Emisiones fugitivas de gases

Las emisiones fugitivas de gases son emisiones de gas (típicamente gas natural , que contiene metano ) a la atmósfera o al agua subterránea ^{[ 1 ]} que resultan de la actividad minera de petróleo y gas o carbón . ^{[ 2 ]} En 2016, estas emisiones, cuando se convirtieron a su impacto equivalente en dióxido de carbono , representaron el 5,8 % de todas las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero . ^{[ 2 ]}

La mayoría de las emisiones fugitivas son el resultado de la pérdida de integridad del pozo debido a revestimientos de pozo mal sellados por cemento geoquímicamente inestable . ^{[ 3 ]} Esto permite que el gas escape a través del propio pozo (conocido como flujo de ventilación del revestimiento superficial) o mediante migración lateral a lo largo de formaciones geológicas adyacentes (conocido como migración de gas). ^{[ 3 ]} Aproximadamente el 1-3% de los casos de fugas de metano en pozos de petróleo y gas no convencionales son causados ​​por sellos imperfectos y cemento deteriorado en los pozos. ^{[ 3 ]} Algunas fugas también son el resultado de fugas en equipos, prácticas intencionales de liberación de presión o liberaciones accidentales durante las actividades normales de transporte, almacenamiento y distribución. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

Las emisiones se pueden medir utilizando técnicas terrestres o aéreas. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 7 ]} En Canadá , se cree que la industria del petróleo y el gas es la mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero y metano , ^{[ 8 ]} y aproximadamente el 40% de las emisiones de Canadá se originan en Alberta . ^{[ 5 ]} Las emisiones son en gran medida autoinformadas por las empresas. El Regulador de Energía de Alberta mantiene una base de datos sobre pozos que liberan emisiones fugitivas de gas en Alberta, ^{[ 9 ]} y la Comisión de Petróleo y Gas de Columbia Británica mantiene una base de datos de pozos con fugas en Columbia Británica . Las pruebas de pozos en el momento de la perforación no fueron obligatorias en Columbia Británica hasta 2010, y desde entonces el 19% de los pozos nuevos han reportado problemas de fugas. Esta cifra puede ser una estimación baja, como sugiere el trabajo de campo realizado por la Fundación David Suzuki . ^{[ 1 ]} Algunos estudios han mostrado que un rango del 6 al 30% de los pozos sufren fugas de gas. ^{[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

Canadá y Alberta tienen planes para políticas para reducir las emisiones, que pueden ayudar a combatir el cambio climático . ^{[ 12 ] [ 13 ]} Los costos relacionados con la reducción de emisiones dependen mucho de la ubicación y pueden variar ampliamente. ^{[ 14 ]} El metano tiene un mayor impacto en el calentamiento global que el dióxido de carbono , ya que su fuerza radiativa es 120, 86 y 34 veces mayor que la del dióxido de carbono, cuando se considera un marco de tiempo de 1, 20 y 100 años (incluida la retroalimentación del carbono climático ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 9 ]} Además, conduce a aumentos en la concentración de dióxido de carbono a través de su oxidación por el vapor de agua . ^{[ 17 ]}

Las emisiones fugitivas de gases pueden surgir como resultado de las operaciones de exploración de hidrocarburos , como por ejemplo de gas natural o petróleo .

A menudo, las fuentes de metano también son fuentes de etano , lo que permite derivar las emisiones de metano en función de las emisiones de etano y las proporciones de etano/metano en la atmósfera. Este método ha dado una estimación de un aumento de las emisiones de metano de 20 Tg por año en 2008 a 35 Tg por año en 2014. ^{[ 18 ]} Una gran parte de las emisiones de metano puede ser aportada por solo unos pocos "superemisores". ^{[ 19 ]} La tasa de aumento anual de las emisiones de etano en América del Norte entre 2009 y 2014 fue del 3-5%. ^{[ 18 ]} Se ha sugerido que el 62% del etano atmosférico se origina en fugas asociadas con las operaciones de producción y transporte de gas natural. ^{[ 20 ]} También se ha sugerido que las emisiones de etano medidas en Europa se ven afectadas por las operaciones de fracturación hidráulica y producción de gas de esquisto en América del Norte. ^{[ 21 ]} Algunos investigadores postulan que los problemas de fugas son más probables en pozos no convencionales , que son fracturados hidráulicamente, que en pozos convencionales. ^{[ 1 ]}

Aproximadamente el 40% de las emisiones de metano en Canadá ocurren dentro de Alberta, según el Informe del Inventario Nacional. De las emisiones antropogénicas de metano en Alberta, el 71% son generadas por el sector del petróleo y el gas. ^{[ 5 ]} Se estima que el 5% de los pozos en Alberta están asociados con fugas o venteo de gas natural. ^{[ 22 ]} También se estima que el 11% de todos los pozos perforados en Columbia Británica, o 2739 pozos de 24599, han reportado problemas de fugas. ^{[ 1 ]} Algunos estudios han estimado que entre el 6% y el 30% de todos los pozos sufren fugas de gas. ^{[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

Existen varios métodos para detectar emisiones de gas fugitivas. A menudo, las mediciones se toman en o cerca de las cabezas de pozo (mediante el uso de muestras de gas del suelo, torres de covarianza de remolinos, cámaras de flujo dinámico conectadas a un analizador de gases de efecto invernadero), ^{[ 3 ]} pero también es posible medir las emisiones utilizando una aeronave con instrumentos especializados a bordo. ^{[ 4 ] [ 24 ]} Un estudio aéreo en el noreste de la Columbia Británica indicó emisiones que emanan de aproximadamente el 47% de los pozos activos en el área. ^{[ 8 ]} El mismo estudio sugiere que las emisiones reales de metano pueden ser mucho mayores que las que informa la industria o estima el gobierno. Para proyectos de medición a pequeña escala, se pueden utilizar inspecciones de fugas con cámaras infrarrojas , trazadores de inyección de pozos y muestreo de gas del suelo . Estos suelen ser demasiado laboriosos para ser útiles para las grandes compañías de petróleo y gas, y a menudo se utilizan estudios aéreos en su lugar. ^{[ 7 ]} Otros métodos de identificación de fuentes utilizados por la industria incluyen el análisis de isótopos de carbono de muestras de gas, registros de ruido del revestimiento de producción y registros de neutrones del pozo revestido. ^{[ 25 ]} Las mediciones atmosféricas mediante muestreo aéreo o terrestre suelen estar limitadas en densidad de muestras debido a restricciones espaciales o limitaciones en la duración del muestreo. ^{[ 19 ]}

Una forma de atribuir el metano a una fuente específica es mediante mediciones continuas de isótopos estables de carbono del metano atmosférico (δ¹³CH₄ ⁾ en la columna de metano de fuentes antropogénicas _{, utilizando un sistema analítico móvil. Dado que los diferentes tipos y niveles de madurez del gas natural presentan diferentes valores} ^de δ¹³CH₄ , estas mediciones pueden utilizarse para determinar el origen de las emisiones de metano. Las actividades relacionadas con el gas natural emiten columnas ^de metano con valores de ^δ¹³CH₄ que oscilan entre -41,7 y -49,7 ± ^{0,7 ‰} . [ _{5 ]}

Las altas tasas de emisiones de metano medidas en la atmósfera a escala regional, a menudo mediante mediciones aéreas, pueden no representar las tasas típicas de fugas de los sistemas de gas natural. ^{[ 19 ]}

Las políticas que regulan la notificación de emisiones fugitivas de gases varían, y a menudo se hace hincapié en la autodeclaración por parte de las empresas. Una condición necesaria para regular con éxito las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) es la capacidad de monitorear y cuantificar las emisiones antes y después de la entrada en vigor de las regulaciones. ^{[ 26 ]}

Desde 1993, la industria del petróleo y el gas en Estados Unidos ha tomado medidas voluntarias para adoptar nuevas tecnologías que reduzcan las emisiones de metano, además del compromiso de emplear las mejores prácticas de gestión para lograr reducciones de metano a nivel sectorial. ^{[ 27 ]} En Alberta, el Regulador de Energía de Alberta mantiene una base de datos de casos autoinformados de migración de gas y flujos de ventilación de revestimiento superficial en pozos de la provincia. ^{[ 9 ]}

La notificación de fugas en la Columbia Británica no comenzó hasta 1995, cuando se exigió realizar pruebas de fugas en los pozos tras su abandono. Las pruebas durante la perforación del pozo no fueron obligatorias en la Columbia Británica hasta 2010. ^{[ 1 ]} Entre los 4017 pozos perforados desde 2010 en la Columbia Británica, el 19%, o 761 pozos, han reportado problemas de fugas. ^{[ 1 ]} Sin embargo, el trabajo de campo realizado por la Fundación David Suzuki ha descubierto pozos con fugas que no estaban incluidos en la base de datos de la Comisión de Petróleo y Gas de la Columbia Británica (BCOGC), lo que significa que el número de pozos con fugas podría ser mayor que el reportado. ^{[ 1 ]} Según la BCOGC, el flujo de ventilación del revestimiento superficial es la principal causa de fugas en los pozos en un 90,2%, seguido de la migración de gas en un 7,1%. Con base en la tasa de fuga de metano de los 1493 pozos reportados que actualmente presentan fugas en la Columbia Británica, se estima una tasa de fuga total de 7070 m³ ^diarios (2,5 millones de m³ ^anuales ), aunque esta cifra podría estar subestimada, como lo demuestra el trabajo de campo realizado por la Fundación David Suzuki. ^{[ 1 ]}

Los inventarios de fugas de abajo hacia arriba implican determinar las tasas de fuga promedio para diversas fuentes de emisión, como equipos, pozos o tuberías, y extrapolar esto a la fuga que se estima como la contribución total de una empresa determinada. Estos métodos generalmente subestiman las tasas de emisión de metano, independientemente de la escala del inventario. ^{[ 19 ]}

El proceso de intervención en el caso de pozos con fugas afectados por flujos de ventilación de revestimiento superficial y migraciones de gas puede implicar la perforación del área de intervención, el bombeo de agua dulce y luego de lodo al pozo, y la cementación correctiva del intervalo de intervención utilizando métodos como la compresión de Bradenhead , la compresión de cemento o la compresión de circulación. ^{[ 25 ]}

• fuga de gas
• Ventilación de gas
• Pozos abandonados en Alberta, Canadá