Съдържание
- Следващият енергиен „Игра Changer“?
- Какво е метан хидрат?
- Къде се намират метановите хидратни депозити?
- Къде се произвежда метан хидрат днес?
- Опасности от метан хидрат
- Огромен потенциал
Метан хидрат: Вляво е представен модел на метан хидрат с топка и пръчка, показващ централната молекула на метана, заобиколена от "клетка" от водни молекули. Други въглеводородни молекули като пентан и етан могат да заемат централното място в тази структура. (Изображение на Министерството на енергетиката на САЩ). Вдясно е горящ екземпляр от лед на метан хидрат (изображение на Геологическото изследване на САЩ).
Метан хидрат "цимент" в конгломерат ?: Тази снимка показва основна проба от зоната на метан хидрат в тест-кладенеца Малик. Това добре прониква в отлагания на вечна замръзване в района на делтата на река Канада Макензи. Тази част от сърцевината показва чакъли, циментирани в "конгломерат" от лед метан хидрат. Кликнете, за да увеличите изображението.
Следващият енергиен „Игра Changer“?
Тъй като природният газ от шисти се превръща в глобален енергиен "смяна на играта", изследователите на нефт и газ работят за разработването на нови технологии за производство на природен газ от метанови хидратни находища. Това изследване е важно, тъй като се смята, че метановите хидратни находища са по-голям въглеводороден ресурс в сравнение с нефт, природен газ и въглища в света. Ако тези отлагания могат да бъдат ефективно и икономически разработени, метан хидратът може да се превърне в следващия смяна на енергийни игри.
Огромни количества метанов хидрат са открити под арктическа вечна лед, под лед на Антарктида и в утаечни отлагания по континенталните граници по целия свят. В някои части на света те са много по-близо до районите с високо население, отколкото всяко находище на природен газ. Тези близки депозити могат да позволят на страните, които в момента внасят природен газ, да станат самостоятелни. Настоящото предизвикателство е да опишете този ресурс и да намерите безопасни, икономични начини за неговото развитие.
Диаграма за стабилност на метан хидрат: Тази фазова диаграма показва дълбочината на водата (налягането) върху вертикалната ос и температурата на хоризонталната ос. Пунктираните линии отделят полета за стабилност на вода, воден лед, газ и газов хидрат. Линията, означена като "хидрат към газов преход", е значителна. Условията за образуване на метан хидрат се срещат под тази линия.Над тази линия метан хидратът няма да се образува. Червената линия проследява геотерма (промяната на температурата с дълбочина на определено място). Обърнете внимание как, с увеличаване на дълбочината, геотермата преминава преходната линия на хидрат към газ. Това означава, че газовият хидрат в утайките обикновено надвишава свободния газ. Графика модифицирана след NOAA.
Какво е метан хидрат?
Метан хидратът е кристално твърдо вещество, което се състои от метанова молекула, заобиколена от клетка от блокиращи се водни молекули (вижте изображението в горната част на тази страница). Метан хидратът е „лед“, който се среща естествено само в подземни отлагания, където условията за температура и налягане са благоприятни за неговото образуване. Тези условия са илюстрирани на фазовата диаграма на тази страница.
Ако ледът се отстрани от тази температура / налягане, той става нестабилен. Поради тази причина отлаганията на метан хидрат са трудни за изследване. Те не могат да бъдат пробити и извадени за изследване като други подземни материали, тъй като когато се изнесат на повърхността, налягането се понижава и температурата се повишава. Това кара леда да се стопи, а метанът да избяга.
Няколко други имена обикновено се използват за метан хидрат. Те включват: метан клатрат, хидрометан, метан лед, огън лед, хидрат на природен газ и газов хидрат. Повечето находища на метанов хидрат съдържат и малки количества от други въглеводородни хидрати. Те включват пропан хидрат и етан хидрат.
Карта на метан хидрат: Тази карта представлява обобщена версия на местоположенията в глобалната база данни за възникване на хидрат на природен газ в USGS.
Карта на хидрат на газ: Едно от най-широко изследваните газови хидратни находища е Блейк Ридж, офшорни Северна и Южна Каролина. Предизвикателства за производството на метан от това находище са високото съдържание на глина и ниската концентрация на метан. Тази карта е пример за близостта на континенталните депозити на маржа до потенциалните пазари на природен газ. Изображение от NOAA.
USGS лаборатория за газови хидрати: Това видео ви отвежда на посещение в лабораторията за газови хидрати на USGS, където изследователите провеждат експерименти върху проби от газови хидрати, събрани от полярни и континентални граници. Те също създават хидрати за синтетичен газ и провеждат експерименти, за да определят техните химични и физични свойства.
Къде се намират метановите хидратни депозити?
Четири земни среди имат температурата и налягането условия, подходящи за образуването и стабилността на метан хидрат. Това са: 1) утайка и утаечни скални единици под арктическа вечна замръзване; 2) утаечни находища по континенталните граници; 3) дълбоководни утайки на вътрешни езера и морета; и 4) под лед на Антарктида. , С изключение на находищата в Антарктида, натрупванията на метан хидрат не са много дълбоко под земната повърхност. В повечето ситуации метан хидратът е в рамките на няколкостотин метра от повърхността на утайката.
Моделни метанови депозитни модели: Депозитни модели за метанови хидратни находища в континенталните граници и под вечна замръзване.
В тези среди метан хидратът се среща в утайката като слоеве, възли и междугрануларни цименти. Депозитите често са толкова плътни и странично устойчиви, че създават непромокаем слой, който улавя природния газ, движещ се отдолу.
През 2008 г. Геоложкото проучване на САЩ оцени общия неразкрит ресурс на хидрат на газ за района на северния склон на Аляска. Те изчисляват, че общият неразкрит ресурс на природен газ под формата на газов хидрат варира между 25,2 и 157,8 трилиона кубически фута. Тъй като много малко кладенци са пробити чрез натрупванията на газов хидрат, оценките имат много високо ниво на несигурност.
USGS лаборатория за газови хидрати: Това видео ви отвежда на посещение в лабораторията за газови хидрати на USGS, където изследователите провеждат експерименти върху проби от газови хидрати, събрани от полярни и континентални граници. Те също създават хидрати за синтетичен газ и провеждат експерименти, за да определят техните химични и физични свойства.
Газ хидратират добре: Ignik Sikumi # 1 газово хидратира кладенец на северния склон на Аляска. Оценка на ресурсите на газов хидрат на USGS установи, че на Северния склон има обширен ресурс от хидрат на газ, хванат под вечна замръзване. Министерство на енергетиката снимка.
Ignik Sikumi: Този видеоклип ви отвежда на посещение в изпитанието на газовия хидрат на Ignik Sikumi, кладенец на северния склон на Аляска, който произвежда природен газ от газови хидрати под вечна замръзване. Постигнатото тук е да освободи метана, като го замени с въглероден диоксид - без да се стопява газовия хидрат.
Къде се произвежда метан хидрат днес?
Към днешна дата не е имало мащабно търговско производство на метан от газови хидратни находища. Цялото производство е било с малък мащаб или експериментално.
В началото на 2012 г. съвместен проект между САЩ и Япония доведе до постоянен поток на метан чрез инжектиране на въглероден диоксид в натрупването на метан хидрат. Въглеродният диоксид замества метана в структурата на хидрата и освобождава метана да изтича на повърхността. Този тест беше важен, тъй като позволи производството на метан без нестабилностите, свързани с топящия се газов хидрат.
Най-вероятните метанови хидратни находища, които ще бъдат избрани за първо разработване, ще имат следните характеристики: 1) високи концентрации на хидрат; 2) резервоарни скали с висока пропускливост; и 3) места, където има съществуваща инфраструктура. Депозитите, отговарящи на тези характеристики, вероятно ще бъдат разположени на северния склон на Аляска или в Северна Русия.
Ignik Sikumi: Този видеоклип ви отвежда на посещение в изпитанието на газовия хидрат на Ignik Sikumi, кладенец на северния склон на Аляска, който произвежда природен газ от газови хидрати под вечна замръзване. Постигнатото тук е да освободи метана, като го замени с въглероден диоксид - без да се стопява газовия хидрат.
Топене на газов хидрат: Когато нефтените кладенци се пробиват през седименти, съдържащи хидрат, топлата температура на нефта, движеща се нагоре през замръзналата хидратна зона, може да причини топене. Това може да доведе до отказ на кладенеца. Топлите тръбопроводи, преминаващи над замръзнали хидратни огнища, също представляват опасност. USGS изображение.
Опасности от метан хидрат
Метановите хидрати са чувствителни утайки. Те могат бързо да се дисоциират с повишаване на температурата или намаляване на налягането. Тази дисоциация произвежда свободен метан и вода. Превръщането на твърда утайка в течности и газове ще доведе до загуба на опора и якост на срязване. Те могат да причинят свличане на подводници, свлачища или слягане, които могат да повредят производственото оборудване и тръбопроводите.
Метанът е мощен парников газ. По-топлите арктически температури могат да доведат до постепенно топене на газови хидрати под вечна замръзване. Затоплянето на океаните може да причини постепенно топене на газови хидрати в близост до границата на утайката-вода. Въпреки че много новинарски доклади представят това като потенциална катастрофа, изследванията на USGS са определили, че понастоящем газовите хидрати допринасят за общия атмосферен метан и че катастрофалното топене на нестабилни хидратни находища е малко вероятно да изпрати големи количества метан в атмосферата.
Огромен потенциал
Въпреки че натрупванията на метан хидрат се намират в трудна среда и представляват множество технически предизвикателства, те са широко разпространени и най-големият източник на въглеводороди на Земята. Могат да бъдат разработени различни технологии за тяхното производство, като се използват редукция на налягането, йонен обмен и други процеси, които се възползват от техните уникални химични и физични свойства. Съединените щати, Канада, Япония и Индия имат енергични изследователски програми, работещи за откриване на жизнеспособни технологии за производство на газови хидрати. Метан хидратът вероятно ще играе важна роля в нашия бъдещ енергиен микс.