由于投資者和公眾要 求陸上鉆井行業(yè)表 現(xiàn) 出 更 好 的 ESG 性能，因此，運營 商和鉆井承包商正以多種方式加 大力度。“我們設(shè)定目標(biāo)是為了 表明我們對減少排放是認真的，” 戴 文 能 源 公 司 ESG 和 EHS 副 總 裁 加 勒 特· 杰 克 遜 (Garrett Jackson) 說。“這將需要大量的 努力和少量的投資來達到某些減 排水平，但這是我們致力于做的 事情。” 和許多其他大型運營商一樣， 德文郡已經(jīng)宣布了到 2050 年實 現(xiàn)斯科普斯 1 號和 2 號溫室氣體 凈零排放的目標(biāo)。范圍 1 為本公 司直接擁有的源的直接排放，范 圍 2 為采購源的間接排放。為了 實現(xiàn)這些目標(biāo)，運營商越來越多 地尋求鉆井承包商的創(chuàng)新，以減 少與鉆機相關(guān)的排放。
在關(guān)鍵技術(shù)中，公司正在尋 找的是儲能系統(tǒng)，如電池動力， 或雙燃料和天然氣發(fā)動機。這些 技術(shù)使所謂的“混合”鉆井平臺 成為可能，幫助企業(yè)減少對高排 放柴油發(fā)電機的依賴。 在這一過程中，運營商和承 包商之間更深層次的合作無疑將 發(fā)揮關(guān)鍵作用，不僅在開發(fā)和部 署技術(shù)創(chuàng)新方面，而且在測量和 報告排放數(shù)據(jù)方面。缺乏全行業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)仍然是一個挑戰(zhàn)，因為這給 雙方帶來了不確定性 : 當(dāng)鉆井平 臺簽約為運營商鉆井時，哪些屬 于范圍 1，哪些屬于范圍 2 ? 帕特森 - uti 的技術(shù)副總裁 凱 蒂· 霍 爾 斯 特 (Katy Holst) 說 :“我們還沒有報告我們今天 的成績或我們希望達到的水平， 因為我們?nèi)栽谠噲D弄清楚誰應(yīng)該 報告其中的一些數(shù)。”“在考 慮公開公布數(shù)據(jù)和目標(biāo)之前，我 們需要建立明確的標(biāo)準(zhǔn)，確定誰 需要報告排放。”
引擎效率最大化
與其運營商客戶合作開 發(fā)了幾種替代燃料和混合燃料， 通過使用天然氣、高線電力和雙 燃料減少柴油的使用。該公司目 前擁有 34 個雙燃料鉆機和 7 個 高線鉆機。雙燃料發(fā)動機使 H&P 的柴油利用率降低了高達 30%， 該公司估計，與傳統(tǒng)柴油發(fā)動機 相比，其高線動力系統(tǒng)的溫室氣 體排放影響降低了 70%。 近年來，該公司的 ESG 戰(zhàn)略 重點不僅是減少氮氧化物和顆粒 排放，這可以通過減少柴油的使 用來實現(xiàn)，還包括減少溫室氣體 排放，即使在使用天然氣和雙燃 料系統(tǒng)時，這也是一個挑戰(zhàn)。甲 烷滑移就是一個例子，甲烷是天 然氣發(fā)動機釋放出來的未燃燒氣 體。 本森表示 :“當(dāng)你使用天然 氣發(fā)動機時，最重要的是，你擁 有一個不斷變化的動態(tài)能量負 荷。”“實現(xiàn)避免甲烷滑移所需 的效率具有挑戰(zhàn)性。因此，如果 你只擔(dān)心氮氧化物和顆粒排放， 天然氣系統(tǒng)是可以的，但如果你 專注于二氧化碳等量的溫室氣體， 天然氣必須以一種非常有創(chuàng)意的 方式來實現(xiàn)這些效率，而不會出 現(xiàn)甲烷泄漏。” 為了減少二氧化碳和氮氧化物的排放，H&P 一直致力于最大 限度地提高發(fā)動機效率，而不管 使用哪種燃料。該公司一直在開 發(fā)和測試其新的發(fā)動機管理技術(shù)， 這是一種自動軟件應(yīng)用程序，可 以監(jiān)控其鉆機編隊中各種發(fā)電機 的功率。盡管 H&P 積極與客戶 合作多年來手動減少不必要的引 擎使用 , 新的軟件可以計算出最 有效的所需的發(fā)電機數(shù)量對于一 個給定的操作 , 然后自動反應(yīng)發(fā) 電機組的負載抽出根據(jù)需要開啟 或關(guān)閉發(fā)電機。不需要人工干預(yù)。
在過去的三年里，公司通過 共同努力減少排放和燃料消耗， 結(jié)合技術(shù)和運營性能的提高，每 公里鉆井的二氧化碳排放量減少 了 11%， 從 66.2 噸 減 少 到 58.9 噸。今年，H&P 計劃將鉆機發(fā)動 機的額外運行時間減少 10%。該公司目前正在努力將預(yù)測 性能源規(guī)劃能力納入其能源管理 系統(tǒng)。這將使系統(tǒng)能夠預(yù)測在任 何給定時間內(nèi)發(fā)電機或存儲設(shè)備 需要提供的電力數(shù)量，以及需要 分配給鉆機電網(wǎng)中的每個電路的 電力數(shù)量。其目標(biāo)是確保電網(wǎng)內(nèi) 電力的均勻流動，這一過程稱為 負載平衡。負載平衡降低了意外 能量峰值的概率，而意外能量峰 值通常需要額外的發(fā)電機功率來 滿足意外需求所需的多余功率。 本森表示，H&P 正處于這些預(yù)測 能力的早期開發(fā)階段，希望在不 久的將來啟動測試。 此外，該公司還與電池系統(tǒng) 供應(yīng)商合作，以確定陸上鉆機動 能回收系統(tǒng)的可行性。已經(jīng)有一 些成功的野外試驗。這種系統(tǒng)通 常用于一級方程式賽車，它利用 一種設(shè)備，在起下鉆時吸收鉆機 電子制動系統(tǒng)產(chǎn)生的動能。然后， 這些動能儲存在電池系統(tǒng)中，轉(zhuǎn) 化為電能，并在需求高峰時反饋 到鉆機的電力供應(yīng)中。 本森表示 :“我們現(xiàn)在正試 圖弄清楚電池系統(tǒng)的真正好處是 什么。”“我們能使用再生能源 嗎 ?”當(dāng)我們絆倒的時候，當(dāng)我 們把管子放下去的時候，電子剎 車系統(tǒng)就成了給電池充電的合法 方式。我們正在捕獲多余的能量， 否則這些能量就會變成熱量，進 入電阻組。”
優(yōu)先考慮雙燃料和高線電力
減少柴油的使用一直是 Devon 公司關(guān)注的一個領(lǐng)域，因 為該公司已經(jīng)優(yōu)先考慮可以連接 高線電源或具有適用于壓縮天然 氣、液化天然氣或現(xiàn)場天然氣的 雙燃料發(fā)動機的鉆機。截至 2019 年，該公司近 60% 的油井是由 雙燃料或高線鉆井平臺鉆井。該 公司估計，從 2018 年的水平上 節(jié) 約 了 250 萬 加 侖 柴 油 當(dāng) 量， 減少了 1.9 萬噸二氧化碳。溫室 氣體直接排放總量也從 2018 年 的 565 萬噸二氧化碳當(dāng)量驟降至 2019 年的 261 萬噸。該公司將 在今年年底公布 2020 年的排放 數(shù)據(jù)。 杰克遜表示 :“你需要多管 齊 下， 努 力 提 高 現(xiàn) 場 的 燃 油 效 率。”“沒有一個單一的解決方 案可以減少我們的排放。” 此外，該公司還在早期階段 測試各種可以安裝在鉆井平臺上 的儲能設(shè)備，比如可以作為備份 的電池系統(tǒng)，使鉆井作業(yè)在高峰 時段運行，而無需安裝額外的發(fā) 電機。不過，杰克遜表示，成本 考慮可能是該公司在陸地業(yè)務(wù)中 大規(guī)模調(diào)整能源存儲的最大障礙。 “在陸地上，能源儲存仍然是一 項新興技術(shù)，與任何新興技術(shù)一 樣，使事物可持續(xù)發(fā)展的一個重 要方面是成本效益。我們這樣做.不是為了在紙上看起來很好。我 們需要從長遠來看，”他說。 除了第 1 和第 2 項溫室氣體 排放，該公司在 6 月宣布的新環(huán) 境績效目標(biāo)還專門針對甲烷排放。 到 2030 年，該計劃的目標(biāo)是將 甲烷排放強度比 2019 年的基準(zhǔn) 降低 65%，并消除常規(guī)燃除。為 了推動這些變化，德文郡在 2019 年開始從氣體驅(qū)動的氣動泵和控 制器過渡到空氣驅(qū)動的。這消除 了井場甲烷排放的最大來源之一。
該公司還投資了 100 多萬美元用 于光學(xué)氣體成像攝像機，作為泄 漏檢測和修復(fù) (LDAR) 計劃的一 部分。作為該公司 LDAR 調(diào)查的 一部分，這些攝像頭能夠更高效、 更頻繁地檢查設(shè)備的甲烷泄漏。 2019 年，該公司在 1491 個 設(shè) 施 進 行 了 LDAR 調(diào) 查， 比 州 和 聯(lián) 邦 法 規(guī) 要 求 的 多 864 個。
這些努力不僅導(dǎo)致甲烷排放大幅 下降 , 從 2018 年的 122 萬噸二 氧化碳當(dāng)量的 073 萬年的 2019 噸 —— 但 他 們 也 產(chǎn) 生 額 外 的 數(shù) 據(jù) , 使得德文郡來識別設(shè)備最有 可能出現(xiàn)泄漏 , 從而提煉其維護 項目。 為了進一步抑制甲烷排放， Devon 最 近 開 發(fā) 了 一 種 云 計 算 軟件應(yīng)用程序，用戶可以在該軟 件 中 捕 獲、 輸 入、 跟 蹤 和 記 錄 LDAR 調(diào)查結(jié)果。該應(yīng)用程序自 動與德文郡的企業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)同步， 用戶可以安排維修，創(chuàng)建工作訂 單，并記錄成功的維修。
了解負載需求
通過自動化技術(shù)降低燃料消 耗是帕特森 - uti 公司減排工作 的主要重點。鉆井承包商開發(fā)了GenAssist，這是一種鉆機控制 系統(tǒng)，可以在發(fā)動機長時間低負 荷運行時自動關(guān)閉發(fā)動機。當(dāng)鉆 機功率需求超過在線發(fā)電機數(shù)量 的程序負荷閾值時，該系統(tǒng)還會 自動啟動額外的發(fā)動機。 GenAssist 目 前 正 在 帕 特 森 - uti 的多臺鉆機上運行，該公司正在與多家運營商積極討論 在其他鉆機上的部署。
該公司的另一項增強 esg 能 力的關(guān)鍵創(chuàng)新是其去年推出的 EcoCell 技術(shù)。當(dāng)鉆機的電力需 求低于鉆機的發(fā)電機容量時，它 可以將能量存儲在鋰電池中，然 后在高峰使用時向鉆機提供補充 電力。該系統(tǒng)可存儲超過 500 千 瓦時的能量，在滿負荷時可產(chǎn)生 比發(fā)電機組多 1.5 倍的功率。 該 系 統(tǒng) 是 基 于 PattersonUTI 鉆井?dāng)?shù)千口非常規(guī)井的經(jīng)驗 開發(fā)的，在典型鉆井作業(yè)中，利 用存儲能源最大限度地節(jié)約排放 所需的電力需求。
一個例子是， 在設(shè)計系統(tǒng)時，只需一個在線發(fā) 動機就可以完成脫扣操作，而不 是兩個或三個 ; 電池系統(tǒng)提供吊 裝所需的補充能量，然后在連接 時充電。 霍爾斯特女士說 :“當(dāng)我們 設(shè)計一個像 EcoCell 這樣的系統(tǒng) 時，我們需要了解負載曲線是什 么樣的，以及我們需要在電池中 增加多少額外的存儲空間。”
“在 鉆井作業(yè)中，我們希望積極循環(huán) 使用這些電池，根據(jù)在線運行的 發(fā)動機數(shù)量和鉆機功率需求進行 充電或放電。” 到 目 前 為 止，PattersonUTI 已經(jīng)在德克薩斯州西部和美 國東北部的鉆井平臺上安裝了設(shè) 備?；魻査固乇硎?:“在不同地 區(qū)進行測試很重要。”“不同地 區(qū)的井計劃可能存在很大差異。 鉆機上泵的數(shù)量、鉆井程序的長 度和持續(xù)時間、在不同海拔和環(huán) 境溫度下的操作，所有這些變量 都需要考慮，以對系統(tǒng)進行微 調(diào)。”
該公司表示，目前的計 劃是到 2022 年每月生產(chǎn)和安裝 兩套。 同時，該公司將繼續(xù)完善其 PTEN+ 邊緣計算平臺的模型， 可以實時計算燃料消耗和排放。 除了計算實際排放量和燃油消耗 率，該程序還模擬了如果采用更 優(yōu) 化 的 發(fā) 動 機 管 理， 或 者 如 果 在 鉆 機 上 安 裝 了 GenAssist 或 EcoCell 等自動化技術(shù)，那么排 量將會是多少。這讓工作人員知 道，如果他們在不需要的時候關(guān) 閉引擎，或者如果他們在鉆機位 置投資部署更先進的技術(shù)，他們 可以節(jié)省多少。
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