Gashydraat: detectie- en herstelmethoden

Na het lezen van dit artikel leert u over: - 1. Betekenis van gashydraat 2. Detectie van gashydraat 3. Herstelmethoden.

Betekenis van Gashydraat:

Gashydraten, ook wel gasclathrates genoemd, zijn van nature voorkomende vaste stoffen die zijn samengesteld uit watermoleculen die een rigide rooster van kooien vormen. Elke kooi bevat een molecuul aardgas, voornamelijk methaan (Fig. 3.18). Gashydraten zijn in hoofdzaak waterclathraten van aardgas waarin water kristalliseert in isometrisch kristallografisch systeem in plaats van het hexagonale systeem van normaal ijs.

De maximale hoeveelheid methaan die kan worden opgeslagen in methaanhydraat wordt bepaald door de clathraat- of roosterstructuurgeometrie. In theorie kan één kubieke meter (1 m ³ ) methaanhydraat tot 164 m ³ methaan bevatten bij STP. Zo kunnen gashydraten in ondiepe reservoirs (<ongeveer 1000 m onder de zeebodem) meer methaan per volume-eenheid hebben in vergelijking met vrij gas in dezelfde ruimte.

Het voorkomen van gashydraten in de natuur wordt geregeld door omstandigheden van temperatuur en druk, beschikbaarheid van geschikte gasmoleculen om de meeste hydraatholtes en voldoende watermoleculen te stabiliseren om de holte te vormen.

De bronnen van methaan voor hydraatvorming zijn normaal gesproken biogeen, maar thermisch genetisch methaan dat op grotere diepte (hoge temperatuur) wordt gegenereerd, kan ook bijdragen door naar boven te migreren door fouten / breuken.

Fig. 3.18 toont drie verschillende modellen van voorkomen van hydraat in de aarde. Fig. 3.18 (a) toont dat de gashydraatlaag een anti-cline-achtige structuur vormt die het vrije methaan onderin vasthoudt. Fig. 3.19 (b) toont de gashydraatlaag, die de methaanhoudende lagen afdicht bij de opwaartse dipuiteinden en Fig. 3.18 (c) toont de basis van de gashydraatlaag die naar boven is gemigreerd in reactie op de veranderde geothermische gradiënt veroorzaakt door de plaatsing van de zoutkoepel, waardoor een gasvanger ontstaat. De biogene omzetting van organische stoffen in methaan vindt plaats bij lage temperatuur en wordt gewoonlijk versterkt door een groot volume aan klastische / organische flux.

De algemene reactie van methaanvorming kan worden weergegeven als:

(CH ₂ O) ₁₀₆ (NH ₃ ) ₁₆ (H ₃ PO ₄ ) → CO ₂ + CH ₄ + NH ₃ + H ₃ PO ₄

De fase-grensinformatie gekoppeld aan geothermische informatie suggereert dat de bovenste dieptelimiet van methaanhydraten ongeveer 150 m is in continentale polaire gebieden, waar oppervlaktetemperaturen lager zijn dan 0 ° C. In oceaansedimenten van tropisch gebied kan gashydraat ontstaan ​​buiten de waterdiepte van ongeveer 600 m, waar de temperatuur van de zeebodem voldoende laag is.

De ondergrens van het voorkomen van gashydraat in sediment wordt bepaald door de geothermische gradiënt, de maximale ondergrens ligt ongeveer 1000 m onder de zeebodem (Fig. 3.19). Aldus is het voorkomen van gashydraten beperkt tot de ondiepe geosfeer.

Gashydraten komen wereldwijd voor, maar vanwege de druk-, temperatuur- en gasvolume-eisen zijn ze beperkt tot twee regio's, polair en diep oceanisch. In poolgebieden worden gashydraten meestal geassocieerd met permafrost, zowel aan de kust in het continentale sediment als offshore in het sediment van continentale schappen.

Het veld Messoyakaha in de permafrost van West-Siberië is het levende voorbeeld voor de productie van gas uit gashydraat gedurende de laatste twintig jaar. In diepe oceaangebieden worden gashydraten aangetroffen in buitenste continentale randen in de afzettingen van hellingen en stijgingen waar koud bodemwater aanwezig is.

Aardgashydraten zijn geïdentificeerd op de continentale hellingen van het noordpoolgebied en de noordelijke Atlantische Oceaan, van het puntje van Zuid-Amerika tot de Noord-Amerikaanse marge en Alaska, de Golf van Mexico, de Zuidoost-Amerikaanse kust en de Europese continentale marge. In de Indiase context zijn gashydraten geïdentificeerd in de diepe wateren van de oostkust, de westkust en in Andaman voor de kust.

Detectie van gashydraat :

De meeste oceanische voorkomens van gashydraten worden voornamelijk afgeleid op basis van de schijn op seismische reflectieprofielen op zee van uitgesproken Bottom Simulating Reflectors (BSR). Deze reflectie kan samenvallen met de diepte voorspeld uit het fasediagram als de basis van de gashydraat-stabiliteitszone.

Naast seismische gegevens kan geofysische informatie uit draadlijnput-logs waardevol zijn bij de detectie en evaluatie van gashydraatintervallen.

Well-logs voor gashydraatstudies omvatten remklauw, gammastraal, spontane potentiaal, soortelijke weerstand en geluidssnelheid. Well-logs bieden een basis voor het schatten van de gaskwaliteit en houden, in combinatie met seismische gegevens, de sleutel voor toekomstige evaluatie van gashydraatbronnen in stand.

De wereldwijde reserves van gashydraat variëren binnen het bereik van 16.000 Triljoen Kubieke Meters (TCM) tot 20.000 TCM. Een ruwe schatting suggereert dat er ongeveer 10.000 Gt aan koolstof opgeslagen in gashydraat is dat gelijk is aan tweemaal de totale organische koolstof in alle fossiele brandstof in de aarde. De bron van infraroodgashydraten voor de Indische kustlijn wordt geschat op ongeveer 200 TCM tot EEZ.

Er zijn tot nu toe vier soorten hydraten, waargenomen door verschillende kernen verzameld op locaties over de hele wereld. Dit omvat cijfers als fijn verspreid, nodulair, gelaagd type en massief type. De meeste van deze kernen werden verzameld in het Deep Sea Drilling Program (DSDP) en het Ocean Drilling Program (ODP) (Fig. 3.21)

Herstelmethoden van gashydraat :

Er zijn drie hoofdmethoden die worden overwogen om methaan terug te winnen uit gashydraten en die zijn:

(i) thermische stimulatie,

(ii) Depressurisatie, en

(iii) Injectie van remmer.

(1) Bij thermische stimulatie worden de gashydraat-dragende lagen verwarmd om de lokale temperatuur voldoende te verhogen om te veroorzaken dat gashydraat dissocieert.

(2) Bij drukverlaging wordt de druk op de gashydraatlaag verlaagd door pompen om dissociatie van hydraat te veroorzaken; warmte voor het depressurisatieproces wordt geleverd door de natuurlijke geothermische warmte Hoe.

(3) Injectie van remmers zoals methanol, glycol waardoor het gashydraat dissocieert. Deze remmers veroorzaken een verschuiving in het evenwicht van de druktemperatuur zodat de gashydraten niet langer stabiel zijn bij in situ druk-temperatuuromstandigheden.

Er zijn conceptuele modellen voor gaswinning uit hydraat in mariene sedimenten. De studie van de hydratatiedepressuur in de permafrost is in detail in het model en in het veld gemaakt. Er bestaat een algemene consensus dat depressiviteit de meest technisch haalbare manier is om de hydrolyse van de permafrost te herstellen.