Gāzu hidrātu sastāvs un īpašības. Gāzu hidrāti - iv_g

Nacionālā minerālu resursu universitātes ieguve

Zinātniskais padomnieks: Guļkovs Jurijs Vladimirovičs, Tehnisko zinātņu kandidāts, Nacionālā kalnrūpniecības minerālu un izejvielu universitāte

Anotācija:

Šajā rakstā aplūkotas ķīmiskās un fizikālās īpašības gāzhidrāti, to izpētes un izpētes vēsture. Turklāt tiek apskatītas galvenās problēmas, kas kavē gāzhidrātu komerciālās ražošanas organizēšanu.

Šajā rakstā mēs aprakstām gāzhidrātu ķīmiskās un fizikālās īpašības, to izpētes un izpētes vēsturi. Papildus tiek apskatītas pamatproblēmas, kas kavē gāzhidrātu komerciālās ražošanas organizēšanu.

Atslēgvārdi:

gāzes hidrāti; enerģija; komerciālā ieguve; Problēmas.

gāzes hidrāti; enerģētika; komerciāla ieguve; Problēmas.

UDK 622.324

Ievads

Sākotnēji cilvēks izmantoja savus spēkus kā enerģijas avotu. Pēc kāda laika talkā nāca koksnes un organiskās vielas enerģija. Apmēram pirms gadsimta ogles kļuva par galveno enerģijas avotu, bet 30 gadus vēlāk naftai bija prioritāte. Mūsdienās pasaules enerģijas pamatā ir gāzeļļas un ogļu triāde. Tomēr 2013. gadā Japānas enerģētikas uzņēmumi šo līdzsvaru novirzīja uz gāzi. Japāna - pasaule līderis gāzes importā. Valsts naftas, gāzes un metālu korporācijai (JOGMEC) (Japan Oil, Gas & Metals National Corp.) izdevās būt pirmajai pasaulē, kas no 1,3 kilometru dziļuma Klusā okeāna dzelmē ieguva gāzi no metāna hidrāta. . Izmēģinājuma ražošana ilga tikai 6 nedēļas, neskatoties uz to, ka plāns paredzēja divu nedēļu ražošanu, tika saražoti 120 tūkstoši kubikmetru dabasgāzes.Šis atklājums ļaus valstij kļūt neatkarīgai no importa, radikāli mainīt tās ekonomiku. Kas ir gāzes hidrāts un kā tas var ietekmēt pasaules enerģētikas nozari?

Šī raksta mērķis ir apsvērt problēmas gāzhidrātu attīstībā.

Šim nolūkam tika izvirzīti šādi uzdevumi:

• Izpētiet gāzhidrātu izpētes vēsturi
• Pētīt ķīmiskās un fizikālās īpašības
• Apsveriet galvenās attīstības problēmas

Atbilstība

Tradicionālie resursi nav vienmērīgi sadalīti pa Zemi, turklāt tie ir ierobežoti. Pēc mūsdienu aplēsēm, naftas krājumi pēc mūsdienu patēriņa standartiem pietiks 40 gadiem, dabasgāzes energoresursi - 60-100. Pasaules slānekļa gāzes rezerves tiek lēstas aptuveni 2500–20 000 triljonu apmērā. kubs m Tā ir cilvēces enerģijas rezerve vairāk nekā tūkstoš gadu.Hidrātu komerciālā ieguve paceltu pasaules enerģiju kvalitatīvi jaunā līmenī. Citiem vārdiem sakot, gāzhidrātu izpēte ir pavērusi cilvēcei alternatīvu enerģijas avotu. Taču viņu studijām un komerciālai ražošanai ir arī vairāki nopietni šķēršļi.

Vēstures atsauce

Gāzu hidrātu pastāvēšanas iespējamību prognozēja IN Strižovs, taču viņš runāja par to ieguves nelietderīgumu. Metāna hidrātu pirmo reizi laboratorijā ieguva Villars 1888. gadā kopā ar citu vieglo ogļūdeņražu hidrātiem. Sākotnējās sadursmes ar gāzes hidrātiem tika uzskatītas par problēmām un šķēršļiem enerģijas ražošanā. 20. gadsimta pirmajā pusē tika konstatēts, ka gāzes hidrāti ir cēlonis gāzes vadu aizsprostošanai, kas atrodas Arktikas reģionos (temperatūrai virs 0 °C). 1961. gadā tika reģistrēts Vasiļjeva V.G., Makagonas Ju.F., Trebina F.A., Trofimuka A.A., Čerskis N.V. atklājums. "Dabasgāzes īpašība būt zemes garozas cietā stāvoklī", kas vēstīja par jaunu dabisks avots ogļūdeņraži - gāzes hidrāts. Pēc tam jau skaļāk sāka runāt par tradicionālo resursu izsmelšanu, un jau pēc 10 gadiem Arktikā, uz Rietumsibīrijas robežas, 1970. gada janvārī tika atklāta pirmā gāzhidrāta atradne, to sauc par Mesojaku. Tālāk tika veiktas lielas zinātnieku ekspedīcijas gan no PSRS, gan daudzām citām valstīm.

Ķīmijas un fizikas vārds

Gāzes hidrāti ir gāzes molekulas, ko ieskauj ūdens molekulas, piemēram, "gāze būrī". To sauc par ūdens klatrāta karkasu. Iedomājieties, ka vasarā jūs savās plaukstās noķērāt tauriņu, tauriņš ir gāze, jūsu plaukstas ir ūdens molekulas. Jo tu pasargā tauriņu no ārējām ietekmēm, bet tas saglabās savu skaistumu un individualitāti. Šādi gāze darbojas klatrāta sistēmā.

Atkarībā no veidošanās apstākļiem un hidrāta veidotāja stāvokļa hidrāti ārēji izskatās kā skaidri izteikti dažādu formu caurspīdīgi kristāli vai veido amorfu blīvi saspiesta "sniega" masu.

Hidrāti rodas noteiktos termobariskos apstākļos - fāzes līdzsvarā. Plkst atmosfēras spiediens dabasgāzu gāzhidrāti pastāv līdz 20-25 °C. Savas struktūras dēļ viens gāzes hidrāta tilpums var saturēt līdz 160–180 tilpumiem tīras gāzes. Metāna hidrāta blīvums ir aptuveni 900 kg/m³, kas ir mazāks par ūdens un ledus blīvumu. Ja tiek pārkāpts fāzes līdzsvars: temperatūras paaugstināšanās un / vai spiediena pazemināšanās, hidrāts sadalās gāzē un ūdenī, absorbējot lielu siltuma daudzumu. Kristāliskiem hidrātiem ir augsta elektriskā pretestība, tie labi vada skaņu, praktiski nav caurlaidīgi brīvām ūdens un gāzes molekulām, un tiem ir zema siltumvadītspēja.

Attīstība

Gāzes hidrātiem ir grūti piekļūt, jo Līdz šim ir noskaidrots, ka aptuveni 98% gāzhidrātu nogulumu ir koncentrēti okeāna šelfā un kontinentālajā nogāzē, ūdens dziļumā, kas pārsniedz 200-700 m, un tikai 2% - kontinentu subpolārajās daļās. . Tāpēc problēmas gāzhidrātu komerciālās ražošanas attīstībā rodas jau to atradņu attīstības stadijā.

Līdz šim ir vairākas gāzhidrātu nogulumu noteikšanas metodes: seismiskā zondēšana, gravimetriskā metode, siltuma un difūzās plūsmas mērīšana virs atradnes, elektromagnētiskā lauka dinamikas izpēte pētāmajā reģionā u.c.

Seismiskajā zondēšanā izmanto divdimensiju (2-D) seismiskos datus brīvas gāzes klātbūtnē zem hidrātiem piesātināta rezervuāra, nosaka ar hidrātiem piesātināto iežu zemāko stāvokli. Bet seismiskās izpētes laikā nav iespējams noteikt atradnes kvalitāti, iežu hidrāta piesātinājuma pakāpi. Turklāt seismiskā izpēte nav attiecināma uz sarežģītu reljefu, bet no ekonomiskās puses ir izdevīgāk, tomēr labāk to izmantot papildus citām metodēm.

Piemēram, nepilnības var aizpildīt, papildus seismiskajai izpētei pielietojot elektromagnētisko izpēti. Tas ļaus precīzāk raksturot iezi, pateicoties individuālajām pretestībām gāzhidrātu rašanās vietās. ASV Enerģētikas departaments plāno to veikt no 2015. gada. Melnās jūras atradņu izstrādei tika izmantota seismoelektromagnētiskā metode.

Ir arī ekonomiski izdevīgi attīstīt piesātinātu nogulšņu lauku, izmantojot kombinētu izstrādes metodi, kad hidrātu sadalīšanās procesu pavada spiediena pazemināšanās ar vienlaicīgu termisko iedarbību. Spiediena pazemināšana ietaupīs siltumenerģiju, kas iztērēta hidrātu disociācijai, un poru vides sildīšana novērsīs gāzhidrātu atkārtotu veidošanos apakšējā cauruma veidošanās zonā.

Kalnrūpniecība

Nākamais klupšanas akmens ir tieši hidrātu ieguve. Hidrāti atrodas cietā formā, kas rada grūtības. Tā kā gāzes hidrāts atrodas noteiktos termobariskos apstākļos, ja kāds no tiem tiek pārkāpts, tas sadalīsies gāzē un ūdenī, saskaņā ar to ir izstrādātas šādas hidrātu ekstrakcijas tehnoloģijas.

1. Spiediena samazināšana:

Kad hidrāts ir ārpus fāzes līdzsvara, tas sadalās gāzē un ūdenī. Šī tehnoloģija ir slavena ar savu trivialitāti un ekonomisko iespējamību, turklāt uz tās pleciem gulstas pirmās Japānas kalnrūpniecības panākumi 2013. gadā. Bet ne viss ir tik rožains: rezultātā ūdens laikā zemas temperatūras var aizsprostot aprīkojumu. Turklāt tehnoloģija ir patiešām efektīva, jo. 13 000 kub. m gāzes, kas daudzkārt pārsniedz ražošanas apjomus tajā pašā laukā, izmantojot apkures tehnoloģiju - 470 kubikmetri. m gāzes 5 dienās. (skatīt tabulu)

2. Apkure:

Atkal, jums ir jāsadala hidrāts gāzē un ūdenī, bet ar siltuma padeves palīdzību. Siltumu var piegādāt dažādos veidos: dzesēšanas šķidruma iesmidzināšana, karstā ūdens cirkulācija, tvaika sildīšana, elektriskā apkure. Es vēlētos pakavēties pie interesantas tehnoloģijas, ko izgudroja Dortmundes universitātes pētnieki. Projekts ietver cauruļvada ierīkošanu gāzes hidrāta nogulsnēm jūras dibens. Tās īpatnība ir tāda, ka caurulei ir dubultsienas. Jūras ūdens, kas uzsildīts līdz 30-40˚С, fāzes pārejas temperatūrai, tiek piegādāts laukā pa iekšējo cauruli, un gāzveida metāna burbuļi kopā ar ūdeni ceļas augšā pa ārējo cauruli. Tur metāns tiek atdalīts no ūdens, tiek nosūtīts uz tvertnēm vai maģistrālo cauruļvadu, un siltais ūdens atgriežas gāzhidrāta nogulsnēs. Taču šī ieguves metode prasa lielas izmaksas, pastāvīgu piegādātā siltuma daudzuma pieaugumu. Šajā gadījumā gāzes hidrāts sadalās lēnāk.

3. Inhibitora ievadīšana:

Arī hidrāta sadalīšanai es izmantoju inhibitora ieviešanu. Bergenas Universitātes Fizikas un tehnoloģiju institūtā oglekļa dioksīds tika uzskatīts par inhibitoru. Izmantojot šo tehnoloģiju, ir iespējams iegūt metānu bez pašu hidrātu tiešas ekstrakcijas. Šo metodi jau testē Japānas Nacionālā naftas, gāzes un metālu korporācija (JOGMEC) ar ASV Enerģētikas departamenta atbalstu. Bet šī tehnoloģija ir saistīta ar vides apdraudējumiem un prasa lielas izmaksas. Reakcijas norit lēnāk.

Projekta nosaukums	datums	Iesaistītās valstis	Kompānijas	Tehnoloģija
Mallik, Kanāda		Japāna, ASV kanāls, Vācija, Indija	JOGMEC, BP, Chevron Texaco	Sildītājs (dzesēšanas šķidrums-ūdens)
Aļaskas ziemeļu nogāze, ASV		ASV, Japāna	Konoko Filipss, JOGMEC	Oglekļa dioksīda injekcija, inhibitoru injekcija
Aļaska, ASV			BP, Šlumbergers	Urbšana, lai pētītu gāzes hidrāta īpašības
Mallik, Kanāda		Japāna, Kanāda	JOGMEC kā daļa no privāta publiska konsorcija	Spiediena samazināšana
uguns ledūIgnikSikumi), Aļaska, ASV		ASV, Japāna, Norvēģija	Konoko Filipss, JOGMEC, Bergenas Universitāte (Norvēģija)	oglekļa dioksīda injekcija
Kopīgs projekts (locītavuRūpniecībaprojektu) Meksikas līcis, ASV			Chevron kā konsorcija vadītājs	Urbšana, lai pētītu gāzhidrātu ģeoloģiju
Netālu no Atsumi pussalas, Japāna			JOGMEC, JAPEX, Japāna Urbšana	Spiediena samazināšana

Avots - analītiskais centrs, kas balstīts uz atvērtā pirmkoda materiāliem

Tehnoloģija

Vēl viens iemesls hidrātu komerciālās ražošanas attīstības trūkumam ir tehnoloģiju trūkums to ienesīgai ražošanai, kas izraisa lielas investīcijas. Atkarībā no tehnoloģijas tiek sastaptas dažādas barjeras: speciālo iekārtu darbība ķīmisko elementu ievadīšanai un/vai lokālā apkure, lai izvairītos no gāzes hidrātu atkārtotas veidošanās un aku aizsērēšanas; tehnoloģiju izmantošana, kas novērš smilšu ieguvi.

Piemēram, 2008. gadā, pēc provizoriskiem aprēķiniem par Mallik lauku Kanādas Arktikā, tika norādīts, ka izstrādes izmaksas svārstās no 195-230 dolāriem par tūkstoti tonnu. kubs m gāzes hidrātiem, kas atrodas virs brīvās gāzes, un diapazonā no 250-365 dolāriem / tūkst. kubs m gāzes hidrātiem, kas atrodas virs brīvā ūdens.

Lai atrisinātu šo problēmu, ir nepieciešams popularizēt komerciālo hidrātu ieguvi zinātniskā personāla vidū. Vairāk rīkot zinātniskas konferences, konkursus, lai uzlabotu veco vai radītu jaunas iekārtas, kas varētu nodrošināt zemākas izmaksas.

vides apdraudējums

Turklāt gāzhidrātu nogulumu attīstība neizbēgami novedīs pie dabasgāzes emisiju apjoma palielināšanās atmosfērā un līdz ar to arī siltumnīcas efekta pastiprināšanās. Metāns ir spēcīga siltumnīcefekta gāze, un, neskatoties uz to, ka tā kalpošanas laiks atmosfērā ir īsāks nekā CO₂, emisijas izraisa sasilšanu. lielos daudzumos metāns būs desmit reizes ātrāks nekā oglekļa dioksīda izraisītā sasilšana. Turklāt, ja globālā sasilšana, siltumnīcas efekts vai citu iemeslu dēļ izraisa vismaz vienas gāzhidrāta atradnes sabrukumu, tas izraisīs milzīgu metāna izdalīšanos atmosfērā. Un, tāpat kā lavīna, no viena notikuma uz otru tas novedīs pie globālās pārmaiņas klimats uz Zemes, un šo izmaiņu sekas nevar pat aptuveni paredzēt.

Lai no tā izvairītos, ir jāintegrē dati no sarežģītām izpētes analīzēm un jāparedz iespējamā atradņu uzvedība.

Detonācija

Vēl viena neatrisināta problēma kalnračiem ir diezgan nepatīkamā gāzhidrātu īpašība “detonēt” pie mazākās kratīšanas. Šajā gadījumā kristāli ātri iziet fāzi, kas pārvēršas gāzveida stāvoklī un iegūst vairākas desmitiem reižu lielāku tilpumu nekā sākotnējais. Tāpēc japāņu ģeologu ziņojumos ļoti rūpīgi tiek runāts par metāna hidrātu attīstības perspektīvām - galu galā Deepwater Horizon urbšanas platformas katastrofu, uzskata vairāki zinātnieki, tostarp profesors Roberts Bī no Kalifornijas universitātes Bērklijā. , radās milzu metāna burbuļa sprādzienā, kas veidojās no urbēju izjauktām dibena hidrātu nogulsnēm.

Eļļa un gāze

Gāzes hidrāti tiek aplūkoti ne tikai no enerģijas resursa puses, tie biežāk sastopami naftas ieguves laikā. Un atkal pievēršamies platformas Deepwater Horizon grimšanai Meksikas līcī. Tad, lai kontrolētu izplūstošo naftu, tika uzbūvēta speciāla kaste, kuru bija paredzēts novietot virs avārijas akas galviņas. Taču eļļa izrādījās ļoti gāzēta, un metāns uz kastes sieniņām sāka veidot veselus gāzhidrātu ledus gabaliņus. Tie ir par aptuveni 10% vieglāki par ūdeni, un, kad gāzes hidrātu daudzums kļuva pietiekami liels, tie vienkārši sāka celt kasti, ko kopumā jau iepriekš prognozēja eksperti.

Tāda pati problēma radās parastās gāzes ražošanā. Papildus "dabiskajiem" gāzes hidrātiem gāzes hidrātu veidošanās ir liela problēma maģistrālajos gāzes cauruļvados, kas atrodas mērenā un aukstā klimatā, jo gāzes hidrāti var aizsprostot gāzes vadu un samazināt tā caurlaidspēju. Lai tas nenotiktu, nepievieno dabasgāzei liels skaits inhibitoru vai vienkārši izmantojiet apkuri.

Šīs problēmas tiek atrisinātas tāpat kā ražošanā: pazeminot spiedienu, karsējot, ieviešot inhibitoru.

Secinājums

Šajā rakstā tika apskatīti šķēršļi, kas traucē gāzhidrātu komerciālai ražošanai. Ar tiem saskaras jau gāzes atradņu attīstības stadijā, tieši pašas ražošanas laikā. Turklāt gāzes hidrāti pašlaik ir problēma naftas un gāzes ražošanā. Mūsdienās iespaidīgās gāzhidrātu rezerves, ekonomiskā rentabilitāte prasa informācijas uzkrāšanu un precizējumus. Eksperti joprojām gaida optimāli risinājumi gāzhidrātu nogulumu attīstība. Taču, attīstoties tehnoloģijām, noguldījumu izstrādes izmaksām vajadzētu samazināties.

Bibliogrāfiskais saraksts:

1. Vasiļjevs A., Dimitrovs L. Gāzu hidrātu telpiskā sadalījuma un rezervju novērtējums Melnajā jūrā // Ģeoloģija un ģeofizika. 2002. Nr.7. 43. versija.
2. Djadins Ju.A., Guščins A.L. gāzes hidrāti. // Sorosa izglītības žurnāls, 1998. gada 3. nr., lpp. 55–64
3. Makogon Yu.F. Dabasgāzes hidrāti: sadale, veidošanās modeļi, resursi. – 70 s.
4. A. A. Trofimuk, Yu. 6-komanda-vymlnefti/detail/32-komanda-vympelnefti
5. Ķīmija un dzīve, 2006, 6. nr., 8. lpp.
6. Diena, kad Zeme gandrīz nomira — 5. 12. 2002 [ elektroniskais resurss] http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/dayearthdied.shtml

Atsauksmes:

1.12.2015, 12:12 Mordaševs Vladimirs Mihailovičs
Pārskats: Raksts ir veltīts plašam problēmu lokam, kas saistīts ar steidzamu uzdevumu izstrādāt gāzes hidrātus - daudzsološu enerģijas resursu. Šo problēmu risināšanai cita starpā būs nepieciešama neviendabīgu zinātnisko un tehnoloģisko pētījumu datu analīze un vispārināšana, kas bieži ir nesakārtoti un haotiski. Tāpēc recenzents iesaka autorus savā turpmākais darbs pievērsiet uzmanību rakstam "Empīrisms haosam", vietne, Nr. 24, 2015, lpp. 124-128. Raksts "Gāzhidrātu attīstības problēmas" neapšaubāmi interesē plašu speciālistu loku, tas būtu jāpublicē.

18.12.2015 02:02 Atbildēt uz autora apskatu Poļina Robertovna Kurikova:
Iepazinos ar rakstu, ar tēmas tālāko attīstību, apskatīto problēmu risinājumu, izmantošu šos ieteikumus. Pateicoties.

Pirms dažiem gadiem starp ekonomistiem, tas ir, cilvēkiem, kas ir tālu no tehnoloģijām, teorija par "ogļūdeņražu samazināšanos" bija populāra. Daudzās publikācijās, kas veido globālās finanšu elites kolorītu, tika apspriests: kāda būs pasaule, ja drīz planētai beigsies, piemēram, nafta? Un kādas tam būs cenas, kad "izsīkuma" process ieies, tā teikt, aktīvā fāzē?

Taču “slānekļa revolūcija”, kas tagad notiek burtiski mūsu acu priekšā, šo tēmu ir noņēmusi vismaz otrajā plānā. Ikvienam kļuva skaidrs, ko iepriekš bija teikuši tikai daži eksperti: uz planētas joprojām ir pietiekami daudz ogļūdeņražu. Acīmredzot ir pāragri runāt par viņu fizisko spēku izsīkumu.

Reālā problēma ir jaunu ražošanas tehnoloģiju izstrāde, kas ļauj iegūt ogļūdeņražus no avotiem, kas iepriekš tika uzskatīti par nepieejamiem, kā arī ar to palīdzību iegūto resursu izmaksas. Var dabūt gandrīz jebko, tikai būs dārgāk.

Tas viss liek cilvēcei meklēt jaunus "netradicionālos tradicionālās degvielas avotus". Viena no tām ir iepriekš minētā slānekļa gāze. Par dažādiem ar tās ražošanu saistītiem aspektiem GAZ Technology jau rakstījis ne reizi vien.

Tomēr ir arī citi šādi avoti. Starp tiem ir mūsu šodienas materiāla - gāzhidrātu - "varoņi".

Kas tas ir? Pašā vispārējā sajūta gāzhidrāti ir kristāliski savienojumi, kas veidojas no gāzes un ūdens noteiktā temperatūrā (diezgan zemā) un spiedienā (diezgan augstā).

Piezīme: to veidošanā var piedalīties dažādas ķīmiskas vielas. Tam nav jābūt par ogļūdeņražiem. Pirmie gāzhidrāti, ko zinātnieki novēroja, sastāvēja no hlora un sēra dioksīda. Starp citu, tas notika 18. gadsimta beigās.

Taču, tā kā mūs interesē praktiski aspekti, kas saistīti ar dabasgāzes ražošanu, šeit galvenokārt runāsim par ogļūdeņražiem. Turklāt reālos apstākļos starp visiem hidrātiem dominē metāna hidrāti.

Saskaņā ar teorētiskām aplēsēm šādu kristālu rezerves ir burtiski pārsteidzošas. Pēc konservatīvākajām aplēsēm runa ir par 180 triljoniem kubikmetri. Optimistiskākas aplēses sniedz skaitli, kas ir 40 000 reižu lielāks. Ar šādiem rādītājiem jūs piekrītat, ir pat kaut kā neērti runāt par ogļūdeņražu izsīkumu uz Zemes.

Jāsaka, ka hipotēzi par milzīgu gāzes hidrātu nogulšņu klātbūtni Sibīrijas mūžīgā sasaluma apstākļos padomju zinātnieki izvirzīja pagājušā gadsimta milzīgajos 40. gados. Pēc pāris gadu desmitiem viņa atrada savu apstiprinājumu. Un 60. gadu beigās pat sākās viena no atradnēm attīstība.

Pēc tam zinātnieki aprēķināja, ka zona, kurā metāna hidrāti spēj atrasties stabilā stāvoklī, aptver 90 procentus no visas Zemes jūras un okeāna dibena un plus 20 procentus no sauszemes. Izrādās, ka mēs runājam par potenciāli izplatītu minerālu.

Ideja par "cietās gāzes" ieguvi patiešām izskatās pievilcīga. Turklāt hidrāta tilpuma vienībā ir aptuveni 170 tilpumu pašas gāzes. Tas ir, šķiet, ka pietiek iegūt diezgan daudz kristālu, lai iegūtu lielu ogļūdeņražu iznākumu. No fiziskā viedokļa tie ir cietā stāvoklī un attēlo kaut ko līdzīgu irdenam sniegu vai ledu.

Tomēr problēma ir tā, ka gāzes hidrāti parasti atrodas ļoti grūti sasniedzamās vietās. “Intrapermafrost atradnes satur tikai nelielu daļu no gāzes resursiem, kas saistīti ar dabasgāzes hidrātiem. Galvenā resursu daļa ir ierobežota gāzhidrātu stabilitātes zonā - tajā dziļuma intervālā (parasti daži simti metru), kur notiek termodinamiskie apstākļi hidrātu veidošanās procesam. Rietumsibīrijas ziemeļos tas ir 250-800 m dziļuma intervāls, jūrās - no grunts virsmas līdz 300-400 m, īpaši dziļās šelfa zonās un kontinentālajā nogāzē līdz 500-600 m zem jūras līmeņa. apakšā. Tieši šajos intervālos tika atklāta lielākā daļa dabasgāzes hidrātu, ”ziņo Wikipedia. Tādējādi mēs, kā likums, runājam par darbu ekstremālos dziļūdens apstākļos ar augstu spiedienu.

Gāzu hidrātu ieguve var būt saistīta ar citām grūtībām. Šādi savienojumi spēj, piemēram, detonēt pat ar nelieliem triecieniem. Tie ļoti ātri pāriet gāzveida stāvoklī, kas ierobežotā tilpumā var izraisīt pēkšņus spiediena kāpumus. Saskaņā ar specializētiem avotiem, tieši šīs gāzes hidrātu īpašības ir kļuvušas par nopietnu problēmu avotu ražošanas platformām Kaspijas jūrā.

Turklāt metāns ir viena no gāzēm, kas var radīt siltumnīcas efektu. Ja rūpnieciskā ražošana rada milzīgas emisijas atmosfērā, tas ir pilns ar problēmas saasināšanos. globālā sasilšana. Bet pat tad, ja praksē tas nenotiek, "zaļo" ciešā un nedraudzīgā uzmanība šādiem projektiem ir praktiski garantēta. Un viņu pozīcijas daudzu valstu politiskajā spektrā šodien ir ļoti, ļoti spēcīgas.

Tas viss ārkārtīgi "nosver" metāna hidrātu ieguves tehnoloģiju izstrādes projektus. Patiesībā vēl nav īsti rūpniecisku veidu, kā attīstīt šādus resursus uz planētas. Tomēr notiek attiecīga attīstība. Ir pat patenti, kas izsniegti šādu metožu izgudrotājiem. Viņu apraksts dažkārt ir tik futūristisks, ka šķiet norakstīts no kāda zinātniskās fantastikas rakstnieka grāmatas.

Piemēram, "Gāzhidrāta ogļūdeņražu ieguves metode no apakšas ūdens baseini un ierīce tās ieviešanai (RF patents Nr. 2431042)”, teikts vietnē http://www.freepatent.ru/: “Izgudrojums attiecas uz ieguves nozari jūras gultnē. Tehniskais rezultāts ir palielināt gāzhidrētu ogļūdeņražu ražošanu. Metode sastāv no apakšējā slāņa iznīcināšanas ar asām kausu malām, kas piestiprinātas pie vertikālas konveijera lentes, kas pārvietojas gar baseina dibenu, izmantojot kāpurķēžu kustinātāju, attiecībā pret kuru konveijera lente pārvietojas vertikāli, ar iespēju padziļināties apakšā. Tajā pašā laikā gāzes hidrāts ar apgāztās piltuves virsmu tiek pacelts no ūdens izolētajā zonā, kur tas tiek uzkarsēts, un izdalītā gāze tiek transportēta uz virsmu, izmantojot piltuves augšpusē piestiprinātu šļūteni, pakļaujot to uz papildu apkuri. Tiek piedāvāta arī ierīce metodes ieviešanai. Piezīme: tam visam jānotiek jūras ūdenī, vairāku simtu metru dziļumā. Ir pat grūti iedomāties, cik sarežģīts ir šis inženiertehniskais uzdevums un cik var izmaksāt šādi saražots metāns.

Tomēr ir arī citi veidi. Šeit ir citas metodes apraksts: “Ir zināma metode gāzu (metāna, tā homologu u.c.) ekstrakcijai no cietiem gāzu hidrātiem jūru un okeānu dibena nogulumos, kurā divas cauruļu virtenes tiek iegremdētas jūrā un okeānā. urbumā izurbts līdz tās apakšai noteiktajam gāzes hidrāta veidojumam - sūknēšana un sūknēšana. Dabīgais ūdens dabiskā temperatūrā vai uzkarsēts nokļūst pa iesmidzināšanas cauruli un sadala gāzes hidrātus gāzes-ūdens sistēmā, kas uzkrājas sfēriskā slazdā, kas veidojas gāzes hidrāta veidojuma apakšā. Izdalītās gāzes tiek izsūknētas no šī slazda caur citu cauruļu virkni ... Zināmās metodes trūkums ir nepieciešamība veikt zemūdens urbumus, kas ir tehniski apgrūtinoši, dārgi un dažkārt neatgriezeniski izjauc rezervuāra esošo zemūdens vidi ”(http:/ /www.findpatent.ru).

Varētu sniegt citus šāda veida aprakstus. Bet no jau uzskaitītā ir skaidrs: metāna rūpnieciskā ražošana no gāzhidrātiem joprojām ir nākotnes jautājums. Tam būs nepieciešami vissarežģītākie tehnoloģiskie risinājumi. Un šādu projektu ekonomija vēl nav acīmredzama.

Taču darbs šajā virzienā notiek, turklāt diezgan aktīvi. Viņus īpaši interesē valstis, kas atrodas visstraujāk augošajā pasaules reģionā, kas nozīmē, ka ir arvien jauns pieprasījums pēc gāzes degvielas. Mēs, protams, runājam par Dienvidaustrumāziju. Viena no valstīm, kas strādā šajā virzienā, ir Ķīna. Tādējādi, saskaņā ar laikrakstu People's Daily, 2014. gadā jūras ģeologi veica liela mēroga pētījumus vienā no vietām, kas atrodas netālu no tās krasta. Urbšana ir parādījusi, ka tajā ir augstas tīrības pakāpes gāzes hidrāti. Kopumā tika izurbti 23 urbumi. Tas ļāva konstatēt, ka gāzhidrātu izplatības zona apgabalā ir 55 kvadrātkilometri. Un tās rezerves, pēc Ķīnas ekspertu domām, sasniedz 100-150 triljonus kubikmetru. Dotais skaitlis, atklāti sakot, ir tik augsts, ka liek aizdomāties, vai tas nav pārāk optimistisks un vai tiešām šādus resursus var iegūt (Ķīnas statistika kopumā nereti rada jautājumus speciālistu vidū). Neskatoties uz to, ir acīmredzams, ka Ķīnas zinātnieki aktīvi strādā šajā virzienā, meklējot veidus, kā nodrošināt savu strauji augošo ekonomiku ar tik ļoti nepieciešamajiem ogļūdeņražiem.

Situācija Japānā, protams, ļoti atšķiras no Ķīnā novērotās. Tomēr valsts degvielas apgāde austoša saule un mierīgākos laikos tas nekādā ziņā nebija mazsvarīgs uzdevums. Galu galā Japānai ir liegti tradicionālie resursi. Un pēc traģēdijas Fukušimas atomelektrostacijā 2011. gada martā, kuras rezultātā valsts varas iestādes bija pakļautas spiedienam sabiedriskā doma samazināt kodolenerģijas programmas, šī problēma ir saasinājusies gandrīz līdz galam.

Tāpēc 2012. gadā viena no Japānas korporācijām sāka izmēģinājuma urbumus zem okeāna dibena tikai dažu desmitu kilometru attālumā no salām. Pašu aku dziļums ir vairāki simti metru. Plus vēl okeāna dziļums, kas tajā vietā ir aptuveni kilometrs.

Jāatzīst, ka pēc gada japāņu speciālistiem šajā vietā izdevās tikt pie pirmās gāzes. Tomēr runājot par pilnīga veiksme līdz tas ir jādara. Rūpnieciskā ražošana šajā jomā, pēc pašu japāņu prognozēm, varētu sākties ne agrāk kā 2018. gadā. Un pats galvenais, ir grūti novērtēt, kādas būs degvielas galīgās izmaksas.

Tomēr var konstatēt, ka cilvēce joprojām lēnām “tuvojas” gāzhidrātu atradnēm. Un iespējams, ka pienāks diena, kad tā patiesi rūpnieciskā mērogā izvilks no tiem metānu.

Jau gadiem ilgi viņi atklāj arī pirmās gāzhidrātu atradnes PSRS ziemeļos. Tajā pašā laikā hidrātu veidošanās un pastāvēšanas iespēja dabiskos apstākļos atrod laboratorisku apstiprinājumu (Makogon).

Kopš tā laika gāzes hidrāti tiek uzskatīti par potenciālu degvielas avotu. Saskaņā ar dažādām aplēsēm ogļūdeņražu rezerves hidrātos ir robežās no 1,8·10 14 līdz 7,6·10 18 m³. Izrādās to plašā izplatība kontinentu okeānos un mūžīgajā sasalumā, nestabilitāte, palielinoties temperatūrai un samazinoties spiedienam.

Hidrātu īpašības

Dabasgāzes hidrāti ir metastabils minerāls, kura veidošanās un sadalīšanās ir atkarīga no temperatūras, spiediena, ķīmiskais sastāvs gāze un ūdens, porainas vides īpašības utt.

Gāzu hidrāti dabā

Lielākā daļa dabasgāzu (CH 4, C 2 H 6, C 3 H 8, CO 2, N 2, H 2 S, izobutāns utt.) veido hidrātus, kas pastāv noteiktos termobaros apstākļos. To pastāvēšanas zona aprobežojas ar jūras dibena nogulumiem un mūžīgā sasaluma zonām. Dominējošie dabasgāzes hidrāti ir metāns un oglekļa dioksīda hidrāti.

Gāzes ražošanas laikā hidrāti var veidoties urbumos, rūpnieciskajās komunikācijās un maģistrālajos gāzes vados. Nogulsnējot uz cauruļu sienām, hidrāti krasi samazina to caurlaidspēju. Lai cīnītos pret hidrātu veidošanos gāzes laukos, akās un cauruļvados tiek ievadīti dažādi inhibitori (metilspirts, glikoli, 30% CaCl 2 šķīdums), un gāzes plūsmas temperatūra tiek uzturēta virs hidrātu veidošanās temperatūras, izmantojot sildītājus, termiskos. cauruļvadu izolācija un darba režīma izvēle, nodrošinot gāzes plūsmas maksimālo temperatūru. Lai novērstu hidrātu veidošanos maģistrālajos gāzes vados, visefektīvākā ir gāzes žāvēšana - gāzes attīrīšana no ūdens tvaikiem.

Zinātniskie pētījumi

Pēdējos gados interese par gāzhidrātu problēmu ir ievērojami palielinājusies visā pasaulē. Pētniecības aktivitātes pieaugums skaidrojams ar šādiem galvenajiem faktoriem:

• intensificēt alternatīvu ogļūdeņražu izejvielu avotu meklējumus valstīs, kurās nav energoresursu, jo gāzhidrāti ir nekonvencionāls ogļūdeņražu izejvielu avots, kura pilota izstrāde var sākties tuvākajos gados;
• nepieciešamība novērtēt gāzhidrātu lomu ģeosfēras virszemes slāņos, īpaši saistībā ar to iespējamo ietekmi uz globālajām klimata pārmaiņām;
• gāzhidrātu veidošanās un sadalīšanās modeļu izpēte zemes garozā vispārīgos teorētiskos aspektos, lai pamatotu tradicionālo ogļūdeņražu atradņu meklējumus un izpēti (dabas hidrātu sastopamības var kalpot kā marķieri dziļākām konvencionālajām naftas un gāzes atradnēm);
• aktīva ogļūdeņražu atradņu attīstība sarežģītos dabas apstākļos (dziļūdens šelfs, polārie apgabali), kur saasinās tehnogēno gāzhidrātu problēma;
• ekspluatācijas izmaksu samazināšanas iespējamība, lai novērstu hidrātu veidošanos lauka gāzes ieguves sistēmās, pārejot uz energoresursus taupošām un videi draudzīgām tehnoloģijām;
• iespēja izmantot gāzes hidrātu tehnoloģijas dabasgāzes izstrādē, uzglabāšanā un transportēšanā.

Pēdējos gados (pēc 2003. gada sanāksmes OAO Gazprom) pētījumi par hidrātiem Krievijā turpinājās dažādas organizācijas gan ar valsts budžeta finansējumu (divi Krievijas Zinātņu akadēmijas Sibīrijas nodaļas integrācijas projekti, Krievijas Fundamentālo pētījumu fonda nelielas dotācijas, Tjumeņas gubernatora grants, Krievijas Federācijas Augstākās izglītības ministrijas grants ), un ar starptautisku fondu grantiem - INTAS, SRDF, UNESCO (saskaņā ar "peldošās universitātes" programmu - jūras ekspedīcijas UNESCO paspārnē ar saukli Training Through Research - apmācība caur pētniecību), KOMEKS (Kurele-Okhosk-Marine). Eksperiments), CHAO (oglekļa-hidrāta uzkrāšanās Ohotskas jūrā) utt.

2002.-2004.gadā OOO Gazprom VNIIGAZ un OAO Promgaz ar nelielu finansējuma apjomu turpinājās pētījumi par nekonvencionālajiem ogļūdeņražu avotiem, tostarp gāzhidrātiem (ņemot vērā OAO Gazprom komerciālās intereses). Pašlaik gāzhidrātu pētījumi tiek veikti OAO Gazprom (galvenokārt OOO Gazprom VNIIGAZ), Krievijas Zinātņu akadēmijas institūtos un universitātēs.

Gāzu hidrātu ģeoloģisko un tehnoloģisko problēmu izpēti 60. gadu vidū uzsāka VNIIGAZ speciālisti. Sākumā tika aktualizēti un risināti hidrātu veidošanās novēršanas tehnoloģiskie jautājumi, pēc tam tēmas pamazām paplašinājās: interešu sfērā tika iekļauti hidrātu veidošanās kinētiskie aspekti, pēc tam liela uzmanība tika pievērsta ģeoloģiskajiem aspektiem, jo ​​īpaši hidrātu veidošanās iespējām. gāzhidrātu nogulšņu esamība un to attīstības teorētiskās problēmas.

Gāzu hidrātu ģeoloģiskie pētījumi

Nākamais hidrātu veidošanās termodinamikas pētījumu posms ir saistīts ar milzu ziemeļu atradņu - Urengojas un Jamburgas - attīstību. Lai uzlabotu hidrātu veidošanās novēršanas metodes saistībā ar kondensātu saturošu gāzu savākšanas un lauka apstrādes sistēmām, bija nepieciešami eksperimentāli dati par hidrātu veidošanās apstākļiem augsti koncentrētos metanola šķīdumos plašā temperatūru un spiediena diapazonā. Eksperimentālo pētījumu gaitā (V. A. Istomins, D. Yu. Stupins un citi) atklājās nopietnas metodoloģiskas grūtības iegūt reprezentatīvus datus temperatūrā, kas zemāka par mīnus 20 °C. Šī iemesla dēļ tas ir izstrādāts jauna tehnika daudzkomponentu gāzu maisījumu gāzu hidrātu fāzu līdzsvara pētījumi ar siltuma plūsmu reģistrēšanu hidrātu kamerā un tajā pašā laikā konstatēta metastabilu gāzhidrātu formu pastāvēšanas iespēja (to veidošanās stadijā), ko apstiprināja turpmākie ārzemju autoru pētījumi. Jaunu eksperimentālo un lauka datu (gan pašmāju, gan ārvalstu) analīze un vispārināšana ļāva izstrādāt (V. A. Istomins, V. G. Kvons, A. G. Burmistrovs, V. P. Lakejevs) instrukcijas optimālam hidrātu veidošanās inhibitoru patēriņam (1987).

Gāzhidrātu tehnoloģiju pielietošanas perspektīvas rūpniecībā

Tehnoloģiskie priekšlikumi dabasgāzes uzglabāšanai un transportēšanai hidratētā stāvoklī parādījās 20. gadsimta 40. gados. Gāzu hidrātu īpašība pie salīdzinoši zema spiediena koncentrēt ievērojamus gāzes apjomus speciālistu uzmanību ir piesaistījusi jau ilgu laiku. Sākotnējie ekonomiskie aprēķini liecina, ka visefektīvākā ir gāzes transportēšana pa jūru hidratētā stāvoklī, un papildu ekonomisko efektu var panākt, vienlaikus pārdodot patērētājiem transportēto gāzi un tīru ūdeni, kas paliek pēc hidrāta sadalīšanās (laikā). gāzhidrātu veidošanās, ūdens tiek attīrīts no piemaisījumiem). Šobrīd tiek izskatītas koncepcijas par dabasgāzes transportēšanu pa jūru hidratētā stāvoklī līdzsvara apstākļos, īpaši plānojot dziļūdens gāzes (t.sk. hidrātu) lauku attīstību attālināti no patērētāja.

Tomēr pēdējos gados arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta hidrātu transportēšanai nelīdzsvarotos apstākļos (atmosfēras spiedienā). Vēl viens gāzhidrātu tehnoloģiju pielietošanas aspekts ir iespēja organizēt gāzes hidrātu gāzes krātuves līdzsvara apstākļos (zem spiediena) lielu gāzes patērētāju tuvumā. Tas ir saistīts ar hidrātu spēju koncentrēt gāzi salīdzinoši zemā spiedienā. Tā, piemēram, +4°C temperatūrā un 40 atm spiedienā metāna koncentrācija hidrātā atbilst spiedienam 15-16 MPa (150-160 atm.).

Aleksejs Ščebetovs, Krievijas Valsts naftas un gāzes universitāte. I.M.Gubkins Aleksejs Ščebetovs, Krievijas Valsts naftas un gāzes universitāte, kas nosaukta I.M. IM Gubkina Gāzes hidrāta laukiem ir vislielākais potenciāls salīdzinājumā ar citiem netradicionāliem gāzes avotiem. Mūsdienās no hidrātiem ražotās gāzes izmaksas ir nesalīdzināmas ar gāzi, kas ražota no tradicionālajiem gāzes laukiem.

Aleksejs Ščebetovs, Krievijas Valsts naftas un gāzes universitāte. I.M.Gubkina

Aleksejs Ščebetovs, Krievijas Valsts naftas un gāzes universitāte. I.M.Gubkina

Gāzes hidrātu laukiem ir vislielākais potenciāls salīdzinājumā ar citiem netradicionāliem gāzes avotiem. Mūsdienās no hidrātiem ražotās gāzes izmaksas ir nesalīdzināmas ar gāzi, kas ražota no tradicionālajiem gāzes laukiem. Tomēr ir diezgan pamatoti uzskatīt, ka tuvākajā nākotnē gāzes ieguves tehnoloģiju attīstība spēs nodrošināt gāzes hidrātu atradņu attīstības ekonomisko iespējamību. Balstoties uz tipisku gāzhidrātu nogulumu rašanās ģeoloģisko apstākļu analīzi un skaitliskās modelēšanas rezultātiem, autore izvērtēja gāzes ieguves no hidrātiem perspektīvas.

Gāzu hidrāti ir cieti gāzes un ūdens molekulu savienojumi, kas pastāv noteiktā spiedienā un temperatūrā. Viens kubikmetrs dabīgā hidrāta satur līdz 180 m3 gāzes un 0,78 m3 ūdens. Ja agrāk hidrāti tika pētīti no tehnoloģisko sarežģījumu viedokļa dabasgāzes ražošanā un transportēšanā, tad kopš dabasgāzes hidrātu atradņu atklāšanas tie tiek uzskatīti par perspektīvāko enerģijas avotu. Pašlaik ir zināmi vairāk nekā divi simti gāzhidrātu atradņu, no kurām lielākā daļa atrodas jūras gultnē. Saskaņā ar jaunākajām aplēsēm dabasgāzes hidrātu atradnēs ir koncentrēti 10-1000 triljoni m3 metāna, kas ir samērojams ar tradicionālās gāzes rezervēm. Tāpēc daudzu valstu (īpaši gāzes importētājvalstu: ASV, Japānas, Ķīnas, Taivānas) vēlme attīstīt šo resursu ir visai saprotama. Bet, neskatoties uz nesenajiem panākumiem izpētes urbumos un eksperimentālajos pētījumos par hidrātiem porainā vidē, jautājums par ekonomiski dzīvotspējīgu metodi gāzes iegūšanai no hidrātiem joprojām ir atklāts un prasa turpmāku izpēti.

Gāzes hidrātu nogulsnes

Pati pirmā pieminēšana par lielu gāzhidrātu uzkrāšanos ir saistīta ar Messoyakha lauku, kas tika atklāts 1972. gadā Rietumsibīrijā. Šīs jomas attīstības analīzē ir iesaistīti daudzi pētnieki, publicēti vairāk nekā simts zinātnisku rakstu. Saskaņā ar darbu dabisko hidrātu esamība tiek pieņemta Messoyakha lauka produktīvās daļas augšējā daļā. Tomēr jāņem vērā, ka tiešie pētījumi par atradnes hidrātu saturu (kodols paraugu ņemšana) nav veikti, un pazīmes, pēc kurām ir identificēti hidrāti, ir netiešas un pieļauj dažādas interpretācijas.

Tāpēc līdz šim nav vienprātības par Messoyakha atradnes hidrātu saturu.

Šajā ziņā indikatīvākais piemērs ir cits it kā hidrātus nesošs reģions - Aļaskas (ASV) ziemeļu nogāze. Ilgu laiku tika uzskatīts, ka šajā apgabalā ir ievērojamas gāzes rezerves hidratētā stāvoklī. Tādējādi tika apgalvots, ka Prudhoe Bay un Kiparuk upes naftas atradņu apgabalā ir seši ar hidrātiem piesātināti rezervuāri ar rezervēm 1,0–1,2 triljoni m3. Pieņēmums par hidrātu saturu tika balstīts uz aku testēšanas rezultātiem iespējamajā hidrātu rašanās intervālā (šie intervāli bija raksturīgi ārkārtīgi zemiem gāzes plūsmas ātrumiem) un ģeofizisko datu interpretāciju.

2002. gada beigās Anadarko kopā ar ASV Enerģētikas departamentu organizēja izpētes urbuma Hot Ice Nr. 1 (HOT ICE #1) urbšanu, lai izpētītu hidrātu sastopamības apstākļus Aļaskā un novērtētu to resursus. . 2004. gada sākumā urbums tika pabeigts mērķa dziļumā 792 m. Tomēr, neskatoties uz vairākām netiešām hidrātu klātbūtnes pazīmēm (dati no ģeofizikālajiem pētījumiem un seismiskajiem pētījumiem), kā arī labvēlīgajiem termobariskajiem apstākļiem, hidrāti netika atrasti. ekstrahētajos serdeņos. Tas vēlreiz apstiprina tēzi, ka vienīgais uzticamais veids, kā noteikt hidrātu nogulsnes, ir pētnieciskā urbšana ar serdeņu paraugu ņemšanu.

Šobrīd tikai divas dabisko hidrātu atradnes, par kurām ir vislielākā interese no viedokļa rūpniecības attīstība: Mallik - Makenzie deltā Kanādas ziemeļrietumos un Nankai - Japānas ārzonā.

Mallik depozīts

Dabisko hidrātu esamību apstiprināja pētnieciskā urbuma urbšana 1998. gadā un trīs urbumi 2002. gadā. Šajā laukā veiksmīgi tika veikti lauka eksperimenti par gāzes ražošanu no hidrātiem piesātinātiem intervāliem. Ir pamats uzskatīt, ka tā ir raksturīgais tips kontinentālo hidrātu atradnes, kas tiks atklātas nākotnē.

Pamatojoties uz ģeofizikālajiem pētījumiem un serdes materiāla izpēti, tika identificēti trīs hidrātus nesoši veidojumi (A, B, C) ar kopējo biezumu 130 m intervālā 890-1108 m. mūžīgais sasalums ir aptuveni 610 m biezs, un hidrāta stabilitātes zona (HZZ) (t.i., intervāls, kurā termobāriskie apstākļi atbilst hidrāta stabilitātes apstākļiem) stiepjas no 225 līdz 1100 m. griezuma temperatūras izmaiņas (sk. 1. att.) . Augšējais krustošanās punkts ir SGI augšējā robeža, un apakšējais punkts ir attiecīgi VNP apakšējā robeža. Līdzsvara temperatūra, kas atbilst hidrāta stabilitātes zonas apakšējai robežai, ir 12,2°C.

Ūdenskrātuve A atrodas diapazonā no 892 līdz 930 m, kur atsevišķi izceļas ar hidrātiem piesātināts smilšakmens starpslānis (907-930 m). Saskaņā ar ģeofiziku, hidrātu piesātinājums svārstās no 50 līdz 85%, pārējo poru telpu aizņem ūdens. Porainība ir 32-38%. Veidojuma A augšējo daļu veido smilšainas dūņas un plāni smilšakmens starpslāņi ar hidrāta piesātinājumu 40-75%. Virsmai pacelto serdeņu vizuālā pārbaude atklāja, ka hidrāts galvenokārt aizņem starpgranulāro poru telpu. Šis intervāls ir aukstākais: starpība starp hidrāta veidošanās līdzsvara temperatūru un rezervuāra temperatūru pārsniedz 4°C.

Hidrāta slānis B (942-992 m) sastāv no vairākiem 5-10 m bieziem smilšu starpslāņiem, kurus atdala plāni (0,5-1 m) bezhidrātu mālu starpslāņi. Piesātinājums ar hidrātiem svārstās no 40 līdz 80%. Porainība svārstās no 30 līdz 40%. Porainības un hidrātu piesātinājuma plašās izmaiņas ir izskaidrojamas ar veidojuma slāņaino struktūru. Hidrāta slāni B klāj ūdens nesējslānis, kura biezums ir 10 m.

Rezervuārs C (1070-1107 m) sastāv no diviem starpslāņiem ar hidrātu piesātinājumu diapazonā no 80 līdz 90% un atrodas apstākļos, kas ir tuvu līdzsvaram. Rezervuāra C pamatne sakrīt ar hidrāta stabilitātes zonas apakšējo robežu. Intervāla porainība ir 30-40%.

Zem hidrāta stabilitātes zonas atrodas gāzes-ūdens pārejas zona 1,4 m biezumā. pārejas zona seko ūdens nesējslānis 15 m biezumā.

Saskaņā ar rezultātiem laboratorijas pētījumi tika konstatēts, ka hidrāts sastāv no metāna (98% vai vairāk). Kodolmateriāla izpēte parādīja, ka porainajai videi, ja nav hidrātu, ir augsta caurlaidība (no 100 līdz 1000 mD), un, ja tā ir piesātināta ar hidrātiem par 80%, iežu caurlaidība samazinās līdz 0,01-0,1 mD.

Gāzes rezervju blīvums hidrātos pie izurbtajām izpētes urbumiem sasniedza 4,15 miljardus m3 uz 1 km2, bet rezerves visā atradnē - 110 miljardus m3.

Nankai lauks

Jau vairākus gadus Japānas šelfā notiek aktīvs izpētes darbs. Pirmie seši urbumi, kas tika izurbti laikā no 1999. līdz 2000. gadam, pierādīja trīs hidrātu starpslāņus ar kopējo biezumu 16 m intervālā 1135-1213 m no jūras virsmas (290 m zem jūras dibena). Ieži galvenokārt ir smilšakmeņi ar porainību 36% un piesātinājumu ar hidrātiem aptuveni 80%.

2004. gadā jau tika izurbti 32 urbumi jūras dziļumā no 720 līdz 2033 m. Atsevišķi jāatzīmē sekmīga vertikālo un horizontālo (ar horizontālo urbumu 100 m) urbumu izveide vāji stabilos hidrātu veidojumos 991 m jūras dziļumā. Nākamais Nankai lauka attīstības posms būs eksperimentāla gāzes ieguve no šiem urbumiem 2007. gadā. rūpniecības attīstība Nankai lauka sākums ir paredzēts 2017. gadā.

Kopējais hidrātu daudzums ir līdzvērtīgs 756 miljoniem m3 gāzes uz 1 km2 platības urbto izpētes urbumu zonā. Kopumā Japānas jūras šelfa gāzes rezerves hidrātos var svārstīties no 4 triljoniem līdz 20 triljoniem m3.

Hidrātu atradnes Krievijā

Galvenie virzieni gāzes hidrātu meklēšanai Krievijā tagad ir koncentrēti Okhotskas jūrā un Baikāla ezerā. Tomēr lielākās izredzes atklāt hidrātu atradnes ar komerciālām rezervēm ir saistītas ar Vostochno-Messoyakhskoye lauku Rietumsibīrijā. Balstoties uz ģeoloģiskās un ģeofizikālās informācijas analīzi, tika secināts, ka Gazsalinsky blokā ir labvēlīgi apstākļi hidrātu veidošanās procesam. Konkrēti, gāzes hidrāta stabilitātes zonas apakšējā robeža atrodas aptuveni 715 m dziļumā, t.i. Gazsalinsky elementa augšējā daļa (un dažos reģionos viss elements) atrodas termobaros apstākļos, kas ir labvēlīgi gāzes hidrātu pastāvēšanai. Aku pārbaude nedeva nekādus rezultātus, lai gan šo intervālu mežizstrāde raksturo kā produktīvu, kas skaidrojams ar iežu caurlaidības samazināšanos gāzhidrātu klātbūtnes dēļ. Par labu iespējamai hidrātu esamībai liecina fakts, ka Gazsalinsky vienība ir produktīva arī citos tuvējos laukos. Tāpēc, kā minēts iepriekš, ir nepieciešams urbt izpētes urbumu ar serdes izciršanu. Pozitīvu rezultātu gadījumā tiks atklāta gāzhidrāta atradne ar ~500 mljrd. m3 rezervēm.

Analīze iespējamās tehnoloģijas gāzhidrātu nogulumu attīstība

Gāzhidrātu nogulumu izveides tehnoloģijas izvēle ir atkarīga no konkrētajiem ģeoloģiskajiem un fiziskajiem rašanās apstākļiem. Pašlaik tiek apsvērtas tikai trīs galvenās metodes gāzes pieplūdes izraisīšanai no hidrāta rezervuāra: spiediena pazemināšana zem līdzsvara spiediena, hidrātus saturošu iežu karsēšana virs līdzsvara temperatūras un abu kombinācija (sk. 2. att.). Zināmā metode hidrātu sadalīšanai, izmantojot inhibitorus, visticamāk, nebūs pieņemama inhibitoru augsto izmaksu dēļ. Citas ierosinātās stimulācijas metodes, jo īpaši elektromagnētiskā, akustiskā un oglekļa dioksīda ievadīšana rezervuārā, joprojām ir maz eksperimentāli pētītas.

Apskatīsim gāzes ieguves perspektīvas no hidrātiem, izmantojot piemēru par gāzes ieplūdi vertikālā akā, kas ir pilnībā iekļuvusi ar hidrātu piesātinātā rezervuārā. Tad vienādojumu sistēmai, kas apraksta hidrāta sadalīšanos porainā vidē, būs šāda forma:

a) gāzes un ūdens masas nezūdamības likums:

kur P - spiediens, T - temperatūra, S - ūdens piesātinājums, v - hidrāta piesātinājums, z - supersaspiežamības koeficients; r - radiālā koordināta; t - laiks; m - porainība, g, w, h - attiecīgi gāzes, ūdens un hidrāta blīvums; k(v) ir porainas vides caurlaidība hidrātu klātbūtnē; fg(S), fw(S) - relatīvās fāzes caurlaidības funkcijas gāzei un ūdenim; g, w ir gāzes un ūdens viskozitāte; - gāzes masas saturs hidrātā;

b) enerģijas saglabāšanas vienādojums:

kur Ce ir iežu un galveno šķidrumu siltumietilpība; cg, cw ir attiecīgi gāzes un ūdens siltumietilpība; H ir hidrāta fāzes pārejas siltums; - diferenciālais adiabātiskais koeficients; - droseles koeficients (Džoule-Tomsona koeficients); e ir iežu un galveno šķidrumu siltumvadītspēja.

Katrā veidošanās punktā ir jāievēro termodinamiskā līdzsvara nosacījums:

T = Aln P + B, (3)

kur A un B ir empīriskie koeficienti.

Iežu caurlaidības atkarība no hidrātu piesātinājuma parasti tiek attēlota kā jaudas atkarība:

k (v) = k0 (1 - v)N, (4)

kur k0 ir porainas vides absolūtā caurlaidība bez hidrātiem; N ir konstante, kas raksturo caurlaidības pasliktināšanās pakāpi, palielinoties hidrāta piesātinājumam.

Sākotnējā laika momentā viendabīgā un vienības biezuma rezervuārā ir spiediens Р0, temperatūra Т0 un piesātinājums ar hidrātiem v0. Spiediena samazināšanas metode tika modelēta, iestatot nemainīgu plūsmas ātrumu uz akas, un termiskā metode tika modelēta ar nemainīgas jaudas siltuma avotu. Attiecīgi kombinētajā metodē tika noteikts konstants gāzes plūsmas ātrums un siltuma avota jauda, ​​kas nepieciešama stabilai hidrātu sadalīšanai.

Modelējot gāzes ražošanu no hidrātiem ar aplūkotajām metodēm, tika ņemti vērā šādi ierobežojumi. Pie sākotnējās rezervuāra temperatūras 10°C un 5,74 MPa spiediena Džoula-Tomsona koeficients ir 3-4 grādi uz 1 MPa izplūdes. Tādējādi, samazinot 3-4 MPa, apakšējā cauruma temperatūra var sasniegt ūdens sasalšanas punktu. Kā zināms, ūdens sasalšana klintī ne tikai samazina dibena zonas caurlaidību, bet arī noved pie katastrofālākām sekām - apvalka stīgu sabrukšanas, rezervuāra iznīcināšanas utt. Tāpēc spiediena samazināšanas metodei tika pieņemts, ka 100 urbuma darbības dienu laikā apakšējā cauruma temperatūra nedrīkst pazemināties zem 0°C. Termiskās metodes ierobežojums ir temperatūras paaugstināšanās uz akas sienas un paša sildītāja. Līdz ar to aprēķinos tika pieņemts, ka 100 urbuma ekspluatācijas dienu laikā apakšējā urbuma temperatūra nedrīkst pārsniegt 110°C. Modelējot kombinēto metodi, tika ņemti vērā abi ierobežojumi.

Metožu efektivitāte tika salīdzināta ar maksimālo plūsmas ātrumu vertikālā akā, kas pilnībā iekļuva viena biezuma gāzes hidrāta rezervuārā, ņemot vērā iepriekš minētos ierobežojumus. Termiskajām un kombinētajām metodēm enerģijas izmaksas tika ņemtas vērā, no plūsmas ātruma atņemot gāzes daudzumu, kas nepieciešams vajadzīgā siltuma iegūšanai (pieņemot, ka siltums rodas, sadedzinot daļu saražotā metāna):

Q* = Q - E/q, (5)

kur Q - gāzes plūsmas ātrums apakšējā caurumā, m3/dienā; E - nogādāts apakšā siltumenerģija, J/dienā; q ir metāna sadegšanas siltums (33.28.106), J/m3.

Aprēķini veikti ar šādiem parametriem: P0 = 5,74 MPa; T0 = ​​283 K; S=0,20; m = 0,35; h = 910 kg/m3, w = 1000 kg/m3; k0 = 0,1 µm2; N = 1 (koeficients formulā (4)); g = 0,014 mPa.s; w = 1 mPa.s; = 0,134; A = 7,28 K; B = 169,7 K; Ce = 1,48,106 J/(m3,K); cg = 2600 J/(kg.K), cw = 4200 J/(kg.K); H = 0,5 MJ/kg; e = 1,71 W/(m.K). Aprēķinu rezultāti ir apkopoti tabulā. viens.

Šo aprēķinu rezultātu analīze parāda, ka spiediena samazināšanas metode ir piemērota hidrātu veidojumiem, kur piesātinājums ar hidrātiem ir zems un gāze vai ūdens nav zaudējuši savu mobilitāti. Protams, palielinoties hidrāta piesātinājumam (un līdz ar to caurlaidības samazināšanās saskaņā ar (4) vienādojumu), šīs metodes efektivitāte strauji samazinās. Tādējādi, ja poru piesātinājums ar hidrātiem ir vairāk nekā 80%, ir gandrīz neiespējami iegūt hidrātu pieplūdumu, samazinot apakšējā cauruma spiedienu.

Vēl viens spiediena samazināšanas metodes trūkums ir saistīts ar tehnogēnu hidrātu veidošanos apakšējā cauruma zonā Džoula-Tomsona efekta dēļ. Uz att. 3. attēlā parādīts ūdens un hidrāta piesātinājuma sadalījums, kas iegūts, risinot gāzes pieplūdes problēmu vertikālā akā, kas ir iekļuvusi gāzes hidrāta rezervuārā. Šis attēls skaidri parāda nenozīmīgas hidrāta sadalīšanās zonu (I), sekundārā hidrāta veidošanās zonu (II) un tikai gāzu filtrēšanas zonu (III), jo šajā zonā viss brīvais ūdens ir pārvērties hidrātā.

Tādējādi hidrātu nogulšņu veidošanās, pazeminot spiedienu, ir iespējama tikai ar inhibitoru ievadīšanu apakšējā cauruma zonā, kas ievērojami sadārdzinās saražotās gāzes izmaksas.

Termiskā metode gāzhidrātu nogulšņu attīstīšanai ir piemērota veidojumiem ar augstu hidrātu saturu porās. Tomēr, kā liecina aprēķinu rezultāti, termiskais efekts caur apakšējo caurumu ir neefektīvs. Tas ir saistīts ar faktu, ka hidrātu sadalīšanās procesu pavada siltuma absorbcija ar augstu īpatnējo entalpiju 0,5 MJ/kg (piemēram: ledus kušanas siltums ir 0,34 MJ/kg). Sadalīšanās frontei attālinoties no akas dibena, arvien vairāk enerģijas tiek tērēts saimniekiežu un veidojuma jumta sildīšanai, tāpēc termiskās ietekmes zonu uz hidrātiem caur akas dibenu aprēķina pirmajā. metri. Uz att. 4. attēlā parādīta ar hidrātiem pilnībā piesātināta rezervuāra atkausēšanas dinamika. No šī skaitļa var redzēt, ka 100 dienas nepārtrauktas karsēšanas laikā hidrātu sadalīšanās notiks tikai 3,5 metru rādiusā no akas sienas.

Kombinētajai metodei ir vislielākās perspektīvas, kas sastāv no vienlaicīgas spiediena samazināšanas un siltuma padeves urbumam. Turklāt galvenā hidrāta sadalīšanās notiek spiediena pazemināšanās dēļ, un siltums, kas tiek piegādāts apakšējā caurumā, ļauj samazināt sekundārā hidrāta veidošanās zonu, kas pozitīvi ietekmē plūsmas ātrumu. Kombinētās metodes (tāpat kā termiskās) trūkums ir liels saražotā ūdens daudzums (skat. 1. tabulu).

Secinājums

Tādējādi plkst mūsdienīgs līmenis naftas un gāzes tehnoloģijas, ir grūti sagaidīt, ka no hidrātiem ražotās gāzes izmaksas būs salīdzināmas ar tradicionālo gāzes atradņu cenām. Tas ir saistīts ar lielajām problēmām un grūtībām, ar kurām saskaras izstrādātāji un pētnieki. Tomēr arī tagad gāzes hidrātus var salīdzināt ar citu netradicionālu gāzes avotu - ogļu slāņa metānu. Pirms divdesmit gadiem tika uzskatīts, ka metāna ieguve no ogļu laukiem ir tehniski sarežģīta un neizdevīga. Tagad tikai ASV no vairāk nekā 10 tūkstošiem urbumu gadā tiek saražoti aptuveni 45 miljardi m3, kas panākts, attīstot naftas un gāzes zinātni un radot jaunākās gāzes ieguves tehnoloģijas. Pēc analoģijas ar ogļu metānu varam secināt (skat. 2. tabulu), ka gāzes ražošana no hidrātiem var būt diezgan izdevīga un tiks uzsākta tuvākajā nākotnē.

Literatūra

1. Lerche Ian. Pasaules gāzes hidrāta resursu aplēses. OTC 13036 papīrs, kas tika prezentēts 2001. gada Offshore Technology konferencē Hjūstonā, Teksasā, no 2001. gada 30. aprīļa līdz 3. maijam.

2. Makogon, Y.F., Holditch, S.A., Makogon T.Y. Krievijas lauks ilustrē gāzes hidrātu ražošanu. Oil&Gas Journal, 2005. gada 7. februāris, sēj. 103.5, lpp. 43-47.

3. Ginsburg G.D., Novožilovs A.A. Par hidrātiem Messoyakha lauka zarnās.// Gāzes rūpniecība, 1997, Nr. 2.

4. Kolets, T.S. Dabasgāzes hidrāti Prudhoe Bay un Kuparuk upes apgabalā, North Slope, Aļaska: AAPG Bull., Vol. 77, Nr. 5, 1993, lpp. 793-812.

5. Ali G. Kadaster, Keith K. Millheim, Tommy W. Thompson. Karstā ledus Nr. 1 plānošana un urbšana — gāzes hidrāta izpētes urbums Aļaskas Arktikā. Papīrs SPE/IADC 92764 tika prezentēts SPE/IADC urbšanas konferencē, kas notika Amsterdamā, Nīderlandē, 2005. gada 23.–25. februārī.

6. Dallimore, S., Collett, T., Uchida, T. Zinātniskie rezultāti no JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38 Gas Hydrate Research Well, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Kanāda. Kanādas ģeoloģijas dienests, Biļetens 544, 1999, lpp. 403.

7. Takahashi, H., Yonezawa, T., Takedomi, Y. Exploration for Natural Hydrate in Nankai-Trough Wells Offshore Japānā. Referāts tika prezentēts 2001. gada Offshore Technology konferencē Hjūstonā, Teksasā, 2001. gada 30. aprīlī–3. maijā. OTC 13040.

8. Takahashi, H., Tsuji, Y. Japāna pēta Nankai siles hidrātus. Oil&Gas Journal, 5. septembris, 2005, sēj. 103.33, lpp. 48-53.

9. Takahashi, H., Tsuji, Y. Japāna urbj, baļķo gāzes hidrātu akas Nankai sile. Oil&Gas Journal, 2005. gada 12. septembris, sēj. 103.34, lpp. 37-42,

10. Solovjevs V.A. Pasaules okeāna zarnu gāzhidrātu saturs// "Gāzes industrija", 2001, Nr.12.

11. Agalakovs S.E. Gāzes hidrāti Turonijas atradnēs Rietumsibīrijas ziemeļos// "Naftas un gāzes ģeoloģija", 1997, 3.nr.

Gāzu hidrāti (arī dabasgāzes hidrāti vai klatrāti) ir kristāliski savienojumi, kas noteiktos termobaros apstākļos veidojas no ūdens un gāzes. Nosaukumu "klatrāti" (no latīņu clathratus - "ielikt būrī") Pauels deva 1948. gadā. Gāzu hidrāti ir nestehiometriski savienojumi, tas ir, savienojumi ar mainīgu sastāvu.

Pirmo reizi gāzhidrātus (sēra dioksīdu un hloru) 18. gadsimta beigās novēroja J. Prīstlijs, B. Peletjē un V. Karstens. Pirmos gāzhidrātu aprakstus sniedza G. Deivijs 1810. gadā (hlora hidrāts). 1823. gadā Faradejs aptuveni noteica hlora hidrāta sastāvu, 1829. gadā Levits atklāja broma hidrātu, bet 1840. gadā Vēlers ieguva H2S hidrātu. Līdz 1888. gadam P. Viljards saņēma CH4, C2H6, C2H4, C2H2 un N2O hidrātus.

40. gados padomju zinātnieki izvirzīja hipotēzi par gāzhidrātu nogulumu klātbūtni mūžīgā sasaluma zonā (Strizhovs, Mokhnatkin, Chersky). 60. gados viņi atklāja arī pirmās gāzhidrātu atradnes PSRS ziemeļos, tajā pašā laikā hidrātu veidošanās un pastāvēšanas iespējamība dabiskos apstākļos atrod laboratorisku apstiprinājumu (Makogon).

Kopš tā laika gāzes hidrāti tiek uzskatīti par potenciālu degvielas avotu.
Saskaņā ar dažādām aplēsēm ogļūdeņražu rezerves hidrātos svārstās no 1,8 × 10 ^ 14 līdz 7, 6 × 10 ^ 18 m³.
Izrādās to plašā izplatība kontinentu okeānos un mūžīgajā sasalumā, nestabilitāte, palielinoties temperatūrai un samazinoties spiedienam.

1969. gadā sākās Messoyakha lauka attīstība Sibīrijā, kur tiek uzskatīts, ka pirmo reizi (tīri nejauši) bija iespējams iegūt dabasgāzi tieši no hidrātiem (līdz 36% no kopējās produkcijas uz 1990. gadu).

Gāzu hidrāti dabā
Lielākā daļa dabasgāzu (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S, izobutāns utt.) veido hidrātus, kas pastāv noteiktos termobaros apstākļos. To pastāvēšanas zona aprobežojas ar jūras dibena nogulumiem un mūžīgā sasaluma zonām. Dominējošie dabasgāzes hidrāti ir metāns un oglekļa dioksīda hidrāti.

Gāzes ražošanas laikā hidrāti var veidoties urbumos, rūpnieciskajās komunikācijās un maģistrālajos gāzes vados. Nogulsnējot uz cauruļu sienām, hidrāti krasi samazina to caurlaidspēju. Lai cīnītos pret hidrātu veidošanos gāzes laukos, akās un cauruļvados tiek ievadīti dažādi inhibitori (metilspirts, glikoli, 30% CaCl2 šķīdums), un gāzes plūsmas temperatūra tiek uzturēta virs hidrātu veidošanās temperatūras, izmantojot sildītājus, siltumizolāciju. cauruļvadu un tāda darba režīma izvēle, kas nodrošina maksimālo gāzes plūsmas temperatūru. Lai novērstu hidrātu veidošanos maģistrālajos gāzes vados, visefektīvākā ir gāzes žāvēšana - gāzes attīrīšana no ūdens tvaikiem.

Problēmas un perspektīvas, kas saistītas ar dabasgāzes hidrātiem
Lauku attīstība Rietumsibīrijas ziemeļos jau no paša sākuma saskārās ar gāzu emisiju problēmu no sekla mūžīgā sasaluma perioda. Šīs noplūdes notika pēkšņi un izraisīja aku slēgšanu un pat ugunsgrēkus. Tā kā izplūdes notika no dziļuma intervāla virs gāzes hidrāta stabilitātes zonas, ilgu laiku tie tika skaidroti ar gāzes plūsmām no dziļākiem produktīviem horizontiem caur caurlaidīgām zonām un blakus esošajām akām ar nekvalitatīvu apvalku. Astoņdesmito gadu beigās, pamatojoties uz Jamburgas GCF mūžīgā sasaluma zonas sasalušā kodola eksperimentālo modelēšanu un laboratoriskiem pētījumiem, izdevās atklāt izkliedēto relikviju (mothballed) hidrātu izplatību kvartāra nogulumos. Šie hidrāti kopā ar lokālu mikrobu gāzes uzkrāšanos var veidot gāzi saturošus starpslāņus, no kuriem urbšanas laikā notiek izplūdes. Reliktu hidrātu klātbūtni mūžīgā sasaluma zonas seklajos slāņos apstiprināja līdzīgi pētījumi Kanādas ziemeļos un Bovanenkovo ​​gāzes kondensāta lauka apgabalā. Līdz ar to ir radušās idejas par jauna veida gāzu atradnēm - intrapermafrost metastabilām gāzes-gāzhidrātu atradnēm, kuras, kā liecina Bovanenkovskoje gāzes kondensāta lauka mūžīgā sasaluma urbumu testi, ir ne tikai sarežģīts faktors, bet arī zināms resurss. bāze vietējai gāzes piegādei.

Iekšējās sasaluma atradnēs ir tikai niecīga daļa no gāzes resursiem, kas saistīti ar dabasgāzes hidrātiem. Galvenā resursu daļa ir ierobežota gāzhidrātu stabilitātes zonā - tajā dziļuma intervālā (parasti daži simti metru), kur notiek termodinamiskie apstākļi hidrātu veidošanās procesam. Rietumsibīrijas ziemeļos tas ir 250-800 m dziļuma intervāls, jūrās - no grunts virsmas līdz 300-400 m, īpaši dziļās šelfa zonās un kontinentālajā nogāzē līdz 500-600 m zem jūras līmeņa. apakšā. Tieši šajos intervālos tika atklāta lielākā daļa dabasgāzes hidrātu.

Pētot dabasgāzes hidrātus, atklājās, ka, izmantojot mūsdienīgus lauka un urbumu ģeofizikas līdzekļus, nav iespējams atšķirt hidrātus saturošas atradnes no sasalušām. Sasalušu iežu īpašības ir gandrīz pilnībā līdzīgas hidrātus saturošu iežu īpašībām. Noteiktu informāciju par gāzhidrātu klātbūtni var sniegt kodolmagnētiskās rezonanses reģistrēšanas iekārta, taču tā ir ļoti dārga un ģeoloģiskās izpētes praksē tiek izmantota ārkārtīgi reti. Galvenais hidrātu klātbūtnes rādītājs nogulumos ir pamatpētījumi, kuros hidrāti ir vai nu redzami vizuālās apskates laikā, vai tiek noteikti, mērot īpatnējo gāzes saturu atkausēšanas laikā.

Gāzhidrātu tehnoloģiju pielietošanas perspektīvas rūpniecībā
Tehnoloģiskie priekšlikumi dabasgāzes uzglabāšanai un transportēšanai hidratētā stāvoklī parādījās 20. gadsimta 40. gados. Gāzu hidrātu īpašība pie salīdzinoši zema spiediena koncentrēt ievērojamus gāzes apjomus speciālistu uzmanību ir piesaistījusi jau ilgu laiku. Sākotnējie ekonomiskie aprēķini liecina, ka visefektīvākā ir gāzes transportēšana pa jūru hidratētā stāvoklī, un papildu ekonomisko efektu var panākt, vienlaikus pārdodot patērētājiem transportēto gāzi un tīru ūdeni, kas paliek pēc hidrāta sadalīšanās (laikā). gāzhidrātu veidošanās, ūdens tiek attīrīts no piemaisījumiem). Šobrīd tiek apsvērtas dabasgāzes jūras transportēšanas koncepcijas hidratētā stāvoklī līdzsvara apstākļos, īpaši plānojot dziļūdens gāzes (t.sk. hidrātu) lauku attīstību attālināti no patērētāja.

Tomēr pēdējos gados arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta hidrātu transportēšanai nelīdzsvarotos apstākļos (atmosfēras spiedienā). Vēl viens gāzhidrātu tehnoloģiju pielietošanas aspekts ir iespēja organizēt gāzes hidrātu gāzes krātuves līdzsvara apstākļos (zem spiediena) lielu gāzes patērētāju tuvumā. Tas ir saistīts ar hidrātu spēju koncentrēt gāzi salīdzinoši zemā spiedienā. Tā, piemēram, +4°C temperatūrā un 40 atm spiedienā metāna koncentrācija hidrātā atbilst 15-16 MPa spiedienam.

Šādas krātuves uzbūve nav sarežģīta: krātuve ir gāzes tvertņu baterija, kas novietota bedrē vai angārā un savienota ar gāzes cauruli. Pavasara-vasaras periodā krātuve tiek piepildīta ar gāzi, kas veido hidrātus, rudens-ziemas periodā hidrātu sadalīšanās laikā, izmantojot zema potenciāla siltuma avotu, izdala gāzi. Šādu krātuvju celtniecība pie siltumenerģijas un elektrostacijām var būtiski izlīdzināt sezonālās gāzes ražošanas svārstības un vairākos gadījumos būt reāla alternatīva PGK objektu celtniecībai.

Šobrīd aktīvi tiek izstrādātas gāzhidrātu tehnoloģijas, jo īpaši hidrātu ražošanai, izmantojot modernas tehnoloģisko procesu intensificēšanas metodes (virsmaktīvās piedevas, kas paātrina siltuma un masas pārnesi; hidrofobu nanopulveru izmantošana; dažādu diapazonu akustiskie efekti, līdz pat hidrātu veidošanās triecienviļņos utt.).

http://ru.wikipedia.org/wiki/Gas_hydrates
http://en.wikipedia.org/wiki/Clathrate_hydrate

Krievijas ķīmijas žurnāls. V. 48, Nr.3 2003. "Gāzes hidrāti"
http://www.chem.msu.su/rus/journals/jvho/2003-3/welcome.html
http://www.chem.msu.su/rus/journals/jvho/2003-3/5.pdf

http://www1.eere.energy.gov/vehiclesandfuels/facts/favorites/fcvt_fotw102.html

http://marine.usgs.gov/fact-sheets/gas-hydrates/title.html

Gāzes hidrātu pētījumi – ģeofizikas grupas sastāvdaļa

Gāzes hidrāta stabilitātes līkne

Gāzes hidrāta stabilitāte okeāna nogulumos

http://woodshole.er.usgs.gov/project-pages/hydrates/what.html

Kopš 20. gadsimta 70. gadiem visā pasaulē ir atzīts dabā sastopams gāzes hidrāts, galvenokārt metāna hidrāts, kur spiediena un temperatūras apstākļi stabilizē hidrātu struktūru. Tas atrodas okeāna nogulumos kontinenta malās un polāros kontinentālos apstākļos. Tas ir identificēts no urbumu paraugiem. un ar raksturīgajām reakcijām seismiskās atstarošanās profilos un naftas aku elektriskajos baļķos. apmēram ~1000 metru biezumā tieši zem jūras dibena; slāņa pamatni ierobežo pieaugošā temperatūra. Augstos platuma grādos tas pastāv saistībā ar mūžīgo sasalumu .

Pie ASV dienvidaustrumiem nelielā apgabalā (tikai 3000 km2) zem grēdas, ko veido ātri nogulsnēti nogulumi, šķiet, ka hidrātā ir metāna daudzums, kas ir līdzvērtīgs aptuveni 30 reizēm ASV. gada gāzes patēriņš. Šis apgabals ir pazīstams kā Bleika grēda. Ievērojams daudzums hidrātu, ieskaitot daudzumus