up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله هيدرات هاي گاز طبيعي PDF
QR code - هيدرات هاي گاز طبيعي

هيدرات هاي گاز طبيعي

● توانايي هاي ناشناخته هيدرات هاي گاز طبيعي
کشف مقدار زيادي هيدرات گاز در دامنه شمالي آلاسکا و پايين خليج جنوب شرقي ايالات متحده امريکا،اين ايده را قوت مي بخشد که هيدراتهاي گاز،منبع بسيار مهم انرژي در آينده محسوب ميشوند.گرچه،ابتدا مسائل بسيار مهم تکنيکي و فني بايد حل شود تا بتوان هيدرات هاي گاز را به عنوان يک منبع انرژي مهم در جهان،معرفي کرد. هيدرات هاي گاز به طور طبيعي به شکل مواد کريستالي که از آب و گاز تشکيل شده،هستند.در هيدرات ها، يک شبکه جامد آب،ملکول هاي گاز را در يک ساختار قفس مانند در خود جاي مي دهند.هيدرات هاي گاز بيشتر در نواحي يخ زده و قطبي و زير دريا در لايه هاي رسوبي وجود دارند. در حالي که،متان،پروپان و ديگر گازها مي توانند در ساختار قفس مانند محبوس شوند،اما احتمال تشکيل هيدرات متان بسيار بيشتر است.ميزان متان محبوس شده در هيدرات هاي گاز بسيار زياد است و تخمين ميزان آن بيشتر حدسي و فرضي است و محدوده آن از ۰۰۰ ۱۰۰ تا ۰۰۰ ۰۰۰ ۲۷۰ تريليون فوت مکعب است.به نظر مي رسد که ميزان گاز در ذخاير هيدرات جهان بسيار بيشتر از حجم منابع ديگر انرژي است.گرچه تا به حال در مورد دسترسي و توليد اين هيدرات هاي گاز تحقيق و پژوهش بسياري صورت نگرفته است.هدف اوليه پژوهش هاي مربوط به هيدرات هاي گاز، بررسي پارامترهاي زمين شناختي است که ايجاد هيدرات هاي گاز را در کنترل دارد.هدف ديگر، ارزيابي حجم گاز طبيعي ذخيره شده، درون انباشته هاي جهاني هيدراتهاي گاز است.اين مقاله نتايج آخرين ارزيابي ها در مورد منابع هيدرات گاز طبيعي را مطرح مي کند و سعي دارد توانايي توليد ذخاير هيدرات هاي گاز را ارزيابي کند و فناوري لازم براي توليد اقتصادي و به صرفه هيدرات هاي گاز در ۲۰ تا ۵۰ سال آينده را مورد بررسي قراردهد.در پايان،مروري بر برنامه هاي توليد گاز از منابع هيدرات در ژاپن و هندوستان خواهيم داشت.
● مروري بر هيدرات هاي گاز
تحت شرايط مناسب دمايي و فشاري،هيدرات هاي گاز معمولاً يک ساختار کريستالي اوليه تحت عنوان ساختار ۱ و ساختار ۲ را تشکيل مي دهند.هر واحد سلولي ساختار ۱ هيدرات گاز شامل ۴۶ ملکول آب است که دو فضاي تهي کوچک و ۶ فضاي بزرگ تشکيل مي شود.ساختارهاي ۱ هيدرات هاي گاز فقط مي توانند ملکول هاي کوچک گاز مثل متان و اتان،با قطر ملکولي کمتر از ۲ ۵ آنگستروم را در خود جاي دهند.واحد سلولي ساختار ۲ هيدرات هاي گاز شامل ۱۶ dodecahedral (دودي کاهدرال) کوچک و ۸ فضاي خالي بزرگ هگزاکايي دوکاهدرال است که توسط ۱۳۶ مولکول آب شکل مي گيرد.ساختار ۲ هيدرات هاي گاز ممکن است داراي گازهايي با ابعاد ملکولي در محدوده ۹ ۵ تا ۹ ۶ آنگستروم مثل پروپان و ايزوبوتان باشد.در شرايط دما و فشار استاندارد (STP)،يک حجم از هيدرات اشباع شده متان (ساختار ۱) داراي بيش از ۱۶۴ حجم از گاز متان است. به علت اين ظرفيت عظيم ذخيره سازي گاز،اين هيدرات ها، منابع مهمي از گاز طبيعي محسوب مي شوند. در سطح ماکروسکوپي،بسياري از خواص مکانيکي هيدرات گاز مثل يخ است. چون هيدراتها داراي حداقل ۸۵ درصد آب بر يک پايه ملکولي هستند.از همه جالب تر،خواص مرحله ي تعادل هيدرات هاي گاز است که بيشتر توسط تناسب ملکول هاي ميهمان گاز، درون قفس هاي هيدرات آب کنترل مي شود. براي مثال اضافه کردن پروپان به يک هيدرات خالص متان،ساختار هيدرات را(از ساختار ۱ به ساختار ۲ ) تغيير مي هد.
هيدرات هاي گاز نواحي يخ زده و قطبي
به نظر مي رسد که هيدرات هاي گاز ،در حوزه غرب سيبري وجود دارند و تصور مي شود که در ديگر نواحي قطبي شمال روسيه،مثل ايالت تيمان-پچورا،کراتن شرق سيبري و شمال شرقي سيبري و نواحي کامچاتکا نيز وجود داشته باشند.هيدرات هاي گازدر نواحي قطبي شمال آلاسکا و ايالت هاي شمالي آمريکا نيز وجود دارند. از شواهد غير مستقيمي که نتيجه حفاري چاه در اين نواحي بود به وجود هيدرات هاي گاز در دامنه شمالي آلاسکا پي برده شد و احتمال حضور لايه هاي متعدد هيدرات هاي گاز در ناحيه خليج پرودهو (Prudhoo) و حوزه هاي نفتي رودخانه کوپاروک را تأ ئيد مي کند.در يک پنجم از چاه هاي حفاري شده در ناحيه ي دلتاي مکنذي وجود هيدرات هاي گاز تأييد شده است و بررسي چاه هاي جزاير قطبي نشان مي دهد که در نواحي قطبي، هيداراتهاي گاز در اعماق ۱۳۰ تا ۲۰۰۰ متر وجود دارند.
هيدراتهاي گاز دريايي
وجود هيدراتهاي گاز در نواحي دريايي، عمدتاً نتيجه بازتاب غيرعادي لرزهاي است که از محدوده منطقه ويژه مرزي هيدراتهاي گاز ميآيد.اين بازتابها عمدتاً به نام بازتاب تحريکي انتهايي ياBSR خوانده ميشوند.BSR ها در اعماق ۱۰۰ تا ۱۱۰۰ متري از سطح دريا، نقشهبرداري شدهاند.هيدراتهاي گاز در لايههاي رسوبي خليج مکزيک،بخش دريايي حوزه رودخانه Eel در کاليفرنيا،درياي سياه،درياي خزر و درياي Okhotsk پيدا شدهاند.همچنين،هيدراتهاي گاز در اعماق بيشتر زير سطحي در خليج جنوب شرقي امريکا، Black Kidge در خليج مکزيک،حوزه کاسکاديا نزديک اوريگان،کانال امريکاي مرکزي،درياي پروودرنواحي شرقي و غربي ژاپن نيز کشف شدهاند.
● ارزيابي منابع هيدرات گاز
از آنجا که هيدراتهاي گاز در نواحي قطبي و در لايههاي رسوبي دريايي وجود دارند،ميتوانند يک منبع انرژي بالقوه محسوب شوند.پيشبينيهاي جهاني براي ميزان گاز طبيعي موجود در لايههاي هيدرات گاز از ۱۰۲۰ ۵ تا ۱۰۶۲ ۱ تريليون فوت مکعب براي نواحي قطبي و از ۱۰۵۱ ۱ تا ۱۰۸۷ ۲ تريليون فوت مکعب براي لايههاي رسوبي اقيانوسي است.پيشبينيهاي انتشار يافته در مورد منابع هيدراتهاي گاز نشاندهنده نوسانات قابل ملاحظهاي است. آخرين پيشبينيها از ميزان متان در انباشتههاي جهاني هيدراتهاي گاز حدود ۱۰۵۷ تريليون فوت مکعب است اما به نظر ميرسد که لايههاي رسوبي اقيانوسي داراي منابع بيشتر و بزرگتري از گاز طبيعي هستند تا لايههاي رسوبي قارهاي.هدف اصلي کار ارزشيابي و تخمين در مؤسسه پژوهشي زمين شناختي امريکا،تخمين زدن منابع هيدرات گاز در امريکا هم در نواحي ساحلي و هم در نواحي دريايي است.ارزيابي هيدراتهاي گاز براساس يک برنامه تجزيه و تحليلي، ايالت به ايالت انجام ميشود.ما تمامي هيدراتهاي گاز را بدون توجه به مسائل فني آنها،تعريف،توصيف و ارزيابي ميکنيم.بنابراين،اين ارزيابي،تنها با حجم منابع هيدراتهاي گاز موجود مربوط است،يعني ميزان گازي که درون هيدراتهاي گاز بدون در نظر گرفتن بازيافت آن وجود دارد.در يک روش تجزيه و تحليلي،انباشتههاي بالقوه هيدروکربن، براساس خصوصيات زمين شناختيشان گروهبندي ميشوند سپس شرايط زمينشناختي بروز هيدروکربنها الگوبرداري ميشود. در اين روش ارزشيابي،زمين شناسان، در مورد عوامل زمين شناختي لازم براي تشکيل انباشتههاي هيدروکربن و عوامل زمين شناختي تعيين کننده اندازه آنها،بحث ميکنند.در يک ارزيابي،۱۱ حوزه هيدرات گاز،در ۴ ايالت نفتي دريايي و ساحلي کشف و براي هر حوزه ميزان هيدراتهاي گاز تخمينزده شد.پيشبينيهاي انجام شده براي هر کدام از اين ۱۱ حوزه جمعآوري شدند تا کل منابع هيدرات گاز در ايالات متحده آمريکا تخمين زده شود.منابع موجود گاز درون هيدراتها در ايالات متحده امريکا بين ۷۶۵ ۱۱۲ تا ۱۱۰ ۶۷۶ تريليون فوت مکعب گاز البته با سطح احتمال ۰۵ ۰ تا ۹۵ ۰ است. گرچه اين آمار،همراه با درصد بالايي از شک و ترديد است،اما نشان دهنده ميزان بسيار زيادي گاز ذخيره شد در هيدراتهاي گاز هستند.ارزش کلي هيدراتهاي گاز محاسبه شد ه در امريکا حدود ۲۲۲ تا ۳۲۰ تريليون فوت مکعب گاز است.لازم به ذکر است که حفاريهاي پژوهشي دريايي که اخيراً درون منطقه ويژه اقتصادي امريکا در امتداد ناحيه شرقي اين کشور انجام شده است،وجود مقادير قابل توجهي از متان ذخيره شده را به عنوان هيدرات گاز جامد و گاز آزاد حبس شده زير هيدراتهاي گاز،تأييد ميکند.
● توليد گاز از هيدراتهاي گاز
روشهاي پيشنهاد شده بازيافت گاز از هيدراتها معمولاً شامل تفکيک کردن يا ذوب کردن هيدراتهاي گاز به روشهاي زير است:
۱)گرم کردن مخزن براي دماي تشکيل هيدرات
۲)کاهش فشار مخزن زير موازنه هيدارت
۳)تزريق يک مهارکننده مثل متانول يا گليکول درون مخزن براي کاهش شرايط تثبيت هيدرات.البته در حال حاضر، بازيافت گاز از هيدراتها به تعويق انداخته ميشود چون هيدراتها معمولاً در نواحي خشن قطبي و نواحي عميق دريايي گسترده شدهاند.اخيراً از يک سري مدلهاي تحريک گرمايي ساده هم براي ارزيابي توليد هيدرات گاز از آب گرم و جريانهاي بخاري استفاده شده است که نشان ميدهد،گاز را ميتوان از هيدراتها به ميزان کافي توليد کرد به صورتي که هيدراتهاي گاز به يک منبع قابل بازيافت تکنيکي تبديل شوند،گرچه هزينه زياد اين تکنيکهاي بازيافت پيشرفته گاز،جلوي بازيافت را ميگيرد. استفاده از مهارکنندههاي هيدرات گاز براي توليد گاز از هيدراتها از لحاظ فيزيکي امکان پذير است،گرچه،استفاده از حجمهاي زياد مواد شيميايي مثل متانول هزينه اقتصادي و زيست محيطي بالايي دارد.از ميان تکنيکهاي مختلف توليد گاز طبيعي از هيدراتها،اقتصاديترين و به صرفهترين روش،طرح فشار زدايي است.حوزه گازي Messoyakha در بخش شمالي حوزه غرب سيبري اغلب به عنوان يک مثال از توليد گاز از انباشتههاي هيدروکربن مورد استفاده قرار ميگيرد. از تمامي اطلاعات زمين شناختي براي تأييد حضور هيدراتهاي گاز در قسمت بالايي اين حوزه استفاده شده است.پيشينه توليد گاز از هيدراتهاي اين حوزه نشان ميدهد که هيدراتهاي گاز يک منبع توليدي فوري از گاز طبيعي هستند و توليد را ميتوان با روشهاي هميشگي شروع و حفظ کرد. توليد طولاني مدت از بخش هيدراتگاز حوزه Messoyakha با برنامه ساده فشارزدايي قابل دسترسي است.توليد از بخش پاييني گاز آزاد اين حوزه در سال ۱۹۶۹ آغاز شد.گرچه در سال ۱۹۷۱،فشار مخزن از ميزان مورد انتظار انحراف پيدا کرد.اين انحراف به آزادسازي گاز آزاد از هيدراتهاي تفکيک يافته گاز نسبت داده ميشود.از اين حوزه تا به حال حدود ۳۶ درصد (حدود ۱۸۳ ميليارد فوت مکعب) گاز برداشت شده است.گرچه برخي محققان معتقدند که گاز توليد شده از هيدراتها نبوده است.
● فعاليتهاي پژوهشي بين المللي
در دو سال گذشته،مؤسسات دولتي در ژاپن،هند و کره جنوبي شروع به توسعه برنامههاي پژوهش براي بازيافت گاز از هيدراتهاي اقيانوسي کردهاند.يکي از مهمترين پروژههاي هيدرات گاز که در ژاپن در حال انجام است،يک پروژه ۵ ساله براي ارزيابي منابع داخلي هيدراتهاي بالقوه گاز طبيعي است.در مقالاتي که منتشر شده است: مؤسسه مجري طرح، اعلام کرده است که هيدراتهاي متان ميتواند نسل آينده منبع انرژي قابل توليد داخلي باشد.در سال ۱۹۹۶ اين برنامه تحقيقاتي زمين شناختي و لرزهشناسي بر روي نواحي قارهاي شمالي و جنوبشرقي ژاپن انجام شده است.براساس تحقيقات صورت گرفته،کاشف به عمل آمده است که حدود ۱۸۰۰ تريليون فوت مکعب گاز درون هيدراتهاي گاز ناحيه نانکاي ذخيره شده است.هندوستان نيز مانند ژاپن به علت پرداخت هزينهاي بالا براي واردات LNG ،مطالعات پژوهشي چندي را مبني بر حضور و امکان بازيافت گاز از هيدراتهاي گاز در اين کشور آغاز کرده است.پژوهشها نشان ميدهند که بين هند و ميانمار،در درياي آندامان منبع عظيمي از هيدراتهاي گاز وجود دارد که حدس زده ميشود،داراي ۲۱۱ تريليون فوت مکعب گازباشد.دولت هندوستان اعلام کرده است که اين مسئله براي تأمين نيازهاي فزاينده انرژي اين کشور از اهميت بسياري برخوردار است.با اينکه اطلاعات ما در مورد هيدراتهاي نهفته گاز بسيار اندک است،اما ميتوان انتظار داشت با توسعه فناوريهاي جديد بتوان به هيدراتها به عنوان نسل آينده منبع انرژي نگاه کرد.

● منشا نفت و گاز بشر از قرنها پيش به وجود نفت پي برده بود و اين ماده روغني شکل و اعجاب آميز از دير باز مورد استفاده پيشينيان بوده است. نفت را OIL يا P ...

● منشا نفت و گاز بشر از قرنها پيش به وجود نفت پي برده بود و اين ماده روغني شکل و اعجابآميز از دير باز مورد استفاده پيشينيان بوده است. نفت را OIL يا Pe ...

● گاز ساختگي (SUBSTITUTE NATURAL) گاز ساختگي را مي توان مانند گاز سنتز از گازسازي زغال سنگ و يا گازرساني مواد نفتي بدست اورد ارزش گرمايي اين گاز در مق ...

مقدار توليد گاز در کشورهاي جهان، کشورهاي قهوه‌اي‌رنگ و قرمزرنگ بالاترين توليد را دارند. گاز طبيعي که معمولاً گاز گفته مي‌شود نوعي سوخت فسيلي گازي شکل ...

● فناوري نانو در بسته بندي موادغذايي درصنايع و شرکت ها: در حال حاضر شرکت هاي زيادي مانند Unilever, keystone,Hershey,food,nestle مشغول کار روي نانو غذا ...

قوانين مکانيک را مي توان بطور آماري در دو سطح مختلف به مجموعه اي از اتمها اعمال کرد در سطحي که نظريه جنبشي گازها ناميده مي شود. به طريقي کم و بيش فيزي ...

درحال حاضر تفکر جامعه بشري براي حفظ محيط زيست خود و نجات کره زمين و حيات آن (تغييرات آب وهواي و غيره) از عواقب مصرف و اتمام سوخت هاي هيدروکربوري و آلو ...

وقتي که الکترون در يکي از مدارهاي مجاز يا حالت پايه قرار دارد هيچ انرژي توسط اتم ساتع نمي شود. هر يک از اين مدار هاي مجاز به يک تراز انرژي معين يا حال ...

دانلود نسخه PDF - هيدرات هاي گاز طبيعي