هيدرات الغاز: طرق الكشف والاستعادة
بعد قراءة هذه المقالة سوف تتعلم عن: - 1. معنى هيدرات الغاز 2. الكشف عن هيدرات الغاز 3. طرق الاسترداد.
معنى هيدرات الغاز:
هيدرات الغاز ، وتسمى أيضا clathrates الغازية ، هي مواد صلبة تتكون بشكل طبيعي من جزيئات الماء التي تشكل شبكة من الأقفاص الصلبة. كل قفص يحتوي على جزيء من الغاز الطبيعي أساسا الميثان (الشكل 3.18). هيدرات الغاز هي أساسا clathrates المياه من الغاز الطبيعي الذي يتبلور الماء في نظام بلوري متساوي القياس بدلا من نظام سداسية من الجليد العادي.
يتم تحديد الحد الأقصى لمقدار الميثان الذي يمكن تخزينه في هيدرات الميثان من خلال هندسة بنية الشبك أو clathrate. من الناحية النظرية ، يمكن أن يحتوي متر مكعب واحد (1 م 3 ) من هيدرات الميثان على ما يصل إلى 164 م 3 من الميثان في محطة معالجة مياه الصرف الصحي. وبالتالي ، يمكن أن تحتوي هيدرات الغاز في الخزانات الضحلة (أقل من 1000 متر تحت قاع البحر) على كمية أكبر من الميثان لكل وحدة حجم مقارنة بالغاز الحر في نفس المكان.
يتم التحكم في حدوث هيدرات الغاز في الطبيعة من خلال درجات الحرارة والضغط ، وتوافر جزيئات الغاز الكافية لتثبيت معظم تجاويف الهيدرات وجزيئات الماء الكافية لتشكيل التجويف.
إن مصادر الميثان لتكوين الهيدرات تكون طبيعية المنشأ ، ومع ذلك ، يمكن أن يساهم الميثان الوراثي الحراري المتولد عند عمق أكبر (درجة الحرارة العالية) أيضًا في الانتقال للأعلى من خلال الصدوع / الكسور.
يوضح الشكل 3.18 ثلاثة نماذج مختلفة لحدوث الهيدرات في الأرض. يوضح الشكل 3.18 (أ) أن طبقة هيدرات الغاز تتكون من تركيبة مضادة للطبقة السلية تقضي على الميثان الحر في الأسفل. يوضح الشكل 3.19 (b) طبقة هيدرات الغاز ، التي تقوم بإحكام طبقة تحمل الميثان عند نهايات السحب ، ويوضح الشكل 3.18 (c) قاعدة طبقة هيدرات الغاز التي هاجرت صعودًا استجابةً لتدرج الحرارة الجوفية المتغير. الناجمة عن وضع قبة الملح ، وتشكيل مصيدة الغاز. يحدث التحويل الحيوي للأجسام العضوية في الميثان عند درجة حرارة منخفضة وعادة ما يتم تعزيزه من خلال كمية كبيرة من التدفق الكلوي / العضوي.
يمكن تمثيل التفاعل الكلي لتوليد الميثان كما يلي:
(CH 2 O) 106 (NH 3 ) 16 (H 3 PO 4 ) → CO 2 + CH 4 + NH 3 + H 3 PO 4
تشير معلومات حدود الطور المقترنة بالمعلومات الحرارية الأرضية إلى أن الحد العمق العلوي لهيدرات الميثان يبلغ حوالي 150 م في المناطق القطبية القارية ، حيث تكون درجات الحرارة السطحية أقل من 0 درجة مئوية. في رواسب المحيطات في المنطقة الاستوائية ، يمكن أن تحدث هيدرات غازية خارج عمق المياه حوالي 600 متر ، حيث تكون درجة حرارة قاع البحر منخفضة بما فيه الكفاية.
يتم تحديد الحد الأدنى لحدوث هيدرات الغاز في الرواسب بواسطة التدرج الحراري الأرضي ، الحد الأقصى الأدنى هو 1000 متر تحت قاع البحر (الشكل 3.19). وبالتالي ، فإن حدوث هيدرات الغاز يقتصر على الغلاف الأرضي الضحل.
تحدث هيدرات الغاز في جميع أنحاء العالم ، ولكن بسبب متطلبات الضغط ودرجة الحرارة والغاز ، فهي مقتصرة على منطقتين ، مناطق قطبية وعميقة. وفي المناطق القطبية ، ترتبط هيدرات الغاز عادةً بالتجمد الدائم ، على الشاطئ في الرسوبيات القارية وفي البحر في رواسب الروافد القارية.
يعتبر حقل مسوياكا في التربة الصقيعية غرب سيبيريا هو المثال الحي لإنتاج الغاز من هيدرات الغاز خلال العشرين سنة الماضية. في مناطق المحيطات العميقة ، توجد هيدرات الغاز في الهوامش القارية الخارجية في رواسب المنحدرات وترتفع فيها المياه القاعية الباردة.
تم تحديد هيدرات الغاز الطبيعي في المنحدرات القارية في القطب الشمالي وشمال المحيط الأطلسي ، من طرف أمريكا الجنوبية عبر هامش أمريكا الشمالية وألاسكا ، خليج المكسيك ، قبالة الساحل الأمريكي الجنوبي الشرقي والأوروبية القارية. في السياق الهندي ، تم تحديد هيدرات الغاز في المياه العميقة من الساحل الشرقي ، الساحل الغربي وفي أندامان في الخارج.
الكشف عن هيدرات الغاز :
وتستنتج معظم الحوادث المحيطية لهيدرات الغاز أساسًا على أساس المظاهر على الملامح الانعكاسية السيزمية البحرية للعاكسات المحاكاة القاعية المعلنة (BSR). قد يتطابق هذا الانعكاس مع العمق المتوقع من مخطط الطور باعتباره قاعدة منطقة استقرار هيدرات الغاز.
بالإضافة إلى البيانات السيزمية ، يمكن أن تكون المعلومات الجيوفيزيائية من سجلات الآبار ذات الخطوط الحديدية ذات قيمة في الكشف عن فترات هيدرات الغاز وتقييمها.
وتشمل سجلات الآبار الخاصة بدراسات هيدرات الغاز الفرجار ، وأشعة جاما ، والإمكانات التلقائية ، والمقاومة ، والسرعة الصوتية. توفر سجلات الآبار أساسًا لتقدير جودة الغاز ، وبالاقتران مع البيانات السيزمية ، تحمل مفتاحًا لتقييم موارد هيدرات الغاز المستقبلية.
تختلف احتياطيات هيدرات الغاز العالمية في نطاق يتراوح بين 16،000 تريليون متر مكعب (TCM) إلى 20،000 تي سي إم. وتشير التقديرات الأولية إلى أن هناك حوالي 10 آلاف طن من الكربون المخزن في هيدرات الغاز تعادل ضعفي الكربون الكلي الكلي في كل الوقود الأحفوري في الأرض. يقدر مورد هيدرات الغاز بالأشعة تحت الحمراء للساحل الهندي بما يصل إلى 200 TCM حتى EEZ.
توجد أربعة أنواع من الهيدرات حتى الآن ، ويتم رصدها من خلال قلوب مختلفة ، تم جمعها من مواقع في جميع أنحاء العالم. وهذا يشمل الدرجات مثل النوع المنتشر بدقة ، والعقدي ، والنمط ذي الطبقات ، والنوع الضخم. تم جمع معظم هذه النوى تحت برنامج الحفر في أعماق البحار (DSDP) وبرنامج حفر المحيطات (ODP) (الشكل 3.21)
طرق الاسترداد من هيدرات الغاز :
هناك ثلاث طرق رئيسية يجري النظر فيها لاستعادة الميثان من هيدرات الغاز وهي:
(ط) التحفيز الحراري ،
(2) إزالة الضغط ، و
(3) حقن المانع.
(1) في التحفيز الحراري ، يتم تسخين طبقات تحمل هيدرات الغاز من أجل زيادة درجة الحرارة المحلية بما يكفي لتسبب هيدرات الغاز في الانفصال.
(2) في خفض الضغط ، يتم خفض الضغط على طبقة هيدرات الغاز عن طريق الضخ ليسبب تفكك الهيدرات ؛ يتم توفير الحرارة لعملية إزالة الضغط عن طريق الحرارة الحرارية الأرضية الطبيعية.
(3) حقن مثبطات مثل الميثانول ، جلايكول التي تسبب هيدرات الغاز للفصل. تتسبب هذه المثبطات في حدوث تحول في توازن درجة حرارة الضغط بحيث لا تصبح هيدرات الغاز مستقرة في ظروف درجة الحرارة في الموقع.
كانت هناك نماذج مفاهيم لاستعادة الغاز من الهيدرات في الرواسب البحرية. تم إجراء دراسة لخفض كثافة الهيدرات في التربة الصقيعية بالتفصيل سواء في النموذج أو في الحقل. يوجد إجماع عام على أن عملية إزالة الضغط هي أكثر الوسائل الممكنة تقنياً (ج) استعادة الهيدرات في التربة الصقيعية.
