Design and Application of a Novel Optical Methane Flow Sensor to Quantify Methane Vent Sources at Upstream Oil and Gas Sites
Notice bibliographique
Résumé
This thesis first describes the development and characterization of an optical methane mass flux sensor, called the VentX, which was designed for use in hazardous locations such as upstream oil and gas facilities for the continuous quantification of methane emissions from point sources.Two configurations were initially described, with directly irradiated photodetectors ultimately favoured over a fully fiber-coupled version.In both configurations a methane volume fraction-dependent velocity measurement error was observed.Following component-by-component investigations of sources of optical interference, a second prototype was then designed and tested that greatly reduced this velocity measurement error, achieving a methane mass flow rate uncertainty of ±0.40 kg/h at 95% confidence and temperature induced measurement drift of <0.015 m/s/K.The VentX was then used to measure casing gas vent rates at eleven Cold Heavy Oil Production with Sand (CHOPS) wells in Saskatchewan, Canada, in conjunction with a larger aerial study of 962 sites using Bridger Photonics' Gas Mapping LiDAR (GML).The time-resolved VentX measurements demonstrated that the discrete GML measurements could reproduce mean venting rates, despite observed temporal variability.Venting from CHOPS sites in this region was shown to be grossly underreported, with approximately 60% of the measured methane originating from wells that appeared to exceed regulated venting limits.However, preliminary economic analysis suggested that 97% of these emissions could be mitigated using readily available combustor technology with payback periods <2 years when costing methane emissions based on current carbon pricing.Finally, the VentX meter was deployed at eight oil wells in Alberta, Canada to measure unsteady venting from production storage tanks, a second key oil and gas sector source.Variable and intermittent venting was documented at multiple sites, often in conjunction with varying methane fraction.Analysis revealed the limitations of using simple gas-to-oil ratios (GOR) to estimate storage tank venting and specific recommendations were made to improve the accuracy of emission measurement and reporting.Finally, statistical analyses showed that discrete measurements of individual storage tanks using so called snapshot technologies should be treated with caution, while providing guidelines for required sample sizes to accurately measure aggregate mean emission rates in larger-scale surveys.Table 2.1: Summary of established bulk velocity or flow rate measurement approaches Technology Requires Fluid-Specific Calibration Factor Pressure Drop Accuracy Requires Flow Conditioning * Turndown Ratio Cost Volumetric Flowrate Measurement Orifice Meter Yes High Fair Yes Poor Low
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».