Phương pháp dùng máy bay không người lái phát hiện rò rỉ khí mê-tan lớn—tin tốt là nhiều rò rỉ có thể được sửa chữa nhanh chóng
bởi Mar Masson Maack, Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy
Khi gió đập vào chướng ngại vật, gió sẽ thổi xung quanh chướng ngại vật và tạo ra vùng áp suất thấp ở phía bên kia. Đây được gọi là "gió xoáy" và có thể thấy trong các mẫu cát trong hình ảnh trên, được chụp ở Quần đảo Canary. Tín dụng: Daniel Krause/SINTEF
Khi gió đập vào chướng ngại vật, gió sẽ thổi xung quanh chướng ngại vật và tạo ra vùng áp suất thấp ở phía bên kia, được gọi là "gió xoáy". Luồng gió này trở nên rõ ràng khi quan sát cát sa mạc.
"Điều tương tự cũng xảy ra xung quanh các giàn khoan ngoài khơi. Điều này có nghĩa là nơi tốt nhất để đo tổng lượng khí mê-tan phát thải không phải là trên chính giàn khoan hoặc ở rất gần, mà là nơi gió thổi lại. Thường thì cách đó hơn một trăm mét", Daniel Krause tại SINTEF cho biết.
Dựa trên hiểu biết này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một chiến lược đo lường mới dựa trên máy bay không người lái giúp phát hiện và giảm lượng khí thải mê-tan—thường là chỉ sau một đêm.
Phương pháp này dựa trên hiểu biết sâu sắc hơn về hành vi của mê-tan và đã mang lại những kết quả lớn.
"Khi phương pháp đo lường được thử nghiệm trên giàn khoan Gjøa, thuộc sở hữu của Vår Energi, chúng tôi đã phát hiện ra một vụ rò rỉ khí mê-tan tương ứng với lượng khí thải hàng năm là 100 tấn", Krause cho biết.
Phương pháp đo lường này được SINTEF phát triển thông qua trung tâm nghiên cứu LowEmission.
"Vår Energi chỉ mất không quá một tuần để thực hiện các sửa chữa cần thiết và giảm lượng khí thải xuống tới 98%. Phương pháp này có tiềm năng rất lớn và chúng tôi rất vui vì các nhà khai thác khác cũng có thể sử dụng phương pháp này ngay bây giờ", Krause cho biết. Ông là một kỹ sư nghiên cứu tại SINTEF và đã tham gia phát triển công nghệ này.
Cho đến nay, việc giám sát tổng lượng khí mê-tan phát thải từ các giàn khoan dầu vẫn còn là thách thức vì rò rỉ có thể đến từ nhiều nguồn khác nhau và phân tán. Các nhà nghiên cứu hiện đã hiểu sâu hơn về điều kiện gió xung quanh các giàn khoan và phát hiện ra rằng có thể kết hợp các phép đo từ các nguồn phân tán tại một điểm, cách giàn khoan hơn 100 mét. Đo lượng khí thải tại một điểm duy nhất giúp hiểu toàn diện hơn về tổng lượng khí thải, cho phép thực hiện công việc có mục tiêu hơn để giảm lượng khí thải.
Phương pháp này hiện được cung cấp miễn phí cho tất cả các nhà khai thác, cả trong và ngoài Na Uy. Phương pháp này mô tả quy trình đủ chi tiết để các nhà khai thác có thể sử dụng.
Việc giải quyết vấn đề này quan trọng như thế nào và điều gì khiến công nghệ mới này trở nên sáng tạo như vậy?
Mê-tan là tác nhân lớn thứ hai gây ra biến đổi khí hậu sau CO₂. Mặc dù có thời gian tồn tại trong khí quyển ngắn hơn nhiều—khoảng 12 năm, so với vài thế kỷ đối với CO₂—lượng khí thải mê-tan làm nóng bầu khí quyển nhanh hơn nhiều. Mê-tan chiếm khoảng một phần ba lượng khí nóng lên toàn cầu hiện nay và nồng độ mê-tan trong khí quyển đã tăng mạnh trong thập kỷ qua.
Đó là lý do tại sao các cơ quan chức năng trên toàn thế giới đang xây dựng luật mới để chống phát thải, chẳng hạn như quy định mới của EU nhằm giảm phát thải khí mê-tan trong lĩnh vực năng lượng và một số quy định sắp tới là một phần của gói khí hậu Fit for 55 của EU.
Quy định về khí mê-tan đặt ra các yêu cầu nghiêm ngặt đối với hoạt động sản xuất dầu khí để báo cáo chính xác và sửa chữa rò rỉ nhằm cắt giảm phát thải khí mê-tan. Chỉ có một vấn đề: chúng ta thực sự không biết có bao nhiêu khí mê-tan đang được thải ra.
Krause cho biết "Thách thức lớn nhất đối với các nhà khai thác ngoài khơi là phải có được các phép đo phát thải khí mê-tan thường xuyên và đủ chính xác để cung cấp thông tin có thể áp dụng thực tế—lượng khí mê-tan đang được thải ra và từ nguồn nào".
Ông cho biết nhiều phương pháp đo lường hiện có có sự không chắc chắn đáng kể và cung cấp cơ sở hạn chế cho việc ra quyết định. Điều này dẫn đến việc giảm phát thải ít hơn. Nếu không có các phép đo tham chiếu tốt, sẽ khó có thể hiểu được mức độ phát thải thực sự—và nếu không có hiểu biết đó, cơ hội để giảm phát thải sẽ bị hạn chế.
Krause cho biết "Rốt cuộc, bạn không thể ngăn chặn một vụ rò rỉ mà bạn không biết là có tồn tại".
Daniel Krause, một kỹ sư nghiên cứu tại SINTEF, đo lượng khí thải mê-tan trên một giàn khoan ngoài khơi. Nguồn: SINTEF
Công nghệ máy bay không người lái và cảm biến kết hợp
"Sử dụng máy bay không người lái để đo lượng khí thải từ các giàn khoan ngoài khơi không phải là điều gì mới mẻ. Sự đổi mới nằm ở chỗ chúng tôi thực hiện các phép đo này ở đâu và như thế nào—và cách chúng tôi tích hợp chúng với các phép đo được thực hiện trực tiếp trên giàn khoan", kỹ sư nghiên cứu cho biết.
Như đã đề cập, rò rỉ khí mê-tan có thể đến từ một số nguồn khác nhau trên một giàn khoan ngoài khơi. Mặc dù chúng tôi có thể tìm và ngăn chặn rò rỉ bằng cách đo các nguồn phát thải cụ thể, nhưng điều quan trọng là phải có một điểm tham chiếu—một nơi có thể xác định được tổng lượng khí thải. Điều này sẽ cho chúng tôi biết liệu tất cả các rò rỉ đáng kể đã được phát hiện hay còn sót lại.
Do đó, các nhà nghiên cứu đã trang bị cho máy bay không người lái DJI M600 Pro một cảm biến gió Trisonica và một cảm biến khí mê-tan và CO₂ ABB LGR HoverGuard được điều chỉnh cho máy bay không người lái.
"Dựa trên hiểu biết của chúng tôi về vai trò của gió, chúng tôi bay máy bay không người lái theo một mô hình quét được thiết kế riêng, cái gọi là 'mặt phẳng thông lượng', trong các khu vực mà khí thải tích tụ và đi qua. Điều này đảm bảo các phép đo chính xác và đáng tin cậy hơn", Krause nói.
Các phép đo của máy bay không người lái sau đó được so sánh với các phép đo trực tiếp từ các nguồn trên giàn khoan, cả từ các nguồn khí thải mà người vận hành đã biết và từ những gì Krause đo được. Điều này bao gồm lấy mẫu nước thải, đo khí thải của tua-bin khí và phát hiện và sửa chữa rò rỉ hiệu quả (LDAR).
Đó chính xác là cách Krause phát hiện ra rò rỉ 100 tấn mỗi năm trên giàn khoan của Vår Energi—một rò rỉ đã được khắc phục trong vòng một tuần.
Bước tiếp theo là đơn giản hóa các phương pháp đo lường cải tiến này thông qua điều khiển từ xa hoặc các chuyến bay tự động. Các phép đo càng đơn giản thì càng dễ thực hiện, dẫn đến hiểu biết tốt hơn về khí thải và xử lý nhanh hơn trong việc giảm khí thải. Trong tương lai, hy vọng rằng quy trình này sẽ dễ dàng như nhấn một nút.
Được cung cấp bởi Đại học Khoa học và Công nghệ Na Uy
Khám phá thêm
Lượng khí thải mê-tan năng lượng thế giới đạt mức cao kỷ lục vào năm 2024: IEA
