فناوری‌های شناسایی متان در حال دگرگون‌سازی شیوه استخراج نفت و گاز هستند؛ این فناوری‌ها همزمان با کاهش پیامدهای زیست‌محیطی، بهره‌وری عملیاتی در این صنعت را بهبود می‌بخشند.
صنعت نفت و گاز، که به‌خاطر آثار محیط‌زیستی گسترده‌اش شناخته می‌شود، اکنون تحت‌تأثیر نوآوری‌های فناوری پایدار، دگرگونی مهمی را تجربه می‌کند. بخش کلیدی این تغییر، شناسایی متان است؛ چرا که متان حدود ۳۰ درصد از گرمایش جهانی را به خود اختصاص می‌دهد و پتانسیل گرمایش جهانی آن در بازه صد ساله، ۳۶ برابر بیشتر از دی‌اکسیدکربن است.
ابتکارات جهانی مانند تعهدات اجلاس COP28 که شامل قول ۵۰ شرکت نفت و گاز برای کاهش ۸۰ تا ۹۰ درصدی انتشار متان تا سال ۲۰۳۰ میلادی است، شتاب گرفته‌اند. فناوری‌های پیشرفته شناسایی، اکنون استانداردهای جدیدی برای عملیات در میدان‌های نفتی سراسر جهان تعیین کرده‌اند.
تاریخچه شناسایی متان: از حباب صابون تا ماهواره‌ها
دهه‌ها شناسایی متان با روش‌های ابتدایی دیداری، شنیداری و بویایی (AVO) انجام می‌شد. کارکنان به صدای سوت‌مانند گوش می‌دادند، تجهیزات را برای خوردگی بررسی می‌کردند و به بوهای افزوده‌شده به گاز طبیعی وابسته بودند. این روش‌ها ساده ولی ناکارآمد بودند؛ به‌ویژه برای نشت‌های کوچک یا زیرساخت‌های صعب‌الوصول.
در دهه ۱۹۷۰ میلادی معرفی روش ۲۱ سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) پیشرفتی اولیه‌ای در این حوزه بود. این روش از آشکارسازهای یونیزاسیون شعله‌ای (FID) برای تشخیص نشتی استفاده می‌کرد، اما فقط محل نشتی را نشان می‌داد و مقدار آن را اندازه‌گیری نمی‌کرد و نیاز به دسترسی فیزیکی به تجهیزات داشت.
در دهه ۲۰۰۰، تجاری‌سازی دوربین‌های تصویربرداری نوری از گاز (OGI) نقطه عطفی بود. این دوربین‌های مادون قرمز، ستون متان را به شکل دود قابل‌دید نمایش می‌دادند و بازرسی‌های سریعی را ممکن کردند. ولی این ابزارها فقط کیفی بودند و قادر به تخمین نرخ نشت نبودند.
در ادامه، فناوری‌هایی مثل طیف‌سنجی جذب با لیزر دیودی تنظیم‌پذیر (TDLAS) و سامانه‌های فروکاهی حلقه‌ای معرفی شدند که دقت اندازه‌گیری را افزایش دادند؛ هرچند مشکلاتی مانند هزینه بالا، وابستگی به وضعیت آب‌وهوا و محدودیت در پوشش باقی ماندند.
فناوری‌های امروزی: دقت از زمین تا مدار
نظارت بر متان امروز، یک رویکرد چندلایه دارد: حسگرهای زمینی، سامانه‌های هوایی و فناوری‌های ماهواره‌ای.
سنسورهای زمینی پیوسته
این سامانه‌ها شبکه‌ای از حسگرهای ثابت‌اند که به‌صورت پیوسته و در زمان واقعی، زیرساخت‌های حساس را زیر نظر دارند. یکی از نوآوری‌ها، سامانه هوشمند شناسایی نشت متان است که می‌تواند نشت‌های به کوچکی سه فوت مکعب استاندارد در ساعت را تشخیص دهد. این سامانه فقط به داده‌های آب‌وهوایی ساده نیاز دارد.
سیستم‌های هوایی و پهپادی
پهپادها با حسگرهای ویژه، بازرسی سریع و با وضوح بالا از مناطق دورافتاده یا خطرناک را انجام می‌دهند. در نسخه‌های اخیر، این سیستم‌ها نیز به فناوری شناسایی هوشمند متان مجهز شده‌اند و بدون دخالت انسان، نشت را کمی‌سازی می‌کنند.
ماهواره‌ها
ماهواره‌ها پوشش گسترده‌ای از سطح زمین ارائه می‌دهند. ابزار پایش تروپوسفری (TROPOMI) روی ماهواره Sentinel-5P روزانه نقشه‌هایی با وضوح حدود ۷ در ۵.۵ کیلومتر از غلظت متان تهیه می‌کند. ماهواره‌های جدید مانند MethaneSAT دقت بالاتری دارند.
یک مطالعه اخیر با استفاده از داده‌های TROPOMI، افزایش غلظت متان را در کشورهای شورای همکاری خلیج‌فارس در زمان جهش تولید نفت در سال ۲۰۲۰ میلادی نشان داد و ارتباط مستقیمی بین تولید بیشتر و انتشار بیشتر متان اثبات کرد.
هوش مصنوعی و دیجیتالی‌سازی: مغز پشت شناسایی
انقلاب واقعی در شناسایی متان، نه‌تنها به حسگرهای پیشرفته بلکه به ادغام داده‌ها با هوش مصنوعی (AI) مربوط است.
هوش مصنوعی داده‌های خام متان را به بینش‌های کاربردی تبدیل می‌کند. مثلاً شرکت‌هایی مانند Datall با تحلیل پیش‌بینانه، داده‌های حسگرها را بررسی می‌کنند تا الگوهای نشان‌دهنده خرابی‌های احتمالی را شناسایی کنند و پیش از وقوع نشت، آن را پیشگیری کنند.
الگوریتم‌های جدید هوش مصنوعی اولویت‌بندی نشت‌ها را بر اساس شدت آن‌ها ممکن ساخته‌اند تا تیم‌ها روی تعمیرات مهم‌تر تمرکز کنند. این کارایی حیاتی است، چرا که فقط ۵ درصد از سایت‌ها بیش از ۵۰ درصد از کل انتشار متان را تولید می‌کنند.
همچنین با تفسیر خودکار OGI، دقت شناسایی متان افزایش یافته است. دانشگاه استنفورد شبکه عصبی کانولوشنی به‌نام GasNet ساخته که با دقت ۹۷ درصد ستون‌های متان را از نویز پس‌زمینه جدا می‌کند. نسخه پیشرفته آن، VideoGasNet، حتی نرخ نشت را بر اساس دینامیک ستون‌ها تخمین می‌زند.
هم‌افزایی اقتصادی و زیست‌محیطی
مدیریت پایدار متان علاوه بر رعایت مقررات، سود مالی نیز دارد. شرکت Vivakor در سه‌ماهه پایانی سال ۲۰۲۴ میلادی با استفاده از فناوری‌های پاک‌سازی سیالات، رشد ۲۰۱ درصدی درآمد را گزارش کرد.
در نیجریه نیز شرکت‌هایی که در فناوری‌های کنترل انتشار سرمایه‌گذاری کرده‌اند، به ثبات مالی بیشتر رسیده‌اند. ابزارهای دیجیتال از اختلالات تولید به‌علت درگیری‌های اجتماعی یا مقرراتی جلوگیری کرده‌اند. همچنین سامانه‌های شناسایی، امکان جمع‌آوری و فروش متان فراری را فراهم می‌کنند که هم سودآور است و هم نیاز به سوزاندن گاز را کاهش می‌دهد.
روندهای آینده: گام به‌سوی حذف کامل فلرینگ
پیشرفت‌های نوآورانه به سوی هدف «صفرسازی فلرینگ روتین» هدایت می‌کنند. شبکه‌های پایش یکپارچه با ترکیب حسگرهای زمینی و بازرسی‌های دوره‌ای با پهپاد و ماهواره، پوشش کامل‌تری فراهم می‌کنند.
شرکت Cowboy Clean Fuels پیشگام عملیات با انرژی‌های تجدیدپذیر است؛ این شرکت گاز طبیعی تجدیدپذیر منفی‌کربن تولید می‌کند که از تزریق زیست‌توده به چاه‌های تخلیه‌شده به‌دست می‌آید و ضمن تولید انرژی، دی‌اکسیدکربن را نیز دفن می‌کند.
فناوری زنجیره بلوکی (Blockchain) نیز به‌عنوان ابزاری قدرتمند برای شفاف‌سازی زنجیره تأمین ظهور کرده است. این فناوری با ثبت ایمن داده‌های انتشار، اعتماد بین ذی‌نفعان را افزایش داده و تأیید اعتبار کربن را ساده‌تر می‌کند و مسئولیت‌پذیری زیست‌محیطی را تقویت می‌کند.
نتیجه‌گیری
فناوری شناسایی متان از یک الزام قانونی ساده به یک ابزار استراتژیک برای کربن‌زدایی سودآور تبدیل شده است. شرکت‌های ملی نفت مانند آرامکو و ادنوک در حال افزایش ظرفیت تولید خود هستند در حالی‌که به سامانه‌های نظارت هوشمند و فناوری‌های کم‌کربن روی آورده‌اند.
این تغییر، به صنعت نفت و گاز فرصت داده است تا به‌جای مانع، به یک بازیگر کلیدی در تحقق اهداف اقلیمی تبدیل شود؛ تولید انرژی با کمترین اثر زیست‌محیطی.