Hydratdannelse og metanproduksjon fra gasshydrat - produksjonsmetoder og resistivitetsutvikling

Abstract

Ved høye trykk og lave temperaturer kan vannmolekyler danne strukturelle bur rundt et gjestemolekyl. Denne substansen er da i fast form og kalles hydrat. I naturlig forekomst av gasshydrat er metan det vanligste gjestemolekylet. Energi lagret i gasshydrat er estimert til det dobbelte av all energi lagret i fossilt brennstoff. Det er nylig vist at injeksjon av CO2 i metanhydrat kan føre til produksjon av metan, lagring av CO2 og unngå nedsmelting av hydrater med assosiert vannproduksjon. Eksperimentene ble utført ved bruk av fire eksperimentelle oppsett, hvorav to ble installert som del av oppgaven. Resistivitetsutvikling som følge av hydratdannelse ble målt og vurdert som indikator på hydratdannelse. Basert på spontanutvekslingen mellom CO2 og CH4 ble metan produsert ved injeksjon av CO2 i oppsprukket kjerneprøve og kjerneprøve inneholdende fritt vann etter endt hydratdannelse. Denne produksjonsmetoden ble verifisert ved MRI-avbildning og ved gasskromatografi av produsert gass fra kjerneprøve uten fritt vann. Produksjon fra gasshydrat gjennom trykkavlastning er hittil den eneste metoden forsøkt i stor skala. Det ble derfor utført et eksperiment basert på reduksjon av poretrykket til dissosiasjon av hydrat ble observert for å sammenligne med metoden å injisere CO2. Før massiv hydratdannelse startet ble reduksjon i resistivitet observert. Foruten reduksjon i temperatur skyldtes dette økt saltinnhold i fritt porevann. Ved økt hydratmetning ble det målt økt resistivitet, hvorav et eksperiment viste stabilitet i resistivitet ved endt hydratdannelse. Alle tre resultatene viste sammenheng mellom resistivitetsutvikling og hydratdannelse. Gasspermeabiliteten ved ulike hydratmetninger ble målt. Resultatene i denne oppgaven tilsier svært lav permeabilitet ved hydratmetning over 60 %. Basert på materialbalanse og sammenligning av MRI-intensiteter ble metanproduksjon bestemt for samtlige produksjonseksperiment. Injeksjon av CO2 i kjerneprøve med metanhydrat gav utvinningsgrad på 42 og 62 %. CO2-hydrat ble også dannet med fritt vann under denne produksjonsmetoden.