Gasshydrat: Deteksjon og gjenvinningsmetoder

Etter å ha lest denne artikkelen vil du lære om: - 1. Betydning av gasshydrat 2. Deteksjon av gasshydrat 3. Gjenvinningsmetode.

Betydning av gasshydrat:

Gasshydrater, også kalt gassklatrater, er naturlig forekommende faste stoffer sammensatt av vannmolekyler som danner en stiv gitter av bur. Hvert bur inneholder et molekyl av naturgass, hovedsakelig metan (figur 3.18). Gasshydrater er i det vesentlige vannklatrater av naturgass hvor vann krystalliserer i isometrisk krystallografisk system i stedet for det sekskantede systemet med normal is.

Den maksimale mengden av metan som kan lagres i metanhydrat, bestemmes av klatrat- eller gitterstrukturgeometrien. I teorien kan en kubikkmeter (1m ³ ) metanhydrat inneholde opptil 164 m3 metan ved STP. Gasshydrater i grunne reservoarer (<ca. 1000 m under havbunn) kan således ha mer metan per volum i forhold til fri gass i samme rom.

Forekomsten av gasshydrater i naturen styres av betingelser for temperatur og trykk, tilgjengeligheten av tilstrekkelige gassmolekyler for å stabilisere de fleste hydrathulrom og tilstrekkelige vannmolekyler for å danne hulrommet.

Kildene til metan for hydratdannelse er normalt biogene, men termogenisk metan generert på større dybde (høy temperatur) kan også bidra ved å migrere oppover gjennom feil / brudd.

Fig. 3.18 viser tre forskjellige modeller av forekomst av hydrat i jord. Fig. 3.18 (a) viser at gasshydratlaget danner en anti-cline-lignende struktur som inneholder fettfri metan under. Fig. 3.19 (b) viser gasshydratlaget som tetter metanbærende lag på deres oppdypende ender og figur 3.18 (c) viser basen av gasshydratlaget som har migrert oppover som svar på den endrede geotermiske gradienten forårsaket av plassering av saltkuppelen, danner en gassfelle. Den biogene omdannelsen av organiske stoffer til metan foregår ved lav temperatur og forbedres vanligvis ved høyt volum av clastic / organisk flux.

Den generelle reaksjonen av metangenerering kan representeres som:

(CH2O) ₁₀₆ (NH3) ₁₆ (H3P04) → CO2 + CH4 + NH3 + H3P04

Fasegrensinformasjonen kombinert med geotermisk informasjon antyder at øvre dybdegrense for metanhydrater er ca. 150 m i kontinentale polare områder, hvor overflatetemperaturer er under 0 ° C. I oceaniske sedimenter av tropisk område kan gasshydrat forekomme utover vanndypet på ca 600 m, hvor havbunnstemperaturen er tilstrekkelig lav.

Den nedre grensen for gasshydrat forekomst i sediment bestemmes av geotermisk gradient, den maksimale nedre grensen er ca. 1000 m under havbunnen (figur 3.19). Dermed er forekomsten av gasshydrater begrenset til den grunne geosfæren.

Gasshydrater forekommer over hele verden, men på grunn av trykk-, temperatur- og gassvolumkravene er de begrenset til to regioner, polare og dype havsyre. I polare områder er gasshydrater vanligvis forbundet med permafrost, både på land i det kontinentale sedimentet og offshore i sedimentet av kontinentalsokkel.

Messoyakaha-feltet i permafrosten i Vest-Sibirien er det levende eksemplet for produksjon av gass fra gasshydrat de siste tjue årene. I dype havområdene finnes gasshydrater i ytre kontinentale marginer i sedimentene av skråning og stigninger der kaldt vann er til stede.

Naturgasshydrater har blitt identifisert i arktiske og nordatlantiske kontinentale bakker, fra spissen av Sør-Amerika gjennom Nord-Amerika-marginen og Alaska, Mexicogolfen, utenfor den amerikanske sør-østkysten og europeiske kontinentale marginer. På indisk kontekst er gasshydrater identifisert i dypt vann i østkysten, vestkysten og i Andaman offshore.

Påvisning av gasshydrat :

De fleste oceaniske forekomster av gasshydrater utledes hovedsakelig på grunnlag av utseendet på marine seismiske refleksjonsprofiler av utprøvde bunn simulerende reflektorer (BSR). Denne refleksjonen kan falle sammen med dybden forutsatt fra fasediagrammet som basen av gasshydratstabilitetssonen.

I tillegg til seismiske data kan geofysiske opplysninger fra trådlinjebrønner være verdifulle ved gjenkjenning og evaluering av gasshydratintervaller.

Brønnlogger for gasshydratstudier inkluderer tykkelse, gammastråle, spontant potensial, resistivitet og sonisk hastighet. Brønnlogger gir grunnlag for estimering av gasskvalitet, og i forbindelse med seismiske data holder nøkkelen til fremtidig gasshydratresursvurdering.

Verdensomspennende reserver av gasshydrat varierer i området fra 16.000 trillion kubiske målere (TCM) til 20.000 TCM. Et urimelig estimat antyder at det er ca. 10.000 Gt karbon lagret i gasshydrat som er lik dobbelt så mye organisk karbon i alt fossilt brensel i jorden. Den infrarøde gasshydratressursen for indisk kystlinje er beregnet til å være på 200 TCM opp til EEZ.

Det finnes fire typer hydrater så langt, observert gjennom forskjellige kjerner samlet fra steder over hele verden. Dette inkluderer karakterer som finformidlet, nodulær, lagdelt type og massiv type. De fleste av disse kjernene ble samlet under Deep Sea Drilling Program (DSDP) og Ocean Drilling Program (ODP) (figur 3.21)

Gjenvinningsmetode for gasshydrat :

Det er tre hovedmetoder som vurderes å gjenvinne metan fra gasshydrater, og de er:

(i) Termisk stimulering,

(ii) Depressurisering, og

(iii) Inhibitorinjeksjon.

(1) Ved termisk stimulering oppvarmes gasshydratbærende lagene for å øke lokal temperatur nok til å forårsake at gasshydratet dissocieres.

(2) Ved trykkavlastning senkes trykket på gasshydratlaget ved pumping for å forårsake hydratdissociasjon; varme for trykkutjevningsprosessen blir levert av den naturlige geotermiske varmen.

(3) Injeksjon av inhibitorer som metanol, glykol som forårsaker at gasshydratet dissosieres. Disse inhibitorene forårsaker et skifte i trykk-temperatur likevekt slik at gasshydrater ikke lenger er stabile ved in situ trykk-temperaturforhold.

Det har vært konseptuelle modeller for gassutvinning fra hydrat i marine sedimenter. Undersøkelsen av hydratutslipp i permafrosten er gjort i detalj både i modellen og i feltet. Det eksisterer en generell konsensus om at trykkutvikling er den mest teknisk gjennomførbare betyr c utvinning av hydrat i permafrosten.