Sadržaj
- Sljedeći energetski "Changer Changer"?
- Što je metan hidrat?
- Gdje su taloge hidrata metana?
- Gdje se danas proizvodi metan hidrat?
- Opasnosti od metan hidrata
- Ogroman potencijal
Metan hidrat: S lijeve strane je model metanskog hidrata s kuglom i štapom koji prikazuje središnju molekulu metana okruženu "kavezom" molekula vode. Ostale molekule ugljikovodika poput pentana i etana mogu zauzeti središnji položaj u ovoj strukturi. (Image of United States Department of Energy). S desne strane je gorući primjerak leda metanskog hidrata (slika američkog Geološkog zavoda).
Metan hidrat "cement" u konglomeratu? Ova fotografija prikazuje jezgro uzorka zone metan hidrata u Mallik testnom bunaru. To dobro prodire u naslage permafrosta u području delte rijeke Canadas Mackenzie. Ovaj dio jezgre prikazuje šljunke cementirane u "konglomerat" metanskim hidratnim ledom. Kliknite za veću sliku.
Sljedeći energetski "Changer Changer"?
Kako prirodni plin iz škriljaca postaje globalni izmjenjivač energije, "istraživači nafte i plina rade na razvoju novih tehnologija za proizvodnju prirodnog plina iz ležišta metan hidrata. Ovo je istraživanje važno jer se vjeruje da su ležišta metanskog hidrata veći izvor ugljikovodika od svih svjetskih resursa nafte, prirodnog plina i ugljena. Ako se ta ležišta mogu učinkovito i ekonomski razviti, metan hidrat mogao bi postati sljedeći izmjenjivač energetskih igara.
Ogromne količine metanskog hidrata pronađene su ispod arktičke permafroze, ispod leda na Antarktiku i u sedimentnim naslagama duž kontinentalnog ruba širom svijeta. U nekim dijelovima svijeta oni su mnogo bliži područjima visokog stanovništva od bilo kojeg polja prirodnog plina. Ova obližnja ležišta mogla bi omogućiti zemljama koje trenutno uvoze prirodni plin da postanu samodovoljne. Trenutni je izazov popisati taj resurs i pronaći sigurne, ekonomične načine za njegovo razvijanje.
Shema stabilnosti metanskog hidrata: Ovaj fazni dijagram prikazuje dubinu vode (pritisak) na okomitoj osi i temperaturu na vodoravnoj osi. Isprekidane linije razdvajaju polja stabilnosti od vode, vodenog leda, plina i plinskog hidrata. Linija označena "prijelaz hidrata u plin" značajna je. Uvjeti za stvaranje metan hidrata nastaju ispod ove linije.Iznad te linije metan hidrat neće nastati. Crvena linija prati geotermu (promjena temperature s dubinom na određenom mjestu). Imajte na umu kako, kako se dubina povećava, geoterma prelazi liniju hidrata do plina. To znači da plin hidrat u sedimentima obično prelazi slobodni plin. Grafikon je promijenjen nakon NOAA.
Što je metan hidrat?
Metan hidrat je kristalna kruta tvar koja se sastoji od metanske molekule koja je okružena kavezom isprepletenih molekula vode (vidi sliku na vrhu ove stranice). Metan hidrat je "led" koji se prirodno pojavljuje samo u podzemnim naslagama gdje su uvjeti temperature i tlaka povoljni za njegovo stvaranje. Ovi su uvjeti prikazani u faznom dijagramu na ovoj stranici.
Ako se led ukloni iz okruženja temperature / tlaka, postaje nestabilan. Iz tog razloga je teško proučiti naslage metana hidrata. Ne mogu ih se izbušiti i izraditi za proučavanje kao i ostali podzemni materijali jer se, kako se izvode na površinu, tlak smanjuje i temperatura raste. Zbog toga se led topi, a metan bježi.
Nekoliko drugih imena uobičajeno se koristi za metan hidrat. Tu se ubrajaju: metan klatrat, hidrometan, metan, vatreni led, prirodni plin hidrat i plin hidrat. Većina ležišta metanskog hidrata sadrže i male količine drugih ugljikovodičnih hidrata. Uključuju propan hidrat i etanski hidrat.
Karta metan hidrata: Ova je karta generalizirana verzija lokacija u USGS globalnoj bazi podataka o pojavljivanju hidrata prirodnog plina.
Karta plinskog hidrata: Jedno od najopširnijih proučavanja ležišta plinskog hidrata je Blake Ridge, offshore Sjeverna i Južna Karolina. Izazovi proizvodnje metana iz ovog ležišta su visoki udio gline i niska koncentracija metana. Ta je karta primjer blizine naslaga kontinentalne marže potencijalnim tržištima prirodnog plina. Slika NOAA.
USGS laboratorij za plinske hidrate: Ovaj video vas vodi u posjet USGS Laboratoriju za plinske hidrate gdje istraživači provode eksperimente na uzorcima plinskih hidrata prikupljenih iz polarnih i kontinentalnih rubnih područja. Oni također stvaraju hidrate sintetičkog plina i provode eksperimente kako bi utvrdili njihova kemijska i fizikalna svojstva.
Gdje su taloge hidrata metana?
Četiri Zemljine okoline imaju temperaturne i tlačne uvjete pogodne za stvaranje i stabilnost metanskog hidrata. To su: 1) sedimentne i sedimentne kamene jedinice ispod arktičkog permafrosta; 2) taložni naslage duž kontinentalnih marina; 3) dubokovodni sedimenti unutrašnjih jezera i mora; i 4) pod ledom Antarktika. , Uz izuzetak ležišta Antarktika, akumulacije metan hidrata nisu baš duboko ispod zemaljske površine. U većini situacija metan hidrat nalazi se na nekoliko stotina metara od površine taloga.
Modeli taloga hidrata hidrata: Modeli taloga za metan hidratne naslage na kontinentalnom rubu i pod permafrostom.
U tim sredinama metan hidrat nastaje u sedimentu kao slojevi, noduli i intergranularni cementi. Depoziti su često toliko gusti i bočno postojani da stvaraju nepropusni sloj koji zarobljava prirodni plin koji se kreće odozdo.
U 2008, Američki geološki institut procijenio je ukupni neotkriveni resurs plinskog hidrata za područje sjeverne Aljaske. Procjenjuju da se ukupan neotkriveni resurs prirodnog plina u obliku plinskog hidrata kreće između 25,2 i 157,8 bilijuna kubičnih metara. Budući da je kroz akumulacije plinskog hidrata izbušeno vrlo malo bušotina, procjene imaju vrlo visoku razinu neizvjesnosti.
USGS laboratorij za plinske hidrate: Ovaj video vas vodi u posjet USGS Laboratoriju za plinske hidrate gdje istraživači provode eksperimente na uzorcima plinskih hidrata prikupljenih iz polarnih i kontinentalnih rubnih područja. Oni također stvaraju hidrate sintetičkog plina i provode eksperimente kako bi utvrdili njihova kemijska i fizikalna svojstva.
Dobro hidratizirati: Ignik Sikumi br. 1 plinski hidrat na sjevernoj padini Aljaske. Procjena resursa američkog plinskog hidrata utvrdila je da Sjeverni pad ima obiman resurs plinskog hidrata zarobljen ispod permafrosta. Ministarstvo energetike fotografija.
Ignik Sikumi: Ovaj video vodi vas u posjet pokusnom polju Ignik Sikumi plinskog hidrata, bunaru na sjevernoj padini Alaskasa koji je proizvodio prirodni plin iz plina hidrata ispod permafrosta. Ovdje je postignuto oslobađanje metana zamjenom ugljičnim dioksidom - bez otapanja plinskog hidrata.
Gdje se danas proizvodi metan hidrat?
Do danas nije provedena velika komercijalna proizvodnja metana iz ležišta plina hidrata. Sva je proizvodnja bila malih razmjera ili eksperimentalna.
Početkom 2012. zajednički projekt između Sjedinjenih Država i Japana stvorio je stalan protok metana ubrizgavanjem ugljičnog dioksida u akumulaciju metan hidrata. Ugljični dioksid zamijenio je metan u hidratnoj strukturi i oslobodio metan da istječe na površinu. Ovaj test je bio značajan jer je omogućio proizvodnju metana bez nestabilnosti povezanih s hidratacijom plina za topljenje.
Najvjerojatnije naslage metan hidrata koje će biti odabrane za prvi razvoj će imati sljedeće karakteristike: 1) visoke koncentracije hidrata; 2) akumulacijske stijene visoke propusnosti; i 3) lokacije na kojima postoji postojeća infrastruktura. Depoziti koji udovoljavaju ovim karakteristikama vjerojatno će se nalaziti na sjevernoj padini Aljaske ili u sjevernoj Rusiji.
Ignik Sikumi: Ovaj video vodi vas u posjet pokusnom polju Ignik Sikumi plinskog hidrata, bunaru na sjevernoj padini Alaskasa koji je proizvodio prirodni plin iz plina hidrata ispod permafrosta. Ovdje je postignuto oslobađanje metana zamjenom ugljičnim dioksidom - bez otapanja plinskog hidrata.
Taljenje plinskog hidrata: Kad se bušotine za naftu izbuše kroz sedimente koji sadrže hidrate, topla temperatura ulja koja se kreće kroz zamrznutu hidratnu zonu može uzrokovati topljenje. To može rezultirati neuspjehom u bunaru. Topli cjevovodi koji teku preko zaleđenih hidratata također su opasnost. USGS slika.
Opasnosti od metan hidrata
Metan hidrati su osjetljivi sedimenti. Oni se mogu brzo disocirati s porastom temperature ili padom tlaka. Ta disocijacija proizvodi slobodan metan i vodu. Pretvaranje čvrstog sedimenta u tekućine i plinove stvorit će gubitak potpore i čvrstoće na smicanje. To može uzrokovati spuštanje podmornice, klizišta ili slijeganja koji mogu oštetiti proizvodnu opremu i cjevovode.
Metan je moćan staklenički plin. Toplije arktičke temperature mogle bi rezultirati postupnim topljenjem plinskih hidrata ispod permafrosta. Zagrijavanje oceana moglo bi uzrokovati postupno otapanje plinskih hidrata u blizini sučelja taloga i vode. Iako su mnoga novinska izvješća predstavila ovo kao potencijalnu katastrofu, istraživanje USGS-a utvrdilo je da plinski hidrati trenutno doprinose ukupnom atmosferskom metanu i da katastrofalno topljenje nestabilnih naslaga hidrata vjerojatno neće poslati velike količine metana u atmosferu.
Ogroman potencijal
Iako se akumulacije metan hidrata nalaze u teškim okruženjima i predstavljaju brojne tehničke izazove, oni su široko rasprostranjeni i najveći su izvor ugljikovodika na Zemlji. Mogle bi se razviti razne tehnologije za njihovu proizvodnju koristeći smanjenje tlaka, izmjenu iona i druge procese koji koriste prednosti njihovih jedinstvenih kemijskih i fizikalnih svojstava. Sjedinjene Države, Kanada, Japan i Indija imaju snažne istraživačke programe koji rade na otkrivanju održivih tehnologija za proizvodnju plinskih hidrata. Metan hidrat vjerojatno će igrati važnu ulogu u našem budućem energetskom smjesu.