التنظيمي، والأسرع هو إيجاد إيرادات جديدة من ما كان سابقاً من مجرى النفايات، إذ يمكن أن يؤدي بيع الغاز المأخوذ به وتحويله إلى طاقة، أو استرداد الغازات غير المألوفة سنوياً إلى توليد مئات الآلاف من الدولارات لموقع واحد من مواقع البئر، وقد أفاد العاملون في حوض المحيط البيرمي بأن تركيب وحدات خفض انبعاثات في البطاريات المحتوية على 35 في المائة.

كما أن نظم العلم تتحسّن مستوى الموثوقية التشغيلية، فهي كثيفة الصيانة؛ وهي تتطلب الغاز التجريبي، والرصد المستمر، وعمليات التفتيش المفاجئة المتكررة، وذلك بتقليل تواتر وحجم الارتباك، وتخفيض تكاليف الصيانة، وتوسيع نطاق حياة معدات الشعلة، وفي كثير من الحالات، يتم استرداد التكلفة الرأسمالية لنظام الاسترداد بالكامل من خلال زيادة مبيعات المنتجات وتخفيض العقوبات البيئية في غضون سنتين إلى أربع سنوات.

(أ) أداء الإدارة البيئية والاجتماعية هو منفعة حاسمة أخرى، وتواجه شركات النفط والغاز المتاجرة في القطاع العام ضغوطاً متزايدة لإثبات خفض الانبعاثات، ويقلل برنامج قوي لاسترداد الغازات المشتعلة مباشرة من النطاق 1 والانبعاثات من النطاق 2، ويحسن قياس كثافة الكربون في الشركة، مما يمكن أن يعزز من الحصول على رأس المال من المستثمرين الذين يُعنىون بالتقييم الإلكتروني.

وتلخص القائمة التالية المزايا الرئيسية التي يُبلغ عنها المشغلون باستمرار بعد تنفيذ نظم استعادة الغاز المشتعل:

  • Reduction in greenhouse gas emissions] – Capture of up to 95% of flare gas that would otherwise be burned or vented.
  • Regulatory compliance assurance] – Avoids fines and reduces reporting burden under EPA NSPS, state rules, and international standards.
  • Revenue from recovered hydrocarbons - Sale of natural gas, NGLs, or electricity compensates equipment costs.
  • Lower flare maintenance] – Fewer flare events mean less thermal stress, longer tip life, and reduced pilot fuel usage.
  • Improved community relations] — Neighbors near flares appreciate diminished noise, light, and air emissions.
  • Strengthened ESG ratings — Transparent reduction programs support higher scores from rating agencies like Sustainalytics and MSCI.

دراسات التبني والأحوال المعيشية في العالم الحقيقي

ولا تنتظر الصناعة أن تكون أجهزة التشغيل التكنولوجية مثالية في جميع أنحاء العالم قد نشرت بالفعل نظماً لاسترداد الغاز المشتعل بنجاح، وفي شلال باكين في شمال داكوتا، قامت شركة متوسطة بتركيب شبكة من وحدات خفض الانبعاثات ومراكز تحميل الغازات النفثالينات في أكثر من 200 موقع جيد، حيث تم تمويل حوالي 40 مليون قدم مكعب قياسي يومياً، ويباع الغاز المسترد إلى مستخدمين صناعيين محليين، ليحلوا الوقود الديزل لتوليد الطاقة الكهربائية.

وفي الشرق الأوسط، أعادت شركة نفط وطنية رئيسية تجهيز مصنعها لفصل الغازات بوحدات للاسترداد الجيني ]، حيث أُسرت 90 في المائة من الغاز المشتعل الذي كان قد أُحرق منذ عقود، وتصدرت الأجهزة الوطنية المستردة كمواد وسيطة للصناعة البتروكيميائية، وأفاد المشغل عن عائد للاستثمار في غضون ثلاث سنوات، لا يُدفع إلا عن طريق بيع المنتجات.

وتشكل العمليات البحرية تحديات فريدة، ولكن حتى هنا، فإن الانتعاش يمضي قدما، وقد حققت شركة الجرف القاري النرويجية ازدهار روتيني شبه صفري باستخدام الغاز الزائد لتوليد الطاقة على متن المزيج وإعادة الحقن في خزانات من أجل تحسين استرداد النفط، وأصبحت سفن تخزين الإنتاج المتدفق وشحنه، بصورة روتينية، تشمل وحدات استعادة الغاز كمعدات قياسية، تستخدم في كثير من الأحيان أجهزة التربينات الدقيقة لتلبية الاحتياجات الكهربائية للسفن.

التوقعات المستقبلية: التلقائية، وآلة الذرة، والهيدروجين

ومع استمرار تشديد اللوائح البيئية وزيادة الرقابة العامة، يتوقع أن يتسارع الابتكار في مجال استرداد الغازات المفلورة في عدة اتجاهات، كما أن إدماج ] الاستخباراتية والتعلم الآلي في نظم الرصد الدقيق يكتسب بالفعل زخماً، كما أن كاميرات تصوير الغاز الضوئي التي يقودها آي يمكن أن تكشف عن حدوث انخفاضات في المعدات غير المتوقعة في الوقت الحقيقي، مما يمكن المشغلين من ضبط نقاط التسرب.

وتبرز تكنولوجيا البلوكشاين كأداة لتتبع الانبعاثات والتحقق من ائتمانات الكربون، إذ يمكن للشركات، بتسجيل تدفقات الغاز المشتعل في دفتر الأستاذ غير القابل للتداول، أن تنتج قوائم جرد للانبعاثات قابلة للمراجعة، تلبي كل من المنظمين وأسواق الكربون الطوعية، وقد أثبت المشروعان الرائدان في تكساس وألبرتا أن معادلات الكربون القائمة على سلسلة من الاختراع من أجل استرداد الغازات المفلورة يمكن أن تباع بأقساط تتراوح بين 20 و30 في المائة و30 في مقابلات التقليدية بسبب شفافيتهم.

وثمة حدود أخرى تتمثل في تحويل الغاز المفلور إلى هيدروجين ].() أما خلايا التحلل الحراري الميثان التي تقسم الغاز الطبيعي إلى الهيدروجين والكربون الصلب، فتتيح مساراً إلى الهيدروجين المنخفض الكربون دون انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، وبالنسبة لمجاري الغاز المفلور التي تحتوي على نسب عالية من الميثان، فإن المفاعلات الصغيرة الحجم لإنتاج الوقود يمكن أن تنتج الهيدروجين للاستخدام المحلي.

وأخيرا، فإن الاتجاه نحو كهربة عمليات حقول النفط سيستمر في دفع عجلة استعادة الغاز المشتعل، حيث أن المزيد من المعدات - من أجهزة الحفر إلى أجهزة ضغط - من الديزل إلى الطاقة الكهربائية - فإن المولدات الموجودة في الموقع التي تغذيها الغاز المشتعل تصبح أكثر جاذبية، وهذا النهج المغلقة لا يزيل الارتباك فحسب بل يخفض أيضا البصمة الكربونية للعمليات الميدانية عن طريق تفكيك الكهرباء من مصادر الأحفور.

وباختصار، فإن التفاعل بين تشديد الأنظمة والابتكار التكنولوجي يعيد تشكيل نهج صناعة النفط والغاز في إدارة الغاز، حيث أن نظم استعادة الغازات المشتعلة تنتقل من تطبيقات النشوء إلى ممارسة تشغيلية موحدة، كما أن الشركات التي تستثمر الآن في عمليات التقاط واستخدام ورصد التكنولوجيات ستكون في وضع جيد يمكنها من نقل الولايات البيئية للعقد القادم مع توليد فوائد ملموسة من القاعدة، والطريق إلى الصفر هو المسار الواضح؛ والسؤال الوحيد هو كيف تسير الصناعة بسرعة.