องค์ประกอบและคุณสมบัติของแก๊สไฮเดรต แก๊สไฮเดรต - iv_g

การขุดมหาวิทยาลัยทรัพยากรแร่แห่งชาติ

ที่ปรึกษาทางวิทยาศาสตร์: Gulkov Yury Vladimirovich ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เทคนิค มหาวิทยาลัยเหมืองแร่และวัตถุดิบแห่งชาติ

หมายเหตุ:

บทความนี้กล่าวถึงสารเคมีและ คุณสมบัติทางกายภาพแก๊สไฮเดรต ประวัติการศึกษาและการวิจัย นอกจากนี้ยังมีการพิจารณาปัญหาหลักที่ขัดขวางการผลิตก๊าซไฮเดรตเชิงพาณิชย์

ในบทความนี้ เราจะอธิบายลักษณะทางเคมีและทางกายภาพของแก๊สไฮเดรต ประวัติการศึกษาและการวิจัย นอกจากนี้ยังมีการพิจารณาปัญหาพื้นฐานที่ขัดขวางการผลิตก๊าซไฮเดรตเชิงพาณิชย์

คำสำคัญ:

ก๊าซไฮเดรต; พลังงาน; การขุดเชิงพาณิชย์ ปัญหา.

ก๊าซไฮเดรต; วิศวกรรมไฟฟ้า การสกัดเชิงพาณิชย์ ปัญหา.

UDC 622.324

บทนำ

ในขั้นต้น มนุษย์ใช้พลังของตัวเองเป็นแหล่งพลังงาน หลังจากนั้นไม่นาน พลังงานของไม้และสารอินทรีย์ก็เข้ามาช่วย ประมาณหนึ่งศตวรรษที่ผ่านมา ถ่านหินกลายเป็นแหล่งพลังงานหลัก 30 ปีต่อมา น้ำมันมีความเป็นอันดับหนึ่ง ปัจจุบัน พลังงานของโลกขึ้นอยู่กับกลุ่มก๊าซ-น้ำมัน-ถ่านหิน อย่างไรก็ตาม ในปี 2556 บริษัทพลังงานญี่ปุ่นได้เปลี่ยนสมดุลนี้ไปใช้ก๊าซ ญี่ปุ่น- โลกผู้นำในการนำเข้าก๊าซ บริษัทน้ำมัน ก๊าซและโลหะแห่งรัฐ (JOGMEC) (Japan Oil, Gas & Metals National Corp.) เป็นองค์กรแรกในโลกที่ได้รับก๊าซจากมีเทนไฮเดรตที่ด้านล่างของมหาสมุทรแปซิฟิกจากความลึก 1.3 กิโลเมตร การผลิตทดลองใช้เวลาเพียง 6 สัปดาห์แม้ว่าแผนจะพิจารณาการผลิตสองสัปดาห์จะมีการผลิตก๊าซธรรมชาติ 120,000 ลูกบาศก์เมตร การค้นพบนี้จะช่วยให้ประเทศเป็นอิสระจากการนำเข้าและเปลี่ยนเศรษฐกิจอย่างรุนแรง แก๊สไฮเดรตคืออะไรและจะส่งผลต่ออุตสาหกรรมพลังงานทั่วโลกอย่างไร?

บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพิจารณาปัญหาในการพัฒนาแก๊สไฮเดรต

สำหรับสิ่งนี้ งานต่อไปนี้ถูกตั้งค่า:

• สำรวจประวัติการวิจัยก๊าซไฮเดรต
• ศึกษาคุณสมบัติทางเคมีและกายภาพ
• พิจารณาปัญหาหลักของการพัฒนา

ความเกี่ยวข้อง

ทรัพยากรแบบดั้งเดิมไม่ได้กระจายไปทั่วโลกอย่างเท่าเทียมกัน ยิ่งไปกว่านั้น ทรัพยากรเหล่านี้มีอย่างจำกัด ตามการประมาณการที่ทันสมัย ​​ปริมาณสำรองน้ำมันตามมาตรฐานการบริโภคในปัจจุบันจะมีอายุ 40 ปี แหล่งพลังงานก๊าซธรรมชาติ - สำหรับ 60-100 ปริมาณสำรองก๊าซจากชั้นหินของโลกอยู่ที่ประมาณ 2,500-20,000 ล้านล้าน ลูกบาศก์ ม. นี่คือพลังงานสำรองของมนุษย์มานานกว่าพันปี การสกัดไฮเดรตในเชิงพาณิชย์จะช่วยยกระดับพลังงานของโลกไปสู่ระดับใหม่ในเชิงคุณภาพ กล่าวอีกนัยหนึ่ง การศึกษาก๊าซไฮเดรตได้เปิดแหล่งพลังงานทางเลือกสำหรับมนุษยชาติ แต่ก็มีอุปสรรคสำคัญหลายประการในการศึกษาและการผลิตเชิงพาณิชย์

ประวัติอ้างอิง

IN Strizhov คาดการณ์ถึงความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของก๊าซไฮเดรต แต่เขาพูดเกี่ยวกับความไม่เหมาะสมของการสกัด มีเทนไฮเดรตเป็นครั้งแรกในห้องปฏิบัติการโดยวิลลาร์ในปี พ.ศ. 2431 พร้อมกับไฮเดรตของไฮโดรคาร์บอนชนิดเบาอื่นๆ การชนครั้งแรกกับแก๊สไฮเดรตถูกมองว่าเป็นปัญหาและเป็นอุปสรรคต่อการผลิตพลังงาน ในช่วงครึ่งแรกของศตวรรษที่ 20 พบว่าก๊าซไฮเดรตเป็นสาเหตุของการเสียบท่อส่งก๊าซที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคอาร์กติก (ที่อุณหภูมิสูงกว่า 0 °C) ในปี พ.ศ. 2504 การค้นพบ Vasiliev V.G. , Makagon Yu.F. , Trebin F.A. , Trofimuk A.A. , Chersky N.V. ได้รับการลงทะเบียนแล้ว "คุณสมบัติของก๊าซธรรมชาติที่จะอยู่ในสถานะของแข็งของเปลือกโลก" ซึ่งประกาศใหม่ แหล่งธรรมชาติไฮโดรคาร์บอน - แก๊สไฮเดรต หลังจากนั้นพวกเขาก็เริ่มพูดถึงความสิ้นเปลืองของทรัพยากรแบบดั้งเดิมมากขึ้น และอีก 10 ปีต่อมาก็มีการค้นพบแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรตครั้งแรกในเดือนมกราคม 2513 ที่แถบอาร์กติก บริเวณชายแดนไซบีเรียตะวันตกเรียกว่าเมสโซยาคา นอกจากนี้ยังมีการสำรวจนักวิทยาศาสตร์จำนวนมากจากทั้งสหภาพโซเวียตและประเทศอื่น ๆ อีกมากมาย

คำศัพท์เคมีและฟิสิกส์

แก๊สไฮเดรตคือโมเลกุลของแก๊สที่ล้อมรอบด้วยโมเลกุลของน้ำ เช่น "แก๊สในกรง" นี้เรียกว่ากรอบโครงสร้างน้ำ ลองนึกภาพว่าในฤดูร้อนคุณจับผีเสื้อไว้ในฝ่ามือ ผีเสื้อเป็นก๊าซ ฝ่ามือเป็นโมเลกุลของน้ำ เพราะคุณปกป้องผีเสื้อจากอิทธิพลภายนอก แต่ผีเสื้อจะคงความงดงามและเอกลักษณ์ของมันเอาไว้ นี่คือลักษณะการทำงานของแก๊สในเฟรมเวิร์กของคลาเทรต

ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขของการก่อตัวและสถานะของไฮเดรตในอดีต ไฮเดรตภายนอกมีลักษณะเหมือนผลึกใสที่มีรูปร่างต่างๆ ชัดเจน หรือเป็นตัวแทนของมวลอสัณฐานของ "หิมะ" ที่ถูกบีบอัดอย่างหนาแน่น

ไฮเดรตเกิดขึ้นภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริก - สมดุลของเฟส ที่ ความกดอากาศก๊าซไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติมีอยู่สูงถึง 20-25 °C เนื่องจากโครงสร้างของมัน ก๊าซไฮเดรตหนึ่งปริมาตรสามารถบรรจุก๊าซบริสุทธิ์ได้มากถึง 160–180 ปริมาตร ความหนาแน่นของมีเทนไฮเดรตอยู่ที่ประมาณ 900 กก./ลบ.ม. ซึ่งต่ำกว่าความหนาแน่นของน้ำและน้ำแข็ง เมื่อสมดุลเฟสถูกละเมิด: อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นและ / หรือความดันลดลงไฮเดรตจะสลายตัวเป็นก๊าซและน้ำด้วยการดูดซับความร้อนจำนวนมาก ผลึกไฮเดรตมีความต้านทานไฟฟ้าสูง ให้เสียงได้ดี และแทบไม่สามารถซึมผ่านได้จริงกับโมเลกุลของน้ำและก๊าซที่ปราศจากตัวมัน และมีค่าการนำความร้อนต่ำ

การพัฒนา

ก๊าซไฮเดรตเข้าถึงได้ยากเพราะ จนถึงปัจจุบัน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าประมาณ 98% ของการสะสมของแก๊สไฮเดรตกระจุกตัวอยู่ที่ชั้นไหล่และความลาดชันของมหาสมุทรที่ระดับความลึกของน้ำมากกว่า 200-700 ม. และเพียง 2% - ในส่วนใต้ขั้วของ ทวีป ดังนั้นปัญหาในการพัฒนาการผลิตก๊าซไฮเดรตในเชิงพาณิชย์จึงอยู่ในขั้นตอนของการพัฒนาแหล่งสะสม

จนถึงปัจจุบัน มีหลายวิธีในการตรวจจับการสะสมของก๊าซไฮเดรต: การเกิดเสียงแผ่นดินไหว, วิธีกราวิเมตริก, การวัดความร้อนและการไหลของการกระจายเหนือตะกอน, การศึกษาพลศาสตร์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าในภูมิภาคที่กำลังศึกษา ฯลฯ

ในการทำให้เกิดเสียงแผ่นดินไหว ข้อมูลแผ่นดินไหวแบบสองมิติ (2-D) ถูกใช้ในที่ที่มีก๊าซอิสระภายใต้แหล่งกักเก็บน้ำที่อิ่มตัวด้วยไฮเดรต ตำแหน่งที่ต่ำกว่าของหินที่เติมไฮเดรตจะถูกกำหนด แต่ในระหว่างการสำรวจแผ่นดินไหว เป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจจับคุณภาพของตะกอน ระดับความอิ่มตัวของความชื้นในหิน นอกจากนี้ การสำรวจคลื่นไหวสะเทือนไม่สามารถใช้ได้กับภูมิประเทศที่สลับซับซ้อนแต่จะเป็นประโยชน์มากที่สุดในด้านเศรษฐกิจ อย่างไรก็ตาม ควรใช้นอกเหนือจากวิธีการอื่นๆ

ตัวอย่างเช่น สามารถเติมช่องว่างได้โดยใช้การสำรวจคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านอกเหนือจากการสำรวจคลื่นไหวสะเทือน จะช่วยให้ระบุลักษณะของหินได้แม่นยำยิ่งขึ้น เนื่องจากความต้านทานแต่ละส่วน ณ จุดกำเนิดของแก๊สไฮเดรต กระทรวงพลังงานสหรัฐวางแผนที่จะดำเนินการตั้งแต่ปี 2558 วิธีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถูกนำมาใช้ในการพัฒนาแหล่งสะสมของทะเลดำ

นอกจากนี้ยังคุ้มค่าในการพัฒนาพื้นที่สะสมอิ่มตัวโดยใช้วิธีการพัฒนาแบบผสมผสาน เมื่อกระบวนการการสลายตัวของไฮเดรตมาพร้อมกับแรงดันที่ลดลงพร้อมกับการสัมผัสความร้อนพร้อมกัน การลดแรงดันจะช่วยประหยัดพลังงานความร้อนที่ใช้ในการแยกตัวของไฮเดรต และการให้ความร้อนของตัวกลางที่เป็นรูพรุนจะป้องกันการก่อตัวของแก๊สไฮเดรตในบริเวณการก่อตัวของรูก้นหอย

การขุด

อุปสรรคต่อไปคือการสกัดไฮเดรตโดยตรง ไฮเดรตจะอยู่ในรูปของแข็ง ซึ่งทำให้เกิดปัญหา เนื่องจากก๊าซไฮเดรตอยู่ภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกบางอย่าง หากหนึ่งในนั้นถูกละเมิด ก็จะสลายตัวเป็นก๊าซและน้ำ ตามนี้ เทคโนโลยีการสกัดไฮเดรตต่อไปนี้ได้รับการพัฒนาขึ้น

1. ความกดดัน:

เมื่อไฮเดรตไม่อยู่ในสภาวะสมดุล มันจะสลายตัวเป็นก๊าซและน้ำ เทคโนโลยีนี้มีชื่อเสียงในด้านความไม่สำคัญและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ นอกจากนี้ ความสำเร็จของการขุดครั้งแรกของญี่ปุ่นในปี 2556 ตกอยู่ที่ไหล่ของบริษัท แต่ไม่ใช่ทุกอย่างที่เป็นสีดอกกุหลาบ: น้ำที่เกิดขึ้นในช่วง อุณหภูมิต่ำอาจอุดตันอุปกรณ์ นอกจากนี้เทคโนโลยีมีประสิทธิภาพจริงๆเพราะ 13,000 ลบ.ม. m ของก๊าซซึ่งสูงกว่าอัตราการผลิตหลายเท่าในแหล่งเดียวกันโดยใช้เทคโนโลยีทำความร้อน - 470 ลูกบาศก์เมตร เมตรของก๊าซใน 5 วัน (ดูตาราง)

2. เครื่องทำความร้อน:

อีกครั้ง คุณต้องย่อยสลายไฮเดรตให้เป็นก๊าซและน้ำ แต่ด้วยการจ่ายความร้อน การจ่ายความร้อนสามารถทำได้หลายวิธี: การฉีดน้ำหล่อเย็น การไหลเวียนของน้ำร้อน การให้ความร้อนด้วยไอน้ำ ความร้อนด้วยไฟฟ้า ฉันอยากจะพูดถึงเทคโนโลยีที่น่าสนใจซึ่งคิดค้นโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยดอร์ทมุนด์ โครงการนี้เกี่ยวข้องกับการวางท่อส่งก๊าซไฮเดรตที่ฝากไว้บน ก้นทะเล. ลักษณะเฉพาะของมันคือท่อที่มีผนังสองชั้น น้ำทะเลที่ร้อนถึง 30-40˚С อุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส ถูกส่งไปยังสนามผ่านท่อด้านใน และฟองก๊าซมีเทนร่วมกับน้ำ ลอยขึ้นไปทางท่อด้านนอก ที่นั่น มีเธนถูกแยกออกจากน้ำ แล้วส่งไปยังถังหรือท่อส่งหลัก และน้ำอุ่นจะไหลย้อนกลับไปยังแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรต อย่างไรก็ตาม วิธีการสกัดนี้ต้องใช้ต้นทุนสูง ซึ่งเป็นการเพิ่มปริมาณความร้อนอย่างต่อเนื่อง ในกรณีนี้ แก๊สไฮเดรตจะสลายตัวช้ากว่า

3. การแนะนำตัวยับยั้ง:

นอกจากนี้ สำหรับการสลายตัวของไฮเดรต ฉันใช้สารยับยั้ง ที่สถาบันฟิสิกส์และเทคโนโลยีแห่งมหาวิทยาลัยเบอร์เกน คาร์บอนไดออกไซด์ถือเป็นตัวยับยั้ง การใช้เทคโนโลยีนี้ทำให้สามารถรับก๊าซมีเทนได้โดยไม่ต้องสกัดไฮเดรตโดยตรง วิธีนี้กำลังได้รับการทดสอบโดย Japan National Oil, Gas and Metals Corporation (JOGMEC) โดยได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงพลังงานของสหรัฐอเมริกา แต่เทคโนโลยีนี้เต็มไปด้วยอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมและต้องใช้ต้นทุนสูง ปฏิกิริยาดำเนินไปอย่างช้าๆ

ชื่อโครงการ	วันที่	ประเทศที่เข้าร่วม	บริษัท	เทคโนโลยี
มัลลิก แคนาดา		ญี่ปุ่น, USA Channel, เยอรมนี, อินเดีย	JOGMEC, BP, เชฟรอน เท็กซัส	เครื่องทำความร้อน (น้ำหล่อเย็น)
ทางลาดเหนือของอลาสก้า สหรัฐอเมริกา		สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น	Conoco Phillips, JOGMEC	การฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ การฉีดสารยับยั้ง
อลาสก้า สหรัฐอเมริกา			BP, ชลัมเบอร์เกอร์	การขุดเจาะเพื่อศึกษาคุณสมบัติของแก๊สไฮเดรต
มัลลิก แคนาดา		ญี่ปุ่น แคนาดา	JOGMEC ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสมาคมสาธารณะเอกชน	ความกดดัน
ไฟในน้ำแข็งอิกนิกซิกุมิ), อลาสก้า สหรัฐอเมริกา		สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น นอร์เวย์	Conoco Phillips, JOGMEC, มหาวิทยาลัยเบอร์เกน (นอร์เวย์)	การฉีดคาร์บอนไดออกไซด์
โครงการร่วม (ข้อต่ออุตสาหกรรมโครงการ) อ่าวเม็กซิโก สหรัฐอเมริกา			เชฟรอนเป็นผู้นำกลุ่ม	การขุดเจาะเพื่อศึกษาธรณีวิทยาของก๊าซไฮเดรต
ใกล้คาบสมุทร Atsumi ประเทศญี่ปุ่น			JOGMEC, JAPEX, Japan Drilling	ความกดดัน

แหล่งที่มา - ศูนย์วิเคราะห์ตามวัสดุโอเพ่นซอร์ส

เทคโนโลยี

อีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้ขาดการพัฒนาการผลิตไฮเดรตในเชิงพาณิชย์ก็คือการขาดเทคโนโลยีสำหรับการผลิตที่ทำกำไร ซึ่งกระตุ้นการลงทุนจำนวนมาก ขึ้นอยู่กับเทคโนโลยีที่พบอุปสรรคที่แตกต่างกัน: การทำงานของอุปกรณ์พิเศษสำหรับการแนะนำองค์ประกอบทางเคมีและ / หรือความร้อนในท้องถิ่นเพื่อหลีกเลี่ยงการก่อตัวของก๊าซไฮเดรตและการอุดตันของหลุม; การใช้เทคโนโลยีที่ป้องกันการสกัดทราย

ตัวอย่างเช่น ในปี 2551 ตามการประมาณการเบื้องต้นสำหรับเขตมัลลิกในแถบอาร์กติกของแคนาดา ระบุว่าต้นทุนการพัฒนาอยู่ระหว่าง 195-230 ดอลลาร์ต่อพันตัน ลูกบาศก์ m สำหรับแก๊สไฮเดรตที่อยู่เหนือก๊าซอิสระและอยู่ในช่วง 250-365 ดอลลาร์ / พัน ลูกบาศก์ เมตร สำหรับแก๊สไฮเดรตที่อยู่เหนือน้ำเปล่า

เพื่อแก้ปัญหานี้ จำเป็นต้องเผยแพร่การสกัดไฮเดรตในเชิงพาณิชย์ในหมู่บุคลากรทางวิทยาศาสตร์ จัดการประชุมทางวิทยาศาสตร์ การแข่งขันเพื่อปรับปรุงเก่าหรือสร้างอุปกรณ์ใหม่ ซึ่งอาจให้ต้นทุนที่ต่ำกว่า

อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

นอกจากนี้ การพัฒนาแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรตจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของปริมาณก๊าซธรรมชาติที่ปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และเป็นผลให้เกิดภาวะเรือนกระจกเพิ่มขึ้น ก๊าซมีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่ทรงพลัง และถึงแม้จะมีอายุขัยในบรรยากาศสั้นกว่าCO₂ ความร้อนที่เกิดจากการปล่อยก๊าซเรือนกระจก ปริมาณมากมีเทนจะเร็วกว่าความร้อนที่เกิดจากคาร์บอนไดออกไซด์ถึงสิบเท่า นอกจากนี้ หากภาวะโลกร้อน ภาวะเรือนกระจก หรือสาเหตุอื่นๆ ทำให้เกิดการสะสมของก๊าซไฮเดรตอย่างน้อยหนึ่งครั้ง ก็จะทำให้เกิดการปล่อยก๊าซมีเทนอย่างมหาศาลสู่ชั้นบรรยากาศ และเหมือนหิมะถล่มจากเหตุการณ์หนึ่งไปสู่อีกเหตุการณ์หนึ่งก็จะนำไปสู่ การเปลี่ยนแปลงของโลกสภาพภูมิอากาศบนโลก และผลที่ตามมาของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่สามารถคาดการณ์ได้โดยประมาณ

เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จำเป็นต้องรวมข้อมูลจากการวิเคราะห์การสำรวจที่ซับซ้อนและคาดการณ์พฤติกรรมที่เป็นไปได้ของเงินฝาก

ระเบิด

ปัญหาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขอีกประการสำหรับคนงานเหมืองคือคุณสมบัติที่ค่อนข้างไม่พึงประสงค์ของแก๊สไฮเดรตที่จะ "ระเบิด" ด้วยการเขย่าเพียงเล็กน้อย ในกรณีนี้ คริสตัลจะผ่านขั้นตอนของการเปลี่ยนเป็นก๊าซอย่างรวดเร็ว และได้รับปริมาตรที่มากกว่าระดับเดิมหลายสิบเท่า ดังนั้นรายงานของนักธรณีวิทยาชาวญี่ปุ่นจึงพูดถึงโอกาสในการพัฒนาก๊าซมีเทนไฮเดรตอย่างละเอียดถี่ถ้วน - หลังจากทั้งหมด ภัยพิบัติจากแท่นขุดเจาะ Deepwater Horizon ตามที่นักวิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่ง รวมทั้งศาสตราจารย์ Robert Bee แห่งมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียแห่งเบิร์กลีย์ เป็นผลมาจากการระเบิดของฟองก๊าซมีเทนขนาดยักษ์ ซึ่งก่อตัวขึ้นจากตะกอนไฮเดรตที่อยู่ด้านล่างซึ่งถูกรบกวนโดยเครื่องเจาะ

น้ำมันและก๊าซ

ก๊าซไฮเดรตไม่เพียงพิจารณาจากแหล่งพลังงานเท่านั้น แต่ยังมักพบในระหว่างการผลิตน้ำมันอีกด้วย และอีกครั้ง เราหันไปที่การจมของแท่น Deepwater Horizon ในอ่าวเม็กซิโก จากนั้นจึงสร้างกล่องพิเศษขึ้นเพื่อควบคุมน้ำมันที่หลบหนี ซึ่งวางแผนไว้ว่าจะต้องวางไว้เหนือหลุมผลิตฉุกเฉิน แต่น้ำมันกลับกลายเป็นคาร์บอนไดออกไซด์มาก และมีเธนเริ่มก่อตัวเป็นชั้นน้ำแข็งทั้งหมดของแก๊สไฮเดรตบนผนังของกล่อง พวกมันเบากว่าน้ำประมาณ 10% และเมื่อปริมาณของแก๊สไฮเดรตมากพอ พวกมันก็เริ่มยกกล่องขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ไว้ล่วงหน้า

พบปัญหาเดียวกันในการผลิตก๊าซธรรมดา นอกจากแก๊สไฮเดรต "ธรรมชาติ" แล้ว การก่อตัวของแก๊สไฮเดรตยังเป็นปัญหาใหญ่ในท่อส่งก๊าซหลักซึ่งตั้งอยู่ในเขตอบอุ่นและเย็น เนื่องจากก๊าซไฮเดรตสามารถอุดตันท่อและลดปริมาณการผลิตได้ เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งนี้เกิดขึ้น ไม่เติมก๊าซธรรมชาติ จำนวนมากของสารยับยั้งหรือเพียงแค่ใช้ความร้อน

ปัญหาเหล่านี้ได้รับการแก้ไขในลักษณะเดียวกับในการผลิต: โดยการลดแรงดัน การให้ความร้อน โดยการแนะนำตัวยับยั้ง

บทสรุป

ในบทความนี้ ได้พิจารณาถึงอุปสรรคที่ขัดขวางการผลิตก๊าซไฮเดรตในเชิงพาณิชย์ พบแล้วในขั้นตอนของการพัฒนาแหล่งก๊าซโดยตรงในระหว่างการผลิต นอกจากนี้ ก๊าซไฮเดรตกำลังเป็นปัญหาในการผลิตน้ำมันและก๊าซ ทุกวันนี้ ปริมาณสำรองของก๊าซไฮเดรตที่น่าประทับใจ การทำกำไรทางเศรษฐกิจจำเป็นต้องมีการรวบรวมข้อมูลและการชี้แจง ผู้เชี่ยวชาญยังคงเฝ้าระวังอยู่ โซลูชั่นที่ดีที่สุดการพัฒนาแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรต แต่ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยี ต้นทุนในการพัฒนาเงินฝากควรลดลง

รายการบรรณานุกรม:

1. Vasiliev A. , Dimitrov L. การประเมินการกระจายเชิงพื้นที่และการสำรองก๊าซไฮเดรตในทะเลดำ // ธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ 2545 หมายเลข 7 ข้อ 43.
2. Dyadin Yu.A. , Gushchin A.L. ก๊าซไฮเดรต // Soros Educational Journal, No. 3, 1998, p. 55–64
3. Makogon Yu.F. ก๊าซธรรมชาติไฮเดรต: การกระจาย แบบจำลองการก่อตัว ทรัพยากร – 70 วิ
4. A. A. Trofimuk, Yu. 6-komanda-vymlnefti/detail/32-komanda-vympelnefti
5. Chemistry and Life, 2006, No. 6, p. 8.
6. วันที่โลกเกือบตาย - 5. 12. 2002 [ ทรัพยากรอิเล็กทรอนิกส์] http://www.bbc.co.uk/science/horizon/2002/dayearthdied.shtml

บทวิจารณ์:

12/1/2015, 12:12 Mordashev Vladimir Mikhailovich
ทบทวน: บทความนี้กล่าวถึงปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องกับงานเร่งด่วนในการพัฒนาแก๊สไฮเดรต - แหล่งพลังงานที่มีแนวโน้มดี การแก้ปัญหาเหล่านี้จะต้องใช้การวิเคราะห์และการวางนัยทั่วไปของข้อมูลที่ต่างกันจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ซึ่งมักจะไม่เป็นระเบียบและโกลาหล ดังนั้นผู้ตรวจทานจึงแนะนำผู้เขียนใน ทำงานต่อไปให้ความสนใจกับบทความ "Empiricism for Chaos" ไซต์หมายเลข 24, 2015, p. 124-128. บทความ "ปัญหาการพัฒนาก๊าซไฮเดรต" เป็นที่สนใจของผู้เชี่ยวชาญอย่างไม่ต้องสงสัย ควรเผยแพร่

12/18/2015 2:02 น. ตอบบทวิจารณ์ของผู้เขียน Polina Robertovna Kurikova:
ฉันทำความคุ้นเคยกับบทความ กับการพัฒนาเพิ่มเติมของหัวข้อ การแก้ปัญหาที่ครอบคลุม ฉันจะใช้คำแนะนำเหล่านี้ ขอบคุณที่

เมื่อสองสามปีก่อน นักเศรษฐศาสตร์ กล่าวคือ ผู้คนที่อยู่ห่างไกลจากเทคโนโลยี ทฤษฎี "การพร่องของไฮโดรคาร์บอน" ได้รับความนิยม มีการพูดคุยกันในสิ่งพิมพ์หลายฉบับที่ประกอบขึ้นเป็นสีของชนชั้นสูงทางการเงินทั่วโลก: โลกจะเป็นอย่างไรถ้าในไม่ช้าโลกหมด เช่น น้ำมัน? และราคาเท่าไหร่เมื่อเข้าสู่กระบวนการของ "ความเหนื่อยล้า" ในระยะที่ใช้งาน?

อย่างไรก็ตาม "การปฏิวัติจากชั้นหิน" ซึ่งขณะนี้เกิดขึ้นต่อหน้าต่อตาเราอย่างแท้จริง ได้ลบหัวข้อนี้ออกไปอย่างน้อยก็ในเบื้องหลัง เป็นที่ชัดเจนสำหรับทุกคนในสิ่งที่ผู้เชี่ยวชาญเพียงไม่กี่คนพูดก่อนหน้านี้: ยังมีไฮโดรคาร์บอนเพียงพอในโลกนี้ เห็นได้ชัดว่ายังเร็วเกินไปที่จะพูดถึงความอ่อนล้าทางร่างกายของพวกเขา

ปัญหาที่แท้จริงคือการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตใหม่ที่อนุญาตให้สกัดไฮโดรคาร์บอนจากแหล่งที่ก่อนหน้านี้ถือว่าไม่สามารถเข้าถึงได้ เช่นเดียวกับต้นทุนของทรัพยากรที่ได้รับด้วยความช่วยเหลือ คุณสามารถรับได้เกือบทุกอย่าง แต่จะมีราคาแพงกว่า

ทั้งหมดนี้ทำให้มนุษยชาติมองหา "แหล่งเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิม" ใหม่ หนึ่งในนั้นคือก๊าซจากชั้นหินที่กล่าวถึงข้างต้น GAZ Technology ได้เขียนเกี่ยวกับแง่มุมต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตมากกว่าหนึ่งครั้งแล้ว

อย่างไรก็ตาม มีแหล่งอื่น ๆ ในหมู่พวกเขามี "วีรบุรุษ" ของวัสดุของเราในปัจจุบัน - ก๊าซไฮเดรต

มันคืออะไร? ในทาง สามัญสำนึกแก๊สไฮเดรตเป็นสารประกอบผลึกที่เกิดขึ้นจากก๊าซและน้ำที่อุณหภูมิหนึ่ง (ค่อนข้างต่ำ) และความดัน (ค่อนข้างสูง)

หมายเหตุ: สารเคมีหลายชนิดสามารถมีส่วนร่วมในการก่อตัวของสารเคมีได้ ไม่จำเป็นต้องเกี่ยวกับไฮโดรคาร์บอน ก๊าซไฮเดรตตัวแรกที่นักวิทยาศาสตร์เคยสังเกตพบประกอบด้วยคลอรีนและซัลเฟอร์ไดออกไซด์ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 18

อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเราสนใจในแง่มุมที่ใช้งานได้จริงซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตก๊าซธรรมชาติ เราจะมาพูดถึงไฮโดรคาร์บอนในที่นี้เป็นหลัก ยิ่งไปกว่านั้น ภายใต้สภาวะจริง มันคือมีเทนไฮเดรตที่มีอิทธิพลเหนือไฮเดรตทั้งหมด

ตามการประมาณการทางทฤษฎี ปริมาณสำรองของผลึกดังกล่าวนั้นน่าทึ่งมาก ตามการประมาณการที่ระมัดระวังที่สุด เรากำลังพูดถึง 180 ล้านล้าน ลูกบาศก์เมตร. การประมาณการในแง่ดีที่มากขึ้นจะให้ตัวเลขที่สูงกว่า 40,000 เท่า คุณจะเห็นด้วยว่าด้วยตัวชี้วัดดังกล่าว แม้จะไม่สะดวกนักที่จะพูดถึงความหมดของไฮโดรคาร์บอนบนโลก

ต้องบอกว่าสมมติฐานของการมีอยู่ของก๊าซไฮเดรตจำนวนมากในสภาพของเพอร์มาฟรอสต์ไซบีเรียถูกเสนอโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียตย้อนกลับไปในยุค 40 ที่น่าเกรงขามของศตวรรษที่ผ่านมา หลังจากผ่านไปสองสามทศวรรษ เธอพบการยืนยันของเธอ และในช่วงปลายยุค 60 การพัฒนาแหล่งฝากแห่งหนึ่งก็เริ่มขึ้น

ต่อจากนั้น นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่า เขตที่ก๊าซมีเทนไฮเดรตสามารถอยู่ในสภาวะที่เสถียรครอบคลุม 90 เปอร์เซ็นต์ของพื้นทะเลและมหาสมุทรทั้งหมดของโลก และบวกอีก 20 เปอร์เซ็นต์ของแผ่นดิน ปรากฎว่าเรากำลังพูดถึงแร่ทั่วไปที่อาจเกิดขึ้น

แนวคิดในการสกัด "ก๊าซแข็ง" ดูน่าสนใจจริงๆ นอกจากนี้ ปริมาตรของไฮเดรตหนึ่งหน่วยยังมีก๊าซอยู่ประมาณ 170 ปริมาตรอีกด้วย นั่นคือ ดูเหมือนว่าจะเพียงพอแล้วที่จะได้รับคริสตัลค่อนข้างน้อยเพื่อให้ได้ไฮโดรคาร์บอนในปริมาณมาก จากมุมมองทางกายภาพ พวกมันอยู่ในสภาพของแข็งและเป็นตัวแทนของบางอย่างเช่นหิมะหรือน้ำแข็งที่ร่วงหล่น

อย่างไรก็ตาม ปัญหาก็คือว่า โดยทั่วไปแล้วแก๊สไฮเดรตจะอยู่ในที่ที่เข้าถึงยาก “ตะกอน Intrapermafrost มีเพียงส่วนเล็ก ๆ ของแหล่งก๊าซที่เกี่ยวข้องกับไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติ ส่วนหลักของทรัพยากรถูกจำกัดอยู่ในโซนความเสถียรของแก๊สไฮเดรต - ช่วงความลึกนั้น (โดยปกติคือสองสามร้อยเมตร) ซึ่งจะมีสภาวะทางอุณหพลศาสตร์สำหรับการก่อตัวของไฮเดรต ทางตอนเหนือของไซบีเรียตะวันตกนี่คือช่วงความลึก 250-800 ม. ในทะเล - จากพื้นผิวด้านล่างถึง 300-400 ม. ในพื้นที่ลึกโดยเฉพาะอย่างยิ่งของไหล่และความลาดชันของทวีปสูงถึง 500-600 ม. ด้านล่าง ล่าง. ในช่วงเหล่านี้มีการค้นพบก๊าซธรรมชาติไฮเดรตจำนวนมาก” วิกิพีเดียรายงาน ตามกฎแล้วเรากำลังพูดถึงการทำงานในสภาพทะเลลึกสุดขั้วที่ความดันสูง

การสกัดก๊าซไฮเดรตอาจเกี่ยวข้องกับปัญหาอื่นๆ สารประกอบดังกล่าวสามารถทำให้เกิดการระเบิดได้แม้มีการกระแทกเล็กน้อย พวกมันผ่านเข้าสู่สถานะก๊าซอย่างรวดเร็ว ซึ่งในปริมาตรที่จำกัด อาจทำให้แรงดันไฟกระชากอย่างกะทันหันได้ ตามแหล่งข้อมูลเฉพาะ คุณสมบัติของก๊าซไฮเดรตเหล่านี้ได้กลายเป็นสาเหตุของปัญหาร้ายแรงสำหรับแท่นผลิตในทะเลแคสเปียน

นอกจากนี้ มีเทนเป็นก๊าซชนิดหนึ่งที่สามารถสร้างปรากฏการณ์เรือนกระจกได้ หากการผลิตเชิงอุตสาหกรรมทำให้เกิดการปล่อยก๊าซจำนวนมากสู่ชั้นบรรยากาศ ก็จะเต็มไปด้วยปัญหาที่ทวีความรุนแรงขึ้น ภาวะโลกร้อน. แม้ว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นในทางปฏิบัติ แต่ความสนใจอย่างใกล้ชิดและไม่เป็นมิตรของ "สีเขียว" ต่อโครงการดังกล่าวได้รับการประกันในทางปฏิบัติ และตำแหน่งของพวกเขาในสเปกตรัมทางการเมืองของหลายรัฐในปัจจุบันนั้นแข็งแกร่งมาก

โครงการ "ถ่วงน้ำหนัก" ทั้งหมดนี้มีไว้เพื่อการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการสกัดก๊าซมีเทนไฮเดรต อันที่จริงยังไม่มีวิธีทางอุตสาหกรรมอย่างแท้จริงในการพัฒนาทรัพยากรดังกล่าวบนโลกใบนี้ อย่างไรก็ตาม การพัฒนาที่เกี่ยวข้องกำลังดำเนินการอยู่ มีแม้กระทั่งสิทธิบัตรที่ออกให้กับผู้ประดิษฐ์วิธีการดังกล่าว บางครั้งคำอธิบายของพวกเขาก็ล้ำยุคมากจนดูเหมือนว่านักเขียนนิยายวิทยาศาสตร์บางคนจะเขียนขาดหายไปจากหนังสือ

ตัวอย่างเช่น "วิธีการสกัดก๊าซไฮเดรตไฮโดรคาร์บอนจากด้านล่าง อ่างน้ำและอุปกรณ์สำหรับการนำไปใช้ (สิทธิบัตร RF หมายเลข 2431042)” ระบุไว้ในเว็บไซต์ http://www.freepatent.ru/: “ การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับการขุดบนพื้นทะเล ผลลัพธ์ทางเทคนิคคือการเพิ่มการผลิตก๊าซไฮเดรตไฮโดรคาร์บอน วิธีการประกอบด้วยการทำลายชั้นล่างด้วยขอบคมของถังจับจ้องอยู่ที่สายพานลำเลียงแนวตั้งที่เคลื่อนที่ไปที่ด้านล่างของสระโดยใช้ตัวขับเคลื่อนหนอนผีเสื้อซึ่งสัมพันธ์กับสายพานลำเลียงในแนวตั้งโดยมีความเป็นไปได้ที่จะลึกลงไปใน ล่าง. ในเวลาเดียวกัน ก๊าซไฮเดรตจะถูกยกขึ้นไปยังโซนที่แยกออกจากน้ำโดยพื้นผิวของกรวยที่พลิกคว่ำ ซึ่งจะถูกให้ความร้อน และก๊าซที่ปล่อยออกมาจะถูกส่งไปยังพื้นผิวโดยใช้ท่อที่ยึดที่ด้านบนของกรวย เพื่อเพิ่มความร้อน มีการเสนออุปกรณ์สำหรับการนำวิธีการไปใช้ หมายเหตุ: ทั้งหมดนี้ควรเกิดขึ้นในน้ำทะเลที่ระดับความลึกหลายร้อยเมตร เป็นการยากที่จะจินตนาการว่างานด้านวิศวกรรมนี้ยากเพียงใด และมีเธนที่ผลิตในลักษณะนี้มากเพียงใดจึงจะมีต้นทุน

อย่างไรก็ตามมีวิธีอื่น นี่คือคำอธิบายของวิธีการอื่น: “มีวิธีที่รู้จักกันดีในการแยกก๊าซ (มีเทน, คล้ายคลึงกัน ฯลฯ ) จากก๊าซไฮเดรตที่เป็นของแข็งในตะกอนด้านล่างของทะเลและมหาสมุทรซึ่งมีท่อสองสายแช่อยู่ใน เจาะอย่างดีจนถึงก้นของการก่อตัวของก๊าซไฮเดรตที่ระบุ - การสูบและสูบน้ำ น้ำธรรมชาติที่อุณหภูมิธรรมชาติหรือความร้อนจะไหลผ่านท่อฉีดและสลายก๊าซไฮเดรตเข้าสู่ระบบแก๊ส-น้ำที่สะสมในกับดักทรงกลมที่เกิดขึ้นที่ด้านล่างของการก่อตัวของก๊าซไฮเดรต ก๊าซที่ปล่อยออกมาจะถูกสูบออกจากกับดักนี้ผ่านสายท่ออื่น ... ข้อเสียของวิธีการที่รู้จักคือความจำเป็นในการขุดใต้น้ำซึ่งเป็นภาระทางเทคนิคที่มีราคาแพงและบางครั้งก็ส่งผลกระทบต่อสภาพแวดล้อมใต้น้ำที่มีอยู่ของอ่างเก็บน้ำอย่างไม่สามารถแก้ไขได้” (http:/ /www.findpatent.ru)

สามารถให้คำอธิบายอื่นๆ ประเภทนี้ได้ แต่เป็นที่ชัดเจนจากสิ่งที่ได้ระบุไว้แล้ว: การผลิตก๊าซมีเทนจากก๊าซไฮเดรตทางอุตสาหกรรมยังคงเป็นเรื่องของอนาคต มันจะต้องมีโซลูชั่นเทคโนโลยีที่ซับซ้อนที่สุด และเศรษฐกิจของโครงการดังกล่าวยังไม่ชัดเจน

อย่างไรก็ตาม งานในทิศทางนี้กำลังดำเนินการและค่อนข้างกระตือรือร้น พวกเขาสนใจเป็นพิเศษในประเทศต่างๆ ที่ตั้งอยู่ในภูมิภาคที่เติบโตเร็วที่สุดในโลก ซึ่งหมายความว่ามีความต้องการเชื้อเพลิงก๊าซใหม่ๆ แน่นอนว่าเรากำลังพูดถึงเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ หนึ่งในรัฐที่ทำงานในทิศทางนี้คือจีน ดังนั้น ตามรายงานของหนังสือพิมพ์ People's Daily ในปี 2014 นักธรณีวิทยาทางทะเลได้ทำการศึกษาพื้นที่ขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในบริเวณใกล้ชายฝั่ง การขุดเจาะพบว่ามีก๊าซไฮเดรตที่มีความบริสุทธิ์สูง มีการขุดเจาะทั้งหมด 23 หลุม ทำให้สามารถระบุได้ว่าพื้นที่จำหน่ายก๊าซไฮเดรตในพื้นที่คือ 55 ตารางกิโลเมตร และปริมาณสำรองตามที่ผู้เชี่ยวชาญของจีนระบุว่ามีปริมาณ 100-150 ล้านล้านลูกบาศก์เมตร ตัวเลขที่ให้ไว้พูดตามตรงว่าสูงมากจนทำให้คนสงสัยว่าไม่มองโลกในแง่ดีเกินไปหรือไม่ และทรัพยากรดังกล่าวสามารถดึงออกมาได้จริงหรือไม่ (สถิติโดยทั่วไปของจีนมักทำให้เกิดคำถามในหมู่ผู้เชี่ยวชาญ) อย่างไรก็ตาม เห็นได้ชัดว่านักวิทยาศาสตร์ชาวจีนกำลังทำงานอย่างแข็งขันในทิศทางนี้ โดยมองหาวิธีที่จะทำให้เศรษฐกิจเติบโตอย่างรวดเร็วด้วยไฮโดรคาร์บอนที่จำเป็นมาก

แน่นอนว่าสถานการณ์ในญี่ปุ่นนั้นแตกต่างอย่างมากจากที่สังเกตได้ในประเทศจีน อย่างไรก็ตาม อุปทานเชื้อเพลิงของประเทศ พระอาทิตย์ขึ้นและในยามสงบก็ไม่ใช่งานเล็กๆ น้อยๆ เลย ท้ายที่สุด ญี่ปุ่นขาดทรัพยากรแบบดั้งเดิม และหลังจากโศกนาฏกรรมที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ฟุกุชิมะเมื่อเดือนมีนาคม 2554 ซึ่งทำให้ทางการของประเทศอยู่ภายใต้แรงกดดัน ความคิดเห็นของประชาชนลดโครงการพลังงานนิวเคลียร์ ปัญหานี้บานปลายจนเกือบถึงขีดจำกัด

นั่นคือเหตุผลที่ในปี 2555 บริษัทแห่งหนึ่งของญี่ปุ่นเริ่มทำการทดสอบการขุดเจาะใต้พื้นมหาสมุทรที่อยู่ห่างจากเกาะเพียงไม่กี่สิบกิโลเมตร ความลึกของบ่อน้ำนั้นหลายร้อยเมตร บวกกับความลึกของมหาสมุทรซึ่งในที่นั้นประมาณหนึ่งกิโลเมตร

ต้องยอมรับว่าหนึ่งปีต่อมาผู้เชี่ยวชาญชาวญี่ปุ่นได้รับก๊าซครั้งแรกในที่นี้ อย่างไรก็ตามพูดถึง สำเร็จสมบูรณ์จนคุณต้อง. การผลิตภาคอุตสาหกรรมในพื้นที่นี้ ตามการคาดการณ์ของชาวญี่ปุ่นเอง อาจเริ่มไม่เร็วกว่าปี 2018 และที่สำคัญที่สุด เป็นการยากที่จะประเมินว่าต้นทุนเชื้อเพลิงขั้นสุดท้ายจะเป็นอย่างไร

อย่างไรก็ตาม สามารถกล่าวได้ว่ามนุษยชาติยังคง "เข้าใกล้" แหล่งสะสมของก๊าซไฮเดรตอย่างช้าๆ และเป็นไปได้ว่าวันนั้นจะมาถึงเมื่อมันจะดึงก๊าซมีเทนออกจากพวกมันในระดับอุตสาหกรรมอย่างแท้จริง

หลายปีที่ผ่านมาพวกเขายังค้นพบแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรตแห่งแรกทางตอนเหนือของสหภาพโซเวียต ในเวลาเดียวกัน ความเป็นไปได้ของการเกิดและการมีอยู่ของไฮเดรตในสภาพธรรมชาตินั้นได้รับการยืนยันจากห้องปฏิบัติการ (Makogon)

นับแต่นั้นมา ก๊าซไฮเดรตถือเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่มีศักยภาพ ตามการประมาณการต่างๆ ปริมาณสำรองของไฮโดรคาร์บอนในไฮเดรตอยู่ในช่วง 1.8·10 14 ถึง 7.6·10 18 m³ ปรากฎว่ามีการกระจายอย่างกว้างขวางในมหาสมุทรและ permafrost ของทวีป ความไม่เสถียรเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและความกดดันที่ลดลง

คุณสมบัติของไฮเดรต

ไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติเป็นแร่ธาตุที่แพร่กระจายได้ การก่อตัวและการสลายตัวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดัน องค์ประกอบทางเคมีก๊าซและน้ำ คุณสมบัติของตัวกลางที่มีรูพรุน เป็นต้น

ก๊าซให้ความชุ่มชื้นในธรรมชาติ

ก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ (CH 4 , C 2 H 6 , C 3 H 8 , CO 2 , N 2 , H 2 S , ไอโซบิวเทน ฯลฯ) ก่อให้เกิดไฮเดรตภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกบางประการ พื้นที่ของการดำรงอยู่ของพวกเขาถูกกักขังอยู่ในตะกอนก้นทะเลและพื้นที่ดินแห้งแล้ง ไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติที่โดดเด่นคือมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ไฮเดรต

ในระหว่างการผลิตก๊าซ ไฮเดรตสามารถก่อตัวในหลุมเจาะ การสื่อสารทางอุตสาหกรรม และท่อส่งก๊าซหลัก ไฮเดรตจะลดปริมาณงานลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกาะอยู่บนผนังท่อ เพื่อต่อสู้กับการก่อตัวของไฮเดรตในแหล่งก๊าซ สารยับยั้งต่างๆ จะถูกนำเข้าสู่บ่อน้ำและท่อ (เมทิลแอลกอฮอล์, ไกลคอล, สารละลาย 30% CaCl 2) และอุณหภูมิของการไหลของก๊าซจะคงอยู่เหนืออุณหภูมิของการก่อตัวของไฮเดรตโดยใช้เครื่องทำความร้อน, ความร้อน ฉนวนของท่อและการเลือกโหมดการทำงานให้อุณหภูมิสูงสุดของกระแสก๊าซ เพื่อป้องกันการก่อตัวของไฮเดรตในท่อส่งก๊าซหลัก การทำแห้งด้วยแก๊สเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด - การทำให้แก๊สบริสุทธิ์จากไอน้ำ

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสนใจในปัญหาของแก๊สไฮเดรตเพิ่มขึ้นอย่างมากทั่วโลก การเติบโตของกิจกรรมการวิจัยอธิบายโดยปัจจัยหลักดังต่อไปนี้:

• การกระตุ้นการค้นหาแหล่งวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนทางเลือกในประเทศที่ไม่มีแหล่งพลังงาน เนื่องจากก๊าซไฮเดรตเป็นแหล่งวัตถุดิบไฮโดรคาร์บอนที่แปลกใหม่ การพัฒนานำร่องซึ่งจะเริ่มในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า
• ความจำเป็นในการประเมินบทบาทของก๊าซไฮเดรตในชั้นพื้นผิวใกล้ของธรณีสัณฐาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนที่เกี่ยวข้องกับผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลก
• ศึกษารูปแบบการก่อตัวและการสลายตัวของก๊าซไฮเดรตในเปลือกโลกในแง่ทฤษฎีทั่วไปเพื่อยืนยันการค้นหาและสำรวจแหล่งสะสมไฮโดรคาร์บอนแบบดั้งเดิม (การเกิดไฮเดรตตามธรรมชาติสามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้สำหรับการสะสมของน้ำมันและก๊าซทั่วไปที่ลึกกว่า)
• การพัฒนาอย่างแข็งขันของแหล่งไฮโดรคาร์บอนซึ่งตั้งอยู่ในสภาพธรรมชาติที่ยากลำบาก (หิ้งน้ำลึกบริเวณขั้วโลก) ซึ่งปัญหาของก๊าซไฮเดรตของเทคโนโลยีจะรุนแรงขึ้น
• ความเป็นไปได้ในการลดต้นทุนการดำเนินงานเพื่อป้องกันการก่อตัวของไฮเดรตในระบบการผลิตก๊าซภาคสนามผ่านการเปลี่ยนไปใช้เทคโนโลยีประหยัดพลังงานและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
• ความเป็นไปได้ของการใช้เทคโนโลยีก๊าซไฮเดรตในการพัฒนา การจัดเก็บ และการขนส่งก๊าซธรรมชาติ

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา (หลังจากการประชุมที่ OAO Gazprom ในปี 2546) การวิจัยเกี่ยวกับไฮเดรตในรัสเซียยังคงดำเนินต่อไปใน องค์กรต่างๆทั้งผ่านการระดมทุนงบประมาณของรัฐ (โครงการบูรณาการสองโครงการของสาขาไซบีเรียของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย, ทุนขนาดเล็กจากมูลนิธิรัสเซียเพื่อการวิจัยขั้นพื้นฐาน, ทุนจากผู้ว่าการ Tyumen, ทุนจากกระทรวงอุดมศึกษาของสหพันธรัฐรัสเซีย ) และผ่านทุนจากกองทุนระหว่างประเทศ - INTAS, SRDF, UNESCO (ตามโครงการ "มหาวิทยาลัยลอยน้ำ" - การเดินทางทางทะเลภายใต้การอุปถัมภ์ของ UNESCO ภายใต้สโลแกน Training Through Research - การฝึกอบรมผ่านการวิจัย), KOMEKS (Kurele-Okhosk-Marine การทดลอง), CHAO (การสะสมคาร์บอน - ไฮเดรตในทะเลโอค็อตสค์) เป็นต้น

ในปี 2545-2547 การวิจัยเกี่ยวกับแหล่งไฮโดรคาร์บอนที่แปลกใหม่ รวมถึงก๊าซไฮเดรต (โดยคำนึงถึงผลประโยชน์ทางการค้าของ OAO Gazprom) ดำเนินการต่อไปที่ OOO Gazprom VNIIGAZ และ OAO Promgaz ด้วยเงินทุนเพียงเล็กน้อย ปัจจุบัน มีการศึกษาเกี่ยวกับแก๊สไฮเดรตที่ OAO Gazprom (ส่วนใหญ่อยู่ที่ OOO Gazprom VNIIGAZ) ที่สถาบันของ Russian Academy of Sciences และที่มหาวิทยาลัย

การศึกษาปัญหาทางธรณีวิทยาและเทคโนโลยีของก๊าซไฮเดรตเริ่มต้นขึ้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 60 โดยผู้เชี่ยวชาญของ VNIIGAZ ในตอนแรก ปัญหาทางเทคโนโลยีของการป้องกันการก่อตัวของไฮเดรตได้ถูกหยิบยกขึ้นมาและแก้ไข จากนั้นหัวข้อก็ค่อยๆ ขยายออกไป: แง่มุมจลนศาสตร์ของการเกิดไฮเดรตถูกรวมไว้ในขอบเขตที่น่าสนใจ จากนั้นจึงให้ความสนใจอย่างมากกับลักษณะทางธรณีวิทยา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ความเป็นไปได้ของ การมีอยู่ของการสะสมของก๊าซไฮเดรตและปัญหาทางทฤษฎีของการพัฒนา

การศึกษาทางธรณีวิทยาของแก๊สไฮเดรต

ขั้นตอนต่อไปของการวิจัยเกี่ยวกับอุณหพลศาสตร์ของการก่อตัวของไฮเดรตนั้นเกี่ยวข้องกับการพัฒนาแหล่งสะสมทางเหนือขนาดยักษ์ - Urengoy และ Yamburg เพื่อปรับปรุงวิธีการป้องกันการก่อตัวของไฮเดรตที่สัมพันธ์กับระบบสำหรับการรวบรวมและการประมวลผลภาคสนามของก๊าซที่ประกอบด้วยคอนเดนเสท จำเป็นต้องมีข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับสภาวะของการเกิดไฮเดรตในสารละลายเมทานอลที่มีความเข้มข้นสูงในช่วงอุณหภูมิและความดันที่หลากหลาย ในระหว่างการศึกษาทดลอง (V. A. Istomin, D. Yu. Stupin และอื่น ๆ ) พบปัญหาเกี่ยวกับระเบียบวิธีร้ายแรงในการรับข้อมูลตัวอย่างที่อุณหภูมิต่ำกว่าลบ 20 °C ด้วยเหตุนี้จึงมีการพัฒนา เทคนิคใหม่การศึกษาสมดุลเฟสของก๊าซไฮเดรตจากส่วนผสมของก๊าซหลายองค์ประกอบที่มีการลงทะเบียนของฟลักซ์ความร้อนในห้องไฮเดรตและในขณะเดียวกันก็พบว่ามีความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของรูปแบบของก๊าซไฮเดรตที่แพร่กระจายได้ (ในขั้นตอนของการก่อตัวของพวกมัน) ซึ่งได้รับการยืนยันจากการศึกษาในภายหลังของนักเขียนต่างประเทศ การวิเคราะห์และการวางนัยทั่วไปของข้อมูลการทดลองและภาคสนามใหม่ (ทั้งในและต่างประเทศ) ทำให้สามารถพัฒนาได้ (V. A. Istomin, V. G. Kvon, A. G. Burmistrov, V. P. Lakeev) สำหรับการบริโภคที่เหมาะสมของสารยับยั้งการสร้างไฮเดรต (1987)

อนาคตสำหรับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีก๊าซไฮเดรตในอุตสาหกรรม

ข้อเสนอทางเทคโนโลยีสำหรับการจัดเก็บและขนส่งก๊าซธรรมชาติในสถานะไฮเดรทปรากฏขึ้นในยุค 40 ของศตวรรษที่ 20 คุณสมบัติของแก๊สไฮเดรตที่ความดันค่อนข้างต่ำเพื่อให้ก๊าซในปริมาณมากได้รับความสนใจจากผู้เชี่ยวชาญมาเป็นเวลานาน การคำนวณทางเศรษฐศาสตร์เบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าการขนส่งก๊าซในทะเลในสถานะไฮเดรตนั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุด และผลกระทบทางเศรษฐกิจเพิ่มเติมสามารถทำได้ด้วยการขายก๊าซที่ขนส่งและน้ำบริสุทธิ์ที่เหลืออยู่แก่ผู้บริโภคพร้อมกันหลังจากการสลายตัวของไฮเดรต (ในระหว่างการก่อตัว ของแก๊สไฮเดรต น้ำจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก) ปัจจุบัน แนวความคิดของการขนส่งก๊าซธรรมชาติในทะเลในสภาวะไฮเดรตภายใต้สภาวะสมดุลกำลังได้รับการพิจารณา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวางแผนการพัฒนาแหล่งก๊าซในทะเลลึก (รวมถึงไฮเดรต) ที่ห่างไกลจากผู้บริโภค

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การขนส่งไฮเดรตภายใต้สภาวะที่ไม่สมดุล (ที่ความดันบรรยากาศ) ได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ อีกแง่มุมหนึ่งของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแก๊สไฮเดรตคือความเป็นไปได้ในการจัดระบบกักเก็บก๊าซไฮเดรตในสภาวะสมดุล (ภายใต้ความกดดัน) ใกล้กับผู้ใช้ก๊าซรายใหญ่ นี่เป็นเพราะความสามารถของไฮเดรตในการทำให้ก๊าซเข้มข้นที่ความดันค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ +4°C และความดัน 40 atm. ความเข้มข้นของมีเทนในไฮเดรตจะสอดคล้องกับความดัน 15-16 MPa (150-160 atm.)

Aleksey Shchebetov มหาวิทยาลัยน้ำมันและก๊าซแห่งรัฐรัสเซีย I.M. Gubkin Alexey Shchebetov, Russian State University of Oil and Gas ตั้งชื่อตาม I.M. แหล่งไฮเดรตของก๊าซ IM Gubkina มีศักยภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับแหล่งก๊าซนอกระบบอื่นๆ ในปัจจุบัน ต้นทุนของก๊าซที่ผลิตจากไฮเดรตนั้นเทียบไม่ได้กับต้นทุนของก๊าซที่ผลิตจากแหล่งก๊าซแบบดั้งเดิม

Aleksey Shchebetov มหาวิทยาลัยน้ำมันและก๊าซแห่งรัฐรัสเซีย ไอ.เอ็ม.กุบกินา

Aleksey Shchebetov มหาวิทยาลัยน้ำมันและก๊าซแห่งรัฐรัสเซีย ไอ.เอ็ม.กุบกินา

แหล่งก๊าซไฮเดรตมีศักยภาพสูงสุดเมื่อเทียบกับแหล่งก๊าซนอกระบบอื่นๆ ในปัจจุบัน ต้นทุนของก๊าซที่ผลิตจากไฮเดรตนั้นเทียบไม่ได้กับต้นทุนของก๊าซที่ผลิตจากแหล่งก๊าซแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตาม ค่อนข้างสมเหตุสมผลที่จะเชื่อว่าในอนาคตอันใกล้นี้ ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการผลิตก๊าซจะสามารถรับรองความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจของการพัฒนาแหล่งก๊าซไฮเดรต จากการวิเคราะห์สภาพทางธรณีวิทยาของการเกิดขึ้นของการสะสมของก๊าซไฮเดรตโดยทั่วไปและผลของการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลข ผู้เขียนได้ประเมินโอกาสสำหรับการผลิตก๊าซจากไฮเดรต

แก๊สไฮเดรตเป็นสารประกอบของแข็งของโมเลกุลของแก๊สและน้ำซึ่งมีอยู่ที่ความดันและอุณหภูมิที่แน่นอน ไฮเดรตธรรมชาติ 1 ลูกบาศก์เมตรประกอบด้วยก๊าซมากถึง 180 ลูกบาศก์เมตร และน้ำ 0.78 ลูกบาศก์เมตร หากไฮเดรตก่อนหน้านี้ได้รับการศึกษาจากมุมมองของภาวะแทรกซ้อนทางเทคโนโลยีในการผลิตและการขนส่งก๊าซธรรมชาติ นับตั้งแต่การค้นพบแหล่งสะสมของไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติ พวกมันถูกพิจารณาว่าเป็นแหล่งพลังงานที่มีแนวโน้มมากที่สุด ปัจจุบันมีแหล่งก๊าซไฮเดรตมากกว่าสองร้อยแหล่งซึ่งส่วนใหญ่อยู่ก้นทะเล จากการประมาณการล่าสุด มีเทน 10-1,000 ล้านล้านลูกบาศก์เมตรกระจุกตัวอยู่ในแหล่งสะสมของก๊าซธรรมชาติไฮเดรต ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาณสำรองของก๊าซแบบดั้งเดิม ดังนั้นความปรารถนาของหลายประเทศ (โดยเฉพาะประเทศที่นำเข้าก๊าซ: สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น จีน ไต้หวัน) ในการพัฒนาทรัพยากรนี้จึงเป็นที่เข้าใจได้ค่อนข้างดี แต่ถึงแม้จะมีความคืบหน้าเมื่อเร็วๆ นี้ในการขุดเจาะสำรวจและการศึกษาทดลองของไฮเดรตในตัวกลางที่มีรูพรุน แต่คำถามเกี่ยวกับวิธีการสกัดก๊าซจากไฮเดรตที่ได้ผลในเชิงเศรษฐกิจยังคงเปิดกว้างและต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม

ก๊าซไฮเดรตฝาก

การกล่าวถึงครั้งแรกของการสะสมของก๊าซไฮเดรตจำนวนมากเกี่ยวข้องกับแหล่ง Messoyakha ซึ่งค้นพบในปี 1972 ในไซบีเรียตะวันตก นักวิจัยหลายคนมีส่วนร่วมในการวิเคราะห์การพัฒนาด้านนี้ มีการเผยแพร่บทความทางวิทยาศาสตร์มากกว่าร้อยบทความ จากงานวิจัยพบว่ามีการมีอยู่ของไฮเดรตตามธรรมชาติในส่วนบนของส่วนการผลิตของเขต Messoyakha อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าไม่ได้มีการศึกษาโดยตรงเกี่ยวกับปริมาณไฮเดรตของแหล่งสะสม (การสุ่มตัวอย่างหลัก) และสัญญาณที่ระบุไฮเดรตนั้นเป็นทางอ้อมและอนุญาตให้มีการตีความที่แตกต่างกัน

ดังนั้นจนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีมติเกี่ยวกับเนื้อหาไฮเดรตของเขต Messoyakhskoye

ในเรื่องนี้ ตัวอย่างที่บ่งบอกได้ชัดเจนที่สุดคืออีกบริเวณหนึ่งที่มีไฮเดรต - ความลาดชันทางเหนือของอลาสก้า (สหรัฐอเมริกา) เชื่อกันมานานแล้วว่าบริเวณนี้มีก๊าซสำรองจำนวนมากในสถานะไฮเดรท ดังนั้นจึงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่าในพื้นที่ของอ่าวพรัดโฮและแหล่งน้ำมันในแม่น้ำกีปะรุก มีแหล่งกักเก็บน้ำที่มีไฮเดรตหกแห่งซึ่งมีปริมาณสำรอง 1.0-1.2 ล้านล้านลูกบาศก์เมตร สมมติฐานของปริมาณไฮเดรตขึ้นอยู่กับผลของหลุมทดสอบในช่วงเวลาที่น่าจะเป็นของการเกิดไฮเดรต (ช่วงเวลาเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะด้วยอัตราการไหลของก๊าซที่ต่ำมาก) และการตีความข้อมูลธรณีฟิสิกส์

ณ สิ้นปี 2545 Anadarko ร่วมกับกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ ได้จัดการขุดเจาะหลุมสำรวจ Hot Ice No. 1 (HOT ICE #1) เพื่อศึกษาเงื่อนไขการเกิดไฮเดรตในอลาสก้าและประเมินทรัพยากร . ในต้นปี 2547 บ่อน้ำสร้างเสร็จที่ความลึกเป้าหมาย 792 ม. อย่างไรก็ตาม แม้จะมีสัญญาณทางอ้อมหลายอย่างของการมีอยู่ของไฮเดรต (ข้อมูลจากการสำรวจธรณีฟิสิกส์และการสำรวจคลื่นไหวสะเทือน) รวมถึงสภาวะเทอร์โมบาริกที่เอื้ออำนวย แต่ก็ไม่พบไฮเดรต ในแกนที่สกัดออกมา นี่เป็นการยืนยันวิทยานิพนธ์อีกครั้งว่าวิธีเดียวที่เชื่อถือได้ในการตรวจหาคราบไฮเดรตคือการเจาะสำรวจด้วยการสุ่มตัวอย่างแกน

ในขณะนี้ มีแหล่งไฮเดรตตามธรรมชาติเพียงสองแหล่งเท่านั้น ซึ่งเป็นที่สนใจมากที่สุดจากมุมมองของ การพัฒนาอุตสาหกรรม: Mallik - ในสามเหลี่ยมปากแม่น้ำ Mackenzie ทางตะวันตกเฉียงเหนือของแคนาดา และ Nankai - นอกชายฝั่งญี่ปุ่น

เงินฝากมัลลิก

การมีอยู่ของไฮเดรตตามธรรมชาติได้รับการยืนยันโดยการขุดบ่อน้ำวิจัยในปี 2541 และสามหลุมในปี 2545 การทดลองภาคสนามเกี่ยวกับการผลิตก๊าซจากช่วงที่อิ่มตัวด้วยไฮเดรตได้สำเร็จในพื้นที่นี้ มีทุกเหตุผลที่เชื่อได้ว่ามันคือ ประเภทลักษณะแหล่งแร่ไฮเดรตแบบคอนติเนนตัลที่จะค้นพบในอนาคต

บนพื้นฐานของการศึกษาทางธรณีฟิสิกส์และการศึกษาวัสดุหลัก พบการก่อตัวที่มีไฮเดรตสามรูปแบบ (A, B, C) ที่มีความหนารวม 130 ม. ในช่วงเวลา 890-1108 ม. โซน ดินเยือกแข็งมีความหนาประมาณ 610 ม. และโซนความเสถียรของไฮเดรต (HZZ) (เช่น ช่วงเวลาที่สภาวะเทอร์โมบาริกสอดคล้องกับสภาวะความเสถียรของไฮเดรต) ขยายจาก 225 เป็น 1100 ม. การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิการตัด (ดูรูปที่ 1) . จุดบนของทางแยกคือขอบบนของ SGI และจุดล่างคือขอบล่างของ SGI ตามลำดับ อุณหภูมิสมดุลที่สอดคล้องกับขอบเขตล่างของโซนความเสถียรของไฮเดรตคือ 12.2°C

อ่างเก็บน้ำ A ตั้งอยู่ในระยะตั้งแต่ 892 ถึง 930 ม. โดยแยกความแตกต่างของชั้นหินทรายที่อิ่มตัวด้วยไฮเดรต (907-930 ม.) ออกจากกัน ตามธรณีฟิสิกส์ ความอิ่มตัวของไฮเดรตจะแตกต่างกันไปตั้งแต่ 50 ถึง 85% ส่วนที่เหลือของพื้นที่รูพรุนถูกครอบครองโดยน้ำ ความพรุน 32-38% ส่วนบนของชั้นหิน A ประกอบด้วยตะกอนทรายและชั้นหินทรายบาง ๆ ที่มีความอิ่มตัวของไฮเดรต 40-75% การตรวจสอบด้วยสายตาของแกนกลางที่ยกขึ้นสู่พื้นผิวพบว่าไฮเดรตส่วนใหญ่ครอบครองพื้นที่รูพรุนตามขอบเกรน ช่วงเวลานี้เป็นช่วงที่หนาวที่สุด: ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิสมดุลของการเกิดไฮเดรตและอุณหภูมิในอ่างเก็บน้ำเกิน 4°C

ไฮเดรตเลเยอร์ B (942-992 ม.) ประกอบด้วยชั้นทรายหลายชั้นที่มีความหนา 5-10 ม. คั่นด้วยดินเหนียวที่ปราศจากไฮเดรตแบบบาง (0.5-1 ม.) ความอิ่มตัวของสีกับไฮเดรตแตกต่างกันไปตั้งแต่ 40 ถึง 80% ความพรุนแตกต่างกันไปตั้งแต่ 30 ถึง 40% การเปลี่ยนแปลงที่หลากหลายของความพรุนและความอิ่มตัวของไฮเดรตนั้นอธิบายโดยโครงสร้างชั้นของการก่อตัว ไฮเดรตเลเยอร์ B อยู่ใต้ชั้นหินอุ้มน้ำที่มีความหนา 10 ม.

อ่างเก็บน้ำ C (1070-1107 ม.) ประกอบด้วยชั้นต่างๆ สองชั้นที่มีความอิ่มตัวของไฮเดรตในช่วง 80-90% และอยู่ในสภาวะที่ใกล้เคียงกับสมดุล ฐานของอ่างเก็บน้ำ C เกิดขึ้นพร้อมกับขอบล่างของโซนความเสถียรของไฮเดรต ความพรุนของช่วงเวลาคือ 30-40%

ด้านล่างโซนความเสถียรของไฮเดรต มีโซนการเปลี่ยนผ่านของแก๊สและน้ำที่มีความหนา 1.4 ม. เขตเปลี่ยนผ่านชั้นหินอุ้มน้ำที่มีความหนา 15 เมตรตามมา

ตามผลลัพธ์ การวิจัยในห้องปฏิบัติการพบว่าไฮเดรตประกอบด้วยมีเทน (98%) การศึกษาวัสดุหลักแสดงให้เห็นว่าสื่อที่มีรูพรุนในกรณีที่ไม่มีไฮเดรตมีการซึมผ่านสูง (จาก 100 ถึง 1,000 mD) และเมื่ออิ่มตัวด้วยไฮเดรต 80% การซึมผ่านของหินจะลดลงเหลือ 0.01-0.1 mD

ความหนาแน่นของก๊าซสำรองในไฮเดรตใกล้กับหลุมสำรวจที่เจาะแล้วมีจำนวน 4.15 พันล้านลูกบาศก์เมตรต่อ 1 km2 และปริมาณสำรองในพื้นที่ทั้งหมด - 110 พันล้านลูกบาศก์เมตร

ทุ่งหนานไค

มีการดำเนินการสำรวจอย่างแข็งขันบนหิ้งของญี่ปุ่นมาหลายปีแล้ว หกหลุมแรกที่เจาะระหว่างปี 2542-2543 พิสูจน์ว่ามีชั้นไฮเดรตสามชั้นที่มีความหนารวม 16 ม. ในช่วง 1135-1213 ม. จากผิวน้ำทะเล (290 ม. ใต้ก้นทะเล) หินส่วนใหญ่เป็นหินทรายที่มีความพรุน 36% และอิ่มตัวด้วยไฮเดรตประมาณ 80%

ในปี 2547 มีการขุดเจาะ 32 หลุมที่ระดับความลึกของทะเลจาก 720 ถึง 2033 ม. แยกจากกัน ควรสังเกตความสำเร็จของหลุมแนวตั้งและแนวนอน (ที่มีหลุมเจาะแนวนอน 100 ม.) ที่เสร็จสมบูรณ์ในรูปแบบไฮเดรตที่มีความเสถียรต่ำที่ระดับความลึกของทะเล 991 ม. ขั้นตอนต่อไปในการพัฒนาแหล่ง Nankai คือการผลิตก๊าซทดลองจากหลุมเหล่านี้ในปี 2550 K การพัฒนาอุตสาหกรรมทุ่ง Nankai มีกำหนดจะเริ่มในปี 2560

ปริมาตรรวมของไฮเดรตเทียบเท่ากับก๊าซ 756 ล้านลูกบาศก์เมตรต่อพื้นที่ 1 ตารางกิโลเมตรในพื้นที่ขุดเจาะสำรวจ โดยทั่วไป ปริมาณสำรองก๊าซในไฮเดรตบนหิ้งของทะเลญี่ปุ่นอาจมีตั้งแต่ 4 ล้านล้านถึง 20 ล้านล้านลูกบาศก์เมตร

ไฮเดรทฝากในรัสเซีย

ทิศทางหลักสำหรับการค้นหาก๊าซไฮเดรตในรัสเซียขณะนี้กระจุกตัวอยู่ในทะเลโอค็อตสค์และทะเลสาบไบคาล อย่างไรก็ตาม โอกาสที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับการค้นพบแหล่งไฮเดรตที่มีปริมาณสำรองทางการค้าเกี่ยวข้องกับเขต Vostochno-Messoyakhskoye ในไซบีเรียตะวันตก จากการวิเคราะห์ข้อมูลทางธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์ แนะนำว่าหน่วย Gazsalinsky อยู่ในสภาพที่เอื้ออำนวยต่อการเกิดไฮเดรต โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ขอบเขตล่างของโซนความเสถียรของแก๊สไฮเดรตอยู่ที่ความลึกประมาณ 715 ม. กล่าวคือ ส่วนบนของสมาชิก Gazsalinsky (และในบางภูมิภาคสมาชิกทั้งหมด) อยู่ภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกที่เอื้อต่อการมีอยู่ของแก๊สไฮเดรต การทดสอบในหลุมเจาะไม่ได้ให้ผลลัพธ์ใดๆ แม้ว่าช่วงเวลานี้จะมีลักษณะเฉพาะโดยการตัดไม้ว่ามีประสิทธิผล ซึ่งสามารถอธิบายได้ด้วยการซึมผ่านของหินที่ลดลงเนื่องจากการมีอยู่ของแก๊สไฮเดรต เพื่อประโยชน์ในการมีอยู่ของไฮเดรตคือความจริงที่ว่าหน่วย Gazsalinsky นั้นให้ผลผลิตในพื้นที่ใกล้เคียงอื่น ๆ ดังนั้น ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น จำเป็นต้องเจาะหลุมสำรวจด้วยการคว้าน ในกรณีของผลลัพธ์ที่เป็นบวก จะพบการสะสมของแก๊สไฮเดรตที่มีปริมาณสำรองประมาณ 500 ลูกบาศก์เซนติเมตร

การวิเคราะห์ เทคโนโลยีที่เป็นไปได้การพัฒนาแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรต

ทางเลือกของเทคโนโลยีสำหรับการพัฒนาแหล่งก๊าซไฮเดรตขึ้นอยู่กับสภาพทางธรณีวิทยาและทางกายภาพที่เกิดขึ้น ในปัจจุบัน มีการพิจารณาเพียงสามวิธีหลักในการกระตุ้นการไหลของก๊าซจากแหล่งกักเก็บไฮเดรต: การลดความดันที่ต่ำกว่าความดันสมดุล การให้ความร้อนแก่หินที่มีไฮเดรตที่อยู่เหนืออุณหภูมิสมดุล และการรวมกันของทั้งสอง (ดูรูปที่ 2) วิธีการที่เป็นที่รู้จักสำหรับการสลายตัวของไฮเดรตโดยใช้สารยับยั้งไม่น่าจะเป็นที่ยอมรับได้เนื่องจากมีต้นทุนสูงของสารยับยั้ง วิธีการกระตุ้นอื่นๆ ที่เสนอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง แม่เหล็กไฟฟ้า เสียง และการฉีดคาร์บอนไดออกไซด์ลงในอ่างเก็บน้ำ ยังคงมีการศึกษาทดลองเพียงเล็กน้อย

ให้เราพิจารณาโอกาสของการผลิตก๊าซจากไฮเดรตโดยใช้ตัวอย่างปัญหาของการไหลเข้าของก๊าซไปยังบ่อน้ำแนวตั้งที่ทะลุแหล่งกักเก็บไฮเดรตที่อิ่มตัวอย่างสมบูรณ์แล้ว จากนั้นระบบสมการที่อธิบายการสลายตัวของไฮเดรตในตัวกลางที่มีรูพรุนจะมีรูปแบบดังนี้

ก) กฎการอนุรักษ์มวลสำหรับก๊าซและน้ำ:

โดยที่ P - ความดัน, T - อุณหภูมิ, S - ความอิ่มตัวของน้ำ, v - ความอิ่มตัวของไฮเดรต, z - ค่าสัมประสิทธิ์การบีบอัดยิ่งยวด; r - พิกัดรัศมี; เสื้อ - เวลา; m - ความพรุน, g, w, h - ความหนาแน่นของก๊าซ, น้ำและไฮเดรตตามลำดับ; k(v) คือการซึมผ่านของตัวกลางที่มีรูพรุนต่อหน้าไฮเดรต fg(S), fw(S) - หน้าที่ของการซึมผ่านของเฟสสัมพัทธ์สำหรับก๊าซและน้ำ g, w คือความหนืดของก๊าซและน้ำ - ปริมาณมวลของก๊าซในไฮเดรต

ข) สมการการอนุรักษ์พลังงาน:

โดยที่ Ce คือความจุความร้อนของหินและของเหลวที่เป็นโฮสต์ cg, cw คือความจุความร้อนของก๊าซและน้ำตามลำดับ H คือความร้อนของการเปลี่ยนเฟสของไฮเดรต - ค่าสัมประสิทธิ์อะเดียแบติกดิฟเฟอเรนเชียล - ปัจจัยการควบคุมปริมาณ (ค่าสัมประสิทธิ์จูล-ทอมสัน); e คือค่าการนำความร้อนของหินและของเหลวที่เป็นโฮสต์

ในแต่ละจุดของการก่อตัวจะต้องเป็นไปตามเงื่อนไขของสมดุลทางอุณหพลศาสตร์:

T = Aln P + B, (3)

โดยที่ A และ B เป็นสัมประสิทธิ์เชิงประจักษ์

การพึ่งพาการซึมผ่านของหินต่อความอิ่มตัวของไฮเดรตมักจะแสดงเป็นการพึ่งพาพลังงาน:

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

โดยที่ k0 คือการซึมผ่านสัมบูรณ์ของตัวกลางที่มีรูพรุนในกรณีที่ไม่มีไฮเดรต N เป็นค่าคงที่ที่แสดงถึงระดับของการเสื่อมสภาพของการซึมผ่านด้วยความอิ่มตัวของไฮเดรตที่เพิ่มขึ้น

ในช่วงเวลาเริ่มต้น อ่างเก็บน้ำที่เป็นเนื้อเดียวกันและความหนาต่อหน่วยจะมีแรงดัน Р0, อุณหภูมิ Т0 และความอิ่มตัวของสีด้วยไฮเดรต v0 วิธีการลดแรงดันถูกจำลองโดยการตั้งค่าอัตราการไหลคงที่บนบ่อน้ำ และวิธีการระบายความร้อนถูกจำลองโดยแหล่งความร้อนของพลังงานคงที่ ดังนั้น ในวิธีการรวมกัน จึงตั้งค่าอัตราการไหลของก๊าซคงที่และกำลังของแหล่งความร้อนที่จำเป็นสำหรับการสลายตัวที่เสถียรของไฮเดรต

เมื่อสร้างแบบจำลองการผลิตก๊าซจากไฮเดรตด้วยวิธีการที่พิจารณา ข้อจำกัดต่อไปนี้ถูกนำมาพิจารณาด้วย ที่อุณหภูมิอ่างเก็บน้ำเริ่มต้นที่ 10°C และความดัน 5.74 MPa สัมประสิทธิ์จูล-ทอมสันคือ 3-4 องศาต่อการเบิกดาวน์ 1 MPa ดังนั้นที่ช่วงดึงลง 3-4 MPa อุณหภูมิก้นหลุมสามารถถึงจุดเยือกแข็งของน้ำได้ อย่างที่ทราบกันดีว่าการแช่แข็งของน้ำในหินไม่เพียงแต่ลดการซึมผ่านของก้นหลุม แต่ยังนำไปสู่ความหายนะที่ตามมา เช่น การพังทลายของปลอกหุ้ม การทำลายอ่างเก็บน้ำ ฯลฯ ดังนั้น สำหรับวิธีการลดแรงดัน สันนิษฐานว่า 100 วันของการทำงานหลุม อุณหภูมิก้นหลุมไม่ควรลดลงต่ำกว่า 0°C สำหรับวิธีการระบายความร้อน ข้อจำกัดคืออุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นบนผนังหลุมและตัวทำความร้อนเอง ดังนั้น ในการคำนวณ จึงสันนิษฐานว่าสำหรับการทำงาน 100 วันของหลุม อุณหภูมิก้นหลุมไม่ควรเกิน 110 °C เมื่อสร้างแบบจำลองวิธีการรวม ข้อจำกัดทั้งสองถูกนำมาพิจารณาด้วย

ประสิทธิผลของวิธีการถูกเปรียบเทียบโดยอัตราการไหลสูงสุดของบ่อน้ำแนวตั้งที่ทะลุแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรตที่มีความหนาเพียงชั้นเดียวอย่างสมบูรณ์ โดยคำนึงถึงข้อจำกัดที่กล่าวถึงข้างต้น สำหรับวิธีทางความร้อนและแบบผสมผสาน ต้นทุนด้านพลังงานถูกนำมาพิจารณาโดยการลบออกจากอัตราการไหลด้วยปริมาณก๊าซที่ต้องใช้เพื่อให้ได้ความร้อนที่ต้องการ (สมมติว่าความร้อนเกิดจากส่วนที่เผาไหม้ของก๊าซมีเทนที่ผลิตได้):

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

โดยที่ Q - อัตราการไหลของก๊าซที่ก้นหลุม m3/วัน; E - มาถึงด้านล่าง พลังงานความร้อน, เจ/วัน; q คือความร้อนจากการเผาไหม้มีเทน (33.28.106), J/m3

การคำนวณดำเนินการโดยใช้พารามิเตอร์ต่อไปนี้: P0 = 5.74 MPa; T0 = ​​​​283 K; S=0.20; ม. = 0.35; ชั่วโมง = 910 กก./ลบ.ม. w = 1,000 กก./ลบ.ม. k0 = 0.1 µm2; N = 1 (สัมประสิทธิ์ในสูตร (4)); ก. = 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/กก. e = 1.71 W/(m.K) ผลการคำนวณสรุปไว้ในตาราง หนึ่ง.

การวิเคราะห์ผลการคำนวณเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าวิธีการลดแรงดันเหมาะสำหรับการก่อตัวของไฮเดรตที่ความอิ่มตัวของไฮเดรตต่ำ และก๊าซหรือน้ำไม่ได้สูญเสียความคล่องตัว โดยธรรมชาติแล้ว ด้วยความอิ่มตัวของไฮเดรตที่เพิ่มขึ้น (และด้วยเหตุนี้การซึมผ่านที่ลดลงตามสมการ (4)) ประสิทธิภาพของวิธีนี้จึงลดลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้น เมื่อความอิ่มตัวของรูขุมขนที่มีไฮเดรตมากกว่า 80% แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะรับน้ำที่ไหลเข้าจากไฮเดรตโดยการลดแรงดันก้นหลุม

ข้อเสียเปรียบอีกประการของวิธีการลดแรงดันเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไฮเดรตในบริเวณก้นหลุมอันเนื่องมาจากผลกระทบของจูล-ทอมสัน ในรูป รูปที่ 3 แสดงการกระจายของน้ำและความอิ่มตัวของไฮเดรตที่ได้จากการแก้ปัญหาการไหลเข้าของก๊าซไปยังบ่อน้ำแนวตั้งที่ทะลุผ่านแหล่งกักเก็บก๊าซไฮเดรต รูปนี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงโซนของการสลายตัวที่ไม่มีนัยสำคัญของไฮเดรต (I) โซนของการก่อตัวของไฮเดรตรอง (II) และโซนของการกรองก๊าซเท่านั้น (III) เนื่องจากในโซนนี้น้ำฟรีทั้งหมดได้กลายเป็นไฮเดรต

ดังนั้นการพัฒนาแหล่งสะสมไฮเดรตโดยการลดความดันจึงทำได้เฉพาะกับการฉีดสารยับยั้งเข้าไปในบริเวณก้นหลุมเท่านั้น ซึ่งจะเพิ่มต้นทุนของก๊าซที่ผลิตได้อย่างมาก

วิธีระบายความร้อนสำหรับการพัฒนาการสะสมของแก๊สไฮเดรตเหมาะสำหรับการก่อตัวที่มีปริมาณไฮเดรตในรูขุมขนสูง อย่างไรก็ตาม ตามผลการคำนวณ ผลกระทบจากความร้อนผ่านรูด้านล่างจะไม่ได้ผล เนื่องจากกระบวนการสลายตัวของไฮเดรตนั้นมาพร้อมกับการดูดซับความร้อนที่มีเอนทาลปีจำเพาะสูงที่ 0.5 MJ/กก. (เช่น ความร้อนของน้ำแข็งละลายคือ 0.34 MJ/กก.) ในขณะที่การสลายตัวด้านหน้าเคลื่อนออกจากด้านล่างของบ่อน้ำ พลังงานมากขึ้นเรื่อยๆ ถูกใช้เพื่อทำให้หินเจ้าบ้านและหลังคาของชั้นหินร้อนขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นโซนของผลกระทบจากความร้อนบนไฮเดรตผ่านด้านล่างของบ่อน้ำจึงถูกคำนวณในครั้งแรก เมตร ในรูป รูปที่ 4 แสดงไดนามิกของการละลายของแหล่งกักเก็บที่อิ่มตัวด้วยไฮเดรตอย่างสมบูรณ์ จากรูปนี้จะเห็นได้ว่าใน 100 วันของการให้ความร้อนอย่างต่อเนื่อง การสลายตัวของไฮเดรตจะเกิดขึ้นภายในรัศมีเพียง 3.5 เมตรจากผนังบ่อ

วิธีการแบบผสมผสานนี้มีความเป็นไปได้มากที่สุด ซึ่งประกอบด้วยการลดแรงดันและการจ่ายความร้อนไปยังบ่อน้ำพร้อมกัน นอกจากนี้ การสลายตัวหลักของไฮเดรตเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันลดลง และความร้อนที่จ่ายไปยังรูก้นหอยทำให้สามารถลดโซนของการก่อตัวของไฮเดรตทุติยภูมิซึ่งมีผลดีต่ออัตราการไหล ข้อเสียของวิธีการผสม (เช่นเดียวกับวิธีระบายความร้อน) คือน้ำที่ผลิตได้จำนวนมาก (ดูตารางที่ 1)

บทสรุป

ดังนั้นที่ ระดับที่ทันสมัยเทคโนโลยีน้ำมันและก๊าซ เป็นเรื่องยากที่จะคาดหวังว่าต้นทุนของก๊าซที่ผลิตจากไฮเดรตจะเทียบได้กับแหล่งก๊าซแบบดั้งเดิม นี่เป็นเพราะปัญหาและความยากลำบากที่นักพัฒนาและนักวิจัยต้องเผชิญ อย่างไรก็ตาม แม้กระทั่งตอนนี้ ก๊าซไฮเดรตสามารถนำมาเปรียบเทียบกับแหล่งก๊าซมีเทนแบบถ่านหินที่แปลกใหม่ได้ 20 ปีที่แล้ว เชื่อกันว่าการสกัดก๊าซมีเทนจากแหล่งถ่านหินนั้นยากในทางเทคนิคและไม่ได้ประโยชน์ ปัจจุบันมีเพียงสหรัฐอเมริกาเท่านั้นที่ผลิตได้ประมาณ 45 พันล้านลูกบาศก์เมตรต่อปีจากมากกว่า 10,000 หลุม ซึ่งทำได้โดยการพัฒนาวิทยาศาสตร์น้ำมันและก๊าซและการสร้างเทคโนโลยีการผลิตก๊าซล่าสุด โดยการเปรียบเทียบกับถ่านหินมีเทน เราสามารถสรุปได้ (ดูตารางที่ 2) ว่าการผลิตก๊าซจากไฮเดรตสามารถสร้างผลกำไรได้ค่อนข้างมากและจะเริ่มในอนาคตอันใกล้

วรรณกรรม

1. เลิร์เช เอียน การประเมินทรัพยากรก๊าซไฮเดรตทั่วโลก กระดาษ OTC 13036 นำเสนอในการประชุมเทคโนโลยีนอกชายฝั่งปี 2544 ที่เมืองฮูสตัน รัฐเท็กซัส วันที่ 30 เมษายน - 3 พฤษภาคม 2544

2. Makogon, Y.F. , Holditch, S.A. , Makogon T.Y. แหล่งรัสเซียแสดงการผลิตก๊าซไฮเดรต Oil&Gas Journal, 7 กุมภาพันธ์ 2548 ฉบับที่ 103.5 น. 43-47.

3. Ginsburg G.D. , Novozhilov A.A. เกี่ยวกับความชุ่มชื้นในลำไส้ของเขต Messoyakha.// Gas Industry, 1997, No. 2

4. คอลเล็ตต์, TS ก๊าซธรรมชาติไฮเดรตของบริเวณอ่าวพรูดโฮและแม่น้ำคูปารุก นอร์ธสโลป อลาสก้า: AAPG Bull., Vol. 77 ไม่ใช่ 5, 1993, น. 793-812.

5. อาลี จี. คาดาสเตอร์, คีธ เค. มิลล์ไฮม์, ทอมมี่ ดับเบิลยู. ทอมป์สัน การวางแผนและการขุดเจาะ Hot Ice #1 - Gas Hydrate Exploration Well ในอลาสก้าอาร์กติก กระดาษ SPE/IADC 92764 นำเสนอในการประชุม SPE/IADC Drilling Conference ที่เมืองอัมสเตอร์ดัม ประเทศเนเธอร์แลนด์ วันที่ 23-25 ​​​​กุมภาพันธ์ 2548

6. Dallimore, S. , Collett, T. , Uchida, T. ผลลัพธ์ทางวิทยาศาสตร์จาก JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38 Gas Hydrate research Well, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada การสำรวจทางธรณีวิทยาของแคนาดา Bulletin 544, 1999, p. 403.

7. Takahashi, H. , Yonezawa, T. , Takedomi, Y. Exploration for Natural Hydrate ใน Nankai-Trough Wells นอกชายฝั่งญี่ปุ่น เอกสารที่นำเสนอในการประชุมเทคโนโลยีนอกชายฝั่งปี 2544 ในเมืองฮูสตัน รัฐเท็กซัส วันที่ 30 เมษายน - 3 พฤษภาคม 2544 OTC 13040

8. Takahashi, H. , Tsuji, Y. Japan สำรวจหาไฮเดรตในรางน้ำ Nankai วารสารน้ำมันและก๊าซ 5 กันยายน 2548 ฉบับที่ 103.33 น. 48-53.

9. Takahashi, H. , Tsuji, Y. Japan การฝึกซ้อม บันทึกบ่อน้ำแก๊สไฮเดรตในรางน้ำ Nankai Oil&Gas Journal, 12 กันยายน 2548, ฉบับที่. 103.34 น. 37-42,

10. Soloviev V.A. ปริมาณแก๊สไฮเดรตของลำไส้ของมหาสมุทรโลก // "อุตสาหกรรมแก๊ส", 2544, ฉบับที่ 12

11. Agalakov S.E. ก๊าซไฮเดรตในแหล่ง Turonian ทางตอนเหนือของไซบีเรียตะวันตก// "ธรณีวิทยาของน้ำมันและก๊าซ", 1997, ลำดับที่ 3

แก๊สไฮเดรต (เช่น ก๊าซธรรมชาติไฮเดรตหรือคลาเทรต) เป็นสารประกอบผลึกที่เกิดขึ้นภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกจากน้ำและก๊าซ ชื่อ "clathrates" (จากภาษาละติน clathratus - "ใส่ในกรง") โดย Powell ในปี 1948 แก๊สไฮเดรตเป็นสารประกอบที่ไม่ใช่ปริมาณสัมพันธ์ นั่นคือ สารประกอบขององค์ประกอบที่แปรผันได้

เป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตก๊าซไฮเดรต (ซัลเฟอร์ไดออกไซด์และคลอรีน) เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 18 โดย J. Priestley, B. Peletier และ W. Karsten G. Davy ให้คำอธิบายแรกของแก๊สไฮเดรตในปี 1810 (คลอรีนไฮเดรต) ในปี พ.ศ. 2366 ฟาราเดย์ได้กำหนดองค์ประกอบของคลอรีนไฮเดรตโดยประมาณ ในปี พ.ศ. 2372 เลวิตต์ได้ค้นพบโบรมีนไฮเดรต และในปี พ.ศ. 2383 วอห์เลอร์ได้รับ H2S ไฮเดรต ภายในปี พ.ศ. 2431 พี. วิลลาร์ได้รับไฮเดรต CH4, C2H6, C2H4, C2H2 และ N2O

ในช่วงทศวรรษที่ 1940 นักวิทยาศาสตร์โซเวียตเสนอสมมติฐานเกี่ยวกับการมีอยู่ของก๊าซไฮเดรตที่สะสมอยู่ในเขตดินเยือกแข็ง (Strizhov, Mokhnatkin, Chersky) ในทศวรรษที่ 1960 พวกเขายังค้นพบการสะสมของก๊าซไฮเดรตครั้งแรกทางตอนเหนือของสหภาพโซเวียต ในเวลาเดียวกัน ความเป็นไปได้ของการก่อตัวและการดำรงอยู่ของไฮเดรตในสภาพธรรมชาติได้รับการยืนยันจากห้องปฏิบัติการ (Makogon)

นับแต่นั้นมา ก๊าซไฮเดรตถือเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่มีศักยภาพ
ตามการประมาณการต่างๆ ปริมาณสำรองของไฮโดรคาร์บอนในไฮเดรตอยู่ในช่วง 1.8×10^14 ถึง 7.6×10^18 m³
ปรากฎว่ามีการกระจายอย่างกว้างขวางในมหาสมุทรและ permafrost ของทวีป ความไม่เสถียรเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นและความกดดันที่ลดลง

ในปี พ.ศ. 2512 การพัฒนาทุ่ง Messoyakha ในไซบีเรียเริ่มขึ้น ซึ่งเชื่อกันว่าเป็นครั้งแรกที่เป็นไปได้ (โดยโอกาสบริสุทธิ์) ที่จะสกัดก๊าซธรรมชาติโดยตรงจากไฮเดรต (มากถึง 36% ของการผลิตทั้งหมด ณ ปี 1990)

ก๊าซให้ความชุ่มชื้นในธรรมชาติ
ก๊าซธรรมชาติส่วนใหญ่ (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S, ไอโซบิวเทน ฯลฯ) ก่อให้เกิดไฮเดรตซึ่งอยู่ภายใต้สภาวะเทอร์โมบาริกบางประการ พื้นที่ของการดำรงอยู่ของพวกเขาถูกกักขังอยู่ในตะกอนก้นทะเลและพื้นที่ดินแห้งแล้ง ไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติที่โดดเด่นคือมีเทนและคาร์บอนไดออกไซด์ไฮเดรต

ในระหว่างการผลิตก๊าซ ไฮเดรตสามารถก่อตัวในหลุมเจาะ การสื่อสารทางอุตสาหกรรม และท่อส่งก๊าซหลัก ไฮเดรตจะลดปริมาณงานลงอย่างรวดเร็วเมื่อเกาะอยู่บนผนังท่อ เพื่อต่อสู้กับการก่อตัวของไฮเดรตในแหล่งก๊าซ สารยับยั้งต่างๆ (เมทิลแอลกอฮอล์, ไกลคอล, สารละลาย 30% CaCl2) ถูกนำเข้าสู่บ่อน้ำและท่อและอุณหภูมิของการไหลของก๊าซจะยังคงอยู่เหนืออุณหภูมิของการสร้างไฮเดรตโดยใช้เครื่องทำความร้อน, ฉนวนกันความร้อน ของท่อและการเลือกโหมดการทำงานที่รับรองอุณหภูมิสูงสุดของกระแสก๊าซ เพื่อป้องกันการก่อตัวของไฮเดรตในท่อส่งก๊าซหลัก การทำแห้งด้วยแก๊สเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด - การทำให้แก๊สบริสุทธิ์จากไอน้ำ

ปัญหาและแนวโน้มที่เกี่ยวข้องกับก๊าซธรรมชาติไฮเดรต
จากจุดเริ่มต้น การพัฒนาแหล่งตะกอนในไซบีเรียตะวันตกตอนเหนือประสบปัญหาการปล่อยก๊าซจากช่วงเวลาตื้นๆ ของเขตดินเยือกแข็ง การปล่อยเหล่านี้เกิดขึ้นอย่างกะทันหันและนำไปสู่การปิดบ่อน้ำและแม้กระทั่งไฟไหม้ เนื่องจากการระเบิดเกิดขึ้นจากช่วงความลึกเหนือโซนความเสถียรของแก๊สไฮเดรต เป็นเวลานานจึงถูกอธิบายโดยการไหลของก๊าซจากขอบเขตการผลิตที่ลึกกว่าผ่านโซนที่ซึมผ่านได้และบ่อน้ำที่อยู่ติดกันซึ่งมีปลอกหุ้มคุณภาพต่ำ ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 บนพื้นฐานของการสร้างแบบจำลองการทดลองและการศึกษาในห้องปฏิบัติการของแกนน้ำแข็งที่เยือกแข็งจากเขตดินเยือกแข็งของ Yamburgsky GCF เป็นไปได้ที่จะเปิดเผยการกระจายของสารเติมแต่ง (mothballed) hydrates ที่กระจัดกระจายในแหล่งสะสมของควอเทอร์นารี ไฮเดรตเหล่านี้ ร่วมกับการสะสมของก๊าซจุลินทรีย์ในท้องถิ่น สามารถก่อตัวเป็นชั้นที่มีก๊าซซึ่งทำให้เกิดการระเบิดระหว่างการขุดเจาะ การปรากฏตัวของ relict hydrates ในชั้นตื้นของเขต permafrost ได้รับการยืนยันเพิ่มเติมโดยการศึกษาที่คล้ายคลึงกันในภาคเหนือของแคนาดาและในพื้นที่ของแหล่งก๊าซคอนเดนเสท Bovanenkovo ดังนั้น จึงเกิดแนวคิดเกี่ยวกับการสะสมของก๊าซรูปแบบใหม่ - การสะสมของก๊าซและก๊าซไฮเดรตที่ลุกลามในชั้นน้ำแข็งภายใน (intrapermafrost metastable metastable gas-gas hydrate) ซึ่งจากการทดสอบหลุมดินเยือกแข็งที่แหล่งก๊าซคอนเดนเสทของ Bovanenkovskoye ได้แสดงให้เห็น ไม่เพียงแต่เป็นปัจจัยที่ซับซ้อนเท่านั้น แต่ยังเป็นทรัพยากรบางอย่างอีกด้วย ฐานสำหรับการจัดหาก๊าซในท้องถิ่น

แหล่งสะสมของ Intrapermafrost มีเพียงส่วนเล็กน้อยของแหล่งก๊าซซึ่งเกี่ยวข้องกับก๊าซธรรมชาติไฮเดรต ส่วนหลักของทรัพยากรถูกจำกัดอยู่ในโซนความเสถียรของแก๊สไฮเดรต - ช่วงความลึกนั้น (โดยปกติคือสองสามร้อยเมตร) ซึ่งจะมีสภาวะทางอุณหพลศาสตร์สำหรับการก่อตัวของไฮเดรต ทางตอนเหนือของไซบีเรียตะวันตกนี่คือช่วงความลึก 250-800 ม. ในทะเล - จากพื้นผิวด้านล่างถึง 300-400 ม. ในพื้นที่ลึกโดยเฉพาะอย่างยิ่งของไหล่และความลาดชันของทวีปสูงถึง 500-600 ม. ด้านล่าง ล่าง. ในช่วงเวลาเหล่านี้มีการค้นพบก๊าซธรรมชาติไฮเดรตจำนวนมาก

ในระหว่างการศึกษาไฮเดรตของก๊าซธรรมชาติ ปรากฎว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะแยกแยะตะกอนที่ประกอบด้วยไฮเดรตจากแหล่งที่แช่แข็งโดยใช้วิธีการที่ทันสมัยของธรณีฟิสิกส์ภาคสนามและหลุมเจาะ คุณสมบัติของหินที่แช่แข็งเกือบจะคล้ายกับคุณสมบัติของหินที่ประกอบด้วยไฮเดรต ข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับการมีอยู่ของก๊าซไฮเดรตสามารถให้ได้โดยอุปกรณ์บันทึกเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ แต่มีราคาแพงมากและไม่ค่อยได้ใช้มากนักในการสำรวจทางธรณีวิทยา ตัวบ่งชี้หลักของการมีอยู่ของไฮเดรตในตะกอนคือการศึกษาหลัก โดยที่ไฮเดรตสามารถมองเห็นได้ในระหว่างการตรวจสอบด้วยตาเปล่า หรือกำหนดโดยการวัดปริมาณก๊าซจำเพาะระหว่างการละลาย

อนาคตสำหรับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีก๊าซไฮเดรตในอุตสาหกรรม
ข้อเสนอทางเทคโนโลยีสำหรับการจัดเก็บและขนส่งก๊าซธรรมชาติในสถานะไฮเดรทปรากฏขึ้นในยุค 40 ของศตวรรษที่ 20 คุณสมบัติของแก๊สไฮเดรตที่ความดันค่อนข้างต่ำเพื่อให้ก๊าซในปริมาณมากได้รับความสนใจจากผู้เชี่ยวชาญมาเป็นเวลานาน การคำนวณทางเศรษฐศาสตร์เบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าการขนส่งก๊าซในทะเลในสถานะไฮเดรตนั้นมีประสิทธิภาพมากที่สุด และผลกระทบทางเศรษฐกิจเพิ่มเติมสามารถทำได้ด้วยการขายก๊าซที่ขนส่งและน้ำบริสุทธิ์ที่เหลืออยู่แก่ผู้บริโภคพร้อมกันหลังจากการสลายตัวของไฮเดรต (ในระหว่างการก่อตัว ของแก๊สไฮเดรต น้ำจะถูกทำให้บริสุทธิ์จากสิ่งสกปรก) ในปัจจุบัน แนวความคิดของการขนส่งก๊าซธรรมชาติในทะเลในสภาวะไฮเดรตภายใต้สภาวะสมดุลกำลังได้รับการพิจารณา โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวางแผนการพัฒนาแหล่งก๊าซในทะเลลึก (รวมถึงไฮเดรต) ที่ห่างไกลจากผู้บริโภค

อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การขนส่งไฮเดรตภายใต้สภาวะที่ไม่สมดุล (ที่ความดันบรรยากาศ) ได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ อีกแง่มุมหนึ่งของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแก๊สไฮเดรตคือความเป็นไปได้ในการจัดระบบกักเก็บก๊าซไฮเดรตในสภาวะสมดุล (ภายใต้ความกดดัน) ใกล้กับผู้ใช้ก๊าซรายใหญ่ นี่เป็นเพราะความสามารถของไฮเดรตในการทำให้ก๊าซเข้มข้นที่ความดันค่อนข้างต่ำ ตัวอย่างเช่น ที่อุณหภูมิ +4°C และความดัน 40 atm. ความเข้มข้นของมีเทนในไฮเดรตจะสัมพันธ์กับความดัน 15-16 MPa

การก่อสร้างสถานที่จัดเก็บนั้นไม่ซับซ้อน: สิ่งอำนวยความสะดวกในการจัดเก็บคือแบตเตอรี่ของถังแก๊สที่วางอยู่ในหลุมหรือโรงเก็บเครื่องบินและเชื่อมต่อกับท่อก๊าซ ในช่วงฤดูใบไม้ผลิ-ฤดูร้อน ที่เก็บกักจะเต็มไปด้วยก๊าซที่ก่อตัวเป็นไฮเดรต ในช่วงฤดูใบไม้ร่วง-ฤดูหนาวจะมีการปล่อยก๊าซในระหว่างการสลายตัวของไฮเดรตโดยใช้แหล่งความร้อนที่มีศักยภาพต่ำ การก่อสร้างสถานที่จัดเก็บดังกล่าวใกล้กับโรงไฟฟ้าพลังความร้อนและพลังงาน สามารถลดความผันผวนของฤดูกาลในการผลิตก๊าซได้อย่างมีนัยสำคัญ และเป็นทางเลือกที่แท้จริงสำหรับการก่อสร้างโรงงาน UGS ในหลายกรณี

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีแก๊สไฮเดรตกำลังได้รับการพัฒนาอย่างแข็งขัน โดยเฉพาะสำหรับการผลิตไฮเดรตโดยใช้วิธีการที่ทันสมัยของกระบวนการทางเทคโนโลยีที่เข้มข้นขึ้น (สารเติมแต่งลดแรงตึงผิวที่เร่งการถ่ายเทความร้อนและมวล การใช้ผงนาโนที่ไม่ชอบน้ำ เอฟเฟกต์เสียงของช่วงต่างๆ จนถึง การผลิตไฮเดรตในคลื่นกระแทก ฯลฯ)

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

วารสารเคมีรัสเซีย. V. 48 ฉบับที่ 3 2003. "แก๊สไฮเดรต"
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

Gas Hydrate Studies - ส่วนหนึ่งของกลุ่มธรณีฟิสิกส์

เส้นโค้งความคงตัวของแก๊สไฮเดรต

ความเสถียรของแก๊สไฮเดรตในตะกอนในมหาสมุทร

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

นับตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา ก๊าซไฮเดรตที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นมีเทนไฮเดรต ได้รับการยอมรับทั่วโลก โดยที่สภาวะความดันและอุณหภูมิทำให้โครงสร้างไฮเดรตมีเสถียรภาพ มีอยู่ในตะกอนในมหาสมุทรตามขอบทวีปและในบริเวณขั้วโลกของทวีป มีการระบุจากตัวอย่างหลุมเจาะ และด้วยการตอบสนองในลักษณะเฉพาะในโปรไฟล์คลื่นไหวสะเทือนและบันทึกไฟฟ้าของบ่อน้ำมัน หนาประมาณ 1,000 เมตรใต้พื้นทะเลโดยตรง ฐานของชั้นถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ที่ละติจูดสูง มีความสัมพันธ์กับชั้นดินเยือกแข็ง .

นอกชายฝั่งตะวันออกเฉียงใต้ของสหรัฐอเมริกา พื้นที่ขนาดเล็ก (เพียง 3000 ตารางกิโลเมตร) ใต้สันเขาที่เกิดจากตะกอนที่ตกตะกอนอย่างรวดเร็ว ดูเหมือนจะมีปริมาตรของก๊าซมีเทนในไฮเดรตที่เทียบเท่ากับประมาณ 30 เท่าของสหรัฐ ปริมาณการใช้ก๊าซต่อปี บริเวณนี้เรียกว่าเบลคริดจ์ ปริมาณไฮเดรตที่มีนัยสำคัญใน , รวมถึงปริมาณ