Gashydrat: Detekterings- och återställningsmetoder

Efter att ha läst den här artikeln kommer du att lära dig om: - 1. Betydelse av gashydrat 2. Detektion av gashydrat 3. Återställningsmetoder.

Betydelse av gashydrat:

Gashydrater, även kallade gasklatrater, är naturligt förekommande fastämnen bestående av vattenmolekyler som bildar en stel gitter av burar. Varje bur innehåller en molekyl naturgas, huvudsakligen metan (figur 3.18). Gashydrater är i huvudsak vattenklatrater av naturgas där vatten kristalliserar i isometriskt kristallografiskt system i stället för det hexagonala systemet med normal is.

Den maximala mängden metan som kan lagras i metanhydrat bestäms av klathrat- eller gitterstrukturens geometri. I teorin kan en kubikmeter (1m ³ ) metanhydrat innehålla upp till 164 m ³ metan vid STP. Gashydrater i grunda reservoarer (<ca 1000 m under havsbotten) kan således ha mer metan per volymandel jämfört med fri gas i samma utrymme.

Förekomsten av gashydrater i naturen styrs av temperatur- och tryckbetingelser, tillgängligheten av adekvata gasmolekyler för att stabilisera de flesta hydrathåligheter och tillräckliga vattenmolekyler för att bilda kaviteten.

Källorna för metan för hydratbildning är normalt biogena, men termogenisk metan genererad vid större djup (hög temperatur) kan också bidra genom att migrera uppåt genom fel / frakturer.

Fig 3.18 visar tre olika modeller av förekomsten av hydrat i jorden. Fig. 3.18 (a) visar att gashydratskiktet bildar anti-clineliknande struktur, som innehåller fällningsfri metan nedan. Fig. 3.19 (b) visar gashydratskiktet, som tätar metanlagerlagren vid deras uppdoppningsändar och fig 3.18 (c) visar basen av gashydratskiktet som har migrerat uppåt som svar på den förändrade geotermiska gradienten orsakad av placeringen av saltkupolen, bildande en gasfälla. Den biogena omvandlingen av organiska ämnen till metan sker vid låg temperatur och förbättras vanligtvis med hög volym av klastisk / organiskt flöde.

Den totala reaktionen av metangenerationen kan representeras som:

(CH2O) ₁₀₆ (NH3) ₁₆ (H3PO4) → CO2 + CH4 + NH3 + H3P04

Fasgränsinformationen tillsammans med geotermisk information tyder på att den övre djupgränsen för metanhydrater är ca 150 m i kontinentala polarområden, där ytemperaturerna är under 0 ° C. I oceaniska sediment av tropisk region kan gashydrat förekomma utöver vattendjupet på ca 600 m, där havsbottenstemperaturen är tillräckligt låg.

Den nedre gränsen för gashydratuppträdande i sediment bestäms av geotermisk gradient, den maximala nedre gränsen är cirka 1000 m under havsbottnen (fig 3.19). Således är förekomsten av gashydrater begränsad till den grunda geosfären.

Gashydrater uppträder över hela världen, men på grund av kraven på tryck, temperatur och gasvolymer är de begränsade till två regioner, polära och djupa oceaner. I polära områden är gashydrater vanligen förknippade med permafrost, både på stranden i kontinentalsedimentet och offshore i sediment av kontinentala hyllor.

Messoyakaha-fältet i permafrosten i västra Sibirien är det levande exemplet för produktion av gas från gashydrat under de senaste tjugo åren. I djupa oceaniska områden finns gashydrater i yttre kontinentala marginaler i sedimenten av sluttning och stigningar där kallt vatten är närvarande.

Naturgashydrater har identifierats i de arktiska och nordatlantiska kontinentala backarna, från toppen av Sydamerika genom Nordamerika och Alaska, Mexikanska golfen, utanför USAs sydostkust och europeiska kontinentalmarginaler. På indiskt sammanhang har gashydrater identifierats i djupt vatten i östkusten, västkusten och i Andaman offshore.

Detektion av gashydrat :

De flesta oceaniska förekomsterna av gashydrater utspelas huvudsakligen utifrån förekomsten av marina seismiska reflektionsprofiler av uttalade bottomsimulerande reflektorer (BSR). Denna reflektion kan sammanfalla med det fördjupade djupet från fasdiagrammet som basen för gashydratstabilitetszonen.

Förutom seismiska data kan geofysisk information från trådlinjebrunnsloggar vara värdefulla vid detektering och utvärdering av gashydratintervaller.

Brunnsloggar för gashydratstudier innefattar kaliper, gammastråle, spontan potential, resistivitet och sonisk hastighet. Brunnsloggar utgör en grund för att uppskatta gaskvaliteten och, i kombination med seismiska data, håll nyckeln till framtida gashydratresursbedömning.

De globala reserverna av gashydrat varierar inom intervallet från 16 000 trilljonskubiska mätare (TCM) till 20 000 TCM. En rå uppskattning antyder att det finns cirka 10 000 Gt kol lagrat i gashydrat vilket är lika med dubbelt så mycket som det totala organiska kolet i allt fossilt bränsle i jorden. Den infraröda gashydratresursen för indiska kusten beräknas vara i storleksordningen 200 TCM upp till EEZ.

Det finns hittills fyra typer hydrater, som observeras genom olika kärnor uppsamlade från platser över hela världen. Detta inkluderar kvaliteter som finformad, nodulär, skiktad typ och massiv typ. De flesta av dessa kärnor samlades under Deep Sea Drilling Program (DSDP) och Ocean Drilling Program (ODP) (Figur 3.21)

Återvinningsmetoder för gashydrat :

Det finns tre huvudmetoder som övervägs för att återvinna metan från gashydrater och de är:

(i) Termisk stimulering,

(ii) Depressurisering, och

(iii) Inhibitorinjektion.

(1) Vid värmestimulering upphettas de gashydratbärande lagren för att öka den lokala temperaturen tillräckligt för att orsaka gashydrat att dissociera.

(2) Vid trycksättning sänks trycket på gashydratskiktet genom pumpning för att orsaka hydratdissociation; värme för trycksättningsprocessen tillhandahålls av den naturliga geotermiska värmen How.

(3) Injicering av inhibitorer, såsom metanol, glykol som orsakar att gashydratet dissocieras. Dessa hämmare orsakar en förändring i trycktemperaturjämvikt så att gashydraterna inte längre är stabila vid in situ trycktemperaturförhållanden.

Det har funnits konceptuella modeller för gasåtervinning från hydrat i marina sediment. Studien av hydrattrycksättning i permafrosten har gjorts i detalj både i modellen och i fältet. Det råder en allmän konsensus om att deprimering är den mest tekniskt genomförbara betyder c återhämtning av hydrat i permafrosten.