Dujų hidratas: aptikimo ir atkūrimo metodai

Perskaitę šį straipsnį sužinosite apie: - 1. Dujų hidrato reikšmę 2. Dujų hidrato aptikimas 3. Atkūrimo metodai.

Dujų hidrato reikšmė:

Dujų hidratai, dar vadinami dujų klatratais, yra natūraliai esančios kietosios medžiagos, susidedančios iš vandens molekulių, sudarančių standžią narvų tinklelį. Kiekviename narve yra gamtinių dujų, daugiausia metano, molekulės (3.18 pav.). Dujų hidratai iš esmės yra gamtinių dujų vandens klatatai, kuriuose vanduo kristalizuojasi izometrinėje kristalografinėje sistemoje, o ne šešiabriaunėje normalaus ledo sistemoje.

Maksimalus metano kiekis, kurį galima laikyti metano hidratu, nustatomas pagal klatrato arba grotelių struktūros geometriją. Teoriškai vienas kubinis metras (1 m ³ ) metano hidrato gali turėti iki 164 m ³ metano STP. Taigi, dujų hidratai sekliuose rezervuaruose (<maždaug 1000 m po jūros dugnu) gali turėti daugiau metano tūrio vienetui, palyginti su laisvomis dujomis toje pačioje erdvėje.

Dujų hidratų atsiradimą gamtoje kontroliuoja temperatūros ir slėgio sąlygos, tinkamų dujų molekulių prieinamumas stabilizuoti daugumą hidrato ertmių ir pakankamai vandens molekulių, kad susidarytų ertmė.

Hidrato susidarymo metano šaltiniai paprastai yra biogeniniai, tačiau terminio geno metanas, sukurtas didesniame gylyje (aukštoje temperatūroje), taip pat gali prisidėti prie migracijos į viršų per gedimus / lūžius.

3.18 pav. Pavaizduoti trys skirtingi hidrato atsiradimo modeliai žemėje. 3.18 (a) pav. Parodyta, kad dujų hidrato sluoksnis formuoja anti-kliną panašią struktūrą, kurioje žemiau yra laisvas metanas. 3.19 (b) pavaizduotas dujų hidrato sluoksnis, kuris užsandarina metano turinčius sluoksnius jų viršutiniame aukštyje ir 3.18 (c) pav. Parodo dujų hidrato sluoksnio pagrindą, kuris pakilo į viršų, pasikeitus geoterminiam gradientui dėl druskos kupolo išdėstymo, sudarant dujų gaudyklę. Biogeninis organinių medžiagų perskaičiavimas į metaną vyksta esant žemai temperatūrai ir paprastai didinamas didelio kiekio klastinio / organinio srauto.

Bendra metano susidarymo reakcija gali būti pateikta kaip:

(CH20) ₁₀₆ (NH3) ₁₆ (H3P04) → CO ₂ + CH4 + NH3 + H3P04

Informacija apie fazės ribą su geotermine informacija rodo, kad viršutinė metano hidratų gylio riba yra apie 150 m žemyniniuose poliniuose regionuose, kur paviršiaus temperatūra yra žemesnė nei 0 ° C. Atogrąžų regiono vandenyninėse nuosėdose dujų hidratas gali atsirasti už maždaug 600 m vandens gylio, kur jūros dugno temperatūra yra pakankamai žema.

Apatinę dujų hidrato ribą nuosėdose lemia geoterminis gradientas, didžiausia apatinė riba yra apie 1000 m žemiau jūros dugno (3.19 pav.). Taigi, dujų hidratų atsiradimas apsiriboja seklia geosfera.

Dujų hidratai vyksta visame pasaulyje, tačiau dėl slėgio, temperatūros ir dujų kiekio reikalavimai yra ribojami dviejuose regionuose, poliariniuose ir giliuose vandenynuose. Poliariniuose regionuose dujų hidratai paprastai siejami su permafrostu, tiek krante kontinentinėse nuosėdose, tiek atviroje jūroje kontinentinių šelfų nuosėdose.

„Messoyakaha“ laukas Vakarų Sibiro amžinajame rytuose yra gyvas pavyzdys dujų gamybai iš dujų hidrato per pastaruosius dvidešimt metų. Giliuose vandenyno regionuose išorinių kontinentinių ribų dujų hidratai randami šlaito nuosėdose ir pakyla, kai yra šaltas dugnas.

Gamtinių dujų hidratai buvo nustatyti Arkties ir Šiaurės Atlanto žemyno šlaituose, nuo Pietų Amerikos viršūnės iki Šiaurės Amerikos maržos ir Aliaskos, Meksikos įlankos, prie JAV pietryčių pakrantės ir Europos kontinentinės ribos. Indijos kontekste dujiniai hidratai buvo nustatyti giliuose Rytų pakrantės vandenyse, Vakarų pakrantėje ir Andamano jūroje.

Dujų hidrato aptikimas :

Dauguma vandeninių dujų hidratų įvykių iš esmės nustatomi remiantis jūrinių seisminių atspindžių profiliais, išreikštais ryškiais apatiniais imitatoriais (BSR). Šis atspindys gali sutapti su fazės diagramos prognozuojamu gyliu, kaip dujų hidrato stabilumo zonos pagrindu.

Be seisminių duomenų, geofizinė informacija iš vielos linijos šulinių rąstų gali būti naudinga nustatant ir įvertinant dujų hidrato intervalus.

Dujų hidrato tyrimų šulinių gręžiniai apima apkabos, gama spinduliuotę, spontaninį potencialą, atsparumą ir garso greitį. Šulinių rąstai yra pagrindas įvertinti dujų kokybę ir kartu su seisminiais duomenimis išlaikyti raktą į būsimą dujų hidrato išteklių vertinimą.

Pasaulinis dujų hidrato rezervas svyruoja nuo 16 000 trilijonų kubinių metrų (TCM) iki 20 000 TCM. Neapdorotas įvertinimas leidžia manyti, kad dujų hidratuose yra apie 10 000 Gt anglies, kuri yra lygi dvigubai visam organinės anglies kiekiui visame iškastiniame kurui žemėje. Apskaičiuota, kad Indijos pakrantės infraraudonųjų dujų hidrato ištekliai siekia 200 TCM iki IEZ.

Iki šiol egzistuoja keturių tipų hidratai, stebimi per skirtingas, iš pasaulio surinktas šerdis. Tai apima tokias rūšis kaip smulkiai išplatintas, mazgelinis, sluoksniuotas ir masinis tipas. Dauguma šių branduolių buvo surinkta pagal giliavandenių gręžimo programą (DSDP) ir vandenyno gręžimo programą (ODP) (3.21 pav.)

Dujų hidrato atkūrimo metodai :

Nagrinėjami trys pagrindiniai metodai metano išgavimui iš dujų hidratų ir tokie:

i) terminė stimuliacija;

ii) slėgio mažinimas ir

iii) Inhibitoriaus injekcija.

(1) Šiluminės stimuliacijos metu dujų hidrato guolių sluoksniai yra šildomi, kad būtų padidinta pakankamai vietinė temperatūra, kad dujų skystis galėtų susiskaldyti.

(2) Slėgio mažinimo metu slėgis dujų hidrato sluoksniui sumažinamas siurbiant, kad atsirastų hidrato disociacija; šiluma, skirta slėgio mažinimo procesui, yra gamtinės geoterminės šilumos.

(3) Inhibitorių, pvz., Metanolio, glikolio, kuris sukelia dujų hidratą, injekcija. Šie inhibitoriai sukelia slėgio temperatūros pusiausvyros perėjimą, kad dujų hidratai nebebūtų stabilūs in situ slėgio ir temperatūros sąlygomis.

Jūrų nuosėdose susidarė koncepciniai dujų atgavimo iš hidrato modeliai. Išsamios hidrostatinio slėgio sumažinimo tyrimas buvo atliktas tiek modelio, tiek lauko atžvilgiu. Egzistuoja bendras sutarimas, kad slėgio mažinimas yra techniškai įmanomas būdas c hidrato regeneravimas permafrostoje.