Hydrate de gaz: méthodes de détection et de récupération
Après avoir lu cet article, vous apprendrez: - 1. La signification de l'hydrate de gaz 2. La détection de l'hydrate de gaz 3. Les méthodes de récupération.
Signification de hydrate de gaz:
Les hydrates de gaz, également appelés clathrates de gaz, sont des solides naturels composés de molécules d’eau formant un réseau rigide de cages. Chaque cage contient une molécule de gaz naturel principalement du méthane (Fig. 3.18). Les hydrates de gaz sont essentiellement des clathrates d’eau de gaz naturel dans lesquels l’eau cristallise dans un système cristallographique isométrique plutôt que dans le système hexagonal de glace normale.
La quantité maximale de méthane pouvant être stockée dans l'hydrate de méthane est fixée par la géométrie du clathrate ou de la structure en réseau. En théorie, un mètre cube (1 m 3 ) d'hydrate de méthane peut contenir jusqu'à 164 m 3 de méthane à STP. Ainsi, les hydrates de gaz dans les réservoirs peu profonds (<environ 1000 m sous le fond de la mer) peuvent avoir plus de méthane par unité de volume par rapport au gaz libre dans le même espace.
La présence d'hydrates de gaz dans la nature est contrôlée par les conditions de température et de pression, la disponibilité de molécules de gaz adéquates pour stabiliser la plupart des cavités d'hydrates et suffisamment de molécules d'eau pour former la cavité.
Les sources de méthane pour la formation d'hydrates sont normalement biogéniques. Cependant, le méthane thermogénique généré à une profondeur supérieure (température élevée) peut également contribuer à la migration vers le haut à travers des failles / fractures.
La Fig. 3.18 montre trois modèles différents d’occurrence d’hydrate dans la terre. La Fig. 3.18 (a) montre que la couche d'hydrate de gaz forme une structure anti-cline, piégeant le méthane libre en dessous. La Fig. 3.19 (b) montre la couche d'hydrate de gaz, qui scelle les couches de méthane à leurs extrémités et la Fig. 3.18 (c) montre la base de la couche d'hydrate de gaz qui a migré vers le haut en réponse au changement de gradient géothermique. causé par la mise en place du dôme de sel, formant un piège à gaz. La conversion biogénique des matières organiques en méthane a lieu à basse température et est généralement renforcée par un volume élevé de flux clastique / organique.
La réaction globale de génération de méthane peut être représentée par:
(CH 2 O) 106 (NH 3 ) 16 (H 3 PO 4 ) → CO 2 + CH 4 + NH 3 + H 3 PO 4
Les informations sur les limites de phase associées aux informations géothermiques suggèrent que la limite supérieure de profondeur des hydrates de méthane est d'environ 150 m dans les régions polaires continentales, où les températures de surface sont inférieures à 0 ° C. Dans les sédiments océaniques des régions tropicales, l'hydrate de gaz peut se trouver au-delà d'une profondeur d'environ 600 m, où la température du fond de la mer est suffisamment basse.
La limite inférieure d'occurrence d'hydrate de gaz dans les sédiments est déterminée par le gradient géothermique; la limite inférieure maximale se situe à environ 1000 m sous le fond de la mer (figure 3.19). Ainsi, la présence d'hydrates de gaz est limitée à la géosphère peu profonde.
Les hydrates de gaz sont présents dans le monde entier mais, en raison des exigences en matière de pression, de température et de volume de gaz, ils sont limités à deux régions: l'océan polaire et l'océan profond. Dans les régions polaires, les hydrates de gaz sont généralement associés au pergélisol, à la fois dans les sédiments continentaux et au large, dans les sédiments des plateaux continentaux.
Le gisement de Messoyakaha dans le pergélisol de la Sibérie occidentale est l'exemple vivant de la production de gaz à partir d'hydrate de gaz au cours des vingt dernières années. Dans les régions océaniques profondes, les hydrates de gaz se trouvent dans les marges continentales extérieures dans les sédiments de la pente et s’élèvent là où l’eau de fond froide est présente.
Des hydrates de gaz naturel ont été identifiés sur les pentes continentales arctiques et nord-atlantiques, de la pointe de l’Amérique du Sud jusqu’à la marge nord-américaine et en Alaska, dans le golfe du Mexique, au large de la côte sud-est des États-Unis et des marges continentales européennes. Dans le contexte indien, des hydrates de gaz ont été identifiés dans les eaux profondes de la côte est, de la côte ouest et au large d’Andaman.
Détection d'hydrate de gaz :
La plupart des occurrences océaniques d'hydrates de gaz sont déduites principalement sur la base des apparences sur les profils de réflexion sismique marine de réflecteurs de fond simulés (BSR) prononcés. Cette réflexion peut coïncider avec la profondeur prédite à partir du diagramme de phases comme base de la zone de stabilité de l'hydrate de gaz.
Outre les données sismiques, les informations géophysiques provenant des diagraphies des puits de câbles peuvent être utiles pour la détection et l'évaluation des intervalles d'hydrate de gaz.
Les diagraphies de puits pour les études sur les hydrates de gaz comprennent l’épaisseur, les rayons gamma, le potentiel spontané, la résistivité et la vitesse sonique. Les diagraphies de puits fournissent une base pour estimer la qualité du gaz et, conjointement avec des données sismiques, constituent la clé de la future évaluation des ressources en hydrate de gaz.
Les réserves mondiales d'hydrate de gaz varient entre 16 000 milliards de milliards de mètres cubes et 20 000 millions de mètres cubes. Une estimation brute suggère qu'il y a environ 10 000 Gt de carbone stocké dans l'hydrate de gaz, ce qui correspond à deux fois le carbone organique total de tous les combustibles fossiles dans le monde. La ressource infrarouge d'hydrate de gaz pour la côte indienne est estimée à 200 TCM jusqu'à la ZEE.
Il existe jusqu'à présent quatre types d'hydrates, observés au travers de différents carottes recueillies sur des sites répartis dans le monde entier. Cela inclut les grades tels que types finement disséminés, nodulaires, en couches et types massifs. La plupart de ces carottes étaient collectées dans le cadre du programme de forage en eau profonde (PDD) et du programme de forage en mer (ODP) (Fig. 3.21).
Méthodes de récupération de l'hydrate de gaz :
Il existe trois méthodes principales envisagées pour récupérer le méthane des hydrates de gaz, à savoir:
(i) stimulation thermique,
(ii) dépressurisation, et
(iii) Injection d'inhibiteur.
(1) Lors de la stimulation thermique, les couches contenant de l'hydrate de gaz sont chauffées afin d'augmenter suffisamment la température locale pour provoquer la dissociation de l'hydrate de gaz.
(2) en dépressurisation, la pression sur la couche d'hydrate de gaz est réduite par pompage pour provoquer la dissociation de l'hydrate; La chaleur pour la dépressurisation est fournie par la chaleur géothermique naturelle. Comment.
(3) Injection d'inhibiteurs tels que le méthanol, le glycol, qui entraînent la dissociation de l'hydrate de gaz. Ces inhibiteurs entraînent un décalage de l'équilibre pression-température, de sorte que les hydrates de gaz ne sont plus stables dans les conditions pression-température in situ.
Il existe des modèles conceptuels pour la récupération de gaz d'hydrate dans les sédiments marins. L'étude de la dépressurisation des hydrates dans le pergélisol a été détaillée dans le modèle et sur le terrain. Il existe un consensus général sur le fait que la dépressurisation est le moyen le plus techniquement possible de récupérer les hydrates dans le pergélisol.
