油气田开发甲烷排放监测系统及方法与流程

1.本发明涉及甲烷气体排放监测领域，具体而言，涉及一种油气田开发甲烷排放监测系统及方法。


背景技术：

2.甲烷是一种强势的短期温室气体，对我们目前全球变暖的贡献率约为1/4，减少甲烷排放是短期控制气候变暖的最佳手段。油气行业甲烷排放量约占已知全部甲烷排放量的三分之一，其中上游油气开发过程约占甲烷排放的75％。国际能源署(iea)称，全球油气行业因甲烷排放损失的天然气占生产总量的8％，其中40-50％的甲烷排放可实现零成本削减。甲烷等轻烃类碳氢资源的有效管控，可在一定程度上提高化石能源利用效率，弥补开发成本。此外，学术界就减少甲烷排放是短期控制气候变暖的最佳手段达成共识。油气开发过程中甲烷排放控制，已经成为当今世界范围内油气行业由高碳转向低碳的全球化发展要求和趋势。
3.甲烷排放监测系统建设是实现甲烷有效管控最基础，也是最重要的一项工作。在油气开发利用过程中，其主要气体成分—甲烷气体会由于各种操作、设备以及人为等原因逃逸或排放到大气中。同时，由于油气开发工艺流程复杂、生产链条长，缺乏科学有效的甲烷排放监测系统，工艺设备设施甲烷排放因子不确定度高，导致油气田开发甲烷排放低数不清，相应统计核算方法也难以准确评价企业甲烷控排效果。
4.近年来，甲烷气体检测技术的研究方向出现了分化，一方面，向解决气体检测定量化的方向上发展，一些新的脱气、检测仪器及解释方法随之出现；另一方面，甲烷气体检测的评价功能被弱化，突出安全功能，降低检测精度，减少辅助配件，向现场仪表过渡，一些以前没有应用的检测方法也重新被应用于现场的检测。在甲烷气体排放检测系统，特别是油气生产井场、油气处理场站等区域结合甲烷气体排放监控的在线甲烷排放监测系统的构建方面，现仍存在空白。
5.为实现油气田甲烷有效管控，全面准确监测甲烷排放情况，是做好控制并降低甲烷排放的基础性工作。基于耦合成熟、先进检测技术手段，构建油气田甲烷排放监测系统，实现甲烷检测数据“真、准、全”，是当前迫切需要解决的一项技术难题，和亟待开展的一项工作。


技术实现要素：

6.本发明为了解决上述背景技术中的至少一个技术问题，提出了一种油气田开发甲烷排放监测系统及方法。
7.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种油气田开发甲烷排放监测系统，该系统包括：油气生产场站检测模块、油气集输处理站检测模块和甲烷监测信息平台；
8.所述油气生产场站检测模块，用于采用便携式检测手段对油气生产井、丛井及井
口地面工艺流程中的各种设备和管线进行甲烷排放检测；
9.所述油气集输处理站检测模块，用于采用固定式检测手段和定量检测设备，对油气转运、处理以及集输的功能场站工艺流程中各种设备和管线进行甲烷排放检测；
10.所述甲烷监测信息平台，用于对所述油气生产场站检测模块和所述油气集输处理站检测模块检测到的甲烷检测数据进行集中统计、汇总和可视化展示。
11.可选的，所述便携式检测手段包括定性检测仪器和定量检测设备；所述定性检测仪器包括：红外成像检测仪器；所述定量检测设备包括：气体收集装置、气体流量计和气体浓度测定仪器。
12.可选的，所述固定式检测手段包括甲烷排放定性检测和气体溯源；所述定量检测设备，用于在采用固定式检测手段发现场站甲烷排放并溯源确定排放源之后，对所述排放源进行甲烷排放定量检测。
13.可选的，所述定量检测设备包括：气体收集装置、气体流量计和气体浓度测定仪器。
14.可选的，所述甲烷监测信息平台包括：数据在线传输系统；
15.所述数据在线传输系统，用于通过无线传输方式接入所述油气生产场站检测模块的甲烷检测数据，并通过有线传输方式接入所述油气集输处理站检测模块的甲烷检测数据。
16.可选的，所述甲烷监测信息平台包括：区域在线监控系统；
17.所述区域在线监控系统，用于在根据所述甲烷检测数据确定甲烷排放异常时进行警报。
18.为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种油气田开发甲烷排放监测方法，该方法包括：
19.采用便携式检测手段对油气生产井、丛井及井口地面工艺流程中的各种设备和管线进行甲烷排放检测；
20.采用固定式检测手段和定量检测设备，对油气转运、处理以及集输的功能场站工艺流程中各种设备和管线进行甲烷排放检测；
21.对检测到的甲烷检测数据进行集中统计、汇总和可视化展示。
22.本发明的有益效果为：本发明的油气田开发甲烷排放监测系统及方法，实现油气田开发过程中甲烷检测数据的实时获取、甲烷排放活动的精准监控，掌握油气田开发过程甲烷排放特征和规律，为油气田甲烷管控提供技术支撑。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
24.图1是本发明实施例油气田开发甲烷排放监测系统示意图；
25.图2是本发明实施例甲烷监测信息平台结构示意图；
26.图3是本发明实施例油气田开发甲烷排放监测方法的流程图。
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
28.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
29.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
31.图1是本发明实施例油气田开发甲烷排放监测系统示意图，如图1所示，本实施例的油气田开发甲烷排放监测系统包括：油气生产场站检测模块、油气集输处理站检测模块和甲烷监测信息平台；所述油气生产场站检测模块和所述油气集输处理站检测模块通过网络与所述甲烷监测信息平台连接。
32.所述油气生产场站检测模块，用于采用便携式检测手段对油气生产井、丛井及井口地面工艺流程中的各种设备和管线进行甲烷排放检测。
33.所述油气集输处理站检测模块，用于采用固定式检测手段和定量检测设备，对油气转运、处理以及集输的功能场站工艺流程中各种设备和管线进行甲烷排放检测。
34.所述甲烷监测信息平台，用于对所述油气生产场站检测模块和所述油气集输处理站检测模块检测到的甲烷检测数据进行集中统计、汇总和可视化展示。
35.在本发明实施例中所述油气生产场站检测模块和所述油气集输处理站检测模块将检测到的甲烷检测数据实时通过网络发送到所述甲烷监测信息平台。
36.在本发明实施例中，所述油气生产场站检测模块使用便携式检测手段对油气生产井、丛井及井口地面工艺流程中可能产生泄漏排放的各种设备和管线进行甲烷排放检测。所述便携式检测手段包括定性检测仪器和定量检测设备。所述定性检测仪器可以为红外成像检测仪器，即以红外成像技术为主的检测仪器。所述定量检测设备包括：气体收集装置、气体流量计和气体浓度测定仪器，所述气体收集装置实现泄漏气体的收集，以包袋法为最优；所述气体流量计，最优地精度为0.1；所述气体浓度测定仪器，最优地采用便携式气相色谱仪，其气体检测精度为ppb级；所述气体流量计和气体浓度测定仪器的可外接采集数据计算机。
37.在本发明实施例中，所述油气集输处理站检测模块使用固定式检测手段和定量检测设备，对油气转运、处理、集输等功能场站工艺流程中可能产生泄漏排放进行甲烷排放检
测。所述固定式检测手段包括甲烷排放定性检测和气体溯源。所述固定式检测手段实现的是覆盖整个场站的7
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24小时连续性的甲烷排放监测，主要气体检出下限2000ppm，甲烷排放定性检测优选的采用气体泄漏红外光谱云成像监测技术；所述气体溯源技术，优选的可以采用气体组分浓度反演技术。
38.所述油气集输处理站检测模块中，使用固定式检测手段和定量检测设备；所述定量检测设备，为所述油气生产场站检测模块中定量检测设备，即所述定量检测设备包括：气体收集装置、气体流量计和气体浓度测定仪器。所述定量检测设备，用于固定式检测技术手段发现场站甲烷排放并溯源确定排放源时，有精确定量要求时，采用定量检测设备量化甲烷排放。
39.如图2所示，所述甲烷监测信息平台包括数据在线传输系统、区域在线监控系统和数据统计核算系统。
40.所述在线传输系统，用于通过无线传输方式接入油气生产场站检测模块的甲烷检测数据，以及通过有线传输方式接入油气集输处理站检测模块的甲烷检测数据。
41.所述区域在线监控系统，用于直观呈现所属油气生产、集输、处理等场、站的甲烷排放情况，并实时更新。所述区域在线监控系统还用于在根据所述甲烷检测数据确定甲烷排放异常时进行警报。
42.所述数据统计核算系统，用于甲烷检测数据的汇总、查询和总量查询功能。
43.本发明是基于耦合成熟、先进检测技术手段，构建油气田开发甲烷排放监测系统。
44.本发明对油气生产、处理、集输涉及场、站的甲烷排放进行现场实测，最大限度上保证了甲烷排放检测数据的“真”；采用的高精度的检测手段或仪器，最大限度上保证甲烷排放检测数据的“准”；采用在线数据传输并实现实时更新，最大限度上保证了甲烷排放检测数据的“全”。本发明的油气田开发甲烷排放检测监测系统可以为做好控制并降低甲烷排放提供有效的数据支持。
45.由以上实施例可以看出，本发明的油气田开发甲烷排放检测监测系统，至少具有以下突出特点：
46.1)本发明的油气田开发甲烷排放检测监测系统，建立了覆盖监测监管、污染溯源、决策评估、污染源监管的系列智能工具集。
47.2)本发明的甲烷检测模块对油气生产、处理、集输涉及场、站的甲烷排放进行现场实测，最大限度上保证了甲烷排放检测数据的“真”。
48.3)本发明采用的高精度的检测手段或仪器，最大限度上保证甲烷排放检测数据的“准”。
49.4)本发明采用在线数据传输并实现实时更新，最大限度上保证了甲烷排放检测数据的“全”。
50.基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种油气田开发甲烷排放监测装置，可以用于实现上述实施例所描述的油气田开发甲烷排放监测方法，如下面的实施例所述。由于油气田开发甲烷排放监测装置解决问题的原理与油气田开发甲烷排放监测方法相似，因此油气田开发甲烷排放监测装置的实施例可以参见油气田开发甲烷排放监测方法的实施例，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软
件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
51.图3是本发明实施例油气田开发甲烷排放监测方法的流程图，如图3所示，本发明实施例油气田开发甲烷排放监测方法包括：步骤s101至步骤s103。
52.步骤s101，采用便携式检测手段对油气生产井、丛井及井口地面工艺流程中的各种设备和管线进行甲烷排放检测；
53.步骤s102，采用固定式检测手段和定量检测设备，对油气转运、处理以及集输的功能场站工艺流程中各种设备和管线进行甲烷排放检测；
54.步骤s103，对检测到的甲烷检测数据进行集中统计、汇总和可视化展示。
55.在本发明一个实施例中，所述便携式检测手段包括定性检测仪器和定量检测设备；所述定性检测仪器包括：红外成像检测仪器；所述定量检测设备包括：气体收集装置、气体流量计和气体浓度测定仪器。
56.在本发明一个实施例中，所述固定式检测手段包括甲烷排放定性检测和气体溯源；所述定量检测设备，用于在采用固定式检测手段发现场站甲烷排放并溯源确定排放源之后，对所述排放源进行甲烷排放定量检测；所述定量检测设备包括：气体收集装置、气体流量计和气体浓度测定仪器。
57.需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
58.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。