Hidrato Gasoso: Métodos de Detecção e Recuperação

Depois de ler este artigo, você aprenderá sobre: ​​- 1. Significado de Hidrato Gasoso 2. Detecção de Hidrato Gasoso 3. Métodos de Recuperação.

Significado de Hidrato de Gás:

Os hidratos de gás, também chamados de clatratos de gás, são sólidos naturais compostos de moléculas de água formando uma rede rígida de gaiolas. Cada gaiola contém uma molécula de gás natural, principalmente metano (Fig. 3.18). Hidratos gasosos são essencialmente clatratos de água de gás natural nos quais a água cristaliza no sistema cristalográfico isométrico em vez do sistema hexagonal de gelo normal.

A quantidade máxima de metano que pode ser armazenada no hidrato de metano é fixada pela clatratura ou pela geometria da estrutura de rede. Em teoria, um metro cúbico (1m ³ ) de hidrato de metano pode conter até 164 m ³ de metano em STP. Assim, os hidratos de gás em reservatórios rasos (<cerca de 1000 m abaixo do fundo do mar) podem ter mais metano por unidade de volume em comparação com o gás livre no mesmo espaço.

A ocorrência de hidratos de gás na natureza é controlada por condições de temperatura e pressão, disponibilidade de moléculas de gás adequadas para estabilizar a maioria das cavidades de hidrato e moléculas de água suficientes para formar a cavidade.

As fontes de metano para a formação de hidratos são normalmente biogênicas, entretanto, o metano termogênico gerado em maior profundidade (alta temperatura) também pode contribuir migrando para cima através de falhas / fraturas.

A Fig. 3.18 mostra três modelos diferentes de ocorrência de hidrato na terra. A Fig. 3.18 (a) mostra que a camada de hidrato de gás forma uma estrutura semelhante à do anti-cloro que aprisiona o metano livre abaixo. A Fig. 3.19 (b) mostra a camada de hidrato gasoso, que veda os estratos contendo metano em suas extremidades superiores e a Fig. 3.18 (c) mostra a base da camada de hidrato gasoso que migrou para cima em resposta ao gradiente geotérmico alterado. causada pela colocação da cúpula de sal, formando uma armadilha de gás. A conversão biogênica de matéria orgânica em metano ocorre a baixa temperatura e é geralmente aumentada pelo alto volume de fluxo clástico / orgânico.

A reação geral da geração de metano pode ser representada como:

(CH2O) ₁₀₆ (NH3) ₁₆ (H3PO4)? CO2 + CH4 + NH3 + H3PO4

A informação de limite de fase acoplada à informação geotérmica sugere que o limite superior de profundidade dos hidratos de metano é de cerca de 150 m nas regiões polares continentais, onde as temperaturas da superfície são inferiores a 0 ° C. Nos sedimentos oceânicos da região tropical, o hidrato gasoso pode ocorrer além da profundidade da água de aproximadamente 600 m, onde a temperatura do fundo do mar é suficientemente baixa.

O limite inferior de ocorrência de hidrato de gás no sedimento é determinado pelo gradiente geotérmico, o limite inferior máximo é de cerca de 1000 m abaixo do fundo do mar (Fig. 3.19). Assim, a ocorrência de hidratos gasosos é restrita à geosfera superficial.

Os hidratos de gás ocorrem em todo o mundo, mas devido aos requisitos de pressão, temperatura e volume de gás, eles estão restritos a duas regiões, polar e oceânica profunda. Em regiões polares, os hidratos gasosos são geralmente associados ao permafrost, tanto em terra no sedimento continental quanto em alto mar no sedimento das plataformas continentais.

O campo de Messoyakaha no permafrost da Sibéria Ocidental é o exemplo vivo para a produção de gás do hidrato de gás nos últimos vinte anos. Nas regiões oceânicas profundas, os hidratos de gás são encontrados nas margens continentais externas nos sedimentos de encostas e sobem onde a água do fundo está presente.

Hidratos de gás natural foram identificados nas encostas continentais do Ártico e do Atlântico Norte, desde a ponta da América do Sul até a margem da América do Norte e Alasca, Golfo do México, ao largo da costa sudeste dos EUA e Margens Continentais da Europa. No contexto indiano, os hidratos de gás foram identificados em águas profundas da costa leste, oeste e em Andaman.

Detecção de gás hidratado :

A maioria das ocorrências oceânicas de hidratos de gás são inferidas principalmente com base nas aparências nos perfis de reflexão sísmica marinha de pronunciados Simulação de Refletores de Fundo (BSR). Esta reflexão pode coincidir com a profundidade prevista no diagrama de fases como base da zona de estabilidade do hidrato de gás.

Além dos dados sísmicos, as informações geofísicas dos registros dos poços de linha de arame podem ser valiosas na detecção e avaliação dos intervalos de hidrato de gás.

Os registros de poços para estudos de hidrato de gás incluem calibre, raios gama, potencial espontâneo, resistividade e velocidade sônica. Os registros de poços fornecem uma base para estimar a qualidade do gás e, em conjunto com dados sísmicos, são a chave para a futura avaliação de recursos de hidratos de gás.

As reservas mundiais de hidrato de gás variam dentro da faixa de 16.000 Trillion Cubic Meters (TCM) a 20.000 TCM. Uma estimativa grosseira sugere que existem cerca de 10.000 Gt de carbono armazenado em hidratos de gás, o que equivale ao dobro do carbono orgânico total em todo o combustível fóssil da Terra. Estima-se que o recurso de hidratos de gás infravermelhos para a costa indiana seja da ordem de 200 TCM até à ZEE.

Existem quatro tipos de hidratos até agora, sendo observados através de diferentes núcleos coletados de sites em todo o mundo. Isso inclui notas como tipo finamente disseminado, nodular, em camadas e tipo maciço. A maioria desses núcleos estava sendo coletada no Programa de Perfuração em Mar Profundo (DSDP) e no Programa de Perfuração Oceânica (ODP) (Fig. 3.21).

Métodos de Recuperação de Hidrato Gasoso :

Existem três métodos principais sendo considerados para recuperar o metano dos hidratos de gás e são:

(i) estimulação térmica,

(ii) despressurização e

(iii) injeco de inibidor.

(1) Na estimulação térmica, os estratos de mancal de hidrato de gás são aquecidos para aumentar a temperatura local o suficiente para dissociar o hidrato gasoso.

(2) Na despressurização, a pressão na camada de hidrato de gás é diminuída bombeando para causar a dissociação do hidrato; calor para o processo de despressurização está sendo fornecido pelo calor geotérmico natural.

(3) Injecção de inibidores como metanol, glicol, que provocam a dissociação do hidrato de gás. Esses inibidores causam uma mudança no equilíbrio da temperatura de pressão, de modo que os hidratos de gás não são mais estáveis ​​nas condições de temperatura-pressão in situ.

Existem modelos conceituais para recuperação de gás de hidratos em sedimentos marinhos. O estudo da despressurização de hidratos no permafrost foi feito detalhadamente no modelo e no campo. Existe um consenso geral de que a despressurização é o meio mais tecnicamente viável para a recuperação do hidrato no permafrost.