Idrato di gas: metodi di rilevamento e recupero

Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: - 1. Significato di Gas Hydrate 2. Rilevazione di Gas Hydrate 3. Metodi di recupero.

Significato di Gas Hydrate:

Gli idrati di gas, detti anche clatrati di gas, sono solidi presenti in natura composti da molecole d'acqua che formano un reticolo rigido di gabbie. Ogni gabbia contiene una molecola di gas naturale principalmente metano (figura 3.18). Gli idrati di gas sono essenzialmente clatrati d'acqua di gas naturale in cui l'acqua cristallizza nel sistema cristallografico isometrico piuttosto che nel sistema esagonale del ghiaccio normale.

La quantità massima di metano che può essere immagazzinata nell'idrato di metano viene fissata dalla geometria della struttura del reticolo o del reticolo. In teoria, un metro cubo (1m 3 ) di metano idrato può contenere fino a 164 m 3 di metano in STP. Pertanto, i gas idrati in bacini poco profondi (<circa 1000 m sotto il fondo del mare) possono avere più metano per unità di volume rispetto al gas libero nello stesso spazio.

La presenza di idrati di gas in natura è controllata da condizioni di temperatura e pressione, disponibilità di adeguate molecole di gas per stabilizzare la maggior parte delle cavità di idrati e sufficienti molecole di acqua per formare la cavità.

Le fonti di metano per la formazione di idrati sono normalmente biogeniche, tuttavia, il metano termogenico generato a maggiore profondità (alta temperatura) può anche contribuire migrando verso l'alto attraverso difetti / fratture.

La Fig. 3.18 mostra tre diversi modelli di presenza di idrato in terra. La Fig. 3.18 (a) mostra che lo strato di idrato di gas forma una struttura simile alla clonazione intrappolando il metano libero sottostante. La Fig. 3.19 (b) mostra lo strato di idrato di gas, che sigilla gli strati portanti metano alle loro estremità superiori e Fig. 3.18 (c) mostra la base dello strato di idrato di gas che è migrato verso l'alto in risposta al gradiente geotermico modificato causato dalla sistemazione della cupola del sale, formando una trappola di gas. La conversione biogenica di sostanze organiche in metano avviene a bassa temperatura e viene solitamente aumentata dall'elevato volume di flusso clastico / organico.

La reazione generale della generazione di metano può essere rappresentata come:

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

Le informazioni sul limite di fase associate a informazioni geotermiche suggeriscono che il limite superiore di profondità degli idrati di metano è di circa 150 m nelle regioni polari continentali, dove le temperature superficiali sono inferiori a 0 ° C. Nei sedimenti oceanici della regione tropicale, l'idrato di gas può verificarsi oltre la profondità dell'acqua di circa 600 m, dove la temperatura del fondo del mare è sufficientemente bassa.

Il limite inferiore di presenza di idrato gassoso nei sedimenti è determinato dal gradiente geotermico, il limite inferiore più basso è circa 1000 m sotto il fondo marino (figura 3.19). Pertanto, la presenza di idrati di gas è limitata alla geosfera superficiale.

Gli idrati di gas si verificano in tutto il mondo, ma a causa dei requisiti di pressione, temperatura e volume del gas, sono limitati a due regioni, polari e oceaniche profonde. Nelle regioni polari, gli idrati di gas sono solitamente associati al permafrost, sia a terra nei sedimenti continentali che in mare aperto nei sedimenti delle piattaforme continentali.

Il campo di Messoyakaha nel permafrost della Siberia occidentale è l'esempio vivente per la produzione di gas da idrati di gas negli ultimi vent'anni. Nelle regioni oceaniche profonde, gli idrati di gas si trovano nei margini continentali esterni nei sedimenti di pendenza e aumentano laddove è presente acqua di fondo fredda.

Gli idrati di gas naturale sono stati identificati nelle regioni continentali artiche e atlantiche del Nord Atlantico, dalla punta del Sud America al margine del Nord America e all'Alaska, al Golfo del Messico, al largo della costa sud-orientale degli Stati Uniti e ai margini continentali europei. Nel contesto indiano, gli idrati di gas sono stati identificati nelle acque profonde della costa orientale, della costa occidentale e nell'offshore di Andaman.

Rilevazione del gas idrato :

La maggior parte degli eventi oceanici di idrati di gas sono dedotti principalmente sulla base delle apparenze sui profili di riflessione sismici marini di pronunciati Bottom Simulating Reflectors (BSR). Questa riflessione può coincidere con la profondità prevista dal diagramma di fase come base della zona di stabilità dell'idrato di gas.

Oltre ai dati sismici, le informazioni geofisiche provenienti dai tronchi delle linee cablate possono essere preziose per il rilevamento e la valutazione degli intervalli di gas idrato.

I registri di pozzi per gli studi sull'idratazione di gas comprendono calibro, raggi gamma, potenziale spontaneo, resistività e velocità sonica. I registri di pozzi forniscono una base per la stima della qualità del gas e, in combinazione con i dati sismici, contengono la chiave per la valutazione futura delle risorse di idrati di gas.

Le riserve mondiali di gas idrato variano nel range da 16.000 trilioni di metri cubi (TCM) a 20.000 TCM. Una stima approssimativa suggerisce che ci siano circa 10.000 Gt di carbonio immagazzinati nell'idrato gassoso che è uguale al doppio del carbonio organico totale in tutto il combustibile fossile nella terra. La risorsa di gas a infrarossi per la costa indiana è stimata in 200 TCM fino a EEZ.

Esistono quattro tipi di idrati fino ad ora, osservati attraverso diversi nuclei raccolti da siti in tutto il mondo. Questo include gradi come tipo disseminato, nodulare, stratificato e di tipo massiccio. La maggior parte di questi nuclei veniva raccolta sotto Deep Sea Drilling Program (DSDP) e Ocean Drilling Program (ODP) (Fig. 3.21).

Metodi di recupero del gas idrato :

Ci sono tre principali metodi che sono considerati per recuperare il metano dagli idrati di gas e quelli sono:

(i) stimolazione termica,

(ii) Depressurizzazione e

(iii) Inibitore dell'iniezione.

(1) Nella stimolazione termica, gli strati contenenti idrati di gas vengono riscaldati al fine di aumentare la temperatura locale a sufficienza da provocare la dissociazione del gas idrato.

(2) Nella depressurizzazione, la pressione sullo strato di idrato di gas viene abbassata pompando per provocare la dissociazione dell'idrato; il calore per il processo di depressurizzazione viene fornito dal calore geotermico naturale.

(3) Iniezione di inibitori come metanolo, glicole che fa dissociare l'idrato di gas. Questi inibitori provocano uno spostamento dell'equilibrio della temperatura di pressione in modo che gli idrati di gas non siano più stabili alle condizioni di pressione-temperatura in situ.

Ci sono stati modelli concettuali per il recupero di gas dall'idrato nei sedimenti marini. Lo studio della depressurizzazione dell'idrato nel permafrost è stato fatto in dettaglio sia nel modello che sul campo. Esiste un consenso generale sul fatto che la depressurizzazione sia il mezzo tecnicamente più fattibile per il recupero dell'idrato nel permafrost.