التوهج الروتيني

الحرق الروتيني ، المعروف أيضًا باسم حرق الإنتاج ، هو أسلوب وممارسة شائعة للتخلص من كميات كبيرة غير مرغوب فيها من الغاز المصاحب للنفط (APG) أثناء استخراج النفط الخام . يُفصل الغاز أولًا عن السوائل والمواد الصلبة أسفل فوهة البئر ، ثم يُطلق في مدخنة الحرق ويُحرق في الغلاف الجوي للأرض (عادةً في لهب انتشار مفتوح ). عند تطبيق هذه الطريقة، يُعتبر الغاز غير المرغوب فيه (معظمه غاز طبيعي غني بالميثان ) غير مربح، ويُشار إليه أحيانًا بالغاز العالق أو غاز الحرق أو ببساطة " غاز النفايات ". يجب عدم الخلط بين الحرق الروتيني وحرق الأمان أو حرق الصيانة أو غيرها من ممارسات الحرق التي تتميز بفترات أقصر أو كميات أقل من الغاز المُتخلص منه. ^{[ 1 ] : 1 [ 2 ]}

تشير التقديرات إلى أن أكثر من 145 مليار متر مكعب (5 تريليونات قدم مكعب) من الغاز الطبيعي قد تم حرقها عالميًا خلال عام 2018. ^{[ 3 ]} وكانت غالبية هذه الكمية عبارة عن غاز مُحرق بشكل روتيني في آلاف مواقع الآبار، وهي كمية مهدرة تعادل استهلاك الغاز الطبيعي في أمريكا الجنوبية والوسطى. أما الدول السبع الأكثر ممارسةً لهذه الظاهرة منذ عام 2014 فهي روسيا ، والعراق ، وإيران ، والولايات المتحدة ، والجزائر ، وفنزويلا ، ونيجيريا . ^{[ 4 ]} وتُعدّ المناطق النائية في روسيا الأكثر نشاطًا في هذا المجال، بينما يؤدي الصراع السياسي إلى زيادة مستويات الحرق في دول أخرى. وقد ساهمت الولايات المتحدة بنحو 10% من الإجمالي العالمي لعام 2018. ^{[ 5 ]}  

يُعدّ حرق الغازات بشكل روتيني، إلى جانب تهوية الغاز المتعمدة وانبعاثات الغازات المتسربة غير المقصودة ، من العوامل ذات العواقب السلبية الجسيمة. فإهدار مورد أساسي لا يُحقق أي فوائد اقتصادية حالية أو مستقبلية ، بل يُولّد التزامات من خلال تراكم غازات الاحتباس الحراري وغيرها من الملوثات الضارة في الغلاف الحيوي . ^{[ 6 ] [ 7 ]} ونظرًا لأن معظم التوقعات تُشير إلى ازدياد استخدام النفط والغاز في المستقبل المنظور، أطلق البنك الدولي في عام 2002 الشراكة العالمية للحد من حرق الغازات (GGFRP)، وهي شراكة بين القطاعين العام والخاص تهدف إلى القضاء على هذه الممارسة المُهدرة. ^{[ 8 ]} وفي عام 2015، أطلق البنك الدولي مبادرة "صفر حرق روتيني للغازات بحلول عام 2030" ، والتي حظيت بتأييد 32 دولة و37 شركة و15 مؤسسة مصرفية بحلول نهاية عام 2019. ^{[ 9 ]} وكان من بين الجهات المؤيدة في الولايات المتحدة الأمريكية الحكومة الفيدرالية الأمريكية وولاية كاليفورنيا والبنك الدولي. تشير البيانات العالمية التي تغطي الفترة من 1996 إلى 2018 إلى انخفاض أحجام الغاز المحروق بنسبة 10%، بينما ارتفع إنتاج النفط بنسبة 40%. ^{[ 10 ]}

يُمارس حرق غاز البترول المسال وتصريفه بشكل روتيني منذ بدء تشغيل أولى آبار النفط تجاريًا في أواخر خمسينيات القرن التاسع عشر. ورغم تشابه كثافة الطاقة للهيدروكربونات السائلة والغازية من حيث الكتلة ، إلا أن زيادة محتوى الطاقة في الوقود السائل بمقدار ألف ضعف من حيث الحجم تجعل تخزينه ونقله أكثر اقتصادية. ^{[ 11 ]} ولم تتحقق الوسائل واسعة النطاق للتغلب على هذا العيب النسبي لغاز البترول إلا خلال العقود القليلة الماضية. فعلى سبيل المثال، تنتشر الآن خطوط أنابيب الغاز العابرة للقارات، المرتبطة بشبكات التجميع والتوزيع الإقليمية ، في معظم أنحاء العالم. ^{[ 12 ]} كما أصبحت أنظمة استعادة غاز الحرق (FGRS) لمعالجة غاز البترول المسال وتحويله إلى وقود سائل أو مضغوط في موقع البئر أكثر سهولة في النقل وأكثر تنوعًا في قدراتها. ^{[ 1 ] : 50}

تعتمد عمليات اتخاذ القرار التي تؤدي إلى هدر غاز البترول المسال في العصر الحديث بشكل كبير على الظروف الإقليمية. وبشكل عام، تحدد الأهداف المالية وأهداف إدارة المخاطر قصيرة المدى لصناع القرار النتيجة. يوجد شكل من أشكال الترخيص أو التنظيم لأنشطة حرق الغازات وتصريفها في معظم المناطق ، ولكن التفاصيل تختلف اختلافًا كبيرًا. ^{[ 1 ] : 20 [ 13 ] : 7} تشمل العوامل التي يمكن أن تزيد من نشاط الهدر (ليست قائمة شاملة):

• التوسع السريع في استخراج النفط إلى مناطق أبعد عن البنية التحتية الحالية لخطوط أنابيب الغاز . ^{[ 1 ] : 49}
• تسريع جداول الاستخراج مدفوعة بمخاوف انخفاض قيمة الأصول . ^{[ 14 ]}
• تزايدت التحديات في مجال الخدمات اللوجستية ، مثل التأخير في توسيع القدرة الاستيعابية للنقل. ^{[ 15 ]}
• يؤدي فائض المعروض من الغاز الطبيعي إلى انخفاض أسعار المنتجين أو حتى وصولها إلى مستويات سلبية. ^{[ 16 ]}
• المنافسة من مصادر الغاز الطبيعي الأقل تكلفة والأقل تلوثاً . ^{[ 17 ]}
• [ ⁷ ]​^​​
• عدم وجود بدائل في الموقع تتمتع بالمرونة الكافية للتكامل مع العمليات والجداول الزمنية المختلفة. ^{[ 1 ] : 55}
• ضعف التنظيم، كما هو ناجم عن الفساد أو الصراع السياسي أو عدم الاستقرار السياسي . ^{[ 3 ]}

في عام 2018، تم حرق 100 مليون طن (145 مليار متر مكعب) من الغاز المصاحب في جميع أنحاء العالم، وهو ما يمثل حوالي 3-4% من إجمالي الغاز المنتج من آبار النفط والغاز. ^{[ 18 ]} وقد نتج عن هذه النفايات ما يقرب من 350 مليون طن من انبعاثات غازات الدفيئة المكافئة _لثاني أكسيد الكربون ، أو حوالي 1% من 33 مليار طن من _ثاني أكسيد الكربون (CO2 ) المنبعثة من احتراق جميع أنواع الوقود الأحفوري. ^{[ 19 ]} ويؤدي تراكم هذه الغازات إلى اضطراب كبير في دورة الكربون الكوكبية ، وتُبذل جهود دولية واسعة النطاق لتقييم حجم الضرر وتحديد التكاليف الاقتصادية المتراكمة. ^{[ 20 ]}

أصبحت تكاليف القضاء على حرق الغاز مفهومة بشكل أفضل، وتختلف اختلافًا كبيرًا بين الحالات. يقدر البنك الدولي إجمالي تكلفة التخفيف بـ 100 مليار دولار أمريكي. ^{[ 18 ]} إذا تم طرح الغاز المحروق في سوق الغاز الطبيعي في اقتصاد متقدم كالولايات المتحدة، فإنه يمكن أن يغطي حوالي 17% من استهلاك الولايات المتحدة البالغ 30 تريليون قدم مكعب، ^{[ 21 ]} وقد تصل قيمته إلى ما يقارب 20 مليار دولار أمريكي. ^{[ 18 ]} في الدول الأقل نموًا، قد يكون للفوائد أثرٌ أكبر. على سبيل المثال، يمكن أن يغطي كامل الاستهلاك الحالي في أمريكا الجنوبية والوسطى. وإذا استُخدم لتوليد 750 مليار كيلوواط/ساعة من الكهرباء، فإنه يمكن أن يغطي احتياجات القارة الأفريقية بأكملها. ^{[ 18 ]}

على الرغم من أن حرق الغازات يُعدّ عملية مُهدرة وتُنتج نواتج ثانوية ضارة كغيرها من عمليات حرق الوقود الأحفوري، إلا أنه أقل ضررًا على المدى القريب من تهوية الغاز المصاحب الذي يتكون أساسًا من غاز الميثان. يُعزى تراكم غاز الميثان في الغلاف الجوي إلى حوالي 25% من التغيرات في التأثير المناخي ، على الرغم من أن تركيزه أقل بنحو 100 مرة من تركيز _ثاني أكسيد الكربون . ^{[ 22 ]} ووفقًا لوكالة الطاقة الدولية ، فقد أطلقت صناعة النفط والغاز ما لا يقل عن ^{[ 23 ] [ 24 ] 75 مليون طن من غاز الميثان من خلال التهوية والانبعاثات المتسربة، بينما أُطلق ما يُقدّر بنحو 4 ملايين طن نتيجةً لعدم كفاءة حرق الغازات. [ 25 ]} يُعزى حوالي 20% من إجمالي انبعاثات غاز الميثان إلى استخدام البشر للوقود الأحفوري ، ^{[ 26 ]} بينما تُعزى حوالي 25% من إجمالي الانبعاثات البشرية المنشأ إلى صناعة النفط والغاز. ^{[ 22 ]} تحتاج هذه المصادر أيضاً إلى جهود تتبع وتخفيف أكثر شمولاً، إذ من المتوقع أن يظل الغاز الطبيعي المصدر الأسرع نمواً للطاقة الأولية العالمية. ^{[ 27 ]}

على غرار النفط الخام، يُعدّ الغاز المصاحب مصدرًا رئيسيًا للطاقة ، سواءً للوقود الغازي أو السائل، وله قيمة جوهرية عالية في الاقتصاد العالمي الحديث . ^{[ 28 ]} بعد استخراج الغاز المصاحب، تتمثل العقبات اللوجستية المتبقية أمام استهلاكه في تكريره وتوصيله إلى أسواق المستهلكين بكفاءة من حيث التكلفة . تشمل بدائل الحرق والتهوية التي تفضلها شركات النفط تلك التي تزيل هذه العقبات أمام الغاز المصاحب دون التأثير على إنتاج النفط ذي القيمة الأعلى. ^{[ 1 ] : 55}

تعتمد مشاعل الغاز التي تستخدم اللهب الانتشارية بشكل أساسي على خلط الهواء والغاز بشكل كامل في تيار الغاز المنبعث لتحقيق أقصى قدر من الاحتراق. يجب الحفاظ على سرعة الغاز وانخفاض ضغطه عند خروجه من فوهة المدخنة ضمن النطاقات المثلى لضمان انتشار مضطرب كافٍ . يُعد الحفاظ على هذه النطاقات من الأهداف الرئيسية لعملية التصميم الهندسي واستراتيجية التحكم المصاحبة لها . يمكن أن تؤثر كميات كبيرة من الرطوبة أو النيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون أو غيرها من المواد غير الهيدروكربونية المصاحبة للغاز المنبعث على عملية الاحتراق. من ناحية أخرى، يمكن لحقن الهواء الساخن والبخار المصمم والمتحكم به بشكل صحيح أن يحسن الاحتراق وفعاليته. ^{[ 32 ] [ 33 ]}

يتكون غاز APG بشكل أساسي من الميثان ، بالإضافة إلى كميات أقل من الإيثان والبروبان والبيوتان وألكانات أخرى . عندما تعمل الشعلة بكفاءة ، تشمل نواتج الاحتراق بشكل رئيسي الماء وثاني أكسيد الكربون، وكميات ضئيلة من أول أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين (NOx). تُظهر هذه الشعلات كفاءة تحويل عالية ، حيث لا يتجاوز تسرب غاز APG 2% في المتوسط. أما عندما لا تعمل الشعلة بكفاءة، فقد تتسرب كميات أكبر من غاز APG، تصل أحيانًا إلى 40%. ^{[ 18 ]} كما يمكن أن تتكون مركبات عضوية متطايرة (VOCs) ومركبات سامة وملوثات ضارة أخرى. يمكن أن تُساهم المركبات العضوية المتطايرة وأكاسيد النيتروجين في إنتاج الأوزون على مستوى سطح الأرض بمستويات تتجاوز معايير جودة الهواء . يشير وجود الدخان إلى ضعف أداء الشعلة، ^{[ 29 ] : 534-537} ، ويمكن للكربون الأسود الناتج قصير الأجل أن يُسرّع ذوبان الثلوج والجليد. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

توجد معظم الملوثات الأخرى في تيار غاز البترول المسال بكميات ضئيلة . وقد تشمل عناصر سامة مثل الزئبق والرادون ، وهي عناصر موجودة بشكل طبيعي. وقد تُضيف عمليات استخلاص النفط المعزز، كالتكسير الهيدروليكي، ملوثات أخرى. ويُعدّ كبريتيد الهيدروجين، وهو ملوث طبيعي شائع، مسؤولاً عن تكوين ثاني أكسيد الكبريت وحمض الكبريتيك في مشاعل الغاز. ^{[ 36 ]} وعند تركيزات عالية، يُمكن أن يُسبب التآكل ومشاكل أخرى تتعلق بجودة الهواء ، مما يؤدي إلى ظهور مصطلحات مثل " الغاز الحامض " و"المشاعل الحمضية". عمليًا، من المرجح أن تُحرق تيارات الغاز ذات مستويات التلوث العالية بالكبريت - حيثما يُسمح بذلك - بدلاً من استخدامها نظرًا لانخفاض قيمتها الاقتصادية. ^{[ 17 ]}

كانت البيانات العالمية المتاحة حول أحجام حرق الغاز غير دقيقة وغير موثوقة إلى حد كبير حتى عام 1995 تقريبًا. بعد تأسيس مبادرة حرق الغاز العالمية (GGFR) في عام 2002، استغل الباحثون المشاركون من الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي (NOAA) والمؤسسات الأكاديمية بيانات الأقمار الصناعية لتبسيط عملية جمع البيانات وتحسين دقة القياس. ^{[ 37 ]} على الرغم من التقدم العلمي والتكنولوجي، لا تزال الكميات التي أبلغ عنها المشاركون في الصناعة والتي يستخدمها المسؤولون عن التنظيم غير دقيقة في بعض الأحيان. ^{[ 38 ] [ 39 ]} كما يُعد تحديد كمية ومواقع انبعاثات غاز الميثان من الشعلات التي تعمل بشكل غير صحيح، وأنشطة تهوية الغاز المتعمدة، وتسربات غاز الميثان من المعدات الأخرى، أولوية قصوى لشراكة مبادرة حرق الغاز العالمية (GGFR)، والمبادرة العالمية للميثان ، وغيرها من المجموعات التي تُعنى بالجوانب الاقتصادية والبيئية. ^{[ 40 ]}

تُقرّ الأمم المتحدة ^{[ 9 ]} ، والوكالة الدولية للطاقة ^{[ 56 ]} ، والبنك الدولي، بأنّ جهود الحدّ من حرق الغاز بشكل روتيني تُعدّ من أسهل الطرق لتحقيق ذلك، نظرًا للفوائد الاقتصادية والبيئية والصحية الكبيرة التي تعود على الإنسان. وتكون هذه الفوائد بالغة الأهمية في البلدان النامية، حيث يكون معدل حرق الغاز (أي كمية الغاز المحروق لكل وحدة نفط منتجة) أعلى في كثير من الأحيان، ويعود ذلك أساسًا إلى ضعف بنيتها التحتية وأسواقها للغاز الطبيعي. ومن بين الدول الرئيسية التي استُهدفت بجهود الحدّ من حرق الغاز: إندونيسيا، والعراق، وكازاخستان، والمكسيك، ونيجيريا، وقطر، ومنطقة خانتي-مانسي ذاتية الحكم - يوغرا في روسيا. ^{[ 37 ]}

بين عامي 1996 و2018، انخفض حجم حرق الغاز العالمي بنسبة 10% (مقاسًا بالمتر المكعب - م³ ⁾ ، بينما ارتفع إنتاج النفط العالمي بنسبة 40% (الشكل على اليمين). ^{[ 10 ]} وترافق ذلك مع انخفاض في كثافة حرق الغاز العالمي بنسبة 35% (مقاسة بالمتر المكعب لكل برميل نفط منتج - م³ ^/ برميل). ^{[ 57 ]} ويُعزى هذا الانخفاض جزئيًا إلى جهود خفض سابقة بذلتها دول شريكة في مبادرة خفض حرق الغاز العالمي، مثل روسيا ونيجيريا. ^{[ 37 ]} وبحلول عام 2018، كانت كندا والبرازيل والعديد من دول الشرق الأوسط تحرق الغاز بكثافة تقل عن 1 ^م³  / برميل، مقارنةً بالمتوسط ​​العالمي البالغ 4.1 م³ ^/ برميل. ولا تزال العديد من الدول الأفريقية تحرق الغاز بكثافة تزيد عن 10 ^م³ / برميل، بما في ذلك الكاميرون التي تتجاوز 40 م³ / ^برميل . ^{[ 58 ]}   

تُعدّ أربع دول فقط مسؤولة عن ما يقارب 50% من إجمالي الغاز المحروق: روسيا، والعراق، وإيران، والولايات المتحدة. ^{[ 59 ]} وتتراوح كثافة حرق الغاز فيها بين 3 و10  أمتار ^مكعبة للبرميل، ولم تشهد تحسناً ملحوظاً في السنوات الأخيرة. ^{[ 60 ]} تمتلك كل دولة بنية تحتية واسعة النطاق وإمكانية الوصول إلى تقنيات متقدمة، ولكنها تعاني أيضاً من ثقافات تجارية وسياسية معقدة قد تكون أكثر مقاومة للتغيير.

انخفضت عمليات حرق الغاز وتصريفه المبلغ عنها في الولايات المتحدة في العقود التي تلت الحرب العالمية الثانية ، استنادًا إلى بيانات من إدارة معلومات الطاقة الأمريكية . ^{[ 5 ]} قرب نهاية القرن العشرين، وصلت إلى أدنى مستوياتها، حيث بلغت حوالي 1.5% من إجمالي الغاز المستخرج، و0.5% من إجمالي الغاز المستخرج من آبار النفط والغاز.

مع ذلك، ومنذ عام 2005 تقريبًا، عادت أنشطة حرق الغاز إلى الازدياد، كما هو موضح في الرسوم البيانية المرفقة. وتستضيف 32 ولاية عمليات حرق الغاز و/أو تهويته وتنظمها. ^{[ 61 ]} وقد سُجلت أكبر التغيرات في حجم الغاز منذ عام 1990 تقريبًا في حوض بيرميان غرب تكساس ونيو مكسيكو، وتكوين باكن في داكوتا الشمالية، ومجموعة إيجل فورد في جنوب شرق تكساس. ^{[ 62 ]}

ازداد حرق الغاز في الولايات المتحدة، سواءً من حيث الحجم أو النسبة المئوية. ففي عام 2018، بلغ حرق الغاز مستويات قياسية لم تشهدها البلاد منذ نحو 50 عامًا، حيث تم حرق 500 مليار قدم مكعب من الغاز، وهو ما يمثل 10% من إجمالي الغاز المحترق في منطقة أبردين-برنس. وقد ساهمت التقارير التي أفادت بانخفاض أسعار الغاز الطبيعي لدى المنتجين إلى مستويات سلبية، ومضاعفة النشاط في حوض بيرميان، في استمرار نمو هذه الممارسة المدمرة في عام 2019 في الولايات المتحدة. ^{[ 16 ] [ 63 ]} وفي الفترة 2018-2019، كانت كمية الغاز المهدرة يوميًا في حوض بيرميان وحده كافية لتلبية الاحتياجات السكنية لولاية تكساس بأكملها. ^{[ 64 ] [ 65 ]} ويجري حاليًا إنشاء خمسة خطوط أنابيب غاز جديدة طويلة المدى من المنطقة، على أن يدخل أولها الخدمة في الربع الثالث من عام 2019، ^{[ 66 ]} ومن المقرر أن تدخل الخطوط الأخرى الخدمة خلال الفترة 2020-2022. ^{[ 1 ] : 23}

أدى تخفيف اللوائح الفيدرالية الأمريكية بدءًا من عام 2017 إلى زيادة هدر غاز البترول المسال من الأراضي العامة والخاصة على حد سواء. ^{[ 1 ] : 17-19} وقد لُخِّصت هذه التغييرات في تقرير صادر عن وزارة الطاقة الأمريكية في يونيو 2019 ، والذي حدد أهم التغييرات على النحو التالي: ^{[ 1 ] : 17}

1) "إلغاء القيود المفروضة على ... تسرب غاز الميثان أو تهويمه أو حرقه من آبار النفط والغاز في الأراضي الفيدرالية" ؛ و

2) "إلغاء شرط قيام الشركات بالبحث عن التسريبات وإصلاحها، وشروط الحد من الانبعاثات من مجموعة متنوعة من عناصر المعدات، وشروط قيام الشركات بإعداد خطط لتقليل النفايات قبل الحصول على تصاريح الحفر".

• الغاز الطبيعي في الولايات المتحدة
• الأثر البيئي لصناعة البترول

• أنظمة التخلص من الشعلات والتهوية على موقع بترو ويكي
• موقع الرابطة الدولية لحماية البيئة في صناعة البترول
• موقع الرابطة الدولية لمنتجي النفط والغاز