ガス漏洩

ガス漏洩とは、石油・ガスや石炭の採掘活動によって大気や地下水に放出されるガス（通常はメタンを含む天然ガス）のことです^{[ 1 ] 。 [ 2 ]} 2016年には、これらのガス漏洩を二酸化炭素換算すると、世界の温室効果ガス排出量全体の5.8%を占めました^{[ 2 ]}。

ほとんどの漏洩ガスは、地化学的に不安定なセメントによるシール不良の井戸ケーシングによる井戸の完全性の喪失が原因です。^{[ 3 ]}これにより、ガスは井戸自体から（表面ケーシングベントフローとして知られています）または隣接する地質構造に沿った横方向の移動（ガス移動として知られています）によって漏れ出します。^{[ 3 ]}非在来型石油・ガス井戸におけるメタン漏洩事例の約1～3%は、不完全なシールと坑井内のセメントの劣化が原因です。^{[ 3 ]}また、一部の漏洩は、機器の漏洩、意図的な圧力解放操作、または通常の輸送、保管、流通活動中の偶発的な放出の結果でもあります。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

排出量は、地上または空中のいずれかの手法を使用して測定できます。^{[ 3 ] [ 4 ] [ 7 ]}カナダでは、石油およびガス産業が温室効果ガスとメタンの排出量の最大の発生源であると考えられており、^{[ 8 ]}カナダの排出量の約40%はアルバータ州から発生しています。^{[ 5 ]}排出量は主に企業によって自己申告されています。アルバータ州エネルギー規制当局は、アルバータ州でガス漏洩を放出している井戸のデータベースを保持しており、^{[ 9 ]}ブリティッシュコロンビア州石油ガス委員会は、ブリティッシュコロンビア州の漏洩井戸のデータベースを保持しています。掘削時に井戸をテストすることは、2010年までブリティッシュコロンビア州では義務付けられておらず、それ以降、新しい井戸の19%が漏洩問題を報告しています。この数字は、David Suzuki Foundationによって完了したフィールドワークによって示唆されているように、低い推定値である可能性があります。^{[ 1 ]}いくつかの研究では、井戸の6～30%がガス漏洩に苦しんでいることが示されています。^{[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

カナダとアルバータ州は、気候変動対策に役立つ可能性のある排出量削減政策を計画している。^{[ 12 ] [ 13 ]}排出量削減に関連するコストは場所によって大きく異なり、大きく変動する可能性がある。^{[ 14 ]}メタンは二酸化炭素よりも地球温暖化への影響が大きく、1年、20年、100年の時間枠（気候炭素フィードバックを含む）を考慮すると、その放射力は二酸化炭素の120倍、86倍、34倍である。 ^{[ 15 ] [ 16 ] [ 9 ]}さらに、水蒸気による酸化によって二酸化炭素濃度の上昇につながる。^{[ 17 ]}

天然ガスや石油などの炭化水素探査における操業の結果として、ガス漏洩が発生する可能性がある。

多くの場合、メタンの発生源はエタンの発生源でもあるため、大気中のエタン排出量とエタン/メタン比に基づいてメタン排出量を算出できます。この方法により、メタン排出量は2008年の年間20 Tgから2014年には年間35 Tgに増加したと推定されています。^{[ 18 ]}メタン排出量の大部分は、ごく少数の「スーパーエミッター」によってもたらされている可能性があります。^{[ 19 ]} 2009年から2014年までの北米における年間エタン排出量の増加率は3～5%でした。^{[ 18 ]}大気中のエタンの62%は、天然ガスの生産および輸送作業に関連する漏洩に由来すると示唆されています。^{[ 20 ]}また、ヨーロッパで測定されたエタン排出量は、北米の水圧破砕およびシェールガス生産作業の影響を受けているとも示唆されています。 ^{[ 21 ]}一部の研究者は、水圧破砕された非在来型井戸では、在来型井戸よりも漏洩問題が発生する可能性が高いと仮定している。 ^{[ 1 ]}

カナダのメタン排出量の約40%はアルバータ州で発生していると、国家インベントリ報告書は述べている。アルバータ州の人為的なメタン排出量のうち、71%は石油・ガス部門によって発生している。^{[ 5 ]}アルバータ州の井戸の5%は天然ガスの漏洩または放出に関連していると推定されている。 ^{[ 22 ]}また、ブリティッシュコロンビア州で掘削されたすべての井戸の11%、つまり24,599の井戸のうち2,739の井戸で漏洩問題が報告されていると推定されている。^{[ 1 ]}いくつかの研究では、すべての井戸の6～30%がガス漏洩に見舞われていると推定されている。^{[ 7 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

ガス漏洩を検出するためにいくつかの方法が用いられています。多くの場合、測定は坑口付近で行われます（土壌ガスサンプル、渦相関タワー、温室効果ガス分析装置に接続された動的フラックスチャンバーの使用など）^{[ 3 ]}が、特殊な機器を搭載した航空機を使用して排出量を測定することも可能です。 ^{[ 4 ] [ 24 ]}ブリティッシュコロンビア州北東部で行われた航空機調査では、その地域の稼働中の油井の約 47% から排出物が発生していることが示されました。^{[ 8 ]}同調査では、実際のメタン排出量は、業界が報告している量や政府が推定している量よりもはるかに多い可能性があることが示唆されています。小規模な測定プロジェクトでは、赤外線カメラによる漏洩検査、油井注入トレーサー、土壌ガスサンプリングなどが使用されることがあります。これらは通常、大規模な石油・ガス会社にとって有用とするには労力がかかりすぎるため、代わりに航空機による調査が用いられることがよくあります。^{[ 7 ]}業界で使用されているその他の発生源特定方法には、ガスサンプルの炭素同位体分析、生産ケーシングのノイズログ、ケーシングされた坑井の中性子ログなどがあります。^{[ 25 ]}航空機または地上からのサンプリングによる大気測定は、空間的な制約やサンプリング期間の制限により、サンプル密度が制限されることが多い。^{[ 19 ]}

メタンを特定の発生源に帰属させる方法の1つは、移動式分析システムを使用して、人為的メタン発生源のプルーム中の大気メタンの安定炭素同位体比（δ ¹³ CH _{4 ）を連続的に測定することです。天然ガスの種類や成熟度によってδ} ¹³ CH _4のシグネチャが異なるため、これらの測定値を使用してメタン排出の起源を特定できます。天然ガスに関連する活動は、δ ¹³ CH ₄のシグネチャが-41.7～-49.7 ± 0.7‰の範囲のメタンプルームを排出します。^{[ 5 ]}

地域規模で大気中で測定された高濃度のメタン排出は、多くの場合航空機による測定によって測定されますが、天然ガスシステムからの典型的な漏洩率を表しているとは限りません。^{[ 19 ]}

ガス漏洩の報告を規制する政策は様々であり、多くの場合、企業による自己報告が重視される。温室効果ガス（GHG）排出量を効果的に規制するための必要条件は、規制の実施前と実施後の排出量を監視し、定量化する能力である。^{[ 26 ]}

1993年以来、米国の石油・ガス業界では、メタン排出量を削減する新技術を採用する自主的な取り組みや、セクターレベルでメタン削減を達成するための最良管理慣行を採用するという取り組みが行われてきました。^{[ 27 ]}アルバータ州では、アルバータ州エネルギー規制当局が、州内の油井におけるガス移動や地表ケーシングベントからのガス流出の自己申告事例のデータベースを維持しています。^{[ 9 ]}

ブリティッシュコロンビア州での漏洩の報告は、廃坑時に漏洩検査を行うことが義務付けられた1995年まで開始されませんでした。ブリティッシュコロンビア州では、2010年まで掘削時の検査は義務付けられていませんでした。^{[ 1 ]} 2010年以降にブリティッシュコロンビア州で掘削された4017の井戸のうち、19%、つまり761の井戸で漏洩の問題が報告されています。^{[ 1 ]}しかし、デビッド・スズキ財団が行った現地調査では、ブリティッシュコロンビア石油ガス委員会（BCOGC）のデータベースに含まれていない漏洩井戸が発見されており、漏洩井戸の数は報告されているよりも多い可能性があります。^{[ 1 ]} BCOGCによると、地表ケーシングベントフローが井戸の漏洩の主な原因で90.2%を占め、次いでガス移動が7.1%となっています。ブリティッシュコロンビア州で現在漏洩していると報告されている1493の井戸のメタン漏洩率に基づくと、総漏洩率は^{1日あたり7070立方メートル（年間}250万立方メートル）と推定されるが、デビッド・スズキ財団が行った現地調査で示されているように、この数値は過小評価されている可能性がある。^{[ 1 ]}

ボトムアップ方式の漏洩量調査では、機器、井戸、パイプなどのさまざまな排出源の平均漏洩率を決定し、それを特定の企業による総寄与と推定される漏洩量に外挿します。これらの方法は通常、調査規模に関わらず、メタン排出率を過小評価します。^{[ 19 ]}

地表ケーシングベントの流れやガスの移動によって漏洩している井戸の場合の介入プロセスには、介入エリアの穿孔、井戸への真水の注入、スラリーの注入、ブレーデンヘッドスクイーズ、セメントスクイーズ、循環スクイーズなどの方法を使用した介入区間の修復セメント注入が含まれる。^{[ 25 ]}

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