Leckerkennungstechnologien bieten Lösungen für die Pipeline-Sicherheit

Die Erdgasindustrie steht unter ständigem Druck, die öffentliche Sicherheit zu gewährleisten und die Menge an Methan zu reduzieren, die als Treibhausgas (THG) in die Atmosphäre gelangt. Dies umfasst die gesamte Erdgasversorgungskette vom Bohrlochkopf bis zur Brennerspitze oder von Upstream, Exploration und Produktion bis Midstream, Sammlung, Lagerung und Transport bis hin zu nachgelagerten Verteilungsvorgängen. Die Branche ist nicht nur weiterhin mit Vorschriften der Federal Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) und den jeweiligen staatlichen Regulierungsbehörden für Pipeline-Sicherheit konfrontiert, sondern auch von bundes- und bundesstaatlichen Umweltschutzbehörden (EPA).

Die Branche hat seit den Anfängen des Einsatzes sowohl tragbarer als auch mobiler Flammenionisations-Leckerkennungstechnologie (FID), bei der eine Mischung aus Wasserstoff- und Stickstoffbrennstoff in einem Detektor verwendet wurde, um über Erdgasrohrnetze zu gehen oder zu fahren, einen langen Weg zurückgelegt. Diese Geräte erforderten neben externen Flaschen mit Kalibriergasen einen erheblichen Wartungsaufwand.

Der Schlüssel zur Reduzierung der Methanemissionen sowohl aus ober- als auch unterirdischen Anlagen sind regelmäßige Inspektionen zur Lecksuche, die mithilfe fester Gasdetektion, fahrzeugbasierter Technologien und tragbarer Instrumente durchgeführt werden können. Die Branche erlebt das Aufkommen luftgestützter Technologien wie Satelliten, Starrflügelflugzeuge, Hubschrauber und unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) oder Drohnen. Wir nennen dies den „geschichteten“ Ansatz zur Lecksuche, bei dem mehrere Schutzebenen Leckstellen erkennen, lokalisieren und zur Reparatur lokalisieren können.

Für die Lecksuche gibt es keine einzelne Technologie, sondern eine Vielzahl, je nach Anlagenstandort, Anwendung und gewünschtem Ergebnis. Die meisten Geräte erkennen Methan, den Hauptbestandteil von Erdgas und als Treibhausgasemission den Hauptverursacher des Klimawandels. Die Daten aller dieser Technologien können in einer Softwareanwendung für die Bundes- und Landesberichterstattung sowie für Folgereparaturen erfasst werden. Zu den Daten können GPS-Koordinaten von Rohrleitungsnetzen gehören, die zur Überprüfung auf Lecks untersucht wurden, mit Datums- und Zeitstempeln, Leckorten, Leckklassifizierung, Leckquantifizierung und Instrumentenkalibrierung zur dauerhaften Aufzeichnung. Wir wissen auch, dass ein Mercaptan oder ein Sulfid Erdgas als Geruchsstoff zugesetzt werden kann, damit die Öffentlichkeit sie über ihren Geruchssinn wahrnehmen kann, um auf ein mögliches Leck hinzuweisen. Dies wird jedoch hauptsächlich in Verteilungsanlagen verwendet und ist bei der Übertragung oder Gasgewinnung nicht üblich. Die im Folgenden besprochenen Technologien erkennen das Methan im Erdgas und nicht den hinzugefügten Geruchsstoff.

Fest installierte Gasdetektoren, die auf der TDLAS-Technologie (Open Path Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy) basieren, überwachen Anlagen rund um die Uhr auf Methanemissionen. Diese Technologie wird typischerweise an Bohrstandorten, unterirdischen Speichern, Torstationen und Pipeline-Standorten mit hoher Konsequenz (HCA) eingesetzt. Für die kontinuierliche Überwachung von Anlagen auf Leckanzeigen werden verschiedene Technologien eingesetzt, von Open-Path-Lasern bis hin zu Punktsensoren. Mit diesen Technologien können keine genauen Standorte bestimmt werden, sie können jedoch einen allgemeinen Standort für die Nachverfolgung mit tragbarer Technologie liefern.

Advanced Mobile Leak Detection (AMLD) mit Open-Path-TDLAS-Technologie zur Erkennung von Erdgaslecks in Sammel-, Transport- und Verteilungspipelines. Mit dieser Technologie können sowohl Methan als auch Ethan getrennt in Teilen pro Milliarde (ppb) nachgewiesen werden. Dies ermöglicht es dem Betreiber, Pipeline-Lecks von natürlich vorkommendem biogenem Gas, Sumpf-, Sumpf-, Zersetzungs- oder Abwassergas zu unterscheiden. Fahrzeuge, die mit AMLD ausgestattet sind, können viel schneller fahren und ermöglichen eine häufigere Abdeckung von Vermögenswerten, was sowohl der öffentlichen Sicherheit als auch der weiteren Emissionsreduzierung dient. Diese Systeme verfügen über sehr ausgefeilte Softwarepakete, um Erkennungen auf der Grundlage von Anzeichen, Windrichtung, GIS-Standort und Leckquantifizierung zu analysieren und die Hinweise für Folgeuntersuchungen und Lokalisierung durch „Bodenteams“ zu zentrieren.

Die mobile Leckageerkennung mittels optischer Infrarot-kontrollierter Interferenzpolarisationsspektroskopie (CIPS)-Gaserkennung mit pumpengezogener Probenahme zur Untersuchung unterirdischer Sammel-, Übertragungs- und Verteilungsrohrnetze kann Methan in Teilen pro Million (ppm) erkennen. Diese Technologie kann in Geländefahrzeuge eingebaut werden, um den Zugang zu schwierigen Anlagenstandorten zu erleichtern. Die gleiche Technologie kann leicht aus dem Fahrzeug entfernt werden, um tragbare Anwendungen zur Lokalisierung des Lecks und zur Durchführung von Bohrlochmessungen unter der Oberfläche zur Lokalisierung und Einstufung von Lecks durchzuführen, mit der Möglichkeit, die untere Explosionsgrenze (UEG) und den Gasprozentsatz zu bestimmen. Es ist von entscheidender Bedeutung, über ein einziges Gerät zu verfügen, das ppm, LEL und den Volumenanteil des Gases schnell und mit automatischer Bereichswahl erkennt, um Lecks zu zentrieren, Lecks zu lokalisieren und Lecks einzustufen. Diese Geräte haben die frühere FID-Technologie als primäres Werkzeug für Oberflächen-Leckuntersuchungen zur Einhaltung gesetzlicher Vorschriften ersetzt.

Eine weitere Technologie sind tragbare, ferngesteuerte TDLAS-Open-Path-Detektoren zur Erkennung von Methanlecks in ppm bis zu einer Entfernung von 100 Fuß. Diese werden häufig bei Erdgasbetrieben vom Bohrloch bis zur Brennerspitze zum schnellen Scannen von Pipeline-Anlagen zur Lokalisierung von Lecks eingesetzt. Dieses innovative Tool ermöglicht es dem Bediener, Vermögenswerte zu scannen, wenn der physische Standort ungefähr ist und die Entlüftung des Lecks in einiger Entfernung von der Pipeline erfolgen könnte. Es ist auch äußerst nützlich, wenn sich Vermögenswerte in äußerst schwer zugänglichen Bereichen befinden, wie z. B. stark befahrenen Autobahnen, Brückenübergängen oder Bereichen, die von Sicherheitszäunen umgeben sind. Die Technologie verwendet einen augensicheren, unsichtbaren Laser, um Anlagenstandorte schnell zu scannen, und ist äußerst empfindlich, um kleinste Anzeichen von Lecks zu finden.

Unbemannte Luftfahrzeuge (UAVs) oder Drohnenanwendungen mit nach unten gerichteter TDLAS-Technologie mit offenem Pfad können bei Naturkatastrophen und unzugänglichen Gebieten mit unebenem Gelände oder für schnelle Inspektionen eingesetzt werden. Eine ähnliche Technologie kann auch in Starrflügelflugzeugen und Hubschraubern eingesetzt werden, um die Vorfahrt (ROW) von Pipelines zu überwachen, da instrumentelle Untersuchungen statt nur fliegender Pipelines für sichtbare Hinweise erforderlich sind.

Erdgasdetektoren (NGD) mit nichtdispersiver Infrarot-Technologie (NDIR) sind für den Einsatz in Wohn- und Gewerbegebäuden in Innenräumen konzipiert und verfügen über eine 24/7-Kommunikation zurück zum Versorgungsunternehmen über eine automatisierte Messgeräteinfrastruktur (AMI) und sind darauf ausgelegt, der Öffentlichkeit sowohl mündliche als auch akustische Benachrichtigungen zu übermitteln Es besteht eine unmittelbare Gefahr aufgrund eines Erdgaslecks.

Dies ist ein kurzer Überblick über die gängigen Leckerkennungstechnologien, die heute in der Erdgasindustrie zur Erkennung, Lokalisierung und Lokalisierung von Erdgaslecks eingesetzt werden. Der mehrschichtige Ansatz bietet mehrere Technologien zur Erkennung von Methan, um nicht nur die öffentliche Sicherheit vor einem möglichen Katastrophenereignis zu gewährleisten, sondern auch die Freisetzung von Treibhausgasen in die Atmosphäre zu verhindern.

Paul Wehnert ist Executive Vice President und Chief Marketing Officer bei Heath Consultants Inc.

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