Gashydrat: Detektions- og genvindingsmetoder
Efter at have læst denne artikel vil du lære om: - 1. Betydning af gashydrat 2. Påvisning af gashydrat 3. Gendannelsesmetoder.
Betydning af gashydrat:
Gashydrater, også kaldet gasklatrater, er naturligt forekommende faste stoffer sammensat af vandmolekyler, der danner et stift gitter af bur. Hvert bur indeholder et molekyle naturgas, hovedsagelig methan (figur 3.18). Gashydrater er i det væsentlige vandkratater af naturgas, hvori vand krystalliserer i isometrisk krystallografisk system i stedet for det hexagonale system af normal is.
Den maksimale mængde methan, der kan opbevares i methanhydrat, fastgøres ved hjælp af klatrat- eller gitterstrukturens geometri. I teorien kan en kubikmeter (1m3) methanhydrat indeholde op til 164 m3 methan ved STP. Således kan gashydrater i lavvandede reservoirer (<ca. 1000 m under havbund) have mere metan pr. Enhedsvolumen sammenlignet med fri gas i samme rum.
Tilstedeværelsen af gashydrater i naturen styres af temperatur- og trykbetingelser, tilgængelighed af tilstrækkelige gasmolekyler til stabilisering af de fleste hydrathulrum og tilstrækkelige vandmolekyler til dannelse af hulrummet.
Kilderne til metan til hydratdannelse er normalt biogene, men termoegenetisk methan der genereres på større dybde (høj temperatur) kan også bidrage ved at migrere opad gennem fejl / brud.
Figur 3.18 viser tre forskellige modeller af forekomst af hydrat i jorden. Figur 3.18 (a) viser, at gashydratlaget danner anti-cline-lignende struktur, der fanger fri methan nedenfor. Figur 3.19 (b) viser gashydratlaget, som forsegler de methanbærende lag ved deres opdypende ender, og figur 3.18 (c) viser bunden af gashydratlaget, der har migreret opad som reaktion på den ændrede geotermiske gradient forårsaget af placeringen af saltkuppelen, der danner en gasfælde. Den biogene omdannelse af organiske stoffer til methan foregår ved lav temperatur og forbedres sædvanligvis ved høj volumen af clastic / organisk flux.
Den generelle reaktion af metangenerering kan repræsenteres som:
(CH2O) 106 (NH3) 16 (H3P04) → CO2 + CH4 + NH3 + H3P04
Fasegrundinformationen kombineret med geotermisk information antyder, at den øvre dybdegrænse for methanhydrater er ca. 150 m i kontinentale polare områder, hvor overflade temperaturer er under 0 ° C. I oceaniske sedimenter af tropiske områder kan gashydrat forekomme ud over vanddybden på ca. 600 m, hvor havbundstemperaturen er tilstrækkelig lav.
Den nedre grænse for gashydrat forekomst i sediment bestemmes af den geotermiske gradient, den maksimale nedre grænse er ca. 1000 m under havbunden (figur 3.19). Således er forekomsten af gashydrater begrænset til den grundige geosfære.
Gashydrater forekommer over hele verden, men på grund af tryk-, temperatur- og gasvolumenkrav er de begrænset til to regioner, polære og dybe oceaniske. I polare områder er gashydrater normalt forbundet med permafrost, både på kysten i kontinentalsedimentet og offshore i sediment af kontinentale hylder.
Messoyakaha-feltet i permafrosten i det vestlige Sibirien er det levende eksempel på produktion af gas fra gashydrat i de sidste tyve år. I dybe oceaniske områder findes gashydrater i ydre kontinentale margener i sedimenterne af hældning og stigninger, hvor der er koldt vand.
Naturgashydrater er blevet identificeret i de arktiske og nordatlantiske kontinentale skråninger, fra spidsen af Sydamerika gennem Nordamerika margen og Alaska, Mexicogolfen, ud for den amerikanske sydøstlige kyst og europæiske kontinentale margener. På indisk kontekst er gashydrater blevet identificeret i dybe farvande i østkyst, vestkyst og i Andaman offshore.
Påvisning af gashydrat :
De fleste oceaniske forekomster af gashydrater udledes hovedsageligt på baggrund af fremtoningen på marine seismiske refleksionsprofiler af udtalte Bund Simulerende Reflektorer (BSR). Denne refleksion kan falde sammen med den dybde, der forudsiges fra fasediagrammet som basis for gashydratstabilitetszonen.
Udover seismiske data kan geofysiske oplysninger fra ledningsledningsbrønde være værdifulde ved påvisning og evaluering af gashydratintervaller.
Well logs for gashydrat undersøgelser omfatter tykkelse, gamma ray, spontant potentiale, resistivitet og sonic hastighed. Well logs giver grundlag for estimering af gaskvalitet og i forbindelse med seismiske data holde nøglen til fremtidig gashydrat ressource vurdering.
De verdensomspændende reserver af gashydrat varierer inden for intervallet fra 16.000 Trillion Cubic Meters (TCM) til 20.000 TCM. Et urimeligt skøn antyder, at der er ca. 10.000 Gt kulstof opbevaret i gashydrat, hvilket er lig med to gange det samlede organiske kulstof i alt fossilt brændsel i jorden. Den infrarøde gashydratressource for den indiske kystlinie anslås at være i størrelsesordenen 200 TCM op til EEZ.
Der findes hidtil fire typer hydrater, der observeres gennem forskellige kerner indsamlet fra steder over hele verden. Dette omfatter kvaliteter som finformidlet, nodulært, lagdelt type og massiv type. De fleste af disse kerner blev samlet under Deep Sea Drilling Program (DSDP) og Ocean Drilling Program (ODP) (figur 3.21)
Gendannelsesmetoder for gashydrat :
Der er tre hovedmetoder, der anses for at genvinde methan fra gashydrater, og de er:
(i) Termisk stimulering,
(ii) Depressurisering, og
(iii) Inhibitorinjektion.
(1) Ved termisk stimulering opvarmes de gashydratbærende lagre for at øge den lokale temperatur nok til at få gashydrat til at dissociere.
(2) Ved trykaflastning sænkes trykket på gashydratlaget ved pumpning for at forårsage hydratdissociation; varme til deponeringsprocessen leveres af den naturlige geotermiske varme Hvordan.
(3) Injektion af inhibitorer, såsom methanol, glycol, der får gashydratet til at dissociere. Disse inhibitorer medfører en ændring i tryk-temperaturens ligevægt, således at gashydraterne ikke længere er stabile ved in situ tryk-temperaturforhold.
Der har været konceptuelle modeller for gasgenvinding fra hydrat i marine sedimenter. Undersøgelsen af hydrattrykningen i permafrosten er blevet udført i detaljer både i modellen og i marken. Der eksisterer en generel enighed om, at trykopløsning er den mest teknisk gennemførlige betyder c genopretning af hydrat i permafrosten.
