Med den genomsnittliga brunnen byggd 1963, mer än 1 av 5 aktiva brunnar för underjordisk naturgaslagring (UGS) i USA kan vara sårbara för läckor på grund av föråldrade brunnskonstruktioner, enligt en ny studie från Harvard T.H. Chan School of Public Health.
Dessa föråldrade brunnar fungerar i 19 stater över 160 UGS-anläggningar som omfattar 51 procent av den totala arbetsgaskapaciteten i USA. De äldsta av dessa brunnar är koncentrerade i OH, PA, NY, och WV.
Brunnarna som identifierats av forskargruppen kommer sannolikt att likna utformningen av brunnen som misslyckades och ledde till den nästan fyra månader långa gasläckan Aliso Canyon i Kalifornien 2015/16 – nu det största enskilda oavsiktliga utsläppet av växthusgaser i USA:s historia .
Huvudförfattare Dr Drew Michanowicz, från Harvard University's Center for Health and Global Environment, sa:"Underjordisk lagring av naturgas är en kritisk del av den amerikanska leveranskedjan, och många delar av landet är beroende av denna infrastruktur för uppvärmning och alltmer för elproduktion. Som Aliso Canyon och andra incidenter har visat, sårbarheten hos en enskild brunn utgör en stor risk för energisäkerheten, Växthusgasutsläpp, och till säkerheten och hälsan för människor som bor i närheten."
Publicerar sina resultat idag i tidskriften Miljöforskningsbrev , teamet presenterar en nationell databas över UGS-brunnar och indikerar behovet av en bättre förståelse av riskerna förknippade med inkuransproblem som åldrande lagringsbrunnar står inför, speciellt de som inte ursprungligen konstruerades för tvåvägsflöde.
Teamet identifierade mer än 2, 700 aktiva UGS-brunnar över hela USA som, som den misslyckade brunnen vid Aliso Canyon, ursprungligen inte konstruerade för gaslagring eftersom de föregick anläggningen. Dessa återanvända brunnar har en medianålder på 74 år, och några är mer än 100 år gamla. Även om ålder ensam kanske inte är ett problem, Det är särskilt troligt att äldre brunnar har vissa konstruktionsbrister som enstaka felpunkter som inte återspeglar de tekniska lärdomar som har dragits över tiden.
Medförfattaren Dr Jonathan Buonocore sa:"Delvis eftersom inga federala säkerhetsföreskrifter gäller för lagringsbrunnar för naturgas eller deras verksamhet (nu under behandling), mycket lite samlad information var tillgänglig om dessa midstream-system. Efter att vi identifierat denna datalucka, vi insåg att vi behövde bygga vår egen databas för att börja bedöma denna tidigare osynliga fara."
Teamet utvecklade en geodatabas med över 14, 000 aktiva UGS-brunnar, använder brunns- och anläggningsnivådata från 29 enskilda stater, U.S. Energy Information Administration (EIA), och företagssystemkartor. Efter rekommendationer från Interagency Task Force on Natural Gas Storage Safety att fasa ut brunnar med endast en enda skyddsbarriär, teamet började sin bedömning med att beräkna prevalensen och placeringen av aktiva UGS-brunnar som återanvänts från kolväteproduktion. De hänvisade sedan till brunnskonstruktionsdatum med typiska byggmetoder från den eran för att identifiera vilka brunnar som kan vara mer benägna att uppvisa vissa konstruktionsbrister såsom skydd av ett enkelt hölje.
"En annan viktig upptäckt var att äldre återanvända brunnar finns i anläggningar som hade konstruerat nya brunnar under det senaste decenniet. Denna variation av brunnsårgång inom anläggningar tyder på att en rad riskhanteringsmetoder och integritetsverifieringstekniker sannolikt behövs, " sa medförfattaren Sebastian Rowland
"Vår studie presenterar en inventering av aktiva UGS-brunnar i USA och identifierar de som kan vara högrisk. Vår forskning fokuserade främst på original brunnsdesign, så ytterligare forskning behövs för att förfina vår förståelse av aktiv riskhanteringspraxis på statlig och operatörsnivå." tillade Dr Michanowicz.
Aliso Canyon-lagringsbrunnen misslyckades delvis eftersom den var strukturellt sårbar för en enda punkt-of-failure. I olje- och gassäkerhetstekniska termer, systemens tillförlitlighet involverar antingen ökad integritet hos enskilda material, eller genom att öka redundanta styrsystem. Eftersom brunnen i fråga ursprungligen borrades 1954 som en oljeproducerande brunn, endast ett enda stålrör separerade gasflödet och den yttre bergformationen på vissa djup, vilket betyder att brunnens passiva strukturella integritet endast var beroende av ett enda stålhölje.
