ឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន គឺជាម៉ាសទឹកកកដែលមានឧស្ម័នអ៊ីដ្រូកាបូនដែលមាននៅក្នុងវា ភាគច្រើនជាញឹកញាប់ មេតាន ឬវាគឺជាល្បាយនៃទឹក និងមេតានក្នុងកំហាប់ជាក់លាក់ ដែលមានសមត្ថភាពបង្កើតទឹកកកនៅក្រោមលក្ខខណ្ឌកម្ដៅជាក់លាក់។ ឧទាហរណ៍ hydrate ឧស្ម័នត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅ 0 អង្សាសេ និងនៅសម្ពាធ 25 បរិយាកាស។ ប្រសិនបើសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង នោះការកើនឡើងសម្ពាធទឹកគឺចាំបាច់សម្រាប់ការបង្កើត hydrate ឧស្ម័ន។ នោះហើយជាមូលហេតុដែល hydrates ឧស្ម័នត្រូវបានរកឃើញជាចម្បងនៅក្នុងមហាសមុទ្រ និងសមុទ្រនៅជម្រៅពី 300 ទៅ 1200 ម៉ែត្រ។

ធាតុសំខាន់នៃឧស្ម័ន hydrate គឺជាកោសិកាគ្រីស្តាល់នៃម៉ូលេគុលទឹក ដែលនៅខាងក្នុងមានម៉ូលេគុលឧស្ម័នដែលអាចឆេះបាន។ កោសិកាបង្កើតជាបន្ទះគ្រីស្តាល់ក្រាស់ស្រដៀងនឹងទឹកកក។

ឧស្ម័ន hydrates ត្រូវបានរកឃើញដំបូងនៅពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1970 ដោយអ្នកនេសាទកាណាដា។ ជាញឹក​ញាប់ ពេល​ត្រី​អូស​ពី​ជម្រៅ​ជ្រៅ បំណែក​ធំ​នៃ​សារធាតុ​ដូច​ព្រិល​ដែល​ប្រឡាក់​ដោយ​ដី​ល្បាប់​បាត​បាន​ប្រែ​ទៅ​ជា​នៅ​ក្នុង​វា។ វាបានកើតឡើងចំពោះនរណាម្នាក់ដើម្បីដុត "ព្រិល" សមុទ្រជ្រៅនេះ។ ហើយគាត់បានឆេះ!

មានទ្រឹស្ដីមួយយោងទៅតាមដែលនៅពេលជាក់លាក់មួយ ដោយសារតែបាតុភូតប្រែប្រួលផ្សេងៗ លក្ខខណ្ឌកើតឡើងនៅពេលដែលឧស្ម័នត្រូវបានបញ្ចេញចេញពីកោសិកាគ្រីស្តាល់នៃទឹក បង្កើតជារណ្តៅខ្វះចន្លោះដែលមានថាមពលសក្តានុពលខ្ពស់ ដែលកប៉ាល់ យន្តហោះ និងអ្វីៗគ្រប់យ៉ាងដែលផ្លាស់ទីខាងលើ និង ឆ្លងកាត់សមុទ្របាត់, ធ្លាក់ឆ្លងកាត់។ ប្រសិនបើយើងពិចារណាថានៅក្នុងតំបន់នៃត្រីកោណប៊ឺមូដានៅបាតសមុទ្រមានប្រាក់បញ្ញើឧស្ម័នដ៏ធំ (1500-2010 ម៉ែត្រ) ជាមួយនឹងឧស្ម័នមេតាន នោះបញ្ហានៃត្រីកោណប៊ឺមូដាអាចត្រូវបានគេចាត់ទុកថាអាចដោះស្រាយបាន។

មេតានអ៊ីដ្រាត - ឥន្ធនៈឧស្ម័ននាពេលអនាគត

ទោះបីជាមានការអភិវឌ្ឍន៍ប្រភពថាមពលជំនួសក៏ដោយ ក៏ឥន្ធនៈហ្វូស៊ីលនៅតែរក្សាបាន ហើយនៅពេលអនាគតដ៏ខ្លីខាងមុខ នឹងរក្សាតួនាទីដ៏សំខាន់នៅក្នុងតុល្យភាពឥន្ធនៈរបស់ភពផែនដី។ យោងតាមអ្នកជំនាញ ExxonMobil ការប្រើប្រាស់ថាមពលក្នុងរយៈពេល 30 ឆ្នាំខាងមុខនៅលើភពផែនដីនឹងកើនឡើងពាក់កណ្តាល។ នៅពេលដែលផលិតភាពនៃប្រាក់បញ្ញើអ៊ីដ្រូកាបូនដែលគេស្គាល់បានធ្លាក់ចុះ ប្រាក់បញ្ញើធំថ្មីត្រូវបានរកឃើញតិចទៅៗ ហើយការប្រើប្រាស់ធ្យូងថ្មមានផលប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាន។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការបំរុងបំរុងនៃអ៊ីដ្រូកាបូនធម្មតាអាចត្រូវបានទូទាត់។

អ្នកជំនាញ ExxonMobil ដូចគ្នាមិនមានទំនោរចង់ធ្វើឱ្យស្ថានភាពកាន់តែធ្ងន់ធ្ងរនោះទេ។

ទីមួយ បច្ចេកវិទ្យាផលិតកម្មប្រេង និងឧស្ម័នកំពុងវិវត្តន៍។ ជាឧទាហរណ៍ សព្វថ្ងៃនេះនៅក្នុងឈូងសមុទ្រម៉ិកស៊ិក ប្រេងត្រូវបានស្រង់ចេញពីជម្រៅ 2.5-3 គីឡូម៉ែត្រពីក្រោមផ្ទៃទឹក ដែលជម្រៅបែបនេះមិននឹកស្មានដល់កាលពី 15 ឆ្នាំមុន។

ទីពីរ បច្ចេកវិជ្ជាសម្រាប់កែច្នៃប្រភេទស្មុគស្មាញនៃអ៊ីដ្រូកាបូន (ប្រេងធ្ងន់ និងជូរ) និងការពពោះជំនួសប្រេង (ប៊ីធូមេន ខ្សាច់ប្រេង) កំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើង។ នេះធ្វើឱ្យវាអាចត្រឡប់ទៅតំបន់រុករករ៉ែបែបប្រពៃណី និងបន្តការងារនៅទីនោះ ក៏ដូចជាចាប់ផ្តើមការជីកយករ៉ែនៅក្នុងតំបន់ថ្មី។ ជាឧទាហរណ៍ នៅប្រទេសតាតាស្តង់ ដោយមានការគាំទ្រពីសែល ការផលិតអ្វីដែលគេហៅថា "ប្រេងធ្ងន់" ចាប់ផ្តើម។ នៅ Kuzbass គម្រោងសម្រាប់ការទាញយកឧស្ម័នមេតានពីថ្នេរធ្យូងថ្មកំពុងត្រូវបានបង្កើតឡើង។

ទិសដៅទីបីនៃការរក្សាកម្រិតនៃការផលិតអ៊ីដ្រូកាបូនត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការស្វែងរកវិធីប្រើប្រាស់ប្រភេទដែលមិនមែនជាប្រពៃណីរបស់ពួកគេ។ ក្នុងចំណោមប្រភេទវត្ថុធាតុដើមអ៊ីដ្រូកាបូនថ្មីដ៏ជោគជ័យ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របញ្ចេញជាតិមេតាន អ៊ីដ្រាត ដែលជាទុនបំរុងនៅលើភពផែនដីនេះ បើយោងតាមការប៉ាន់ស្មានបណ្តោះអាសន្ន យ៉ាងហោចណាស់ 250 ពាន់ពាន់លានម៉ែត្រគូប (បើគិតពីតម្លៃថាមពល នេះគឺច្រើនជាង 2 ដង។ តម្លៃនៃទុនបម្រុងប្រេង ធ្យូងថ្ម និងឧស្ម័នទាំងអស់នៅលើភពផែនដីរួមបញ្ចូលគ្នា) ។

Methane hydrate គឺជាសមាសធាតុ supramolecular នៃ methane ជាមួយនឹងទឹក។ ខាងក្រោមនេះគឺជាគំរូនៃមេតានអ៊ីដ្រូសែននៅកម្រិតម៉ូលេគុល។ បន្ទះឈើនៃម៉ូលេគុលទឹក (ទឹកកក) ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅជុំវិញម៉ូលេគុលមេតាន។ សមាសធាតុមានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាពទាបនិងសម្ពាធខ្ពស់។ ឧទាហរណ៍ មេតាន អ៊ីដ្រាត មានស្ថេរភាពនៅ 0 ° C និងសម្ពាធនៃលំដាប់ 25 bar ឬច្រើនជាងនេះ។ សម្ពាធបែបនេះកើតឡើងនៅជម្រៅប្រហែល 250 ម៉ែត្រក្នុងមហាសមុទ្រ។ នៅសម្ពាធបរិយាកាស មេតានអ៊ីដ្រូសែននៅតែមានស្ថេរភាពនៅសីតុណ្ហភាព −80 អង្សារសេ។

ប្រសិនបើ methane hydrate ត្រូវបានកំដៅ ឬសម្ពាធត្រូវបានកើនឡើង សមាសធាតុ decompose ចូលទៅក្នុងទឹក និងឧស្ម័នធម្មជាតិ (methane) ។ ពីមួយម៉ែត្រគូបនៃ methane hydrate នៅសម្ពាធបរិយាកាសធម្មតា ឧស្ម័នធម្មជាតិ 164 ម៉ែត្រគូបអាចទទួលបាន។

យោងតាមក្រសួងថាមពលសហរដ្ឋអាមេរិក ទុនបំរុងនៃជាតិ methane hydrate នៅលើភពផែនដីមានបរិមាណដ៏ធំសម្បើម។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ រហូតមកដល់ពេលនេះ បរិវេណនេះមិនត្រូវបានប្រើជាធនធានថាមពលទេ។ នាយកដ្ឋានបានបង្កើត និងកំពុងអនុវត្តកម្មវិធីទាំងមូល (កម្មវិធី R&D) ដើម្បីស្វែងរក វាយតម្លៃ និងធ្វើពាណិជ្ជកម្មការទាញយកជាតិមេតានអ៊ីដ្រាត។

វាមិនមែនជារឿងចៃដន្យទេដែលសហរដ្ឋអាមេរិកបានត្រៀមខ្លួនរួចជាស្រេចក្នុងការបែងចែកមូលនិធិសំខាន់ៗសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យាសម្រាប់ការផលិតមេតានអ៊ីដ្រូសែន។ ឧស្ម័នធម្មជាតិមានចំនួនជិត 23% នៃសមតុល្យឥន្ធនៈរបស់ប្រទេស។ ភាគច្រើននៃឧស្ម័នធម្មជាតិរបស់សហរដ្ឋអាមេរិកត្រូវបានប្រភពតាមរយៈបំពង់ពីប្រទេសកាណាដា។ ក្នុងឆ្នាំ 2007 ការប្រើប្រាស់ឧស្ម័នធម្មជាតិនៅក្នុងប្រទេសមានចំនួន 623 ពាន់លានម៉ែត្រគូប។ m. នៅឆ្នាំ 2030 វាអាចកើនឡើង 18-20% ។ ការប្រើប្រាស់តំបន់ឧស្ម័នធម្មជាតិធម្មតានៅសហរដ្ឋអាមេរិក កាណាដា និងឈូងសមុទ្រ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការផ្តល់នូវកម្រិតនៃការផលិតបែបនេះ។

វាមិនមែនជារឿងសម្ងាត់ទេដែលថានាពេលបច្ចុប្បន្ននេះប្រភពប្រពៃណីនៃអ៊ីដ្រូកាបូនត្រូវបានបាត់បង់កាន់តែសកម្ម ហើយការពិតនេះធ្វើឱ្យមនុស្សជាតិគិតអំពីថាមពលនៃអនាគត។ ដូច្នេះ វ៉ិចទ័រនៃការអភិវឌ្ឍន៍អ្នកលេងជាច្រើននៅក្នុងទីផ្សារប្រេង និងឧស្ម័នអន្តរជាតិ គឺសំដៅលើការអភិវឌ្ឍន៍ប្រាក់បញ្ញើនៃអ៊ីដ្រូកាបូនមិនធម្មតា។

បន្ទាប់ពី "បដិវត្តន៍ដីខ្សាច់" មានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងក្នុងការចាប់អារម្មណ៍លើប្រភេទឧស្ម័នធម្មជាតិមិនធម្មតាផ្សេងទៀត ដូចជាឧស្ម័ន hydrates (GG) ជាដើម។

តើឧស្ម័ន hydrates ជាអ្វី?

ឧស្ម័ន hydrates មើលទៅស្រដៀងទៅនឹងព្រិល ឬទឹកកករលុង ដែលមានថាមពលនៃឧស្ម័នធម្មជាតិនៅខាងក្នុង។ តាមទស្សនៈវិទ្យាសាស្ត្រ ឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន (ពួកវាត្រូវបានគេហៅថា clathrates) គឺជាម៉ូលេគុលទឹកជាច្រើនដែលមានម៉ូលេគុលនៃមេតាន ឬឧស្ម័នអ៊ីដ្រូកាបូនផ្សេងទៀតនៅក្នុងបរិវេណរបស់វា។ ជាតិទឹកឧស្ម័នត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាព និងសម្ពាធជាក់លាក់ ដែលធ្វើឱ្យវាអាចទៅរួចសម្រាប់ "ទឹកកក" បែបនេះនៅសីតុណ្ហភាពវិជ្ជមាន។

ការបង្កើតកំណកទឹកឧស្ម័ន (ដោត) នៅខាងក្នុងកន្លែងប្រេង និងឧស្ម័នផ្សេងៗ គឺជាមូលហេតុនៃគ្រោះថ្នាក់ធំ និងញឹកញាប់។ ជាឧទាហរណ៍ យោងតាមកំណែមួយ មូលហេតុនៃគ្រោះថ្នាក់ដ៏ធំបំផុតនៅឈូងសមុទ្រម៉ិកស៊ិក នៅលើវេទិកា Deepwater Horizon គឺជាកម្មវិធីជំនួយ hydrate ដែលបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងបំពង់មួយ។

ដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសរបស់ពួកគេ ពោលគឺកំហាប់ជាក់លាក់ខ្ពស់នៃមេតាននៅក្នុងសមាសធាតុ អត្រាប្រេវ៉ាឡង់ខ្ពស់នៅតាមឆ្នេរសមុទ្រ អ៊ីដ្រូកាបូនធម្មជាតិត្រូវបានចាត់ទុកថាជាប្រភពសំខាន់នៃអ៊ីដ្រូកាបូននៅលើផែនដីចាប់តាំងពីពាក់កណ្តាលសតវត្សទី 19 ដែលស្មើនឹងប្រមាណ 60% នៃភាគហ៊ុនសរុប។ ចម្លែកមែនទេ? យ៉ាងណាមិញ យើងធ្លាប់បានឮពីប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយតែអំពីឧស្ម័នធម្មជាតិ និងប្រេង ប៉ុន្តែប្រហែលជាក្នុងរយៈពេល 20-25 ឆ្នាំខាងមុខ ការតស៊ូនឹងទៅរកធនធានមួយផ្សេងទៀត។

ដើម្បីយល់អំពីមាត្រដ្ឋានពេញលេញនៃប្រាក់បញ្ញើ hydrate ឧស្ម័ន ចូរនិយាយថា ជាឧទាហរណ៍ បរិមាណខ្យល់សរុបនៅក្នុងបរិយាកាសរបស់ផែនដីគឺតិចជាង 1.8 ដងនៃបរិមាណប៉ាន់ស្មាននៃ hydrates ឧស្ម័ន។ ការប្រមូលផ្តុំសំខាន់ៗនៃជាតិទឹកឧស្ម័នមានទីតាំងនៅជិតឧបទ្វីប Sakhalin តំបន់ធ្នើនៃសមុទ្រភាគខាងជើងនៃប្រទេសរុស្ស៊ី ជម្រាលភាគខាងជើងនៃអាឡាស្កា នៅជិតកោះជប៉ុន និងឆ្នេរសមុទ្រភាគខាងត្បូងនៃអាមេរិកខាងជើង។

ប្រទេសរុស្ស៊ីមានប្រហែល 30,000 ពាន់ពាន់លាន។ គូប m នៃឧស្ម័ន hydrated ដែលជាលំដាប់បីនៃរ៉ិចទ័រខ្ពស់ជាងបរិមាណនៃឧស្ម័នធម្មជាតិប្រពៃណីនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ (32.6 ពាន់ពាន់លានម៉ែត្រគូប) ។

បញ្ហាសំខាន់មួយគឺផ្នែកសេដ្ឋកិច្ចក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍ និងពាណិជ្ជកម្មនៃ hydrates ឧស្ម័ន។ វាថ្លៃពេកក្នុងការយកវានៅថ្ងៃនេះ។

ប្រសិនបើថ្ងៃនេះ ចង្រ្កាន និងឡចំហាយរបស់យើងត្រូវបានផ្គត់ផ្គង់ជាមួយឧស្ម័នផ្ទះដែលចម្រាញ់ចេញពីឧស្ម័ន hydrates នោះ 1 ម៉ែត្រគូបនឹងត្រូវចំណាយច្រើនជាង 18 ដង។

តើ​គេ​ជីក​រ៉ែ​ដោយ​របៀប​ណា?

Clathrates អាចត្រូវបានជីកយកនៅថ្ងៃនេះតាមវិធីផ្សេងៗ។ មានពីរក្រុមសំខាន់ៗនៃវិធីសាស្រ្ត - ការជីកយករ៉ែនៅក្នុងស្ថានភាពឧស្ម័ននិងនៅក្នុងស្ថានភាពរឹង។

ជោគជ័យបំផុតគឺការផលិតនៅក្នុងស្ថានភាពឧស្ម័នពោលគឺវិធីសាស្ត្រ depressurization ។ អាងស្តុកទឹកត្រូវបានបើក ជាកន្លែងដែល hydrates ឧស្ម័នស្ថិតនៅ សម្ពាធចាប់ផ្តើមធ្លាក់ចុះ ដែលនាំ "ព្រិលឧស្ម័ន" ចេញពីតុល្យភាព ហើយវាចាប់ផ្តើមរលួយទៅជាឧស្ម័ន និងទឹក។ បច្ចេកវិទ្យានេះត្រូវបានប្រើប្រាស់ដោយជនជាតិជប៉ុនរួចហើយនៅក្នុងគម្រោងសាកល្បងរបស់ពួកគេ។

គម្រោងរបស់រុស្សីសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវ និងការអភិវឌ្ឍនៃឧស្ម័ន hydrates បានចាប់ផ្តើមនៅក្នុងថ្ងៃនៃសហភាពសូវៀត ហើយត្រូវបានចាត់ទុកថាជាមូលដ្ឋាននៅក្នុងតំបន់នេះ។ ដោយសារតែការរកឃើញនៃតំបន់ឧស្ម័នធម្មជាតិប្រពៃណីមួយចំនួនធំ ដែលមានភាពទាក់ទាញខាងសេដ្ឋកិច្ច និងអាចចូលដំណើរការបាន គម្រោងទាំងអស់ត្រូវបានផ្អាក ហើយបទពិសោធន៍ប្រមូលផ្ដុំត្រូវបានផ្ទេរទៅឱ្យអ្នកស្រាវជ្រាវបរទេស ដែលបន្សល់ទុកនូវការអភិវឌ្ឍន៍ដែលរំពឹងទុកជាច្រើនចេញពីការងារ។

តើឧស្ម័ន hydrates ប្រើនៅឯណា?

ធនធានថាមពលដែលគេស្គាល់តិចតួច ប៉ុន្តែមានសក្តានុពលខ្លាំងអាចប្រើប្រាស់មិនត្រឹមតែសម្រាប់ឡ និងចម្អិនអាហារប៉ុណ្ណោះទេ។ លទ្ធផលនៃសកម្មភាពច្នៃប្រឌិតអាចត្រូវបានចាត់ទុកថាជាបច្ចេកវិទ្យានៃការដឹកជញ្ជូនឧស្ម័នធម្មជាតិនៅក្នុងរដ្ឋ hydrated (HNG) ។ វាស្តាប់ទៅដូចជាស្មុគស្មាញ និងគួរឱ្យខ្លាច ប៉ុន្តែនៅក្នុងការអនុវត្ត អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺច្បាស់ជាង។ បុរសម្នាក់បានបង្កើតគំនិតនៃ "ការវេចខ្ចប់" ឧស្ម័នធម្មជាតិដែលផលិតមិនចូលទៅក្នុងបំពង់ និងមិនចូលទៅក្នុងរថក្រោះរបស់នាវាដឹកប្រេង LNG (រាវនៃឧស្ម័នធម្មជាតិ) ប៉ុន្តែចូលទៅក្នុងសំបកទឹកកកម្យ៉ាងវិញទៀត ដើម្បីបង្កើតសិប្បនិម្មិត។ ឧស្ម័ន hydrates សម្រាប់ដឹកជញ្ជូនឧស្ម័នទៅកាន់អ្នកប្រើប្រាស់។

ជាមួយនឹងបរិមាណប្រៀបធៀបនៃការផ្គត់ផ្គង់ឧស្ម័នពាណិជ្ជកម្ម បច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះ ប្រើប្រាស់ថាមពលតិចជាង 14%ជាងបច្ចេកវិទ្យាឧស្ម័នរាវ (នៅពេលដឹកជញ្ជូនក្នុងចម្ងាយខ្លី) និង 6% តិចនៅពេលដឹកជញ្ជូនក្នុងចម្ងាយជាច្រើនពាន់គីឡូម៉ែត្រ ទាមទារឱ្យមានការកាត់បន្ថយសីតុណ្ហភាពផ្ទុកតិចបំផុត (-20 អង្សាសេធៀបនឹង -162) ។ ដោយសង្ខេបពីកត្តាទាំងអស់ យើងអាចសន្និដ្ឋានថា ការដឹកជញ្ជូនឧស្ម័ន hydrate សន្សំសំចៃជាង ការដឹកជញ្ជូនរាវ 12-30% ។

ជាមួយនឹងការដឹកជញ្ជូនឧស្ម័ន hydrate អ្នកប្រើប្រាស់ទទួលបានផលិតផលពីរគឺ មេតាន និងទឹកស្រស់ (ចម្រាញ់) ដែលធ្វើឱ្យការដឹកជញ្ជូនឧស្ម័នបែបនេះមានភាពទាក់ទាញជាពិសេសសម្រាប់អ្នកប្រើប្រាស់ដែលមានទីតាំងនៅតំបន់ស្ងួត ឬតំបន់ប៉ូល (សម្រាប់រាល់ឧស្ម័ន 170 ម៉ែត្រគូប មានឧស្ម័ន 0.78 ម៉ែត្រគូប។ ) ទឹក) ។

សរុបមក យើងអាចនិយាយបានថា ឧស្ម័ន hydrates គឺជាធនធានថាមពលដ៏សំខាន់នៃអនាគតនៅលើមាត្រដ្ឋានសកលលោក ហើយក៏មានការរំពឹងទុកយ៉ាងធំធេងសម្រាប់តំបន់ប្រេង និងឧស្ម័ននៃប្រទេសរបស់យើង។ ប៉ុន្តែទាំងនេះគឺជាទស្សនវិស័យដែលមើលឃើញឆ្ងាយណាស់ ឥទ្ធិពលដែលយើងអាចមើលឃើញក្នុងរយៈពេល 20 ឬ 30 ឆ្នាំ មិនមែនមុននេះទេ។

ដោយការមិនចូលរួមក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍ទ្រង់ទ្រាយធំនៃឧស្ម័នអ៊ីដ្រូសែន បរិវេណប្រេង និងឧស្ម័នរបស់រុស្ស៊ីអាចប្រឈមនឹងហានិភ័យសំខាន់ៗមួយចំនួន។ Alas, តម្លៃទាបនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះសម្រាប់អ៊ីដ្រូកាបូន និងវិបត្តិសេដ្ឋកិច្ចកំពុងចោទសួរកាន់តែខ្លាំងឡើងអំពីគម្រោងស្រាវជ្រាវ និងការចាប់ផ្តើមនៃការអភិវឌ្ឍន៍ឧស្សាហកម្មនៃអ៊ីដ្រូកាបូន ជាពិសេសនៅក្នុងប្រទេសរបស់យើង។

ឧស្ម័ន hydrates គឺជាដំណោះស្រាយរឹង ដែលជាសារធាតុរំលាយដែលជាបន្ទះគ្រីស្តាល់ដែលមានម៉ូលេគុលទឹក។ ម៉ូលេគុលនៃ "ឧស្ម័នរលាយ" ត្រូវបានដាក់នៅខាងក្នុងទឹកដែលទំហំកំណត់ពីលទ្ធភាពនៃការបង្កើតអ៊ីដ្រូសែនតែពីមេតាន អេតាន ប្រូផេន និងអ៊ីសូប៊ូតេន។ ការបង្កើត hydrates ឧស្ម័នតម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពទាបនិងសម្ពាធដែលការបញ្ចូលគ្នាអាចធ្វើទៅបានក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃអាងស្តុកទឹកតែនៅក្នុងតំបន់ដែលមានស្រទាប់ក្រាស់នៃ permafrost លូតលាស់។

យោងតាមការប៉ាន់ប្រមាណផ្សេងៗ ទុនបំរុងនៃអ៊ីដ្រូកាបូនលើដីនៅក្នុងអ៊ីដ្រូសែនមានចាប់ពី 1.8·10 5 ដល់ 7.6·10 9 គីឡូម៉ែត្រគូប។ ឥឡូវនេះ hydrates ឧស្ម័នធម្មជាតិកំពុងទាក់ទាញការយកចិត្តទុកដាក់ជាពិសេសជាប្រភពដែលអាចកើតមាននៃឥន្ធនៈហ្វូស៊ីល ក៏ដូចជាអ្នកចូលរួមក្នុងការប្រែប្រួលអាកាសធាតុ។

ការបង្កើត hydrates ឧស្ម័ន

ឧស្ម័ន hydrates ត្រូវបានបែងចែកទៅជាបច្ចេកវិទ្យា (សិប្បនិម្មិត) និងធម្មជាតិ (ធម្មជាតិ) ។ ឧស្ម័នដែលគេស្គាល់ទាំងអស់នៅសម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាពជាក់លាក់បង្កើតបានជាគ្រីស្តាល់អ៊ីដ្រូសែន រចនាសម្ព័ន្ធដែលអាស្រ័យលើសមាសធាតុនៃឧស្ម័ន សម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាព។ ជាតិសំណើមអាចមានស្ថេរភាពនៅក្នុងជួរដ៏ធំទូលាយនៃសម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាព។ ឧទហរណ៍មេតានអ៊ីដ្រូសែនមាននៅសម្ពាធពី 2 * 10 -8 ដល់ 2 * 10 3 MPa និងសីតុណ្ហភាពពី 70 ទៅ 350 K ។

លក្ខណៈសម្បត្តិមួយចំនួនរបស់ hydrates គឺមានតែមួយគត់។ ជាឧទាហរណ៍ បរិមាណទឹកមួយកំឡុងពេលផ្លាស់ប្តូរទៅជារដ្ឋ hydrate ភ្ជាប់ 207 បរិមាណនៃមេតាន។ ទន្ទឹមនឹងនេះបរិមាណជាក់លាក់របស់វាកើនឡើង 26% (នៅពេលទឹកត្រជាក់បរិមាណជាក់លាក់របស់វាកើនឡើង 9%) ។ 1 m 3 methane hydrate នៅ P=26 atm និង T=0°C មាន 164 បរិមាណឧស្ម័ន។ ក្នុងករណីនេះចំណែកនៃឧស្ម័នមានចំនួន 0,2 ម 3 សម្រាប់ទឹក 0,8 ម 3 ។ បរិមាណជាក់លាក់នៃមេតាននៅក្នុង hydrate ត្រូវគ្នាទៅនឹងសម្ពាធប្រហែល 1400 atm ។ ការខូចទ្រង់ទ្រាយនៃ hydrate នៅក្នុងបរិមាណបិទជិតត្រូវបានអមដោយការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃសម្ពាធ។ រូបភាព 3.1.1 បង្ហាញដ្យាក្រាមនៃលក្ខខណ្ឌសម្រាប់អត្ថិភាពនៃ hydrate នៃសមាសធាតុមួយចំនួននៃឧស្ម័នធម្មជាតិនៅក្នុងកូអរដោនេសម្ពាធ-សីតុណ្ហភាព។

រូបភាព 3.1.1 - ខ្សែកោងនៃការបង្កើតឧស្ម័ន - hydrate សម្រាប់សមាសធាតុមួយចំនួននៃឧស្ម័នធម្មជាតិ។

លក្ខខណ្ឌបីខាងក្រោមគឺចាំបាច់សម្រាប់ការបង្កើត hydrate ឧស្ម័ន៖

1. លក្ខខណ្ឌកម្ដៅអំណោយផល។ ការបង្កើត hydrates ឧស្ម័នត្រូវបានអនុគ្រោះដោយការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសីតុណ្ហភាពទាបនិងសម្ពាធខ្ពស់។

2. វត្តមាននៃសារធាតុបង្កើតជាតិ hydrate ។ សារធាតុបង្កើតជាតិទឹក រួមមាន មេតាន អេតាន ប្រូផេន កាបូនឌីអុកស៊ីត ជាដើម។

3. ទឹកគ្រប់គ្រាន់។ ទឹកមិនគួរតិចឬច្រើនពេកទេ។

ដើម្បីបងា្ករការបង្កើតឧស្ម័ន hydrate វាគ្រប់គ្រាន់ក្នុងការដកចេញនូវលក្ខខណ្ឌមួយក្នុងចំណោមលក្ខខណ្ឌទាំងបី។

ឧស្ម័នធម្មជាតិ hydrates គឺជាសារធាតុរ៉ែដែលអាចបំប្លែងបាន ការបង្កើត និងការរលួយដែលអាស្រ័យលើសីតុណ្ហភាព សម្ពាធ សមាសធាតុគីមីនៃឧស្ម័ន និងទឹក លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ឧបករណ៍ផ្ទុក porous ។ល។

សរីរវិទ្យានៃ hydrates ឧស្ម័នមានភាពចម្រុះណាស់។ បច្ចុប្បន្ននេះគ្រីស្តាល់មានបីប្រភេទសំខាន់ៗ៖

គ្រីស្តាល់ដ៏ធំ។ ពួកវាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយសារតែការ sorption នៃឧស្ម័ននិងទឹកនៅលើផ្ទៃទាំងមូលនៃគ្រីស្តាល់រីកលូតលាស់ជាបន្តបន្ទាប់;

គ្រីស្តាល់វីស្គី។ កើតឡើងក្នុងអំឡុងពេល sorption ផ្លូវរូងក្រោមដីនៃម៉ូលេគុលទៅមូលដ្ឋាននៃគ្រីស្តាល់រីកលូតលាស់មួយ;

គ្រីស្តាល់ជែល។ ពួកវាត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅក្នុងបរិមាណទឹកពីឧស្ម័នដែលរំលាយនៅក្នុងវានៅពេលដែលលក្ខខណ្ឌនៃការបង្កើតជាតិទឹកត្រូវបានឈានដល់។

នៅក្នុងស្រទាប់ថ្ម hydrates អាចត្រូវបានចែកចាយក្នុងទម្រង់នៃការរួមបញ្ចូលមីក្រូទស្សន៍ ឬបង្កើតជាភាគល្អិតធំៗ រហូតដល់ស្រទាប់ពង្រីកដែលមានកម្រាស់ជាច្រើនម៉ែត្រ។

ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធ clathrate របស់វា បរិមាណឧស្ម័ន hydrate តែមួយអាចផ្ទុកឧស្ម័នសុទ្ធរហូតដល់ 160-180 វ៉ុល។ ដង់ស៊ីតេនៃ hydrate គឺទាបជាងដង់ស៊ីតេនៃទឹក និងទឹកកក (សម្រាប់ methane hydrate ប្រហែល 900 គីឡូក្រាម / m³) ។

បាតុភូតខាងក្រោមរួមចំណែកដល់ការបង្កើនល្បឿននៃ hydrates ឧស្ម័ន:

· ភាពច្របូកច្របល់។ ការបង្កើត hydrates ឧស្ម័នដំណើរការយ៉ាងសកម្មនៅក្នុងតំបន់ដែលមានអត្រាលំហូរខ្ពស់នៃឧបករណ៍ផ្ទុក។ នៅពេលលាយឧស្ម័ននៅក្នុងបំពង់បង្ហូរធុងដំណើរការឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរកំដៅជាដើម។ អាំងតង់ស៊ីតេនៃការបង្កើត hydrate ឧស្ម័នកើនឡើង។

មជ្ឈមណ្ឌលនៃការគ្រីស្តាល់។ ចំណុចកណ្តាលនៃគ្រីស្តាល់គឺជាចំណុចមួយដែលមានលក្ខខណ្ឌអំណោយផលសម្រាប់ការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលមួយ ក្នុងករណីនេះការបង្កើតដំណាក់កាលរឹងពីវត្ថុរាវមួយ។

· ទឹកឥតគិតថ្លៃ។ វត្តមាននៃទឹកដោយឥតគិតថ្លៃមិនមែនជាតម្រូវការជាមុនសម្រាប់ការបង្កើតជាតិទឹកនោះទេប៉ុន្តែអាំងតង់ស៊ីតេនៃដំណើរការនេះនៅក្នុងវត្តមាននៃទឹកដោយឥតគិតថ្លៃកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំង។ លើសពីនេះទៀតចំណុចប្រទាក់ទឹក - ឧស្ម័នគឺជាមជ្ឈមណ្ឌលងាយស្រួលនៃការគ្រីស្តាល់សម្រាប់ការបង្កើត hydrates ឧស្ម័ន។

រចនាសម្ព័ន្ធនៃ hydrates

នៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធនៃឧស្ម័ន hydrates ម៉ូលេគុលទឹកបង្កើតជាស៊ុមបើកចំហ (ឧទាហរណ៍បន្ទះឈើ) ដែលក្នុងនោះមានបែហោងធ្មែញ។ វាត្រូវបានបង្កើតឡើងថា បែហោងធ្មែញក្របខ័ណ្ឌជាធម្មតាមាន 12 ជ្រុង (បែហោងធ្មែញតូច) 14-, 16- និង 20-sided (បែហោងធ្មែញ “ធំ”) ខូចទ្រង់ទ្រាយបន្តិចទាក់ទងទៅនឹងរូបរាងដ៏ល្អ។ បែហោងធ្មែញទាំងនេះអាចត្រូវបានកាន់កាប់ដោយម៉ូលេគុលឧស្ម័ន ("ម៉ូលេគុលភ្ញៀវ") ។ ម៉ូលេគុលឧស្ម័នត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងស៊ុមទឹកដោយចំណង van der Waals ។ ជាទូទៅសមាសភាពនៃអ៊ីដ្រូសែនឧស្ម័នត្រូវបានពិពណ៌នាដោយរូបមន្ត M n H 2 O ដែល M គឺជាម៉ូលេគុលឧស្ម័នបង្កើតអ៊ីដ្រូសែន n គឺជាចំនួនម៉ូលេគុលទឹកក្នុងមួយម៉ូលេគុលឧស្ម័នដែលរួមបញ្ចូល ហើយ n គឺជាចំនួនអថេរអាស្រ័យលើ ប្រភេទនៃម៉ាស៊ីនភ្លើង hydrate សម្ពាធ និងសីតុណ្ហភាព។

បែហោងធ្មែញរួមផ្សំគ្នាបង្កើតជារចនាសម្ព័ន្ធបន្តនៃប្រភេទផ្សេងៗ។ យោងទៅតាមចំណាត់ថ្នាក់ដែលទទួលយកពួកគេត្រូវបានគេហៅថា CS, TS, GS - រៀងគ្នា, គូប, tetragonal និង hexagonal រចនាសម្ព័ន្ធ។ នៅក្នុងធម្មជាតិ ជាតិទឹកនៃប្រភេទ KS-I (eng. sI), KS-II (eng. sII) គឺជារឿងធម្មតាបំផុត ខណៈពេលដែលនៅសល់គឺអាចរំលាយបាន។

តារាង 3.2.1 - រចនាសម្ព័ន្ធមួយចំនួននៃក្របខ័ណ្ឌ clathrate នៃ hydrates ឧស្ម័ន។

រូបភាព 3.2.1 - ការកែប្រែគ្រីស្តាល់នៃ hydrates ឧស្ម័ន។

ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃសីតុណ្ហភាព និងការថយចុះនៃសម្ពាធ hydrate decomposes ចូលទៅក្នុងឧស្ម័ន និងទឹកជាមួយនឹងការស្រូបយកបរិមាណដ៏ច្រើននៃកំដៅ។ ការរលាយនៃជាតិទឹកក្នុងបរិមាណបិទជិត ឬក្នុងមជ្ឈដ្ឋាន porous (លក្ខខណ្ឌធម្មជាតិ) នាំឱ្យមានការកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៃសម្ពាធ។

អ៊ីដ្រូសែនគ្រីស្តាល់មានភាពធន់ទ្រាំអគ្គិសនីខ្ពស់ បញ្ចេញសំឡេងបានល្អ និងមិនអាចជ្រាបចូលបានចំពោះម៉ូលេគុលទឹក និងឧស្ម័ន។ ពួកវាត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយចរន្តកំដៅទាបមិនធម្មតា (សម្រាប់មេតានអ៊ីដ្រូសែននៅ 273 K វាទាបជាងទឹកកកប្រាំដង) ។

ដើម្បីពិពណ៌នាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិនៃទែរម៉ូឌីណាមិកនៃ hydrates ទ្រឹស្ដី van der Waals-Platteu បច្ចុប្បន្នត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយ។ បទប្បញ្ញត្តិសំខាន់ៗនៃទ្រឹស្តីនេះ៖

· បន្ទះឈើមិនខូចទ្រង់ទ្រាយអាស្រ័យលើកម្រិតនៃការបំពេញជាមួយម៉ូលេគុលភ្ញៀវ ឬតាមប្រភេទរបស់វា។

បែហោងធ្មែញម៉ូលេគុលនីមួយៗអាចមានម៉ូលេគុលភ្ញៀវមិនលើសពីមួយ;

អន្តរកម្មនៃម៉ូលេគុលភ្ញៀវគឺមានការធ្វេសប្រហែស។

រូបវិទ្យាស្ថិតិអនុវត្តចំពោះការពិពណ៌នា។

ថ្វីបើមានការពិពណ៌នាជោគជ័យនៃលក្ខណៈនៃទែរម៉ូឌីណាមិកក៏ដោយ ទ្រឹស្ដី van der Waals-Platteu ផ្ទុយនឹងទិន្នន័យនៃការពិសោធន៍មួយចំនួន។ ជាពិសេសវាត្រូវបានបង្ហាញថាម៉ូលេគុលភ្ញៀវអាចកំណត់ទាំងស៊ីមេទ្រីនៃបន្ទះគ្រីស្តាល់ hydrate និងលំដាប់នៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលនៃ hydrate ។ លើសពីនេះ ឥទ្ធិពលដ៏ខ្លាំងរបស់ភ្ញៀវលើម៉ូលេគុលម៉ាស៊ីនត្រូវបានគេរកឃើញ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការកើនឡើងនូវប្រេកង់ដែលទំនងបំផុតនៃលំយោលធម្មជាតិ។

ឧស្ម័នធម្មជាតិភាគច្រើន (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S, isobutane ។ តំបន់នៃអត្ថិភាពរបស់ពួកគេត្រូវបានបង្ខាំងទៅនឹងដីល្បាប់បាតសមុទ្រនិងតំបន់នៃ permafrost ។ អ៊ីដ្រូសែនឧស្ម័នធម្មជាតិដែលលេចធ្លោជាងគេគឺមេតាន និងកាបូនឌីអុកស៊ីត hydrates ។

កំឡុងពេលផលិតឧស្ម័ន ជាតិទឹកអាចបង្កើតបាននៅក្នុងអណ្តូង ទំនាក់ទំនងឧស្សាហកម្ម និងបំពង់បង្ហូរឧស្ម័នសំខាន់ៗ។ ដោយត្រូវបានដាក់នៅលើជញ្ជាំងនៃបំពង់ hydrates កាត់បន្ថយការហូរចូលរបស់វា។ ដើម្បីប្រយុទ្ធប្រឆាំងនឹងការបង្កើតអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងវាលឧស្ម័ន សារធាតុទប់ស្កាត់ផ្សេងៗ (ជាតិអាល់កុល មេទីល គ្លីកូល ដំណោះស្រាយ CaCl2 30%) ត្រូវបានបញ្ចូលទៅក្នុងអណ្តូង និងបំពង់បង្ហូរ ហើយសីតុណ្ហភាពនៃលំហូរឧស្ម័នត្រូវបានរក្សានៅខាងលើសីតុណ្ហភាពនៃការបង្កើតអ៊ីដ្រូសែនដោយប្រើឧបករណ៍កម្តៅ អ៊ីសូឡង់កម្ដៅ។ នៃបំពង់បង្ហូរប្រេង និងការជ្រើសរើសរបៀបប្រតិបត្តិការដែលធានានូវសីតុណ្ហភាពអតិបរមានៃចរន្តឧស្ម័ន។ ដើម្បីទប់ស្កាត់ការបង្កើតជាតិទឹកនៅក្នុងបំពង់បង្ហូរឧស្ម័នសំខាន់ៗ ការសម្ងួតឧស្ម័នមានប្រសិទ្ធភាពបំផុត - ការបន្សុតឧស្ម័នចេញពីចំហាយទឹក។

សមាសភាពនិងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃទឹក។

ប្រហែល 71% នៃផ្ទៃផែនដីត្រូវបានគ្របដណ្តប់ដោយទឹក (មហាសមុទ្រសមុទ្របឹងទន្លេទឹកកក) - 361.13 លានគីឡូម៉ែត្រការ៉េ។ នៅលើផែនដី ទឹកប្រហែល 96.5% នៅក្នុងមហាសមុទ្រ 1.7% នៃទុនបំរុងរបស់ពិភពលោកគឺជាទឹកក្រោមដី 1.7% ទៀតជាផ្ទាំងទឹកកក និងផ្ទាំងទឹកកកនៃអង់តាក់ទិក និងហ្គ្រីនឡែន ផ្នែកតូចមួយនៅក្នុងទន្លេ បឹង និងវាលភក់ និង 0.001% នៅក្នុង ពពក (បង្កើតឡើងពីភាគល្អិតនៃទឹកកក និងទឹករាវដែលផ្អាកនៅលើអាកាស)។ ទឹកនៅលើផែនដីភាគច្រើនមានជាតិប្រៃ មិនស័ក្តិសមសម្រាប់កសិកម្ម និងការផឹក។ ចំណែកនៃទឹកសាបគឺប្រហែល 2.5% ហើយ 98.8% នៃទឹកនេះគឺនៅក្នុងផ្ទាំងទឹកកក និងទឹកក្រោមដី។ តិចជាង 0.3% នៃទឹកសាបទាំងអស់ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងទន្លេ បឹង និងបរិយាកាស ហើយបរិមាណតិចជាងនេះ (0.003%) ត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងសារពាង្គកាយមានជីវិត។

តួនាទីរបស់ទឹកក្នុងប្រភពដើម និងការថែរក្សាជីវិតនៅលើផែនដី ក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធគីមីនៃសារពាង្គកាយមានជីវិត ក្នុងការបង្កើតអាកាសធាតុ និងអាកាសធាតុគឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់។ ទឹកគឺជាសារធាតុសំខាន់បំផុតសម្រាប់សត្វមានជីវិតទាំងអស់នៅលើភពផែនដី។

សមាសធាតុគីមីនៃទឹក។

ទឹក (អ៊ីដ្រូសែនអុកស៊ីដ) គឺជាសមាសធាតុអសរីរាង្គគោលពីរដែលមានរូបមន្តគីមី H 2 O. ម៉ូលេគុលទឹកមានអាតូមអ៊ីដ្រូសែនពីរ និងអុកស៊ីហ្សែនមួយ ដែលត្រូវបានភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកដោយចំណង covalent ។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌធម្មតា វាគឺជាអង្គធាតុរាវថ្លា គ្មានពណ៌ (ក្នុងបរិមាណតូចមួយ) ក្លិន និងរសជាតិ។ នៅក្នុងសភាពរឹង វាត្រូវបានគេហៅថាទឹកកក (គ្រីស្តាល់ទឹកកកអាចបង្កើតជាព្រិល ឬសាយ) ហើយនៅក្នុងស្ថានភាពឧស្ម័ន វាត្រូវបានគេហៅថាចំហាយទឹក។ ទឹកក៏អាចមានជាគ្រីស្តាល់រាវ (នៅលើផ្ទៃ hydrophilic)។ វាគឺប្រហែល 0.05 នៃម៉ាស់ផែនដី។

សមាសភាពនៃទឹកអាចត្រូវបានកំណត់ដោយប្រើប្រតិកម្ម decomposition ដោយចរន្តអគ្គិសនី។ បរិមាណអ៊ីដ្រូសែនពីរត្រូវបានបង្កើតឡើងក្នុងមួយបរិមាណនៃអុកស៊ីសែន (បរិមាណឧស្ម័នគឺសមាមាត្រទៅនឹងបរិមាណសារធាតុ):

2H 2 O \u003d 2H 2 + O 2

ទឹកត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយម៉ូលេគុល។ ម៉ូលេគុលនីមួយៗមានអាតូមអ៊ីដ្រូសែនពីរដែលភ្ជាប់ដោយចំណង covalent ទៅអាតូមអុកស៊ីសែនមួយ។ មុំរវាងចំណងគឺប្រហែល 105º។

ទុនបំរុងនៃឧស្ម័ន shale របស់ពិភពលោកត្រូវបានប៉ាន់ប្រមាណថាមានប្រហែល 200 ពាន់ពាន់លានម៉ែត្រគូប ឧស្ម័នធម្មតា (រួមទាំងប្រេងដែលពាក់ព័ន្ធ) - នៅ 300 ពាន់ពាន់លានម៉ែត្រគូប ... ប៉ុន្តែនេះគ្រាន់តែជាផ្នែកមួយធ្វេសប្រហែសនៃបរិមាណឧស្ម័នធម្មជាតិសរុបនៅលើផែនដី។ ផ្នែក រកឃើញក្នុងទម្រង់ជាឧស្ម័ន hydrates នៅបាតសមុទ្រ. hydrates បែបនេះគឺជា clathrates នៃម៉ូលេគុលឧស្ម័នធម្មជាតិ (ជាចម្បង methane hydrate) ។ បន្ថែមពីលើបាតសមុទ្រ ជាតិទឹកឧស្ម័នមាននៅក្នុង permafrost ។

វានៅតែពិបាកក្នុងការកំណត់ឱ្យបានត្រឹមត្រូវនូវទុនបំរុងនៃ hydrates ឧស្ម័ននៅបាតមហាសមុទ្រ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ យោងទៅតាមការប៉ាន់ប្រមាណជាមធ្យម មានមេតានប្រហែល 100 quadrillion ម៉ែត្រគូប (នៅពេលកាត់បន្ថយដល់សម្ពាធបរិយាកាស)។ ដូច្នេះ ទុនបំរុងឧស្ម័នក្នុងទម្រង់ជាជាតិទឹកនៅបាតមហាសមុទ្រពិភពលោក គឺធំជាងថ្មសែល និងឧស្ម័នធម្មតាមួយរយដងរួមបញ្ចូលគ្នា។

hydrates ឧស្ម័នមានសមាសភាពផ្សេងគ្នា, ទាំងនេះគឺ សមាសធាតុគីមីប្រភេទ clathrate(ដែលគេហៅថាបន្ទះឈើ clathrate) នៅពេលដែលអាតូមបរទេសឬម៉ូលេគុល ("ភ្ញៀវ") អាចជ្រាបចូលទៅក្នុងបែហោងធ្មែញនៃបន្ទះគ្រីស្តាល់ "ម៉ាស៊ីន" (ទឹក) ។ នៅក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ សារធាតុ clathrate ដ៏ល្បីល្បាញបំផុតគឺ ស៊ុលទង់ដែង (ស៊ុលទង់ដែង) ដែលមានពណ៌ខៀវភ្លឺ (ពណ៌នេះមានតែនៅក្នុងគ្រីស្តាល់អ៊ីដ្រូសែនទេ ស៊ុលទង់ដែងគ្មានជាតិទឹក មានពណ៌ស)។

ជាតិសំណើមឧស្ម័នក៏ជាគ្រីស្តាល់ hydrates ផងដែរ។ នៅផ្នែកខាងក្រោមនៃមហាសមុទ្រ ដែលជាកន្លែងសម្រាប់ហេតុផលមួយចំនួន ឧស្ម័នធម្មជាតិត្រូវបានបញ្ចេញ ឧស្ម័នធម្មជាតិមិនឡើងដល់ផ្ទៃនោះទេ ប៉ុន្តែត្រូវបានភ្ជាប់ដោយសារធាតុគីមីជាមួយនឹងទឹក បង្កើតបានជាគ្រីស្តាល់អ៊ីដ្រូសែន។ ដំណើរការនេះគឺអាចធ្វើទៅបាននៅជម្រៅដ៏អស្ចារ្យ តើសម្ពាធនៅឯណាឬនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌ permafrost ដែលជាកន្លែងដែល សីតុណ្ហភាពអវិជ្ជមានជានិច្ច.

ឧស្ម័ន hydrates (ជាពិសេស methane hydrate) គឺជាសារធាតុរឹង និងគ្រីស្តាល់។ 1 បរិមាណនៃឧស្ម័ន hydrate មាន 160-180 បរិមាណនៃឧស្ម័នធម្មជាតិសុទ្ធ។ ដង់ស៊ីតេនៃអ៊ីដ្រូសែនឧស្ម័នគឺប្រហែល 0,9 ក្រាម / សង់ទីម៉ែត្រ 3 ដែលតិចជាងដង់ស៊ីតេនៃទឹកនិងទឹកកក។ ពួកវាស្រាលជាងទឹក ហើយគួរតែអណ្តែតឡើង ហើយបន្ទាប់មកឧស្ម័ន hydrate នឹងរលាយទៅជាមេតាន និងទឹកជាមួយនឹងការថយចុះនៃសម្ពាធ ហើយទាំងមូលនឹងហួត។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយនេះមិនកើតឡើងទេ។

នេះត្រូវបានរារាំងដោយថ្ម sedimentary នៃជាន់មហាសមុទ្រ - វាស្ថិតនៅលើពួកវាដែលការបង្កើតជាតិទឹកកើតឡើង។ អន្តរកម្មជាមួយថ្ម sedimentary នៃបាត hydrate មិនអាចលេចចេញមកបានទេ។ ដោយសារបាតមិនមានរាងសំប៉ែត ប៉ុន្តែត្រូវបានចូលបន្ទាត់ នោះបណ្តើរៗនៃសំណាកឧស្ម័ន hydrates រួមជាមួយនឹងថ្ម sedimentary លិចចុះក្រោម និងបង្កើតជាប្រាក់បញ្ញើរួមគ្នា។ តំបន់នៃការបង្កើត hydrate គឺនៅខាងក្រោម ដែលឧស្ម័នធម្មជាតិបានមកពីប្រភពមួយ។ ដំណើរការនៃការបង្កើតប្រាក់បញ្ញើនៃប្រភេទនេះមានរយៈពេលយូរហើយឧស្ម័ន hydrates នៅក្នុងទម្រង់ "សុទ្ធ" មិនមានទេពួកគេត្រូវបានអមដោយថ្មចាំបាច់។ លទ្ធផលគឺវាល hydrate ឧស្ម័ន - ការប្រមូលផ្តុំនៃថ្ម hydrate ឧស្ម័ននៅលើបាតសមុទ្រ។

ការបង្កើតឧស្ម័ន hydrates តម្រូវឱ្យមានសីតុណ្ហភាពទាបឬសម្ពាធខ្ពស់។ ការបង្កើត methane hydrate នៅសម្ពាធបរិយាកាសអាចធ្វើទៅបានតែនៅសីតុណ្ហភាព -80 ° C ។ ការសាយសត្វបែបនេះគឺអាចធ្វើទៅបាន (ហើយសូម្បីតែកម្រណាស់) មានតែនៅក្នុងទ្វីបអង់តាក់ទិកប៉ុណ្ណោះ ប៉ុន្តែនៅក្នុងស្ថានភាពដែលអាចបំប្លែងបាន ជាតិសំណើមឧស្ម័នអាចមាននៅសម្ពាធបរិយាកាស និងនៅសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ជាង។ ប៉ុន្តែសីតុណ្ហភាពទាំងនេះនៅតែជាអវិជ្ជមាន - សំបកទឹកកកដែលបង្កើតឡើងដោយការបែកបាក់នៃស្រទាប់ខាងលើការពារជាតិសំណើមបន្ថែមទៀតពីការពុកផុយ ដែលជាអ្វីដែលកើតឡើងនៅក្នុងតំបន់ permafrost ។

ជាលើកដំបូង អ៊ីដ្រូសែនឧស្ម័នត្រូវបានជួបប្រទះក្នុងអំឡុងពេលនៃការអភិវឌ្ឍន៍នៃវាល Messoyakhskoye ដែលហាក់ដូចជាធម្មតា (Yamal-Nenets ស្វយ័ត Okrug) ក្នុងឆ្នាំ 1969 ដែលតាមរយៈកត្តារួមបញ្ចូលគ្នា វាអាចទាញយកឧស្ម័នធម្មជាតិដោយផ្ទាល់ពី hydrates ឧស្ម័ន - អំពី ៣៦% នៃបរិមាណឧស្ម័នដែលស្រង់ចេញពីវាមានប្រភព hydrate ។

ក្រៅពីនេះ ប្រតិកម្ម decomposition ឧស្ម័ន hydrate គឺ endothermicនោះគឺថាមពលកំឡុងពេល decomposition ត្រូវបានស្រូបចេញពីបរិយាកាសខាងក្រៅ។ លើសពីនេះ ថាមពលច្រើនត្រូវតែចំណាយ៖ ប្រសិនបើអ៊ីដ្រូសែនចាប់ផ្តើមរលួយ វាត្រជាក់ដោយខ្លួនវា ហើយការរលួយរបស់វាឈប់។

នៅសីតុណ្ហភាព 0 ° C មេតានអ៊ីដ្រូសែននឹងមានស្ថេរភាពនៅសម្ពាធ 2.5 MPa ។ សីតុណ្ហភាពទឹកនៅជិតបាតសមុទ្រនិងមហាសមុទ្រគឺយ៉ាងតឹងរឹង +4 ° C - នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌបែបនេះទឹកមានដង់ស៊ីតេខ្ពស់បំផុត។ នៅសីតុណ្ហភាពនេះ សម្ពាធដែលចាំបាច់សម្រាប់អត្ថិភាពនៃមេតានអ៊ីដ្រូសែនមានស្ថេរភាពនឹងកើនឡើងពីរដងរួចទៅហើយនៅ 0 ° C ហើយនឹងមាន 5 MPa ។ ដូច្នោះហើយមេតាន hydrate អាចកើតឡើងតែប៉ុណ្ណោះ នៅជម្រៅទឹកលើសពី 500 ម៉ែត្រ ចាប់តាំងពីទឹកប្រហែល 100 ម៉ែត្រត្រូវគ្នាទៅនឹងសម្ពាធ 1 MPa ។

បន្ថែមពីលើ hydrates ឧស្ម័ន "ធម្មជាតិ" ការបង្កើត hydrates ឧស្ម័នគឺជាបញ្ហាដ៏ធំមួយនៅក្នុង បំពង់បង្ហូរឧស្ម័នសំខាន់ៗមានទីតាំងនៅក្នុងអាកាសធាតុក្តៅ និងត្រជាក់ ចាប់តាំងពី hydrates ឧស្ម័នអាចស្ទះបំពង់បង្ហូរឧស្ម័ន និងកាត់បន្ថយលំហូររបស់វា។ ដើម្បីបងា្កររឿងនេះកុំឱ្យកើតមានឡើង សារធាតុទប់ស្កាត់អ៊ីដ្រូសែនមួយចំនួនតូចត្រូវបានបន្ថែមទៅក្នុងឧស្ម័នធម្មជាតិ ភាគច្រើនជាជាតិអាល់កុលមេទីល ឌីអេធីលីន គ្លីខូល ទ្រីអេទីលីន គ្លីខូល និងជួនកាលដំណោះស្រាយក្លរួ (ជាចម្បងអំបិលធម្មតា ឬកាល់ស្យូមក្លរួថោក) ត្រូវបានប្រើប្រាស់។ ឬពួកគេគ្រាន់តែប្រើកំដៅការពារឧស្ម័នពីការត្រជាក់ដល់សីតុណ្ហភាពនៃការចាប់ផ្តើមនៃការបង្កើត hydrate ។

ដោយសារទុនបំរុងដ៏ធំនៃ hydrates ឧស្ម័ន ការចាប់អារម្មណ៍លើពួកវាគឺខ្ពស់ណាស់ - បន្ទាប់ពីទាំងអស់ ក្រៅពីតំបន់សេដ្ឋកិច្ច 200 ម៉ាយ មហាសមុទ្រគឺជាទឹកដីអព្យាក្រឹត និង ប្រទេសណាមួយអាចចាប់ផ្តើមទាញយកឧស្ម័នធម្មជាតិពីធនធានធម្មជាតិប្រភេទនេះ។ . ដូច្នេះវាទំនងជាថា ឧស្ម័នធម្មជាតិពីឧស្ម័ន hydrates គឺជាឥន្ធនៈនៃអនាគតដ៏ខ្លីនេះ ប្រសិនបើវាអាចត្រូវបានបង្កើតវិធីសន្សំសំចៃដើម្បីទាញយកវា។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការទាញយកឧស្ម័នធម្មជាតិពី hydrates គឺជាកិច្ចការដ៏លំបាកជាងការទាញយកឧស្ម័ន shale ដែលផ្អែកលើធារាសាស្ត្របំបែកនៃ shale ប្រេង។ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការទាញយក hydrates ឧស្ម័នរបស់វាតាមន័យប្រពៃណី: ស្រទាប់នៃ hydrates មានទីតាំងនៅលើបាតសមុទ្រ ហើយគ្រាន់តែខួងអណ្តូងមួយគឺមិនគ្រប់គ្រាន់ទេ។ ត្រូវការបំបែកជាតិសំណើម.

នេះអាចត្រូវបានធ្វើដោយការបន្ថយសម្ពាធក្នុងវិធីណាមួយ (វិធីសាស្ត្រទីមួយ) ឬដោយការកំដៅថ្មជាមួយនឹងអ្វីមួយ (វិធីសាស្ត្រទីពីរ) ។ វិធីសាស្រ្តទីបីពាក់ព័ន្ធនឹងការរួមបញ្ចូលគ្នានៃសកម្មភាពទាំងពីរ។ បន្ទាប់ពីនោះវាចាំបាច់ក្នុងការប្រមូលឧស្ម័នដែលបានបញ្ចេញ។ វាក៏មិនអាចទទួលយកបានដែរសម្រាប់មេតានចូលទៅក្នុងបរិយាកាស ពីព្រោះមេតានគឺជាឧស្ម័នផ្ទះកញ្ចក់ដ៏រឹងមាំ ដែលធ្វើសកម្មភាពខ្លាំងជាងកាបូនឌីអុកស៊ីតប្រហែល 20 ដង។ តាមទ្រឹស្តី វាអាចប្រើសារធាតុទប់ស្កាត់ (ដូចគ្នាដែលប្រើក្នុងបំពង់បង្ហូរឧស្ម័ន) ប៉ុន្តែតាមពិតតម្លៃនៃសារធាតុទប់ស្កាត់គឺខ្ពស់ពេកសម្រាប់ការប្រើប្រាស់ជាក់ស្តែង។

ភាពទាក់ទាញនៃការផលិតឧស្ម័ន hydrate សម្រាប់ប្រទេសជប៉ុនគឺថា យោងតាមការសិក្សា ultrasonic ទុនបំរុង hydrate ឧស្ម័ននៅក្នុងមហាសមុទ្រនៅជិតប្រទេសជប៉ុនត្រូវបានគេប៉ាន់ប្រមាណក្នុងចន្លោះពី 4 ទៅ 20 ពាន់ពាន់លានម៉ែត្រគូប។ វាមានស្រទាប់ hydrate ជាច្រើននៅក្នុងតំបន់ផ្សេងទៀតនៃមហាសមុទ្រ។ ជាពិសេស មានទុនបំរុងដ៏ធំនៃជាតិទឹកនៅបាតសមុទ្រខ្មៅ (តាមការប៉ាន់ប្រមាណប្រមាណ ៣០ពាន់ពាន់លានម៉ែត្រគូប) និងសូម្បីតែនៅបាតបឹងបៃកាល់។

ជាអ្នកត្រួសត្រាយផ្លូវក្នុងការទាញយកឧស្ម័នធម្មជាតិពី hydratesក្រុមហ៊ុនជប៉ុន Japan Oil, Gas and Metal National Corporarion បាននិយាយ។ ប្រទេសជប៉ុនជាប្រទេសដែលមានការអភិវឌ្ឍន៍ខ្លាំង ប៉ុន្តែធនធានធម្មជាតិក្រីក្រខ្លាំង ហើយជាប្រទេសនាំចូលឧស្ម័នធម្មជាតិច្រើនជាងគេក្នុងពិភពលោក ដែលតម្រូវការបានកើនឡើងចាប់តាំងពីឧបទ្ទវហេតុនៅរោងចក្រថាមពលនុយក្លេអ៊ែរ Fukushima មកម្ល៉េះ។

សម្រាប់​ការ​ពិសោធន៍​ផលិត​មេតាន​អ៊ីដ្រាត​ដោយ​ប្រើ​កប៉ាល់​ខួង​នោះ អ្នកឯកទេស​ជប៉ុន ជ្រើសរើសជម្រើសកាត់បន្ថយសម្ពាធ (ការបង្ហាប់) . ការផលិតសាកល្បងនៃឧស្ម័នធម្មជាតិពី hydrates ត្រូវបានអនុវត្តដោយជោគជ័យប្រហែល 80 គីឡូម៉ែត្រភាគខាងត្បូងនៃឧបទ្វីប Atsumi ជាកន្លែងដែលសមុទ្រមានជម្រៅប្រហែលមួយគីឡូម៉ែត្រ។ នាវាស្រាវជ្រាវរបស់ប្រទេសជប៉ុន Chikyu បាននឹងកំពុងខួងអណ្តូងសាកល្បងចំនួន 3 ដល់ជម្រៅ 260 ម៉ែត្រ (មិនរាប់បញ្ចូលជម្រៅមហាសមុទ្រ) អស់រយៈពេលប្រហែលមួយឆ្នាំ (ចាប់តាំងពីខែកុម្ភៈ ឆ្នាំ 2012)។ ដោយមានជំនួយពីបច្ចេកវិទ្យា depressurization ពិសេស hydrates ឧស្ម័ន decomposed ។

ទោះបីជាការផលិតសាកល្បងមានរយៈពេលត្រឹមតែ 6 ថ្ងៃ (ចាប់ពីថ្ងៃទី 12 ដល់ថ្ងៃទី 18 ខែមីនា ឆ្នាំ 2013) បើទោះបីជាការផលិតរយៈពេលពីរសប្តាហ៍ត្រូវបានគ្រោងទុកក៏ដោយ (អាកាសធាតុអាក្រក់បានជ្រៀតជ្រែក)។ ឧស្ម័នធម្មជាតិ 120 ពាន់ម៉ែត្រគូបត្រូវបានផលិត (ជាមធ្យម 20 ពាន់ម៉ែត្រគូបក្នុងមួយថ្ងៃ) ។ ក្រសួងសេដ្ឋកិច្ច ពាណិជ្ជកម្ម និងឧស្សាហកម្មនៃប្រទេសជប៉ុនបានពណ៌នាលទ្ធផលផលិតកម្មថា "គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍" ដែលទិន្នផលលើសពីការរំពឹងទុករបស់អ្នកឯកទេសជប៉ុន។

ការអភិវឌ្ឍន៍ឧស្សាហកម្មពេញលេញនៃវិស័យនេះត្រូវបានគ្រោងនឹងចាប់ផ្តើមនៅក្នុងឆ្នាំ 2018-2019 បន្ទាប់ពី "ការអភិវឌ្ឍន៍នៃបច្ចេកវិទ្យាសមស្រប"។ ថាតើបច្ចេកវិទ្យាទាំងនេះនឹងទទួលបានផលចំណេញ និងថាតើពួកគេនឹងបង្ហាញខ្លួនឬអត់ - ពេលវេលានឹងប្រាប់។ បញ្ហាបច្ចេកវិទ្យាច្រើនពេកនឹងត្រូវដោះស្រាយ។ បន្ថែមពីលើការផលិតឧស្ម័នផងដែរ។ វានឹងចាំបាច់ត្រូវបង្ហាប់ឬរាវដែលនឹងត្រូវការម៉ាស៊ីនបង្ហាប់ដ៏មានអានុភាពនៅលើកប៉ាល់ ឬរោងចក្រ cryogenic ។ ដូច្នេះការផលិត hydrates ឧស្ម័នទំនងជាចំណាយច្រើនជាង shale gas ដែលតម្លៃផលិតគឺ $ 120-150 ក្នុង 1 ពាន់ម៉ែត្រគូប។ សម្រាប់ការប្រៀបធៀប: តម្លៃនៃឧស្ម័នប្រពៃណីពីវាលបុរាណមិនលើសពី 50 ដុល្លារក្នុងមួយពាន់ម៉ែត្រគូប។

Nikolai Blinkov