Дорогая, приглуши реактор - гидратам жарко (OIL6)

Добавлено (16.03.2013, 18:10)
---------------------------------------------
С японцами из JOGMEC и их недавними опытами на Нанкайском прогибе та же самая история - в официальном релизе компании о произошедшем действе пока нет никаких обязывающих цифр. Даже по объёмам закачанного в пласт CO2 . Поэтому говорить пока можно только о красивой картинке и о теории процесса извлечения метана из метановых гидратов.

А вот тут у нас есть три принципиальных возможности, которые определяются свойствами метангидратов, как соединений. Вот их фазовая диаграмма в координатах температура-давление:



Ниже синей линии фазового перехода у нас может существовать только растворённый в воде метан, ниже нуля градусов Цельсия - вода ожидаемо превращается в водяной лёд.
А вот выше синей линии фазового перехода "гидрат-газ" у нас существует вообще парадоксальное состояние - вокруг атомов метана при высоких давлениях начинается образование "метанового льда" даже при положительных температурах.

Именно такой процесс (правда с обратным знаком), судя по всему, как раз и идёт на упомянутой в начале статьи Мессояхе - при падении давления ниже точки фазового перехода в залежи (за счёт откачки "газпромом" тоталитарного метана) - часть гидратов переходит в газ и потихоньку, за счёт разности давлений, мигрирует к скважине.
Поэтому первый вариант добычи гидратов из пласта - это снижение давления в нём.
Процесс этот небыстрый, но, в случае, если мы обеспечиваем достаточную пористость пород (либо естественным способом, либо какими-то вариантами разрушения пласта гусары молчать о ГРП!) - самоподдерживающийся. Собственно говоря, "Газпром" то и выяснил, что "качает гидраты" уже постфактум, когда газа из месторождения выперло больше, чем положено по формулам.

Второй процесс, которым можно легко освободить газ из гидратов - это повышение температуры пласта. Хорошо если есть реактор. Хорошо, если ядерный. Тогда гидратам можно сделать очень жарко и они вспотеют выделят природный газ в воду. Все идеи, связанные с горячими солёными растворами, электромагнитным нагревом и прочая-прочая-прочая - это вариации температурного процесса. Нагрели пласт - получили газ. Сердито, но нифига не дёшево и не просто, поскольку температурный градиент в пласте имеет такую же неприятную картинку, как и градиент давлений - возле скважины уже может быть "адъ и израиль", а в сотне метров от неё по-прежнему будет величие вечной мерзлоты.

Третий процесс, который запустили сначали американцы на Аляске, а теперь и японцы в Тихом океане - более сложный, нежели игры внутри фазовой диаграммы "давление-температура".
Всё дело в том, что гидраты с водой образует отнюдь не один метан. Это целый класс комплексных соединений, который образуется почти всеми газами - каждый при своих уникальных значениях температуры и давления.



Главное - суметь пукнуть в лужу запустить CO2 в пласт !

Вариант добычи метана за счёт инъекции в пласт углекислого газа основан как раз на свойствах гидрата метана и гидрата углекислого газа. Дело в том, что гидрат углекислого газа, с термодинамической точки зрения, "выгоднее" гидрата метана (ну вот случился такой выверт природы - бесполезный для нас углекислый газ энергетически "приятнее" для воды, нежели метан).

При этом связывание углекислого газа вместо метана в гидрат - это практически "магический шампунь 3 в 1".
Во-первых, происходит прямое вытеснение метана из гидрата (пшёл вон, щенок!) - его место занимает молекула углекислого газа.
Во-вторых - происходит разогрев пласта, поскольку реакция замещения метана на углекислый газ в гидрате - экзотермическая, то есть идёт с выделение энергии. Пласт, таким образом, ещё и бесплатно греется, что тоже, как мы помним, весело.
В-третьих - выделяющийся метан и закачиваемый под давлением в пласт углекислый газ образуют внутри пласта дополнительные трещины и поры, что тоже позитивно влияет на карму и ауру на дебит скважиты.

Есть ли ограничения у данного процесса?
Есть, и неслабые. Во-первых - для того, чтобы продать что-то ненужное, надо купить что-то ненужное выдавить метан из пласта, нам надо откуда-то брать углекислый газ.
Поскольку "на деревьях" CO2 не растёт, его надо либо доставлять на месторождения по углекислогазопроводам каким-то способом, либо получать на месте. На месте получить углекислый газ можно либо из воды, либо из воздуха, либо сжиганием того же самого метана, получаемого из скважин. Первые два способа, понятным образом, требуют затрат энергии, а третий способ подразумевает, что нам зачем-то надо этот метан прямо на месторождении сжечь. В общем, возникает извечная проблема - или газ надо иметь поближе к японцам - или японцев переселить поближе к газу. Это - если не строить углекислогазопровод.

Во-вторых, углекислый газ, даже в теории, не "выдавливает" из пласта больше 64% метана. Почему - в деталях написано, например, вот тут, но факт остаётся фактом - если Бойль-Мариотт, в идеале, позволяет выкачать "по убывающей" хоть весь метан из пласта, то тут уж "умерла так умерла" - весь природный газ с помощью углекислого достать из пласта никак не получится.
В реальности же количество "выдавленного" метана в идеальных лаборатрных условиях оказалось и того меньше - от 5 до 30% от его начального содержания. Кроме того, понятное дело, не весь углекислый газ "задавливается" в гидрат, в результате чего "на гора" выдаётся нечто вот такого плана: 70.6% N2, 21.6% CO2, 7.8% CH4. Качали в образец, если что, смесь азота и углекислого газа.

В общем, резюмируя детали и подробности: революция будет. Может завтра, может послезавтра, может быть - через 10 лет.
Ибо, как написали на "Ухе Мацы", воистину:

"Эксперимент будет продолжаться еще две недели, а потом японцы на основе полученных данных станут думать дальше.
Главная задача - снижение себестоимости, поскольку получение газа из метангидрата крайне дорого. При нынешней технологии он стоит более чем втрое больше, чем сжиженный природный газ, который сейчас импортирует Япония."

Втрое дороже японского СПГ, если кто не понял - это где-то 1500 долларов за тысячу кубов газа. "Газпром" заворачивается в похоронный саван и медленно ползёт к ближайшему кладбищу. Всё пропало.

- Дорогая, прикрути реактор - гидраты сильно потеют!
- Да, конечно, дорогой. А ты выпей пока водки и сыграй мне на балалайке.
- А что там с уровнем углекислого газа? Что говорит Миша?
- Миша ревёт, что с CO2 - полный порядок. Давление стабильное, но он снова просит мёда и свежей клубники из теплицы.
- Хорошо, скажи, что я выдам ему в конце смены двойную пайку.



Новый мир - всегда богаче, чем наши представления о нём.
Надо только не вестись на совсем уж откровенную клюкву, даже если она о суши, самурях, катанах и гидратах.
Банзай!