Tartalom
- A következő energia "játékváltó"?
- Mi a metán-hidrát?
- Hol vannak a metán-hidrát lerakódások?
- Hol termelik ma metán-hidrátot?
- Metán-hidrát veszélyek
- Óriási potenciál
Metán-hidrát: A bal oldalon egy metán-hidrát gömb alakú modellje látható, amelyen a központi metán molekulát egy vízmolekulák "ketrecje" veszi körül. Más szénhidrogén molekulák, például a pentán és az etán foglalhatják el a központi helyet ebben a szerkezetben. (Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának képe). Jobb oldalon egy metán-hidrát jég égő mintája (az Egyesült Államok Geológiai Szolgálatának képe).
Metán-hidrát "cement" konglomerátumban ?: Ez a fotó a Mallik Test Well metán-hidrát zónájának magmintáját mutatja. Ez jól behatol az állandó fagy lerakódásokba a Canadas Mackenzie River Delta területén. A mag ezen részén olyan kavicsok láthatók, amelyeket metán-hidrát jég által "konglomerátummá" cementáltak. Kattintson a kép nagyításához
A következő energia "játékváltó"?
Mivel a palagból származó földgáz globális energiajáték-váltóvá válik, az olaj- és földgázkutatók új technológiák kidolgozására törekszenek a földgáz előállítására metán-hidrát lerakódásokból. Ez a kutatás azért fontos, mert úgy gondolják, hogy a metán-hidrát lerakódások nagyobb szénhidrogén-források, mint a világ összes olaj-, földgáz- és szénforrása. Ha ezeket a lerakódásokat hatékonyan és gazdaságilag fejleszteni lehet, a metán-hidrát lehet a következő energiajáték-váltó.
Óriási mennyiségű metán-hidrátot találtak a sarkvidéki örökké fagy alatt, az antarktiszi jég alatt és az üledékes lerakódásokban a kontinentális peremterületek mentén világszerte. A világ egyes részein sokkal közelebb vannak a magas lakosságú területekhez, mint bármelyik földgázmezőhöz. Ezek a közeli betétek lehetővé tehetik, hogy a jelenleg földgázt importáló országok önellátóvá váljanak. A jelenlegi kihívás az erőforrás leltárba helyezése, és biztonságos, gazdaságos módszerek megtalálása fejlesztésükhöz.
Metán-hidrát stabilitási diagram: Ez a fázisdiagram a vízmélységet (nyomást) mutatja a függőleges tengelyen és a hőmérsékletet a vízszintes tengelyen. A szaggatott vonal elválasztja a víz, a jég, a gáz és a gáz-hidrát stabilitási mezőit. A "hidrát / gáz átmenet" feliratú vonal jelentős. A metán-hidrát képződésének feltételei ezen vonal alatt alakulnak ki.Ezen a vonalon felül metán-hidrát nem képződik. A piros vonal nyomon követi a geotermát (a hőmérséklet változása a mélységgel egy adott helyen). Vegye figyelembe, hogy a mélység növekedésével a geoterm átlépte a hidrát-gáz átmeneti vonalat. Ez azt jelenti, hogy az üledékekben a gáz-hidrát általában felülbírja a szabad gázt. A grafikon NOAA után módosítva.
Mi a metán-hidrát?
A metán-hidrát egy kristályos szilárd anyag, amely egy metán molekulából áll, amelyeket egymásba fonódó vízmolekulák ketrecje vesz körül (lásd a képet az oldal tetején). A metán-hidrát egy "jég", amely csak természetesen fordul elő a felszín alatti lerakódásokban, ahol a hőmérséklet és a nyomás kedvezőek a kialakulásához. Ezeket a feltételeket az oldal fázisdiagramja szemlélteti.
Ha a jeget eltávolítják ebből a hőmérsékleti / nyomásos környezetből, akkor instabilvá válik. Ezért nehéz a metán-hidrát lerakódások tanulmányozása. Nem lehet fúrni és fúrni tanulmányozáshoz, mint más felszín alatti anyagokhoz, mert amikor a felszínre kerülnek, a nyomás csökken, és a hőmérséklet megemelkedik. Ennek következtében a jég megolvad és a metán elúszik.
Számos más nevet általában használnak a metán-hidrátra. Ide tartoznak: metán-klatrát, hidrometán, metánjég, tűzjég, földgáz-hidrát és gáz-hidrát. A legtöbb metán-hidrát lerakódás kis mennyiségű egyéb szénhidrogén-hidrátot is tartalmaz. Ide tartoznak a propán-hidrát és az etán-hidrát.
Metán-hidrát térkép: Ez a térkép a földgáz-hidrát előfordulási adatbázisának USGS globális nyilvántartásában szereplő helyek általános változata.
Gáz-hidrát térkép: Az egyik legszélesebb körben vizsgált gázhidrát-lerakódás a Blake Ridge, az Észak-Karolina és a Dél-Karolina. Ennek a lerakódásnak a metán előállításának kihívása a magas agyagtartalom és az alacsony metánkoncentráció. Ez a térkép egy példa arra, hogy a kontinentális fedezeti betétek milyen közel vannak a potenciális földgázpiacokhoz. Kép: NOAA.
USGS Gas Hydrates Lab: Ez a videó látogatást tesz az USGS Gas Hydrates Lab laboratóriumába, ahol a kutatók kísérleteket végeznek a poláris és a kontinentális peremterületekről gyűjtött gázhidrátok mintáival. Szintetikus gáz-hidrátokat hoznak létre, és kísérleteket végeznek kémiai és fizikai tulajdonságaik meghatározására.
Hol vannak a metán-hidrát lerakódások?
Négy földi környezetben vannak olyan hőmérsékleti és nyomási feltételek, amelyek alkalmasak a metán-hidrát képződéséhez és stabilitásához. Ezek a következők: 1) üledékes és üledékes kőzet egységek a sarkvidéki örökkévalóság alatt; 2) üledékes lerakódások a kontinentális margók mentén; 3) a belvízi tavak és tengerek mélyvízi üledékei; és 4) az Antarktiszi jég alatt. . Az antarktiszi lerakódások kivételével a metán-hidrát felhalmozódása nem túl mély a Föld felszínén. A legtöbb esetben a metán-hidrát az üledék felületétől néhány száz méteren belül található.
Metán-hidrát betét modellek: Betéti modellek a metán-hidrát lerakódásokhoz a kontinentális szélén és az állandó fagy alatt.
Ilyen környezetben a metán-hidrát rétegek, csomók és szemcsék közötti cement formájában fordul elő az üledékben. A lerakódások gyakran annyira sűrűek és oldalirányban állandóak, hogy át nem eresztő réteget képeznek, amely csapdába ejti az alulról felfelé mozgó földgázt.
Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálata 2008-ban becsülte az alaszkai északi lejtőn felfedezetlen gáz-hidrát teljes forrását. Becsléseik szerint a fel nem fedezett földgázkészlet gázhidrát formájában 25,2 és 157,8 trillió köbméter között van. Mivel nagyon kevés kút fúrt a gáz-hidrát felhalmozódásán keresztül, a becsléseknek nagyon magas a bizonytalansága.
USGS Gas Hydrates Lab: Ez a videó látogatást tesz az USGS Gas Hydrates Lab laboratóriumába, ahol a kutatók kísérleteket végeznek a poláris és a kontinentális peremterületekről gyűjtött gázhidrátok mintáival. Szintetikus gáz-hidrátokat hoznak létre, és kísérleteket végeznek kémiai és fizikai tulajdonságaik meghatározására.
Gáz-hidrát kút: Ignik Sikumi # 1 gázhidrát kút az alaszkai északi lejtőn. Az USGS gázhidrát-erőforrás-értékelése megállapította, hogy az Északi-lejtőn kiterjedt gáz-hidrát-erőforrás van az örökké fagy alatt. Energiaügyi Minisztérium fotó.
Sikumi Ignik: Ez a videó látogatást tesz az Ignik Sikumi gázhidrát terepi próba meglátogatásában, egy alaszkai északi lejtőn lévő kútban, amely földgázt generál az állandó fagy alatt lévő hidrátokból. Az itt elvégzett feladat a metán felszabadítása szén-dioxid helyettesítésével - anélkül, hogy a gáz-hidrát megolvadt volna.
Hol termelik ma metán-hidrátot?
A mai napig nem történt nagyméretű kereskedelmi metántermelés gáz-hidrát lerakódásokból. Az összes termelés kisméretű vagy kísérleti jellegű volt.
2012 elején az Egyesült Államok és Japán közötti közös projekt folyamatos metánáramot hozott létre azzal, hogy szén-dioxidot injektált a metán-hidrát felhalmozódásába. A szén-dioxid helyettesítette a metánt a hidrátszerkezetben és felszabadította a metánt a felületre áramláshoz. Ez a teszt jelentős volt, mivel lehetővé tette metán előállítását olvadó gáz-hidráttal járó instabilitások nélkül.
Az első fejlesztéshez kiválasztandó legvalószínűbb metán-hidrát lerakódások a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: 1) a hidrát magas koncentrációja; 2) nagy áteresztőképességű rezervoár kőzetek; és 3) azok a helyek, ahol már létezik infrastruktúra. Az e jellemzőknek megfelelő betétek valószínűleg az Alaszka északi lejtőjén vagy Oroszország északi részén találhatók.
Sikumi Ignik: Ez a videó látogatást tesz az Ignik Sikumi gázhidrát terepi próba meglátogatásában, egy alaszkai északi lejtőn lévő kútban, amely földgázt generál az állandó fagy alatt lévő hidrátokból. Az itt elvégzett feladat a metán felszabadítása szén-dioxid helyettesítésével - anélkül, hogy a gáz-hidrát megolvadt volna.
Gáz-hidrát olvadáspontja: Amikor az olajkutak fúrása a hidrátot hordozó üledékeken keresztül történik, az olaj meleg hőmérséklete a fagyasztott hidrátzónán keresztül felfelé mozoghat. Ez kút meghibásodásához vezethet. A meleg csővezetékek, amelyek a fagyasztott hidrát-felbukkanásokon haladnak, szintén veszélyt jelentenek. USGS kép.
Metán-hidrát veszélyek
A metán hidrátok érzékeny üledékek. Ezek gyorsan elkülönülhetnek a hőmérséklet emelkedésével vagy a nyomás csökkenésével. Ez a disszociáció szabad metánt és vizet eredményez. A szilárd üledék folyadékká és gázokká történő átalakulásával a hordozó és a nyírószilárdság elveszik. Ezek a tengeralattjáró zuhanását, földcsuszamlását vagy süllyedést okozhatják, amelyek károsíthatják a gyártóberendezéseket és a csővezetékeket.
A metán erős üvegházhatású gáz. A melegebb sarkvidéki hőmérsékletek a gázhidrátok fokozatos olvadását idézhetik elő az állandó fagy alatt. Az óceánok felmelegedése a gázhidrátok fokozatos megolvadását okozhatja az üledék-víz felület közelében. Noha számos hírjelentés ezt potenciális katasztrófának ismerte el, az USGS kutatásai kimutatták, hogy a gázhidrátok jelenleg hozzájárulnak a légköri metánhoz, és hogy az instabil hidrátlerakódások katasztrofális olvadása nem valószínű, hogy nagy mennyiségű metánt juttat a légkörbe.
Óriási potenciál
Noha a metán-hidrát felhalmozódás nehéz környezetben található és számos technikai kihívást jelent, ezek széles körben elterjedtek és a legnagyobb szénhidrogén-forrás a Földön. Különféle technológiákat lehet kifejleszteni azok előállítására nyomáscsökkentéssel, ioncserével és egyéb olyan folyamatokkal, amelyek kihasználják egyedi kémiai és fizikai tulajdonságaikat. Az Egyesült Államokban, Kanadában, Japánban és Indiában erőteljes kutatási programok zajlanak a gázhidrátok előállításához szükséges életképes technológiák felkutatására. A metán-hidrát valószínűleg fontos szerepet játszik a jövőbeli energiaszerkezetünkben.