Het enorme aardgaslek bij Aliso Canyon wierp een licht op de verouderende aardgasinfrastructuur van Californië. En vijf jaar extreme droogte eiste ook zijn tol van de transportleidingen. Nu heeft het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Department of Energy $ 4,6 miljoen toegekend gekregen van de California Energy Commission voor twee projecten die gericht zijn op het verbeteren van de veiligheid en betrouwbaarheid van het aardgassysteem van de staat.

Het eerste project, geleid door Yingqi Zhang, zal $ 3 miljoen ontvangen om een ​​meer alomvattende benadering van risicobeheer te ontwikkelen, gebaseerd op integratie van realtime gegevens en wetenschappelijke modellen. Het tweede project, onder leiding van Jonny Rutqvist, zal 1,6 miljoen dollar ontvangen om een ​​nieuwe 3D-methodologie te ontwikkelen voor het identificeren en bewaken van gebieden met een hoog risico op grondvervorming als gevolg van zinkend land.

"De aardgasbronnen en pijpleidingen van Californië lopen risico's die potentiële schade of catastrofale gebeurtenissen kunnen veroorzaken, " zei Zhang, een hydrogeoloog. "Er is dringend behoefte aan een risicobeheersysteem dat grondig, robuust, en betrouwbaar en dat zal vroege schadedetectie en lekpreventie vergemakkelijken."

Zowel Zhang als Rutqvist zijn wetenschappers in de Earth &Environmental Sciences Area van Berkeley Lab. Zhang zal leiding geven aan een multidisciplinair team van wetenschappers die een systeem zullen ontwikkelen en demonstreren dat is bedoeld om exploitanten van faciliteiten en risicomanagers te helpen bij het karakteriseren, model, en het beheren van de veiligheid en integriteit van de ondergrondse infrastructuur voor aardgasopslag.

Wetenschappelijke modellen om risico's te beheersen

Californië heeft 14 ondergrondse opslagfaciliteiten in 12 velden met een capaciteit van 385 miljard kubieke voet aardgas. Er zijn ongeveer 350 actieve putten in die velden, waarvan vele momenteel worden gebruikt voor aardgas, maar zijn ontworpen voor de productie van olie en gas en zijn gebouwd vóór 1970. Naast lekken door putten, aardbevingen, aardverschuivingen, en het breken van caprock kan ook potentiële schade aan aardgasopslagfaciliteiten en mogelijke aardgaslekkage veroorzaken.

"De manier waarop deze putten decennia geleden werden gebouwd, voldoet misschien niet aan de huidige normen, "Zei Zhang. "De spanningen die ze tegenwoordig tegenkomen wanneer ze worden gebruikt voor aardgasinjectie en -onttrekking, werden niet overwogen tijdens het oorspronkelijke ontwerpproces van de put."

Het systeem van Zhang - het Integrated Risk Management and Decision-Support System (IRMDSS) genoemd - zal geavanceerde monitoringtechnologieën samenvoegen met wetenschappelijke modellen om continu risico's te beoordelen en vroegtijdige lekdetectie te bieden. Het zal ook potentiële bedreigingen voor het systeem identificeren, exploitanten van faciliteiten helpen bij het beheren van gegevens en het analyseren van trends, en hen uiteindelijk te helpen bij het evalueren van opties die gericht zijn op het voorkomen van lekken of het verminderen van risico's.

Met andere woorden, IRMDSS zal worden ontworpen om operators in staat te stellen proactiever te zijn bij het vroegtijdig nemen van preventieve maatregelen, in plaats van een probleem op te lossen nadat het zich heeft voorgedaan. "In vergelijking met de huidige risicoanalysemethoden, IRMDSS biedt een meer kwantitatief, toekomstgerichte analyse met geavanceerde technologieën, " zei ze. "We zijn van plan om realtime gegevens op te nemen om ons model bij te werken en onze voorspellingen bij te werken."

Als officiële partner van het project, het gasbedrijf in Zuid-Californië zal met het team samenwerken om IRMDSS te testen en te demonstreren in een van zijn ondergrondse aardgasopslagfaciliteiten.

Hoe droogte leidde tot bodemvervorming

Om het nog erger te maken voor de verouderde pijpleidingen van de staat, de extreme droogte leidde tot een grote toename van het oppompen van grondwater, wat op zijn beurt heeft geleid tot ongekende bodemdaling. Pacific Gas and Electric Company (PG&E) heeft gezegd dat ongeveer 80 kilometer van zijn aardgaspijpleidingen kan worden aangetast door zinkend land.

Californië importeert momenteel ongeveer 90 procent van zijn aardgas, en klimaatverandering zal naar verwachting de afhankelijkheid van de staat van grondwater alleen maar vergroten. "Een fundamenteel begrip en evaluatie van mogelijke effecten op aardgastransmissielijnen zijn van cruciaal belang voor risicobeoordeling en monitoring, ' zei Rutqvist.

Berkeley Lab en InfraTerra Inc., in samenwerking met het Jet Propulsion Laboratory, PG&E, en natuurlijke hulpbronnen Canada, zal een nieuwe methodologie ontwikkelen die grootschalige, ultramoderne teledetectie-onderzoeken gekoppeld aan geavanceerde modellering en inverse analyse van grondvervorming. Een belangrijke vooruitgang van deze technologie is om rekening te houden met de volledige 3-D grondvervormingen en hun impact op pijpleidingen, inclusief zowel horizontale (laterale) als verticale componenten van oppervlaktevervorming.

Oppervlaktevervormingskaarten zullen worden geïntegreerd met geologische, hydrologisch, en technische gegevens over de aardgasinfrastructuur met behulp van een geografisch informatiesysteem (GIS).

"We zullen al deze analyses combineren en proberen een voorspellende methode te bedenken om het risico voor de aardgasinfrastructuur te voorspellen als gevolg van toekomstige droogtegerelateerde bodemdalingsscenario's, ' zei Rutqvist.

Beide projecten zullen niet alleen de kosten verlagen en zorgen voor een grotere betrouwbaarheid van het aardgassysteem, maar zullen ook methaanlekken minimaliseren en dus de uitstoot van broeikasgassen verminderen en de volksgezondheid beschermen.

"Ons team heeft veel expertise in geavanceerde monitoringtechnologie en modellering, " zei Zhang. "Het is heel opwindend dat we onze kennis kunnen gebruiken om een ​​echt probleem aan te pakken. We verwachten dat de toepassing van ons systeem zal resulteren in lagere mitigatiekosten - en verstoringen van onze energievoorziening zal voorkomen."