← Terug naar categorie Inspectie en zichtsystemen

Hoe kan diffuse uitstoot in olie- en gastoepassingen worden verminderd

OGI-technologie

Het visualiseren van koolwaterstofgassen helpt ventileren naar de atmosfeer te voorkomen

Door Craig O'Neill, Strategic Business Development Manager, FLIR

Infrarood (IR) warmtebeeldcamera's worden al decennia lang gebruikt voor een verscheidenheid aan olie- en gastoepassingen, waaronder elektrische / mechanische inspecties, inspecties op tankniveau en zelfs onderzoeken van pijpintegriteit in procesapparatuur. In de afgelopen jaren is nieuwe OG-technologie (Optical Gas Imaging) ontwikkeld die koolwaterstofgassen en vluchtige organische stoffen (VOS) kan detecteren die in de atmosfeer uitmonden of lekken. OGI kan worden gebruikt om te voldoen aan de wettelijke emissiereductievereisten en tegelijkertijd het productverlies helpen verminderen, wat op zijn beurt een positief rendement op de investering oplevert. OGI-camera's zijn een enorme tijdsbesparing in vergelijking met andere inspectietechnologieën en bieden ook veiligheidsvoordelen voor operators. Grote energiebedrijven gebruiken OGI-camera's zoals de FLIR GF320 om duizenden componenten snel te controleren en mogelijke gaslekken in realtime te identificeren.

Technologieën voor het verminderen van diffuse emissies in olie- en gastoepassingen

De Amerikaanse aardgasindustrie als geheel stootte 162.4 miljoen metrische tonnen CO2-equivalent van methaan uit in 2015. [1] Naast de regelgevingsnalevingskwesties is dit hetzelfde als verloren product voor operators. De industrie wordt geconfronteerd met hoe aardgaslekken bij potentiële ontsnappingspunten, inclusief compressorstations, verwerkingsinstallaties, hydraulisch gebroken putten en langs transportlijnen, het best kan worden gevonden en hersteld.

Vóór de ontwikkeling van OGI-camera's hebben de meeste olie- en gasinstallaties een toxische-dampanalysator (TVA) gebruikt, ook wel een "sniffer" genoemd, om de gasconcentraties te analyseren en het in de atmosfeer uitgestoten gas te kwantificeren. TVA's zijn betrouwbaar, relatief goedkoop en kunnen de meeste gassen identificeren. Het nadeel ten opzichte van een OGI-camera is dat de operator precies moet weten waar hij naar toe moet gaan om de fout te zoeken - en deze fysiek aan te raken. Met andere woorden, sniffers zijn net als het spelen van de staart op de ezel, terwijl optische gasafbeeldingen hetzelfde spel zijn - maar zonder een blinddoek. OGI is ook aanzienlijk (5-10 keer) sneller dan een sniffer.

Optische gasbelichting biedt ook verschillende veiligheidsvoordelen ten opzichte van een traditionele TVA. Hiermee kan op afstand een gas worden gedetecteerd dat mogelijk kan exploderen of gezondheidsklachten kan veroorzaken bij mensen die in het gas ademen. Met OGI-camera's kunnen operators tijdens inspecties op veilige afstand blijven. In plaats van in een gaswolk te staan, kunnen ze op de grond blijven staan, wijzen naar een plek 10 of 20 meter hoog en bepalen of het gas in de atmosfeer lekt.

Dieper kijken naar optische gasbelichting

Een optische gascamera is een zeer gespecialiseerde versie van een IR- of warmtebeeldcamera. Het bestaat uit een lens, een detector, elektronica die het signaal van de detector verwerkt en een zoeker of scherm waarmee de gebruiker het beeld van de camera kan zien. [2]

optische gasafbeeldingskern

Figuur 1. Intern ontwerp van optische beeldvorming van gas.

Optische gasbeeldvorming kan worden vergeleken met kijken door een camcorder - de gebruiker ziet een gaspluim uitblazen die anders volledig onzichtbaar zou zijn voor het blote oog. De gaspluim ziet eruit alsof hij uit een brandend voorwerp komt, bijna als rook van een sigaret of een sigaar.

Om deze gaspluim te zien gebruikt een OGI-camera een unieke spectrale filtermethode waarmee een bepaalde gassamenstelling kan worden gedetecteerd. Het filter wordt voor de detector gemonteerd en er mee gekoeld om eventuele stralingsuitwisseling tussen het filter en de detector te voorkomen. Het filter beperkt de golflengten van de straling die door de detector kunnen stromen naar een zeer smalle band die de bandpas wordt genoemd. Deze techniek wordt spectrale aanpassing genoemd. Zien Figuur 1.

OGI-camera's gebruiken kwantumdetectoren die tot cryogene temperaturen moeten afkoelen (rond 70K of -203 ° C). Midwave-camera's die koolwaterstofgassen zoals methaan detecteren, werken gewoonlijk in het 3-5-micrometerbereik (μm) en gebruiken een indiumantimonide (InSb) -detector. Longwave camera's die gassen zoals zwavelhexafluoride detecteren, hebben de neiging om in het 8-12 μm-bereik te werken en gebruiken een quantum-well infrarood fotodetector (QWIP).

OGI-camera's maken gebruik van de absorberende aard van bepaalde moleculen om ze in hun eigen omgeving te visualiseren. De camera-focal plane arrays (FPAs) en optische systemen zijn specifiek afgestemd op zeer smalle spectrale bereiken, in de orde van honderden nanometers, en zijn daarom ultra-selectief. Alleen in het infrarode gebied absorberende gassen die worden begrensd door een smalbanddoorlaatfilter kunnen worden gedetecteerd. Voor de meeste gasverbindingen zijn de infraroodabsorptie-eigenschappen afhankelijk van de golflengte.

Bijvoorbeeld het gele gebied in Figuur 2 toont een spectraalfilter ontworpen om overeen te komen met het golflengtegebied waar de meeste achtergrond-infrarode energie door methaan zou worden geabsorbeerd.

methaan

Als de camera wordt gericht op een scène zonder gaslek, zullen objecten in het gezichtsveld infraroodstraling uitzenden via de lens en het filter van de camera. Als er een gaswolk tussen de objecten en de camera bestaat en dat gas straling in het banddoorlaatbereik van het filter absorbeert, zal de hoeveelheid straling die door de wolk naar de detector gaat worden verminderd. Als u de cloud in relatie tot de achtergrond wilt zien, moet er een stralend contrast zijn tussen de cloud en de achtergrond.

Om de sleutels tot het zichtbaar maken van de wolk samen te vatten: het gas moet infraroodstraling absorberen in de golfband die de camera ziet; de gaswolk moet een stralend contrast hebben met de achtergrond; en de schijnbare temperatuur van de wolk moet anders zijn dan de achtergrond. Bovendien maakt beweging de wolk beter zichtbaar.

Regulatory standards guide-technologie die wordt gebruikt om gas dat in de atmosfeer wordt uitgestoten te detecteren

Verschillende wettelijke normen beïnvloeden welke technologie wordt gebruikt om gas dat in de atmosfeer wordt uitgestoten te detecteren. De sniffer blijft de vereiste methode voor sommige olie- en gasvoorschriften, met OGI-camera's een secundaire tool. Voor nieuwere wettelijke normen in de olie- en gasindustrie in de VS wordt OGI als de beste methode beschouwd, met de sniffer als secundaire methode.

De methode van het Environmental Protection Agency 21 - Bepaling van de vluchtigheid van vluchtige organische verbindingen, specificeert dat optische gastechnologie kan worden beschouwd als een alternatieve werkmethode (AWP) om te voldoen aan methode 21. (De sniffer was de oorspronkelijk gespecificeerde methode en operators moeten de Sniffer-methode nog eenmaal per jaar gebruiken.)

In 2016 heeft de EPA Quad Oa uitgegeven, afgekort Code of Federal Regulations (CFR) 40, deel 60, subpart OOOOa. Deze wijzigingen in de New Source Performance Standards (NSPS) van de EPA definiëren emissienormen voor vluchtige organische stoffen (VOS) en kwantificeren noodzakelijke emissiereducties. Quad Oa omvat methaanvoorschriften die stroomopwaartse olie- en gasfaciliteiten vereisen om emissies te beperken; de voorschriften zijn voornamelijk van toepassing op wellpads en compressiestations. Voor Quad Oa wordt optische gasbeeldvorming beschouwd als het beste systeem van emissiereductie (BSER).

Bovendien hebben Environment and Climate Change Canada (ECCC) en Alberta Environment and Parks (AEP) onlangs nieuwe voorschriften geïntroduceerd die inspectie van alle apparatuur vereisen met ofwel een optische gascamera of een sniffer door 2019.

Andere landen over de hele wereld zullen waarschijnlijk de komende jaren voorschriften invoeren die vergelijkbaar zijn met deze proactieve Noord-Amerikaanse emissiebeheersings- en methaanreductieregels.

Nieuwe OGI-technologie ideaal voor olie- en gastoepassingen

voorzienigheid fotonicaIn de afgelopen jaren is nieuwe technologie op de markt gekomen om te voldoen aan de behoefte aan OGI voor olie- en gastoepassingen. De FLIR GF320 werkt bijvoorbeeld samen met de Providence Photonics QL320 om gebruikers de mogelijkheid te geven om de uitstoot te verminderen, terwijl de voordelen worden uitgedrukt in liters per minuut, of grammen per uur dat wordt uitgestoten - nuttige informatie voor wie op zoek is naar een economische rechtvaardiging voor een optische gasbeeldvorming programma. Niet alleen kan het worden gebruikt om emissies te stoppen en de effectiviteit van lekdetectieprogramma's te kwantificeren, het kan ook worden gebruikt om reparaties te kwantificeren en prioriteiten te stellen. Geïntegreerde GPS-gegevens helpen operators bij het identificeren van de precieze locatie van fouten en lekken, voor snellere reparaties.

Een andere innovatieve technologie van FLIR is de GFx320, een OGI-camera die onafhankelijk is gecertificeerd als Intrinsiek veilig voor Zone 2 en Klasse 1; Div 2-omgevingen. Dankzij deze intrinsiek veilige aanduiding kunnen landmeters vol vertrouwen werken binnen kritieke veiligheidszones en gevaarlijke locaties.

Daarnaast kan de optische FLIR-warmtegenerator ook worden gebruikt om de temperatuur te meten als onderdeel van de meer typische IR-camera's voor elektrische / mechanische inspectietaken, zodat de camera's eigenlijk functionaliteit voor twee doelen bieden.

Optische gasbeeldvorming verlaagt de kosten en verbetert de veiligheid voor grote olie- en gasbedrijven

Optische gasbelichting is gebruikt om te voldoen aan voorschriften, terwijl er geld wordt bespaard en de veiligheid van de gebruiker wordt verbeterd. Een voorbeeld is Jonah Energy uit Wyoming, dat in 2005 begon met het gebruik van optische gasbeeldvormingstechnologie om diffuse emissies te vinden in zijn productiefaciliteiten. [3] Het bedrijf inspecteert elke maand de 150-faciliteiten en inspecteert de 1,700-bronnen binnen een jaar. Jonah gebruikt een FLIR GF320 infraroodcamera voor methaan- en VOC-detectie en biedt visuele bevestiging van lekken zo klein als 0.8 gram / uur.

Jonah Energy ontdekte dat het grote voordeel van de FLIR GF320 het vermogen is om grote gebieden te scannen en in realtime gaspluimen te visualiseren. Dit helpt inspecteurs om de oorzaak van diffuse emissies op te sporen en het reparatieproces onmiddellijk te starten, waardoor OGI-inspecties efficiënter zijn dan Method 21-onderzoeken. Tijdens een veldstudie uitgevoerd voor de stad Fort Worth, TX, stelden inspecteurs vast dat het scannen met infraroodcamera's ten minste negen keer sneller was dan het uitvoeren van methode 21-scans op dezelfde site-apparatuur.

De snelheid van OGI-scans maakt het gemakkelijker voor olie- en gasproducenten om apparatuur vaker te inspecteren. De EPA merkt op dat frequentere inspecties en reparaties de voortvluchtige methaan- en VOC-emissies aanzienlijk kunnen verminderen. Zo kunnen driemaandelijkse enquêtes de uitstoot met 80 procent verminderen, terwijl halfjaarlijkse monitoring-enquêtes en reparaties emissies met 60 procent kunnen verminderen.

Sinds 2010 heeft Jonah diffuse emissies verminderd met 75 procent. Het reduceerde ook de reparatietijd van 705 uur naar 106, verlaagde de arbeidskosten van $ 58,369 naar $ 7,500 en verlaagde de gasverliezen van $ 348,000 naar $ 20,500. Emissies in ton gingen van 351 naar 31.

Jonah Energy zegt dat hun maandelijkse Leak Detection and Repair (LDAR) -programma met OGI-technologie zowel effectief als consistent winstgevend is geweest. Hun cumulatieve gasbesparingen waren in de afgelopen zes jaar hoger dan $ 5 miljoen, wat de totale programmakosten ruimschoots dekte.

Een ander voorbeeld is ConocoPhillips, dat een pilot voor optische lekdetectie en metingen uitvoerde bij 22 CPC-faciliteiten om de beste beheersmethoden voor diffuse emissiebeheer te testen. De onderzoeksresultaten werden gebruikt om de voordelen van het gebruik van de OGI-technologie te evalueren als onderdeel van het plan voor diffuse emissiebeheer voor de Canadese activiteiten van het bedrijf. [4]

De studie identificeerde 144-lekkende componenten, die samen ongeveer $ 358,000 in verloren product bedroegen. Het verloren product resulteerde in methaanlekken die meer dan 21,000-ton per jaar aan kooldioxide-equivalenten (CO2e) bijdroegen aan de uitstoot van broeikasgassen (BKG). Volgens de studie zou 92 procent van de bronnen economisch kunnen worden gerepareerd, wat resulteert in netto huidige besparingen van meer dan $ 2 miljoen. [3]

Inspectair, een toonaangevende internationale leverancier van gespecialiseerde technologie voor visuele inspectie op afstand, vertrouwt op de FLIR GF320-camera voor optische gascamera's voor zowel onderhoudsinspecties en koolwaterstoflekdetectie in koolwaterstofproductie-installaties of voor de inspectie van elk materiaal dat koolwaterstof als brandstof gebruikt. Ze merken dat de GF320-camera veel sneller een breder gebied kan scannen en gebieden kan volgen die moeilijk te bereiken zijn met hulpmiddelen voor contactmeting

gascamera

"We hebben bepaalde hulpmiddelen voor contactmeting gebruikt, zoals laserdetectors of lek sniffers", zegt Cailean Forrester van Inspectair. "Maar het probleem is dat je recht naar het object moet gaan, wat niet altijd veilig of zelfs mogelijk is. Met andere woorden, deze aanpak is beperkt en niet erg nauwkeurig. Met een optische gascamera zoals de GF320 kun je echter een veilige afstand aanhouden en toch gaslekken met grote precisie detecteren. "

Ron Lucier, een instructeur bij het Infrared Training Centre in Nashua, NH, noemt het belang van het op veilige afstand kunnen controleren op gaspluimen. "Methaan en andere koolwaterstoffen zijn niet alleen ontvlambaar, maar kunnen ook in hoge concentraties verstikking veroorzaken", legt Lucier uit. "Met TVA gas 'sniffers' weet je dat het gas er is, maar je weet niet hoeveel. Gebruikers van OGI kunnen onmiddellijk de grootte van de gaspluim zien - iets dat onmogelijk te maken is met een gassnuffel. "

Innovatief product identificeert en stopt diffuse gasemissies

In april ontving 2018, FLIR de Technology Innovation Award voor zijn GF320-camera bij de Oil and Gas Methane Leadership Awards, uitgereikt door het Global Methane Forum in Toronto, Canada. [5] De prijs werd uitgereikt door het Center for Clean Air Policy, Clean Air Task Force, Environmental Defence Canada, Environmental Defense Fund en het Pembina Institute.

Volgens het Pembina Institute, "werd FLIR gekozen vanwege zijn innovatieve sensoroplossingen, waaronder kosteneffectieve handheld camera's die door de industrie kunnen worden gebruikt om diffuse emissies te identificeren en te stoppen, waardoor het milieu wordt beschermd en geld wordt bespaard." Ze stelden ook dat organisaties "hebben gebruikte deze technologie om de bron en de omvang van emissies te identificeren en de beleidsontwikkeling te informeren. "

Referenties

  1. Inventarisatie van VS-broeikasgasemissies en -putten, 2018 volledig rapport, opgehaald 6 / 14 / 18, pag 191 (Energy 3-77)
  2. De wetenschap achter Optical Gas Imaging - www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/OGI_012/OGI_012_US.pdf, 6 / 11 / 18 opgehaald.
  3. Optical Gas Imaging bespaart geld en middelen voor Jonah Energy, www.flirmedia.com/MMC/THG/Brochures/OGI_014/OGI_014_US.pdf , 6 / 11 / 18 opgehaald.
  4. T. Trefiak, ConocoPhillips, OGI Pilot Study: Lekdetectie en meting, 2006, www.docplayer.net/17797465-Pilot-study-optical-leak-detection-measurement-report-completed-by-terence-trefiak.html
  5. Wereldwijde leiders voor methaanreductie geëerd in Canada, www.pembina.org/media-release/global-methane-reduction-leaders-honoured-canada, 6 / 11 / 18 opgehaald.

FLIR Commercial Systems

Wij ontwerpen, produceren en Market Thermal Imaging Infrared Camera

Handtekening: Gouden lidmaatschap

Gerelateerd nieuws

Laat een reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd *

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Ontdek hoe uw reactiegegevens worden verwerkt.