A queima ou “ queima de gás ” é o ato de queimar, com flares, o lançamento de gás fóssil nas diferentes etapas da exploração do petróleo e do gás natural. Os profissionais freqüentemente usam anglicismo flaring . Por extensão, também falamos de um flare para nomear uma instalação de destruição de gases combustíveis poluídos ou falhas de fabricação em certas fábricas que usam essa forma de decomposição térmica para destruir, por exemplo, certos gases odoríferos.
A queima é a destruição controlada e deliberada de um gás combustível em uma queima . Esta operação queima o gás sem usar sua energia de forma alguma. A queima de gás natural e outros gases combustíveis ocorre em diferentes estágios da cadeia do petróleo.
A queima “upstream” diz respeito ao gás associado , ou seja, o gás natural presente em solução no óleo , que escapa do óleo devido à queda de pressão na saída do poço. Uma quantidade importante na indústria do petróleo é a relação gás-óleo , ou seja, a quantidade, muito variável, de gás associado recuperado com um barril de óleo. Por exemplo, na Nigéria, um metro cúbico de petróleo é acompanhado em média por 278 metros cúbicos de gás natural (medido nos CNTPs ). Este valor varia muito de um depósito para outro. O gás associado é destruído em um flare quando não há possibilidade de vendê-lo ou usá-lo no local.
A queima "downstream" envolve gás destruído em refinarias de petróleo, terminais de gás natural liquefeito , etc. Podemos estender a definição incluindo uma composição de gás semelhante ao gás natural, como gás de aterro e gás de minas de carvão , também destruído ocasionalmente em queima. Mas, mesmo com essa definição, o downstream gera apenas 9,4% da queima, sendo o setor upstream muito predominante.
A queima de “rotina” (ou “produção” ) difere da queima de emergência. No primeiro caso, a queima é contínua e faz parte do funcionamento normal da instalação (é o caso da grande maioria da destruição do gás associado a montante). No segundo caso, é uma medida de emergência, em caso de avaria ou durante determinadas operações de manutenção.
MotivaçõesO gás natural é um combustível muito importante na economia mundial, então sua destruição intencional parece paradoxal. As razões para queimar o gás natural associado em vez de vendê-lo são logísticas e econômicas. O mercado local de gás natural pode ser inexistente ou já saturado. A região pode carecer de infraestrutura de gás. Além disso, tecnicamente, a produção do gás associado é frequentemente dispersa por um grande número de poços, cada um produzindo pouco, de forma irregular, e a pressão na saída do poço é baixa, portanto, pesados investimentos são necessários para coletar o gás e comercializá-lo. Em alguns mercados, como a Rússia, o preço do gás é mantido artificialmente baixo, o que desestimula a monetização do gás associado. O gás natural pode conter quantidades variáveis de CO 2, H 2 S e outros constituintes que o tornam inutilizável como está; o operador é então obrigado, para vender ou utilizar, a investir numa unidade de purificação, o que aumenta os custos adicionais.
Aspectos tecnicosO Banco Mundial estima a destruição do gás natural em 150 bilhões de metros cúbicos por ano. Este volume diminuiu, mas em grau muito menor do que o esperado: redução de cerca de 9 % de 1996 a 2019 . Os principais países envolvidos são:
2015 | 2019 | |
---|---|---|
Rússia | 19,62 | 23,21 |
Iraque | 16,21 | 17,91 |
Estados Unidos | 11,85 | 17,29 |
Irã | 12,10 | 13,78 |
Venezuela | 9,33 | 9,54 |
Argélia | 9,13 | 9,34 |
Nigéria | 7,66 | 7,83 |
Líbia | 2,61 | 5,12 |
México | 5,00 | 4,48 |
Resto do mundo | 52,50 | 51,50 |
150 bilhões de m³ de gás natural são queimados ou liberados a cada ano, ou 30% do consumo europeu anual ou 25% do consumo anual nos Estados Unidos. Os únicos 40 bilhões de metros cúbicos queimados na África seriam suficientes para metade do consumo de energia deste continente. A tabela ao lado mostra os principais países onde ocorrem essas perdas; as diferenças entre os dados comunicados e os medidos mostram que os países estão bem cientes da extensão do problema, com exceção dos países da Comunidade de Estados Independentes (CEI), que o reduzem bastante. É essencialmente gás associado , ou seja, um subproduto fatal gerado durante a produção de petróleo. Outros casos que levam à queima podem ser causados por manipulações relacionadas à segurança, desligamento de determinados equipamentos (compressor de gás) ou períodos exploratórios.
Grande parte da queima não é fácil de registrar, até porque pode ser negada ou minimizada pelo operador de óleo. Assim, os dados técnicos (medições da quantidade de gás queimado por um medidor de vazão ) geralmente estão ausentes ou não são confiáveis. Por esta razão, foram desenvolvidos métodos para avaliar a quantidade de gás queimado a partir de imagens de satélite . O princípio consiste em quantificar a radiação infravermelha dos flares nas imagens de satélite e utilizar uma seleção de locais cujos dados são bem conhecidos como dados de calibração. Esta calibração deve ser realizada para cada instrumento. Os satélites utilizados para este fim são o americano Landsat , o europeu ERS e os satélites ENVISAT.
A destruição em flare de gás natural representa a perda de um recurso não renovável . Os 150 bilhões de metros cúbicos destruídos em 2019 correspondem a 4% do consumo global de gás, ou um terço do consumo da União Europeia .
Com base na quantidade de queima de gás natural destruída em 2018 , as emissões de CO 2cujo resultado direto é cerca de 275 Mt , ou cerca de 0,85% das emissões globais. No entanto, o impacto da queima no aquecimento global não pode ser reduzido a este número: na verdade, a combustão do gás nas chamas é incompleta. A eficiência de um flare é geralmente entre 97 e 98 % , o que significa que dois a três por cento do metano é liberado sem ser queimado. O potencial de aquecimento global de uma molécula de metano liberada em vez de uma molécula de CO 2 sendo 28 vezes superior, este dado aumenta (entre 50 e 75%) o efeito da queima em termos de aquecimento.
Três países, nomeadamente Argélia, Iémen e Iraque, poderiam, em teoria, atingir a redução total das emissões de gases com efeito de estufa, com as quais se comprometeram ao abrigo da Convenção- Quadro das Nações, unidos sobre as alterações climáticas através da eliminação da queima de gás natural. Globalmente, no entanto, a redução da queima pode contribuir apenas marginalmente, na ordem de 2%, para o cumprimento das metas.
A queima de gás natural é uma importante fonte de poluição do ar .
A queima imperfeita do gás de combustão leva a uma alta produção de monóxido de carbono , de monóxido de nitrogênio em dióxido de nitrogênio e dióxido de enxofre . Para o último poluente, a taxa é muito variável de uma região para outra, dependendo do teor de enxofre do gás queimado.
Um estudo publicado em 2016 avaliou as partículas em emissões resultantes da queima em North Dakota . As emissões de 26 flares foram medidas. A taxa de emissão de partículas de negro de fumo foi, em média, 140 mg de negro de fumo por kg de óleo destruído, mas os números são extremamente variáveis (duas ordens de magnitude ) de um flare para outro e dependendo do momento. A estimativa da quantidade de partículas de carbono, resultado da sobrecarga em nível global, permanece muito aproximada, uma vez que este estudo resultou em 20 Gg por ano, enquanto um artigo anterior deu um valor onze vezes maior. Continua a ser uma fonte secundária deste tipo de poluição em comparação com os motores a diesel (da ordem de 1300 Gg , mas localmente importante).
A chama e a luz que emite podem ser fonte de poluição luminosa e perturbar o ambiente nocturno , nomeadamente por provocar situações de armadilhas ecológicas , para determinadas espécies, que podem ter consequências indirectas no caso dos polinizadores , quando ocorrem. para se queimar na chama. Entre os exemplos que ilustram o projeto de Iniciativa Taxonômica Global das Nações Unidas , iniciado no âmbito da implementação da Convenção sobre Diversidade Biológica (CDB), o Secretariado da CDB cita a esse respeito o seguinte exemplo "Membros de uma família de mariposas, chamadas" esfinges , "polinizam várias árvores e plantas nas florestas. Cada espécie dessas mariposas poliniza uma única espécie de planta, o que significa que, se um determinado tipo de borboleta estiver ausente, as plantas que dependem dele não podem ser polinizadas e, portanto, não podem se reproduzir. Recentemente, um taxonomista que trabalhava em uma floresta tropical percebeu que uma tocha de uma refinaria de petróleo próxima estava atraindo e matando essas mariposas às centenas. Considerando o número de anos desde a operação desta refinaria, podemos facilmente estimar o grande número de mariposas mortas e o número de plantas não polinizadas dada a vasta área da floresta. Sem poder dizer o que eram essas borboletas, essa informação importante não poderia ter sido acessível e nenhuma ação corretiva teria sido tomada ” .
A queima leva à combustão incompleta dos hidrocarbonetos, levando a todos os tipos de compostos nocivos; se o gás natural também contém CO 2, H 2 S ou outras impurezas, então este efeito é muito maior. Os efeitos dizem respeito às populações humanas e à agricultura (chuva ácida, metais pesados); Comunidades nigerianas localizadas perto das chamas reclamaram.
É o volume e a composição do gás associado que orientarão seu uso. Se o gás estiver disponível em grandes quantidades, isso justificará financeiramente a instalação de uma planta de purificação e um gasoduto , possivelmente combinando a produção de vários poços vizinhos, para a produção de Gás Liquefeito de Petróleo (GLP).
A primeira forma de reduzir a queima de gás natural é não produzi-lo, melhorando as condições de manejo, caso a caso; essas condições são frequentemente associadas ao fluxo de duas fases de hidrocarbonetos:
Este método é convencionalmente usado no contexto de recuperação aprimorada de óleo; permite manter uma pressão de fundo mais elevada e, portanto, melhorar o percentual de recuperação de óleo, o que torna a operação lucrativa; no entanto, se o gás for ácido (presença de CO 2ou H 2 S), requer materiais e tubos resistentes à corrosão. Do ponto de vista do operador, esse gás não é desperdiçado, ele é simplesmente armazenado e fica disponível para operação futura.
Dependendo das características do depósito, às vezes não é possível reinjetar todo o gás associado sem danificá-lo. Uma solução, então, é às vezes injetar parte do gás em uma formação subterrânea porosa disponível nas proximidades, como um aquífero de grande profundidade - este é um método semelhante ao usado para armazenamento de gás sazonal . O gás assim armazenado fica disponível para futura extração, caso o contexto econômico mude e o torne viável.
Várias soluções estão disponíveis para atualizar o gás de um ou mais poços sem a possibilidade de injetá-lo em uma rede.
Produção de eletricidade e / ou calorTrata-se de instalar, nas imediações do depósito, uma máquina que aproveite o gás natural associado para produzir eletricidade, trabalho mecânico, calor ou uma combinação destas energias. Pode ser uma caldeira , um motor de pistão , uma turbina de combustão , uma usina de ciclo combinado .
O motor de combustão interna é uma boa opção para um pequeno fluxo de gás. Muitos modelos de motores compatíveis com gás natural, variando de algumas dezenas de kW a alguns MW, estão disponíveis no mercado. Um motor pode usar o gás associado de um ou mais poços de petróleo e gerar eletricidade para necessidades operacionais e para injeção na rede elétrica. No entanto, com raras exceções, os motores disponíveis são projetados para operar com gás natural purificado, ou seja, metano quase puro. O uso direto do gás associado, que contém gases inertes e hidrocarbonetos mais pesados (butano, propano), apresenta problemas de estabilidade. É necessário, portanto, ou travar o motor (usando uma mistura pobre ) ou passar por um tratamento, rudimentar, de gás natural.
PetroquímicaUma das aplicações do gás natural é o craqueamento para a produção de metanol , que é um produto petroquímico básico, uma matéria-prima muito importante ( plásticos , tintas , explosivos ). O metanol é líquido à temperatura ambiente, portanto, facilmente transportável. Pequenas unidades de craqueamento, que podem ser instaladas perto de poços, ainda são raras.
LiquefaçãoTrata-se de produzir localmente, em pequenas quantidades, gás natural liquefeito (GNL), que pode ser embarcado em tanques adiabáticos em caminhões. Pode, então, abastecer um posto de abastecimento de veículos, utilizando-o como combustível, ou ser entregue em localidades ou instalações industriais não conectadas à rede principal de gás natural. No final da década de 2010, surgiram as instalações móveis de produção de GNL. Deslocados por caminhão, eles podem ser rapidamente instalados próximos a um poço e movidos conforme necessário.
Marketing de gás natural comprimidoSe as chamas forem fáceis de observar, a liberação direta (en) ventilação ) de gás natural é quase indetectável. Assim, uma política rigorosa de penalização da queima pode ter o efeito perverso de encorajar certos operadores petrolíferos a privilegiar a descarga em vez da queima, com consequências muito mais graves em termos de clima.
A Rússia é o país do mundo que mais destrói gás em flares. O Banco Mundial , com base em dados de satélite, estima o volume destruído em quase 25 bilhões de metros cúbicos em 2020. A maior parte da queima ocorre em campos na Sibéria Ocidental operados por dois conglomerados públicos, Rosneft e Gazprom Neft . O governo estabeleceu uma meta de reduzir a queima para 5% do gás associado, mas essa meta está longe de ser alcançada.
Após um período de redução, a queima voltou a aumentar no final da década de 2010 , devido ao comissionamento de novos campos que não estão ligados à rede de gás natural. As empresas privadas Surgutneftegas e Lukoil recuperam quase 100% do gás associado, ao contrário da Rosneft.
A destruição da queima de gás havia caído para um nível muito baixo nos EUA no final do XX ° século , mas experimentou uma recuperação significativa desde o ano de 2000 , devido ao crescimento da produção de óleo de xisto nos estados de Dakota do Norte e Texas . O volume de gás queimado nos Estados Unidos, portanto, se multiplicou por seis entre 2000 e 2019 , todo o aumento vindo desses dois Estados. Os Estados Unidos voltaram 3 e posição global do volume de queima de gás destruídas, embora adiada para a enorme produção de gás no país, apenas 1,3% são eliminados. A maior parte da queima vem de poços que, no entanto, estão conectados à rede de gás natural, mas esta não consegue absorver toda a sua produção. Um dos motivos é a natureza insustentável da produção de poços de xisto por fraturamento hidráulico . Sua produção de petróleo e, portanto, de gás associado, é muito alta durante os primeiros meses, depois diminui com extrema rapidez. Assim, construir uma infraestrutura suficiente para evacuar todo o gás no pico de produção é economicamente incapacitante, uma vez que depois de alguns meses ele seria subutilizado.
CanadáEntre os principais produtores de petróleo, o Canadá está entre os que praticamente eliminaram a queima. Foi avaliado em 1,2 bilhão de metros cúbicos em 2018. Alberta , onde se concentra a produção de petróleo do país, possui uma extensa rede de gás natural, além da reinjeção subterrânea de gás associado e subprodutos do gás é altamente desenvolvida. A quantidade de gás queimado em Alberta foi reduzida em 80% entre 1996 e 2010.
MéxicoO México destrói grandes quantidades de gás associado em flares, e as quantidades aumentaram no final da década de 2010. Esta situação foi associada por observadores a problemas de infraestrutura, em particular deficiências na purificação de gás, que contém muito nitrogênio em seu estado bruto, e, portanto, não pode ser comercializado sem tratamento adequado.
A Arábia Saudita é freqüentemente citada como um exemplo por sua política de sucesso de eliminação da queima de gás natural. A queima foi onipresente no reino até a década de 1970, mas o estabelecimento de uma rede de gás natural possibilitou o aproveitamento de quase todo o gás associado.
IraqueO Iraque está queimando grandes quantidades de gás, embora tenha que importar gás iraniano para atender às suas necessidades de energia. O governo iraquiano afirmou em 2021 sua intenção de interromper toda a destruição de queimadores de gás até 2025.
IrãClassificação 4 th pelo volume de queima de gás destruídas, Irã destruído gás associado principalmente de campos de petróleo antigos de Khuzestan . Em 2020, o país afirma ter reduzido em um quarto a quantidade de gás queimado em comparação com o ano anterior. Em janeiro de 2021 , uma importante planta de processamento de gás natural foi inaugurada em Bidboland nesta região. Ela processa o gás associado de vários campos para injetá-los na rede de gás, comercializa hidrocarbonetos mais pesados extraídos do gás (putano, propano) e reinjeta gás ácido (CO 2 ) no subsolo.e H 2 S ).
De acordo com o Banco Mundial, a Argélia queimado 9,3 km 3 de gás natural em 2020, o que coloca o país em 5 ª posição global. O gás associado do principal campo de petróleo, Hassi Messaoud , é avaliado desde 2017.
NigériaEmbora formalmente proibido desde 1984 , a queima de gás natural continuou em uma escala muito grande na Nigéria e muitas vezes foi denunciada no país, como uma ilustração de corrupção e falta de autoridade estatal. A Shell tem sido historicamente responsável pela maior parte da queima neste país. Um terminal de exportação de gás natural liquefeito foi inaugurado em 2000 ( Nigéria LNG ), e sua capacidade foi gradualmente aumentada. A reinjeção subterrânea e o uso local de gás também aumentaram, e a proporção de queima de gás diminuiu consideravelmente de 2001 a 2018, de aproximadamente 50% da produção bruta para 10%.
AngolaA produção de petróleo em Angola é muito mais recente do que na Nigéria, Angola só se tornou um grande produtor na década de 2000 . A produção é quase totalmente offshore, ao largo do enclave de Cabinda . Parte do gás é reinjetado nos tanques e uma pequena quantidade é usada para as necessidades de energia das próprias plataformas , mas o resto é freqüentemente destruído em um flare.
O projeto Angola LNG , que visa tornar um país exportador de gás natural liquefeito, entrou em funcionamento em 2013.
Em 2001, uma iniciativa global foi lançada pela Noruega e pelo Banco Mundial para estudar o assunto. Ele descobre que os principais obstáculos para reduzir a queima de gases são
A iniciativa foi transformada em uma Parceria Público-Privada Global para Redução da Queima de Gás (GGFR) na Cúpula Mundial sobre Desenvolvimento Sustentável de 2002 em Joanesburgo . Além do Banco Mundial, essa parceria atualmente inclui BP , Chevron , Eni , ExxonMobil , Hydro , Royal Dutch Shell , Equinor , Total e os governos ou empresas nacionais de petróleo da Argélia, Angola, Camarões, Canadá., Chade, Equador, França, Guiné Equatorial, Indonésia, Nigéria, Noruega e Estados Unidos, com outras empresas e países com expectativa de adesão. A parceria, agora incluindo a OPEP , cobre quase 70% das emissões para a atmosfera e queima em todo o mundo. O objetivo do GGFR é apoiar os governos nacionais e a indústria do petróleo em seus esforços para reduzir a liberação e queima de gases associados à extração de petróleo bruto. O GGFR se concentra em quatro setores de negócios:
O Padrão Global Voluntário para Redução de Vent e Flare fornece orientação sobre como alcançar reduções na ventilação e queima de gases associados à produção de petróleo bruto. Todos os projetos atuais do GGFR devem eliminar cerca de 32 milhões de toneladas de gases de efeito estufa até 2012.
O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo , criado no âmbito do Protocolo de Kyoto , permite que uma nação venda créditos de emissão quando ela provar que economizou uma certa quantidade de emissões de CO 2 ; as reduções de queima e descarga estão dentro desta estrutura, o que muda significativamente a economia das operações; operações desse tipo já estão em andamento em 2007, principalmente na Índia e no Quênia.