Holder Californiens naturgassystem sikkert

Den massive naturgaslækage ved Aliso Canyon kastede lys over Californiens aldrende naturgasinfrastruktur. Og fem års ekstrem tørke krævede også sin vejafgift på transmissionsrørledninger. Nu er Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) blevet tildelt $4,6 millioner af California Energy Commission til to projekter, der har til formål at forbedre sikkerheden og pålideligheden af ​​statens naturgassystem.

Det første projekt, ledet af Yingqi Zhang, vil modtage $3 millioner til at udvikle en mere omfattende tilgang til risikostyring, baseret på integration af realtidsdata og videnskabelige modeller. Det andet projekt, ledet af Jonny Rutqvist, vil modtage 1,6 millioner dollars til at udvikle en ny 3D-metode til at identificere og overvåge områder med høj risiko for jorddeformation forårsaget af synkende land.

"Californiens naturgasbrønde og rørledninger står over for risici, der kan forårsage potentielle skader eller katastrofale begivenheder, " sagde Zhang, en hydrogeolog. "Der er et presserende behov for et risikostyringssystem, der er grundigt, robust, og pålidelig, og det vil lette tidlig skadedetektering og lækageforebyggelse."

Både Zhang og Rutqvist er forskere i Berkeley Labs Earth &Environmental Sciences Area. Zhang vil lede et tværfagligt team af forskere, som vil udvikle og demonstrere et system, der har til formål at hjælpe facilitetsoperatører og risikomanagere med at karakterisere, model, og administrere sikkerheden og integriteten af ​​underjordisk naturgaslagringsinfrastruktur.

Videnskabelige modeller til risikostyring

Californien har 14 underjordiske lagerfaciliteter i 12 felter med en kapacitet på 385 milliarder kubikfod naturgas. Der er omkring 350 aktive brønde på disse felter, hvoraf mange i øjeblikket bruges til naturgas, men de blev designet til olie- og gasproduktion og konstrueret før 1970. Ud over lækager gennem brønde, jordskælv, jordskred, og caprock-frakturering kan også forårsage potentiel skade på naturgaslagerfaciliteter og mulig naturgaslækage.

"Den måde, hvorpå disse brønde blev bygget for årtier siden, er måske ikke tilstrækkelig til nutidens standarder, " sagde Zhang. "De belastninger, de støder på i dag, når de bruges til naturgasinjektion og -udtrækning, blev ikke taget i betragtning under den oprindelige brønddesignproces."

Zhangs system - kaldet Integrated Risk Management and Decision-Support System (IRMDSS) - vil fusionere avancerede overvågningsteknologier med videnskabelige modeller for løbende at vurdere risici og give tidlig lækagedetektion. Det vil også identificere potentielle trusler mod systemet, hjælpe facilitetsoperatører med at administrere data og analysere tendenser, og til sidst hjælpe dem med at evaluere muligheder, der sigter mod at forhindre lækager eller mindske risici.

Med andre ord, IRMDSS vil blive designet til at gøre det muligt for operatører at være mere proaktive i at træffe forebyggende foranstaltninger tidligt, i stedet for at løse et problem, efter det er opstået. "Sammenlignet med nuværende risikoanalysemetoder, IRMDSS giver en mere kvantitativ, fremadrettede analyser med avancerede teknologier, " sagde hun. "Vi planlægger at inkorporere realtidsdata for at opdatere vores model og opdatere vores forudsigelser."

Som officiel partner i projektet, Southern California Gas-forsyningen vil arbejde sammen med holdet om at teste og demonstrere IRMDSS på et af dets underjordiske naturgaslager.

Hvordan tørke førte til jorddeformation

For at gøre tingene værre for statens aldrende rørledninger, den ekstreme tørke førte til store stigninger i grundvandspumpning, hvilket igen har resulteret i hidtil usete nedsynkningsrater. Pacific Gas and Electric Company (PG&E) har sagt, at omkring 50 miles af dets naturgasrørledninger kan blive påvirket af synkende jord.

Californien importerer i øjeblikket omkring 90 procent af sin naturgas, og klimaændringer forventes kun at øge statens afhængighed af grundvand. "En grundlæggende forståelse og evaluering af mulige påvirkninger af naturgastransmissionsledninger er afgørende for risikovurdering og overvågning, sagde Rutqvist.

Berkeley Lab og InfraTerra Inc., i samarbejde med Jet Propulsion Laboratory, PG&E, og naturressourcer Canada, vil udvikle en ny metode, der kombinerer storskala, state-of-the-art fjernmålingsundersøgelser forbundet med avanceret modellering og omvendt analyse af jorddeformation. Et vigtigt fremskridt i denne teknologi er at overveje de fulde 3-D jorddeformationer og deres indvirkning på rørledninger, inklusive både vandrette (laterale) og lodrette komponenter af overfladedeformation.

Overfladedeformationskort vil blive integreret med geologiske, hydrologisk, og tekniske data om naturgasinfrastrukturen ved hjælp af et geografisk informationssystem (GIS).

"Vi vil kombinere al denne analyse og forsøge at komme med en forudsigelig metode til at forudsige risikoen for naturgasinfrastrukturen, som fremtidige tørkerelaterede nedsynkningsscenarier udgør, sagde Rutqvist.

Begge projekter vil ikke kun sænke omkostningerne og give større pålidelighed af naturgassystemet, men vil også minimere metanlækager og dermed reducere udledningen af ​​drivhusgasser og beskytte folkesundheden.

"Vores team har en masse ekspertise inden for avanceret overvågningsteknologi og modellering, " sagde Zhang. "Det er meget spændende, at vi kan bruge vores viden til at løse et reelt problem. Vi forventer, at anvendelsen af ​​vores system vil resultere i lavere afbødningsomkostninger - og forhindre afbrydelser af vores energiforsyning."