污染效应与控制杂志
开放获取

抽象的

对在用大马力钻井和水力压裂发动机的气体排放进行监管

Johnson DR*、Heltzel R、Nix AC、Clark N 和 Darzi M

非常规油井开发是一个能源密集型过程，严重依赖柴油来为大马力发动机提供动力。为了减少排放和燃料成本，并提高天然气利用率，工业界采用了数量有限的双燃料压燃式发动机和专用天然气火花点火式发动机。然而，传统发动机或这些新技术的使用数据很少。我们测量了为非常规天然气井开发行业提供服务的发动机的受管制气体排放，以更好地了解其使用特性，从而深入了解现实世界的排放因素，供研究人员、监管机构或行业使用。数据收集工作因这些新技术的利用率低而受到限制，因此，这些数据可能无法代表目前全国或页岩油区的发动机分布。排放和燃料消耗是从两台仅使用 Tier 2 柴油和双燃料的钻井发动机、两台专用天然气钻井发动机以及两台仅使用柴油和双燃料运行的水力压裂发动机收集的。仅柴油运行的排放量低于一氧化碳和非甲烷碳氢化合物加氮氧化物的 Tier 2 认证标准。双燃料发动机需要使用氧化催化剂来减少这种燃烧模式产生的一氧化碳和非甲烷碳氢化合物排放。对于配备柴油氧化催化剂的双燃料发动机，一氧化碳排放量降低了一个数量级，低于仅 Tier 2 柴油标准。根据配置，双燃料运行对非甲烷碳氢化合物和氮氧化物排放显示出不同的影响。这些变化主要是由一些增加或减少氮氧化物排放的技术造成的。一台双燃料钻井发动机未能满足 Tier 2 标准，因为它不包含柴油氧化催化剂。在测试的两台专用天然发动机中，一台的催化剂失效，不符合火花点火式发动机的越野标准；另一台的催化剂失效。然而，催化剂功能正常的发动机的排放量远低于标准。专用天然气发动机还表现出满足 Tier 2 一氧化碳法规的潜力，同时产生的氮氧化物排放量明显低于纯柴油或双燃料发动机。