Kandungan
- Tenaga Berikutnya "Game Changer"?
- Apakah Methane Hydrate?
- Di manakah deposit hidrogen metana?
- Di manakah Methane Hydrate dihasilkan hari ini?
- Hazard Hidrasi Methane
- Potensi yang sangat besar
Hidana metana: Di sebelah kiri adalah model hidrida metana dan bola yang menunjukkan molekul metana pusat dikelilingi oleh "kandang" molekul air. Molekul hidrokarbon lain seperti pentane dan etana boleh menduduki kedudukan tengah dalam struktur ini. (Imej Jabatan Tenaga Amerika Syarikat). Di sebelah kanan adalah spesimen pembakaran ais hidrat metana (imej Geologi Amerika Syarikat).
Methane hydrate "simen" dalam konglomerat ?: Foto ini menunjukkan sampel teras zarah hidrat metana di Well Test Mallik. Ini juga menembusi deposit permafrost di kawasan Canadas Mackenzie Delta. Bahagian teras ini menunjukkan kerikil disusun menjadi "konglomerat" oleh ais hidrat metana. Klik untuk membesarkan imej.
Tenaga Berikutnya "Game Changer"?
Sebagai gas asli dari syal menjadi tenaga global "pengubah permainan," penyelidik minyak dan gas sedang berusaha untuk mengembangkan teknologi baru untuk menghasilkan gas asli dari deposit hidrat metana. Penyelidikan ini penting kerana deposit hidrat metana dipercayai sumber hidrokarbon yang lebih besar daripada semua gabungan minyak dunia, gas asli dan sumber arang batu. Sekiranya deposit ini dapat dikembangkan secara cekap dan ekonomik, hidrat metana boleh menjadi penukar permainan tenaga seterusnya.
Jumlah hidrat metana yang banyak terdapat di bawah permafrost Artik, di bawah ais Antartika, dan dalam deposit sedimen di sepanjang margin benua di seluruh dunia. Di beberapa tempat di dunia, mereka lebih hampir dengan kawasan penduduk yang tinggi daripada mana-mana bidang gas asli. Ini simpanan berdekatan mungkin membolehkan negara-negara yang kini mengimport gas asli untuk menjadi mandiri. Cabaran semasa adalah untuk inventori sumber ini dan mencari cara yang selamat dan ekonomik untuk membangunkannya.
Carta kestabilan hidana metana: Diagram fasa ini menunjukkan kedalaman air (tekanan) pada paksi menegak dan suhu pada paksi mendatar. Garis putus-putus memisahkan bidang kestabilan air, es air, gas dan hidrat gas. Garis bertanda "hidrat ke peralihan gas" adalah penting. Keadaan untuk pembentukan hidrat metana berlaku di bawah garisan ini.Di atas baris ini hidrat metana tidak akan terbentuk. Baris merah mengesan geotherm (perubahan suhu dengan kedalaman di lokasi tertentu). Perhatikan bagaimana, apabila kedalaman meningkat, geoterma melintasi garis hidrat ke garis peralihan gas. Ini bermakna gas hidrat dalam sedimen biasanya mengatasi gas bebas. Grafik diubah selepas NOAA.
Apakah Methane Hydrate?
Hidrat hidrat adalah pepejal kristal yang terdiri daripada molekul metana yang dikelilingi oleh sangkar molekul air saling menyekat (lihat imej di bahagian atas halaman ini). Methane hydrate adalah "ais" yang hanya berlaku secara semula jadi dalam deposit bawah permukaan di mana keadaan suhu dan tekanan adalah baik untuk pembentukannya. Keadaan ini digambarkan dalam rajah fasa pada halaman ini.
Sekiranya ais dikeluarkan dari persekitaran suhu / tekanan ini, ia menjadi tidak stabil. Atas sebab ini, deposit hidrat metana sukar untuk dikaji. Mereka tidak boleh digerudi dan dibersihkan untuk belajar seperti bahan-bahan bawah permukaan lain kerana kerana ia dibawa ke permukaan, tekanan dikurangkan dan suhu meningkat. Ini menyebabkan ais meleleh dan metana melarikan diri.
Beberapa nama lain biasanya digunakan untuk hidrat metana. Ini termasuk: clathrate metana, hidrometana, ais metana, ais kebakaran, hidrat gas asli, dan hidrat gas. Kebanyakan deposit hidrat metana juga mengandungi hidrat hidrokarbon hidrat yang lain. Ini termasuk hidana propana dan hidana etana.
Peta hidana metana: Peta ini adalah versi umum lokasi dalam inventori global USGS gas hidrat kejadian hidrat.
Peta hidrat gas: Salah satu deposit hidrat gas yang paling banyak dikaji ialah Blake Ridge, luar pesisir North Carolina dan South Carolina. Cabaran menghasilkan metana dari deposit ini adalah kandungan tanah liat yang tinggi dan kepekatan metana rendah. Peta ini adalah contoh kedekatan deposit margin benua ke pasaran gas asli yang berpotensi. Imej oleh NOAA.
USGS Gas Hydrates Lab: Video ini membawa anda ke Makmal Hidrasi Gas USGS di mana para penyelidik menjalankan eksperimen pada sampel hidrat gas yang dikumpulkan dari kawasan kutub dan benua benua. Mereka juga mencipta gas sintetik menghidrat dan menjalankan eksperimen untuk menentukan sifat kimia dan fizikal mereka.
Di manakah deposit hidrogen metana?
Persekitaran Empat Bumi mempunyai keadaan suhu dan tekanan yang sesuai untuk pembentukan dan kestabilan hidrat metana. Ini adalah: 1) sedimen dan unit batu sedimen di bawah permafrost Artik; 2) deposit sedimen di sepanjang margin benua; 3) sedimen air dalam tasik dan lautan pedalaman; dan, 4) di bawah ais Antartika. . Dengan pengecualian deposit Antartika, pengumpulan hidrat metana tidak begitu mendalam di bawah permukaan Bumi. Dalam kebanyakan keadaan, hidrat metana berada dalam beberapa ratus meter dari permukaan sedimen.
Model deposit hidana metana: Model deposit untuk deposit hidrat metana di margin benua dan di bawah permafrost.
Dalam persekitaran hidrat metana ini berlaku di dalam sedimen sebagai lapisan, nodul, dan simen intergranular. Deposit sering kali sangat padat dan kemudiannya berterusan bahawa mereka membuat lapisan yang tidak dapat ditembusi yang menjerap gas asli bergerak ke atas dari bawah.
Pada tahun 2008, Kajian Geologi Amerika Syarikat menganggarkan jumlah hidrat gas yang belum ditemui untuk kawasan Alaska North Slope. Mereka menganggarkan bahawa jumlah gas asli yang belum ditemui dalam bentuk gas hidrat berkisar antara 25.2 dan 157.8 trilion kaki kubik. Kerana sangat sedikit telaga telah digerudi melalui pengumpulan hidrat gas, perkiraan mempunyai tahap ketidakpastian yang sangat tinggi.
USGS Gas Hydrates Lab: Video ini membawa anda ke Makmal Hidrasi Gas USGS di mana para penyelidik menjalankan eksperimen pada sampel hidrat gas yang dikumpulkan dari kawasan kutub dan benua benua. Mereka juga mencipta gas sintetik menghidrat dan menjalankan eksperimen untuk menentukan sifat kimia dan fizikal mereka.
Gas hidrat dengan baik: Gas # 1 Ignik Sikumi menghidrat dengan baik di Alaska Slope. Penilaian sumber hidrasi gas USGS menentukan bahawa Lereng Utara mempunyai sumber hidrat gas yang terperangkap di bawah permafrost. Foto Jabatan Tenaga.
Ignik Sikumi: Video ini membawa anda ke lapangan percubaan gas hidrik Ignik Sikumi, sebuah sumur di Alaskas North Slope yang menghasilkan gas asli dari hidrat gas di bawah permafrost. Pencapaian yang dibuat di sini adalah membebaskan metana dengan menggantikannya dengan karbon dioksida - tanpa mencairkan hidrat gas.
Di manakah Methane Hydrate dihasilkan hari ini?
Sehingga kini tiada pengeluaran metana komersial berskala besar dari deposit hidrat gas. Semua pengeluaran sama ada kecil atau eksperimen.
Pada awal tahun 2012, satu projek bersama antara Amerika Syarikat dan Jepun menghasilkan aliran metana yang mantap dengan menyuntikkan karbon dioksida ke dalam pengumpulan hidrat metana. Karbon dioksida menggantikan metana dalam struktur hidrat dan membebaskan metana untuk mengalir ke permukaan. Ujian ini adalah penting kerana ia membenarkan pengeluaran metana tanpa ketidakstabilan yang berkaitan dengan hidrat gas lebur.
Deposit hidrat metana yang paling mungkin dipilih untuk pembangunan pertama akan mempunyai ciri-ciri berikut: 1) kepekatan hidrat yang tinggi; 2) batuan reservoir dengan kebolehtelapan tinggi; dan, 3) lokasi di mana terdapat infrastruktur yang sedia ada. Deposit yang memenuhi ciri-ciri ini mungkin akan terletak di Alaska North Slope atau di utara Rusia.
Ignik Sikumi: Video ini membawa anda ke lapangan percubaan gas hidrik Ignik Sikumi, sebuah sumur di Alaskas North Slope yang menghasilkan gas asli dari hidrat gas di bawah permafrost. Pencapaian yang dibuat di sini adalah membebaskan metana dengan menggantikannya dengan karbon dioksida - tanpa mencairkan hidrat gas.
Pencairan hidrat gas: Apabila telaga minyak digerudi melalui sedimen yang mengandungi hidrat, suhu panas minyak bergerak ke atas melalui zarah hidrat beku boleh menyebabkan lebur. Ini boleh mengakibatkan kegagalan yang baik. Paip saluran yang panas di atas singkapan hidrat beku juga menjadi bahaya. Imej USGS.
Hazard Hidrasi Methane
Hidrat metana adalah sedimen sensitif. Mereka boleh dengan cepat memisahkan dengan peningkatan suhu atau penurunan tekanan. Pengasingan ini menghasilkan metana dan air percuma. Penukaran sedimen pepejal ke dalam cecair dan gas akan mencipta kehilangan sokongan dan kekuatan ricih. Ini boleh menyebabkan kapal selam menurun, tanah runtuh, atau penenggelaman yang boleh merosakkan peralatan pengeluaran dan saluran paip.
Methane adalah gas rumah hijau yang kuat. Suhu Arctic yang lebih panas boleh mengakibatkan pencairan gas hidrat secara beransur-ansur di bawah permafrost. Pemanasan lautan dapat menyebabkan lelasan gas terhidrat di dekat permukaan air sedimen. Walaupun banyak laporan berita telah membentangkan ini sebagai bencana yang berpotensi, penyelidikan USGS telah menentukan bahawa hidrat gas kini menyumbang kepada jumlah metana atmosfera dan bahawa peleburan deposit hidrat yang tidak stabil tidak mungkin menghantar sejumlah besar metana ke atmosfera.
Potensi yang sangat besar
Walaupun pengumpulan hidrat metana terletak di persekitaran yang sukar dan menghadapi pelbagai cabaran teknikal, ia diedarkan secara meluas dan sumber hidrokarbon terbesar di Bumi. Berbagai teknologi boleh dibangunkan untuk menghasilkannya menggunakan pengurangan tekanan, pertukaran ion, dan proses lain yang memanfaatkan ciri kimia dan fizikal mereka yang unik. Amerika Syarikat, Kanada, Jepun, dan India semuanya mempunyai program penyelidikan yang kuat untuk mencari teknologi yang berdaya maju untuk menghasilkan hidrat gas. Hidrat hidana mungkin akan memainkan peranan penting dalam campuran tenaga masa hadapan kita.