가스 하이드레이트 (가스 하이드레이트) 는 심해 퇴적물이나 육지 영구 동토에 분포하는 빙상 결정물질로, 천연가스와 물이 고압 저온에서 형성된다. 얼음처럼 생겼기 때문에 불을 만나면 연소할 수 있기 때문에' 가연성 얼음' 또는' 고체 가스',' 기빙' 이라고도 불린다.
가스 하이드레이트 (Gas Hydrate 로 축약됨) 는' 가연성 얼음' 또는' 고체 가스',' 기빙' 이라고도 불린다. 얼음처럼 보이고 불을 만나면 연소할 수 있기 때문이다. 물과 가스가 일정 조건 (적절한 온도, 압력, 기체채도, 물의 염도, PH 값 등) 에서 혼합되어 만들어진 얼음, 비화학량, 케이지 결정화합물입니다. ) 중 고압 저온에서 (탄소의 전기 음성도가 커서 고압 하에서 가까이 있는 수소 원자를 끌어들여 수소 건반을 형성하여 케이지 구조를 형성할 수 있다. MCH4 nH2O 로 표기할 수 있습니다. 여기서 M 은 수화물 중의 기체 분자를 나타내고 N 은 수화지수 (즉 물 분자 수) 를 나타냅니다. CH4, C2H6, C3H8 및 C4H 10 과 같은 천연가스를 구성하는 그룹 및 CO2, N2 및 H2S 는 단일 또는 다양한 가스 수화물을 형성할 수 있습니다. 가스하이드레이트를 형성하는 주요 가스는 메탄이고, 메탄분자 함량이 99% 를 넘는 가스하이드레이트는 흔히 메탄하이드레이트라고 불린다.
가스 하이드레이트는 대륙의 영구 동토, 섬의 비탈, 활동과 수동적인 대륙 가장자리의 융기, 극지방 대륙붕, 해양 및 일부 내륙 호수의 깊은 물 환경에 광범위하게 분포되어 있다. 표준 조건 하에서 1 단위 부피의 가스 하이드레이트를 분해하면 최대 164 단위 부피의 메탄 가스가 생성되므로 중요한 잠재적 미래 자원이다.
가스 하이드레이트는 20 세기 과학 고찰에서 발견된 새로운 광산 자원이다. 그것은 물과 가스가 고압 저온에서 혼합되어 나오는 고체 물질이다. 그것은 얼음과 눈이나 고체 알코올처럼 보이는데, 불을 붙이면 연소할 수 있다. 가연수',' 기빙',' 고체가스' 로 불리며 2 1 세기 상업개발 전망을 가진 전략자원으로 꼽힌다. 가스 하이드레이트는 사람들이 일반적으로 사용하는 가스와 비슷하지만 순수하고 채굴하기 쉬운 신형 고효율 에너지원이다.
천연가스 수화물은 사용이 편리하고, 연소치가 높으며, 청결하고 오염이 없다. 글로벌 가스 하이드레이트 매장량은 기존 가스와 석유 매장량의 두 배이며 광범위한 개발 전망을 가지고 있는 것으로 알려졌다. 미국 일본 등은 이미 각 해역에서 가스 하이드레이트를 발견하고 채굴했다. 중국 남해의 가스수화물 자원량은 700 억 톤의 기름당량으로 중국 육상석유와 천연가스 자원 총량의 약 절반을 차지하는 것으로 추산된다.
가스 하이드레이트
중국 최초로 가스 하이드레이트 (가연성 얼음) 샘플을 채굴했다.
중국은 남해 북부에서 가스하이드레이트 샘플' 가연얼음' 을 성공적으로 시추해 미국, 일, 인쇄에 이어 국가 R&D 프로그램을 통해 가스하이드레이트 샘플을 채취한 네 번째 국가가 됐다.
2007 년 5 월 1 일 새벽, 우리나라가 처음으로 남해 북부에서 성공적으로 샘플링하여 우리나라 남해 북부에 풍부한 가스하이드레이트 자원이 매장되어 있다는 것을 증명하여 우리나라 가스하이드레이트 조사 연구 수준이 세계 선진 대열에 진입했다는 것을 표시하였다.
가연성 얼음의 학명은' 가스하이드레이트' 로 천연가스가 0℃, 30 대기압에서 결정화된' 얼음' 이다. 얼음' 중 메탄은 80 ~ 99.9% 를 차지하며 직접 불을 붙일 수 있다. 연소 후 찌꺼기는 거의 생기지 않고, 오염은 석탄, 석유, 가스보다 훨씬 작다. 1 입방미터 가연성 얼음은 164 입방미터 천연가스와 0.8 입방미터의 물로 변환할 수 있다. 현재 세계 재래식 석유가스 자원은 40 ~ 50 년 후에 점차 고갈될 것이다. 과학자들은 가연성 얼음이 해저에 약 4000 만 제곱킬로미터로 분포되어 있으며, 해양총면적의 10% 를 차지한다고 추정한다. 해저 가연성 얼음의 매장량은 인류가 1 000 년을 사용하기에 충분하기 때문에 과학자들이' 미래 에너지',' 2 1 세기 에너지' 로 칭송받고 있다.
지금까지 전 세계 최소 30 여개 국가와 지역에서 가연성 얼음 연구, 조사 및 탐사가 진행 중인 것으로 알려졌다.
가연성 얼음은 주로 추운 지역의 해저나 동토대에 저장되어 발견과 탐사가 어렵다. 새로 개발된 고감도 기기는 해저 토양과 암석 중 각종 초미량의 메탄, 에탄, 프로판, 수소의 정확한 함량을 실시간으로 측정하여 가연성 얼음 자원의 존재와 수량 등을 판단할 수 있다.
이 섹션의 채굴 방법 편집 전통 채굴법 (1) 열자극 채굴법 열자극 채굴법은 가스 수화물층을 직접 가열하여 가스 수화물층의 온도가 균형 온도를 초과하게 함으로써 가스 수화물을 물과 가스로 분해하는 채굴 방법을 촉진한다. 이 방법은 열유체가 천연가스 수화물층, 불 구동 난방, 지하 전자기 난방, 마이크로웨이브 가열 등에 직접 주입되는 등의 발전을 거쳤다. 열 자극 채굴법은 순환 주입을 실현할 수 있고, 작용 방식이 더 빠르다. 가열 방식의 지속적인 개선은 열 채굴 방법의 발전을 촉진시켰다. 그러나 이 방법은 아직 열 이용 효율이 낮은 문제를 해결하지 못하고 국지적으로만 가열할 수 있으며, 이 방법은 더욱 보완해야 한다.
(2) 감압채굴법 감압채굴법은 스트레스를 줄여 자연을 촉진하는 방법이다.
가스 하이드레이트
가스 하이드레이트 분해 및 채광 방법. 감압하는 방법에는 크게 두 가지가 있다: 1 저밀도 진흙으로 시추하여 감압의 목적을 달성한다. ② 가스 하이드레이트층 아래에 유리가스나 기타 유체가 있을 때 가스 하이드레이트층 아래의 유리가스나 기타 유체를 뽑아 가스 하이드레이트층의 압력을 낮출 수 있다. 감압 채광법은 연속 증산을 필요로 하지 않고, 원가가 낮다. 대규모 채굴에 적합하며, 특히 복유리 가스층을 채굴하는 가스수화물 저장고에 적용된다. 이것은 전통적인 천연가스 수화물 채굴 방법 중 가장 유망한 기술이다. 그러나 그것은 천연가스 수화물 저장층의 성질에 대해 특별한 요구를 가지고 있다. 가스 하이드레이트 매장이 온압 균형 경계 근처에 있을 때만 감압 채굴 방법이 경제적이다.
(3) 화학 시약 주입법 화학 시약 주입법은 염수, 메탄올, 에탄올, 에탄올, 에틸렌 글리콜, 글리세린 등 가스 하이드레이트 층에 화학 시약 등을 주입하여 가스 하이드레이트 저장소의 상 평형 조건을 파괴하고 가스 하이드레이트 분해를 촉진한다. 이 방법은 초기 에너지 투입을 줄일 수 있지만 화학 시약 비싼, 가스 하이드레이트 층에 대한 느린 작용, 일부 환경 문제와 같은 명백한 결함이 있습니다. 따라서 현재 이 방법에 대한 연구는 비교적 적다.
신광업
가스 하이드레이트
(1)CO2 대체 광업법. 이 방법은 일본 연구원이 먼저 제기한 것으로, 여전히 기체 수화물 안정구역의 압력 조건에 기반을 두고 있다. 특정 온도 조건에서 가스 하이드레이트는 안정을 유지하는 데 필요한 압력이 CO2 하이드레이트보다 높다. 이에 따라 일정한 압력 범위 내에서 가스하이드레이트는 분해되고, CO2 하이드레이트는 쉽게 형성되고 안정된다. 이때 가스 하이드레이트 저장층에 CO2 가스를 주입하면 CO2 가스는 가스 하이드레이트가 분해한 물과 함께 CO2 하이드레이트를 생성할 수 있다. 이런 작용이 방출하는 열량은 천연가스 수화물의 분해 반응을 계속할 수 있다.
(2) 고체 채광법. 고체 채굴법은 처음에는 해저의 고체 가스 수화물을 직접 채집해 가스 수화물을 얕은 물로 끌어 제어 분해를 했다. 이런 방법은 더 나아가 혼합 채굴법이나 광산채굴법으로 진화했다. 이 방법의 구체적인 단계는 우선 가스 수화물을 제자리에서 기체-액체 혼합상으로 분해하고 가스, 액체, 고체수화물이 섞인 혼합장액을 수집한 다음, 혼합장액을 해상 작업선 또는 생산플랫폼에 도입하여 처리하여 가스 수화물을 완전히 분해하여 천연가스를 얻는 것이다.
전형적인 개발 연구 사례: Mesoyaha 가스전 가스 하이드레이트 개발
메소야하 가스전은 1960 년대 말 발견된 것으로 지금까지 발견된 첫 가스전이다
가스 하이드레이트
이것은 천연가스 수화물 저장층에 상업적으로 채굴하는 유일한 가스전이다. 가스전은 구소련 서시베리아 북서부에 위치해 있으며, 가스전 지역은 다년간 동토층이 500 m 이상 두꺼워 천연가스 수화물 발생에 유리한 조건을 가지고 있다. Mesoyaha 가스전은 재래식 가스전으로, 가스전 천연가스는 커버층을 통해 이동하며 유리한 환경 조건 하에서 가스전 위에 가스 수화물층을 형성한다. 이 가스전의 천연가스 수화물 매장층은 처음에는 감압을 통해 무심코 채굴되었다. 가스 하이드레이트에 숨겨진 재래식 가스를 채굴함으로써 가스 하이드레이트 층 압력을 낮추고 가스 하이드레이트를 분해한다. 이후 가스하이드레이트의 진일보한 분해를 촉진하기 위해 산기량을 유지하기 위해 특별히 가스하이드레이트 저장층에 메탄올 염화칼슘 등 화학억제제를 주입했다.
맥켄지 델타 가스 하이드레이트 시험 수집
맥켄지 삼각주는 캐나다 북서부에 위치하고 있으며 북극의 추운 환경에 있으며 가스 하이드레이트 형성과 보존에 유리한 조건을 가지고 있다. 이 지역의 가스 하이드레이트 연구는 오랜 역사를 가지고 있습니다. 일찍이 197 1 ~ 1972 년, 이 지역에서 일반 탐사 우물 MallikL238 을 시추할 때 동토 아래 800 ~1 1998 에서 Mallik 2L238 우물은 가스 하이드레이트 탐사를 위해 특별히 드릴한 것이다. 897~952 m 정단에서 가스하이드레이트가 발견되고 가스하이드레이트 코어가 생산됐다. 2002 년 맥켄지 삼각주에서 가스 하이드레이트 시험채굴 연구가 진행돼 전 세계의 관심을 끌고 있다. 이 프로젝트는 캐나다 지질조사국, 일본 석유회사, 독일 지구과학연구소, 미국 지질조사국, 미국 에너지부, 인도 가스공급회사, 인도 석유가스회사 등 5 개국의 9 개 기관이 투자한다. 이 지역에서 처음으로 가스하이드레이트 채굴 실험이자 세계 최초의 대규모 가스하이드레이트 국제협력시험 채굴 연구다.
알래스카 북쪽 경사면에서의 가스 하이드레이트 채광 실험
미국 알래스카 주 북부의 프라드호베이 쿠퍼 지역은 알래스카 주 북쪽 경사면에 위치해 있다. 1972 년 Arco 석유회사와 Exxon 석유회사가 프라드호베이 유전에서 기존 석유가스 우물을 뚫을 때 664 ~ 667 m 우물에서 천연가스 암심 수화물을 생산했다. 이어 알래스카 북파에서 대량의 천연가스 수화물을 연구했다. 이를 바탕으로 2003 년 이 지역에서 눈에 띄는 가스 하이드레이트 시험채굴 연구 프로젝트가 실시됐다. 이 프로젝트는 아나다코타 석유회사, 노블 회사, Mau2rer 기술회사, 미국 에너지부 메탄하이드레이트 연구 개발 기획사가 공동으로 발기했다. 목표는 가스 하이드레이트 연구와 테스트 생산정인 열빙 1 입니다. 알래스카 북파에서 처음으로 가스하이드레이트 연구와 시험 생산을 위해 뚫은 탐사정입니다.
가스 하이드레이트 채광의 환경 문제
가스 하이드레이트 매장의 채굴은 가스 하이드레이트의 존재 온도와 압력 조건을 변화시켜 가스 하이드레이트의 분해를 일으킨다. 가스하이드레이트 채굴 과정에서 온도와 압력 조건을 효과적으로 통제할 수 없다면 온실효과 증가, 해양 생태 변화, 해저 붕괴 등 일련의 환경문제가 발생할 수 있다.
강한 온실가스로서, (1) 메탄이 대기 방사선 균형에 기여하는 것은 이산화탄소에 버금가는 것이다. 한편, 전 세계 가스 수화물의 메탄 함량은 대기 중 메탄 함량의 약 3,000 배이다. 반면에 가스 하이드레이트 분해로 인한 메탄이 대기로 들어가는 양은 0 에 불과하다. 대기 메탄의 5% 는 분명히 지구 온난화 과정을 가속화할 것이다. 따라서 가스 하이드레이트 채굴 과정에서 메탄 가스를 잘 통제할 수 없다면 글로벌 온실효과가 심화될 수밖에 없다. 온실효과 외에도 해양 환경에서 가스 하이드레이트를 채굴하면 더 많은 문제가 생길 수 있다. ① 메탄이 바닷물에 들어가면 해양 생태계에 영향을 미칠 수 있다. 메탄이 바닷물에 들어가면 빠른 미생물 산화가 발생하여 바닷물의 화학적 성질에 영향을 미친다. 메탄가스가 바닷물에 대량으로 배출되면 그 산화는 바닷물에 있는 대량의 산소를 소비하고, 바다에 산소 부족 환경을 형성하여 해양 미생물의 성장과 발육에 해를 끼칠 수 있다. (2) 바닷물에 들어가는 메탄의 양이 특히 많으면 해수기화와 쓰나미, 심지어 해수난류와 음압이 끼어 해수면 작업과 심지어 해당 해역의 항공작업을 심각하게 위태롭게 할 수도 있다.
(2) 가스 하이드레이트 분해는 또한 채굴 과정에서 대량의 물을 발생시켜 암층의 기공을 방출하여 가스 하이드레이트 발생 지역의 지층 고결이 악화되어 지질재해를 일으킬 수 있다. 해양 가스 하이드레이트 분해는 해저 붕괴로 이어질 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 해저 가스 하이드레이트의 분해로 대륙 파구의 안정성이 떨어지는 것이 해저 산사태의 중요한 원인으로 밝혀졌다. 시추 과정에서 대량의 가스 하이드레이트가 분해되면 시추 변형을 일으켜 해상 시추 플랫폼의 위험을 증가시킬 수도 있다.
(3) 가스 하이드레이트 채굴에서 가스 하이드레이트 분해로 인한 물을 어떻게 처리할지도 주의해야 할 문제다.