Wodzian gazu: metody wykrywania i odzyskiwania
Po przeczytaniu tego artykułu dowiesz się o: - 1. Znaczenie wodzianu gazu 2. Wykrywanie wodzianu gazu 3. Metody odzyskiwania.
Znaczenie wodzianu gazu:
Wodziany gazowe, zwane również klatratami gazowymi, są naturalnie występującymi ciałami stałymi złożonymi z cząsteczek wody tworzących sztywną sieć klatek. Każda klatka zawiera cząsteczkę gazu ziemnego, głównie metanu (ryc. 3.18). Wodziany gazowe są zasadniczo klatratami gazu ziemnego, w których woda krystalizuje w izometrycznym systemie krystalograficznym, a nie w sześciokątnym układzie normalnego lodu.
Maksymalna ilość metanu, która może być przechowywana w hydracie metanu, jest ustalana przez geometrię klatratu lub struktury sieci. Teoretycznie jeden metr sześcienny (1m 3 ) wodzianu metanu może zawierać do 164 m3 metanu w STP. Zatem, uwodnione w płytkich zbiornikach (<około 1000 m pod dnem morskim) mogą mieć więcej metanu na jednostkę objętości w porównaniu z wolnym gazem w tej samej przestrzeni.
Występowanie hydratów gazu w przyrodzie jest kontrolowane przez warunki temperatury i ciśnienia, dostępność odpowiednich cząsteczek gazu, aby ustabilizować większość jam hydratów i wystarczającą ilość cząsteczek wody do utworzenia wnęki.
Źródła metanu do tworzenia się hydratów są zwykle biogenne, jednak metan termiczny generowany na większej głębokości (wysokiej temperaturze) może również przyczyniać się do migracji w górę przez uskoki / pęknięcia.
Ryc. 3.18 pokazuje trzy różne modele występowania hydratu w ziemi. Na ryc. 3.18 (a) widać, że warstwa hydratów gazu tworzy strukturę podobną do antyklicyny, uwięzioną na wolnym metanie poniżej. Na ryc. 3.19 (b) pokazano warstwę hydratów gazu, które uszczelniają warstwy niosące metan na ich końcach wychodzących, a rys. 3.18 (c) przedstawia podstawę warstwy hydratów gazu, która migrowała w górę w odpowiedzi na zmieniony gradient geotermiczny spowodowane przez umieszczenie kopuły soli, tworząc pułapkę gazową. Biogeniczna konwersja substancji organicznych w metan odbywa się w niskiej temperaturze i zwykle jest wzmacniana przez dużą objętość strumienia klastycznego / organicznego.
Ogólną reakcję generowania metanu można przedstawić jako:
(CH 2O) 106 (NH 3 ) 16 (H 3 PO 4 ) → CO 2 + CH 4 + NH 3 + H 3 PO 4
Informacja o granicy faz w połączeniu z informacją geotermalną sugeruje, że górna granica głębokości wodzianów metanu wynosi około 150 mw rejonach polarnych kontynentu, gdzie temperatura powierzchni wynosi poniżej 0 ° C. W osadach oceanicznych obszarów tropikalnych uwodniony gaz może występować poza głębokością wody około 600 m, gdzie temperatura dna morskiego jest wystarczająco niska.
Dolną granicę występowania hydratów w osadach określa gradient geotermiczny, maksymalna dolna granica wynosi około 1000 m poniżej dna morskiego (ryc. 3.19). Tak więc występowanie hydratów gazowych ogranicza się do płytkiej geosfery.
Hydraty gazowe występują na całym świecie, ale ze względu na wymagania dotyczące ciśnienia, temperatury i objętości gazu są ograniczone do dwóch regionów, polarnych i głębokich oceanicznych. W regionach polarnych hydraty gazowe są zwykle związane z wieczną zmarzliną, zarówno na lądzie w osadzie kontynentalnej, jak i na morzu w osadach szelfów kontynentalnych.
Pole Messoyakaha w wiecznej zmarzlinie zachodniej Syberii jest żywym przykładem produkcji gazu z hydratów gazu przez ostatnie dwadzieścia lat. W głębinowych rejonach oceanu stwierdzono obecność wodzianów gazu w zewnętrznych obrzeżach kontynentalnych w osadach o nachyleniu i wzniesieniach, w których występuje zimny dno wody.
Hydraty gazu ziemnego zidentyfikowano na kontynentalnych stokach Arktyki i Północnego Atlantyku, od wierzchołka Ameryki Południowej przez margines Ameryki Północnej i Alaskę, Zatokę Meksykańską, od południowo-wschodniego wybrzeża USA i europejskie marginesy kontynentalne. W kontekście indyjskim zidentyfikowano hydraty gazowe w głębokich wodach wschodniego wybrzeża, zachodniego wybrzeża i Andamanii na morzu.
Wykrywanie wosku gazowego :
Większość oceanicznych wystąpień hydratów gazu wywnioskowano głównie na podstawie występowania na morskich profilach refleksyjnych sejsmicznych wyraźnych dolnych symulacyjnych reflektorów (BSR). Odbicie to może pokrywać się z głębokością przewidzianą na diagramie fazowym jako podstawa strefy stabilności hydratu gazowego.
Oprócz danych sejsmicznych, informacje geofizyczne z dzienników szybowych mogą być cenne w wykrywaniu i ocenie interwałów hydratów gazu.
Studnie do badań hydratów gazowych obejmują: zacisk, promień gamma, potencjał spontaniczny, rezystywność i prędkość dźwięku. Kłody wiertnicze stanowią podstawę do szacowania jakości gazu i, w połączeniu z danymi sejsmicznymi, stanowią klucz do przyszłej oceny zasobów hydratu gazowego.
Światowe zasoby wodzianu gazu różnią się w zakresie od 16 000 bilionów metrów sześciennych (TCM) do 20 000 TCM. Nieoczyszczony szacunek sugeruje, że w hydratie gazowym znajduje się około 10 000 Gt węgla, który jest równy dwukrotności całkowitego węgla organicznego we wszystkich paliwach kopalnych na Ziemi. Szacuje się, że zasoby hydratu gazowego podczerwieni dla linii brzegowej Indii są rzędu 200 TCM do EEZ.
Do tej pory istnieją cztery rodzaje hydratów, obserwowane przez różne rdzenie zebrane z witryn na całym świecie. Obejmuje to gatunki takie jak drobno rozpowszechnione, sferoidalne, warstwowe i masywne. Większość tych rdzeni była zbierana w ramach programu wierceń głębinowych (DSDP) i programu wierceń oceanicznych (ODP) (ryc. 3.21)
Metody odzyskiwania hydratów gazu :
Istnieją trzy główne metody uwzględniane przy odzyskiwaniu metanu z hydratów gazu, a są to:
(i) stymulacja termiczna,
(ii) Rozhermetyzowanie, oraz
(iii) Inhibitor injection.
(1) W stymulacji termicznej warstwy zawierające hydrat gazu są ogrzewane w celu zwiększenia lokalnej temperatury na tyle, aby spowodować dysocjację hydratów gazu.
(2) Podczas rozprężania ciśnienie na warstwie hydratów gazu jest obniżane przez pompowanie, aby spowodować dysocjację hydratu; ciepło do procesu rozprężania jest dostarczane przez naturalne ciepło geotermiczne.
(3) Wstrzyknięcie inhibitorów, takich jak metanol, glikol, które powodują dysocjację hydratów gazu. Inhibitory te powodują przesunięcie w równowadze temperatury ciśnienia, dzięki czemu hydraty gazowe nie są już stabilne w warunkach ciśnienia i temperatury in situ.
Opracowano koncepcyjne modele odzysku gazu z hydratów w osadach morskich. Badania depresyjności hydratu w wiecznej zmarzlinie dokonano szczegółowo zarówno w modelu, jak iw terenie. Istnieje ogólna zgoda co do tego, że rozprężanie jest najbardziej technicznie wykonalnym sposobem odzyskiwania hydratu w wiecznej zmarzlinie.
