Hidrato de gas: métodos de detección y recuperación.
Después de leer este artículo, aprenderá sobre: 1. Significado del hidrato de gas 2. Detección del hidrato de gas 3. Métodos de recuperación.
Significado de hidrato de gas:
Los hidratos de gas, también llamados clatratos de gas, son sólidos naturales compuestos de moléculas de agua que forman una red rígida de jaulas. Cada jaula contiene una molécula de gas natural, principalmente metano (Fig. 3.18). Los hidratos de gas son esencialmente clatratos de agua de gas natural en los que el agua se cristaliza en el sistema cristalográfico isométrico en lugar del sistema hexagonal del hielo normal.
La cantidad máxima de metano que se puede almacenar en el hidrato de metano se fija mediante la geometría de la estructura de celosía o clatrato. En teoría, un metro cúbico (1 m 3 ) de hidrato de metano puede contener hasta 164 m 3 de metano en STP. Por lo tanto, los hidratos de gas en reservorios poco profundos (<unos 1000 m por debajo del fondo marino) pueden tener más metano por unidad de volumen en comparación con el gas libre en el mismo espacio.
La presencia de hidratos de gas en la naturaleza está controlada por las condiciones de temperatura y presión, la disponibilidad de moléculas de gas adecuadas para estabilizar la mayoría de las cavidades de hidratos y las moléculas de agua suficientes para formar la cavidad.
Las fuentes de metano para la formación de hidratos son normalmente biogénicas, sin embargo, el metano termogénico generado a mayor profundidad (alta temperatura) también puede contribuir al migrar hacia arriba a través de fallas / fracturas.
La figura 3.18 muestra tres modelos diferentes de ocurrencia de hidratos en la tierra. La Fig. 3.18 (a) muestra que la capa de hidrato de gas forma una estructura similar a la de una clina que atrapa metano libre debajo. La figura 3.19 (b) muestra la capa de hidrato de gas, que sella los estratos que contienen metano en sus extremos ascendentes y la figura 3.18 (c) muestra la base de la capa de hidrato de gas que ha migrado hacia arriba en respuesta al cambio del gradiente geotérmico Provocado por el emplazamiento de la cúpula de sal, formando una trampa de gas. La conversión biogénica de materias orgánicas en metano se lleva a cabo a baja temperatura y generalmente se ve incrementada por un gran volumen de flujo clástico / orgánico.
La reacción global de la generación de metano se puede representar como:
(CH 2 O) 106 (NH 3 ) 16 (H 3 PO 4 ) → CO 2 + CH 4 + NH 3 + H 3 PO 4
La información del límite de fase junto con la información geotérmica sugiere que el límite de profundidad superior de los hidratos de metano es de aproximadamente 150 m en las regiones polares continentales, donde las temperaturas de la superficie están por debajo de 0 ° C. En los sedimentos oceánicos de la región tropical, el hidrato de gas puede ocurrir más allá de la profundidad del agua de aproximadamente 600 m, donde la temperatura del fondo del mar es suficientemente baja.
El límite inferior de la aparición de hidratos de gas en los sedimentos se determina por el gradiente geotérmico, el límite máximo máximo es de unos 1000 m por debajo del lecho marino (Fig. 3.19). Por lo tanto, la aparición de hidratos de gas está restringida a la geosfera poco profunda.
Los hidratos de gas se producen en todo el mundo, pero debido a los requisitos de presión, temperatura y volumen de gas, están restringidos a dos regiones, polar y profunda oceánica. En las regiones polares, los hidratos de gas generalmente se asocian con el permafrost, tanto en la costa en el sedimento continental como en la costa en el sedimento de las plataformas continentales.
El campo Messoyakaha en el permafrost de Siberia occidental es el ejemplo vivo de la producción de gas a partir de hidrato de gas durante los últimos veinte años. En las regiones oceánicas profundas, los hidratos de gas se encuentran en los márgenes continentales exteriores en los sedimentos de la pendiente y se elevan donde hay agua fría de fondo.
Los hidratos de gas natural se han identificado en las laderas continentales del Ártico y del Atlántico norte, desde la punta de América del Sur hasta el margen de América del Norte y Alaska, el Golfo de México, frente a la costa sureste de EE. UU. Y los márgenes continentales europeos. En el contexto de la India, se han identificado hidratos de gas en aguas profundas de la costa este, la costa oeste y en la costa de Andaman.
Detección de hidrato de gas :
La mayoría de las ocurrencias oceánicas de hidratos de gas se deducen principalmente sobre la base de las apariencias en los perfiles de reflexión sísmica marina de los Reflectores de simulación de fondo (BSR) pronunciados. Esta reflexión puede coincidir con la profundidad prevista en el diagrama de fase como la base de la zona de estabilidad del hidrato de gas.
Además de los datos sísmicos, la información geofísica de los registros de pozos de líneas de cable puede ser valiosa en la detección y evaluación de los intervalos de hidratos de gas.
Los registros de pozos para estudios de hidratos de gas incluyen calibre, rayos gamma, potencial espontáneo, resistividad y velocidad sónica. Los registros de pozos proporcionan una base para estimar la calidad del gas y, junto con los datos sísmicos, son la clave para la futura evaluación de los recursos de hidratos de gas.
Las reservas mundiales de hidrato de gas varían dentro del rango de 16, 000 trillones de metros cúbicos (TCM) a 20, 000 TCM. Una estimación cruda sugiere que hay alrededor de 10, 000 Gt de carbono almacenado en hidrato de gas que es igual al doble del carbono orgánico total en todo el combustible fósil en la tierra. Se estima que el recurso de hidrato de gas infrarrojo para la costa de la India es del orden de 200 TCM hasta ZEE.
Existen cuatro tipos de hidratos hasta el momento, que se observan a través de diferentes núcleos recolectados en sitios de todo el mundo. Esto incluye grados como finamente diseminados, nodulares, de capas y masivos. La mayoría de estos núcleos se estaban recolectando bajo el Programa de perforación de aguas profundas (DSDP) y el Programa de perforación de océanos (ODP) (Fig. 3.21)
Métodos de recuperación del hidrato de gas :
Se están considerando tres métodos principales para recuperar el metano de los hidratos de gas y estos son:
(i) la estimulación térmica,
(ii) Despresurización, y
(iii) Inyección de inhibidores.
(1) En la estimulación térmica, los estratos de los cojinetes de hidrato de gas se calientan para aumentar la temperatura local lo suficiente como para hacer que el hidrato de gas se disocie.
(2) En la despresurización, la presión sobre la capa de hidrato de gas se reduce mediante el bombeo para provocar la disociación del hidrato; El calor para el proceso de despresurización es provisto por el calor geotérmico natural Cómo.
(3) Inyección de inhibidores como el metanol, glicol que causa la disociación del hidrato de gas. Estos inhibidores causan un cambio en el equilibrio de la temperatura de la presión, por lo que los hidratos de gas ya no son estables en condiciones de presión-temperatura in situ.
Ha habido modelos conceptuales para la recuperación de gases a partir de hidratos en sedimentos marinos. El estudio de la despresurización de hidratos en el permafrost se ha realizado en detalle tanto en el modelo como en el campo. Existe un consenso general de que la despresurización es el medio más técnicamente viable para la recuperación de hidratos en el permafrost.
