Um hidrato de gás é uma massa de gelo com um gás hidrocarboneto contido nela, na maioria das vezes metano, ou é uma mistura de água e metano em certas concentrações, capaz de formar gelo sob certas condições termobáricas. O hidrato de gás, por exemplo, é formado a 0 graus Celsius e a uma pressão de 25 atmosferas. Se a temperatura for mais alta, é necessário um aumento na pressão da água para a formação de hidrato de gás. É por isso que os hidratos de gás são encontrados principalmente em oceanos e mares em profundidades de 300 a 1200 metros.

O principal elemento de um hidrato de gás é uma célula cristalina de moléculas de água, dentro da qual é colocada uma molécula de gás combustível. As células formam uma rede cristalina densa, semelhante ao gelo.

Os hidratos de gás foram descobertos pela primeira vez em meados da década de 1970 por pescadores canadenses. Muitas vezes, quando as redes de arrasto com peixes eram levantadas das profundezas, grandes pedaços de uma substância semelhante à neve manchados com lodo do fundo acabavam por estar neles. Ocorreu a alguém incendiar essa "neve" do fundo do mar. E pegou fogo!

Existe uma teoria segundo a qual em um determinado momento, devido a vários fenômenos de flutuação, surgem condições em que o gás é liberado da célula cristalina da água, forma poços de vácuo com alta energia potencial, onde navios, aviões e tudo o que se move acima e através do mar desaparecem, caindo. Se levarmos em conta que na área do Triângulo das Bermudas no fundo do oceano há um grande depósito de hidrato de gás (1500-2010 m) com gás metano, então o enigma do Triângulo das Bermudas pode ser considerado resolvido

Hidrato de metano - o gás combustível do futuro

Apesar do desenvolvimento de fontes alternativas de energia, os combustíveis fósseis ainda mantêm e, no futuro próximo, manterão um papel importante no balanço de combustíveis do planeta. Segundo especialistas da ExxonMobil, o consumo de energia nos próximos 30 anos no planeta aumentará pela metade. À medida que a produtividade de depósitos de hidrocarbonetos conhecidos diminui, novos grandes depósitos são descobertos cada vez menos, e o uso de carvão é prejudicial ao meio ambiente. No entanto, o esgotamento das reservas de hidrocarbonetos convencionais pode ser compensado.

Os mesmos especialistas da ExxonMobil não estão dispostos a dramatizar a situação.

Primeiro, as tecnologias de produção de petróleo e gás estão evoluindo. Hoje, no Golfo do México, por exemplo, o petróleo é extraído de uma profundidade de 2,5 a 3 km abaixo da superfície da água, profundidades impensáveis ​​há 15 anos.

Em segundo lugar, estão a ser desenvolvidas tecnologias para o processamento de tipos complexos de hidrocarbonetos (óleos pesados ​​e ácidos) e substitutos de petróleo (betume, areias betuminosas). Isso permite retornar às áreas tradicionais de mineração e retomar o trabalho lá, além de iniciar a mineração em novas áreas. Por exemplo, no Tartaristão, com o apoio da Shell, começa a produção do chamado "petróleo pesado". Em Kuzbass, estão sendo desenvolvidos projetos de extração de metano de jazidas de carvão.

A terceira direção de manutenção do nível de produção de hidrocarbonetos está associada à busca de formas de utilização de seus tipos não tradicionais. Entre os novos tipos promissores de matérias-primas de hidrocarbonetos, os cientistas destacam o hidrato de metano, cujas reservas no planeta, segundo estimativas provisórias, são de pelo menos 250 trilhões de metros cúbicos (em termos de valor energético, isso é 2 vezes mais do que o valor de todas as reservas de petróleo, carvão e gás do planeta combinadas).

O hidrato de metano é um composto supramolecular de metano com água. Abaixo está um modelo de hidrato de metano no nível molecular. Uma rede de moléculas de água (gelo) é formada em torno da molécula de metano. O composto é estável em baixa temperatura e alta pressão. Por exemplo, o hidrato de metano é estável a 0°C e pressões da ordem de 25 bar ou mais. Tal pressão ocorre a uma profundidade de cerca de 250 m no oceano.À pressão atmosférica, o hidrato de metano permanece estável a uma temperatura de -80 °C.

Se o hidrato de metano for aquecido ou a pressão for aumentada, o composto se decompõe em água e gás natural (metano). De um metro cúbico de hidrato de metano à pressão atmosférica normal, podem ser obtidos 164 metros cúbicos de gás natural.

Segundo o Departamento de Energia dos Estados Unidos, as reservas de hidrato de metano no planeta são enormes. No entanto, até agora este composto praticamente não é utilizado como recurso energético. O departamento desenvolveu e está implementando um programa completo (programa de P&D) para buscar, avaliar e comercializar a extração de hidrato de metano.

Não é por acaso que os Estados Unidos estão dispostos a alocar recursos significativos para o desenvolvimento de tecnologias de extração de hidrato de metano. O gás natural responde por quase 23% do saldo de combustível do país. A maior parte do gás natural dos EUA é proveniente de gasodutos do Canadá. Em 2007, o consumo de gás natural no país foi de 623 bilhões de metros cúbicos. m. Até 2030, pode crescer de 18 a 20%. Usando campos convencionais de gás natural nos EUA, Canadá e offshore, é impossível fornecer tal nível de produção.

Não é segredo que atualmente as fontes tradicionais de hidrocarbonetos estão se esgotando cada vez mais ativamente, e esse fato faz a humanidade pensar na energia do futuro. Portanto, os vetores de desenvolvimento de muitos players do mercado internacional de petróleo e gás estão voltados para o desenvolvimento de jazidas de hidrocarbonetos não convencionais.

Após a “revolução do xisto”, houve um aumento acentuado no interesse por outros tipos de gás natural não convencional, como hidratos de gás (GG).

O que são hidratos gasosos?

Os hidratos de gás são muito semelhantes à neve ou ao gelo solto, que contém a energia do gás natural em seu interior. Do ponto de vista científico, hidrato de gás (também chamados de clatratos) são várias moléculas de água que contêm uma molécula de metano ou outro gás hidrocarboneto dentro de seu composto. Os hidratos de gás são formados a certas temperaturas e pressões, o que torna possível que tal "gelo" exista em temperaturas positivas.

A formação de depósitos de hidrato de gás (tampões) dentro de várias instalações de petróleo e gás é a causa de acidentes graves e frequentes. Por exemplo, de acordo com uma versão, a causa do maior acidente no Golfo do México na plataforma Deepwater Horizon foi um plugue de hidrato formado em um dos tubos.

Devido às suas propriedades únicas, nomeadamente, a elevada concentração específica de metano nos compostos, a elevada prevalência ao longo das costas, os hidratos de gás natural têm sido considerados a principal fonte de hidrocarbonetos na Terra desde meados do século XIX, totalizando aproximadamente 60% do estoque total. Estranho, não é? Afinal, estamos acostumados a ouvir da mídia apenas sobre gás natural e petróleo, mas talvez nos próximos 20-25 anos a luta seja por outro recurso.

Para entender a escala completa dos depósitos de hidratos de gás, digamos que, por exemplo, o volume total de ar na atmosfera da Terra seja 1,8 vezes menor que os volumes estimados de hidratos de gás. As principais acumulações de hidratos de gás estão localizadas nas proximidades da Península de Sakhalin, nas zonas de plataforma dos mares do norte da Rússia, na encosta norte do Alasca, perto das ilhas do Japão e da costa sul da América do Norte.

A Rússia contém cerca de 30.000 trilhões. cubo m de gás hidratado, que é três ordens de grandeza superior ao volume de gás natural tradicional hoje (32,6 trilhões de metros cúbicos).

Um problema importante é o componente econômico no desenvolvimento e comercialização de hidratos de gás. É muito caro obtê-los hoje.

Se hoje nossos fogões e caldeiras fossem abastecidos com gás doméstico extraído de hidratos de gás, então 1 metro cúbico custaria cerca de 18 vezes mais.

Como eles são minerados?

Clatratos podem ser extraídos hoje de várias maneiras. Existem dois grupos principais de métodos - mineração no estado gasoso e no estado sólido.

O mais promissor é a produção no estado gasoso, nomeadamente o método de despressurização. Abre-se o reservatório, onde se localizam os hidratos de gás, a pressão começa a cair, o que desequilibra a "neve gasosa" e começa a se decompor em gás e água. Essa tecnologia já foi utilizada pelos japoneses em seu projeto piloto.

Os projetos russos de pesquisa e desenvolvimento de hidratos de gás começaram nos tempos da URSS e são considerados fundamentais nessa área. Devido à descoberta de um grande número de campos tradicionais de gás natural, economicamente atrativos e acessíveis, todos os projetos foram suspensos, e a experiência acumulada foi transferida para pesquisadores estrangeiros, deixando muitos empreendimentos promissores fora do trabalho.

Onde os hidratos de gás são usados?

Um recurso energético pouco conhecido, mas muito promissor, pode ser usado não apenas para fornos e cocção. O resultado da atividade inovadora pode ser considerado a tecnologia de transporte de gás natural no estado hidratado (HNG). Parece muito complicado e assustador, mas na prática tudo é mais do que claro. Um homem teve a ideia de “embalar” o gás natural produzido não em uma tubulação e não nos tanques de um navio-tanque de GNL (liquefação de gás natural), mas em uma concha de gelo, ou seja, para fazer hidratos de gás para o transporte de gás para um consumidor.

Com volumes comparáveis ​​de fornecimento de gás comercial, essas tecnologias consumir 14% menos energia do que as tecnologias de liquefação de gás (quando transportadas em distâncias curtas) e 6% menos quando transportados em distâncias de vários milhares de quilômetros, requerem a menor redução na temperatura de armazenamento (-20 graus C versus -162). Resumindo todos os fatores, podemos concluir que o transporte de hidrato de gás Mais econômico transporte liquefeito em 12-30%.

Com o transporte de gás hidratado, o consumidor recebe dois produtos: metano e água doce (destilada), o que torna esse transporte de gás especialmente atrativo para consumidores localizados em regiões áridas ou polares (para cada 170 metros cúbicos de gás, há 0,78 metros cúbicos de gás ). água).

Resumindo, podemos dizer que os hidratos de gás são o principal recurso energético do futuro em escala global, e também têm grandes perspectivas para o complexo de petróleo e gás do nosso país. Mas essas são perspectivas muito previdentes, cujo efeito podemos ver em 20 ou mesmo 30 anos, não antes.

Ao não participar do desenvolvimento em larga escala de hidratos de gás, o complexo russo de petróleo e gás pode enfrentar alguns riscos significativos. Infelizmente, os baixos preços atuais dos hidrocarbonetos e a crise econômica estão cada vez mais questionando projetos de pesquisa e o início do desenvolvimento industrial de hidratos de gás, especialmente em nosso país.

Os hidratos de gás são soluções sólidas, cujo solvente é uma rede cristalina que consiste em moléculas de água. Moléculas de "gás dissolvido" são colocadas dentro da água, cujos tamanhos determinam a possibilidade de formação de hidratos apenas a partir de metano, etano, propano e isobutano. A formação de hidratos gasosos requer baixas temperaturas e pressões, cujas combinações são possíveis em condições de reservatório apenas em áreas onde uma espessa camada de permafrost se desenvolve.

De acordo com várias estimativas, as reservas de hidrocarbonetos terrestres em hidratos variam de 1,8·10 5 a 7,6·10 9 km³. Agora, os hidratos de gás natural estão atraindo atenção especial como uma possível fonte de combustíveis fósseis, além de participar das mudanças climáticas.

Formação de hidratos de gás

Os hidratos de gás são divididos em tecnogênicos (artificiais) e naturais (naturais). Todos os gases conhecidos a certas pressões e temperaturas formam hidratos cristalinos, cuja estrutura depende da composição do gás, pressão e temperatura. Os hidratos podem existir de forma estável em uma ampla faixa de pressões e temperaturas. Por exemplo, o hidrato de metano existe em pressões de 2*10 -8 a 2*10 3 MPa e temperaturas de 70 a 350 K.

Algumas propriedades dos hidratos são únicas. Por exemplo, um volume de água durante a transição para o estado de hidrato liga 207 volumes de metano. Ao mesmo tempo, seu volume específico aumenta em 26% (quando a água congela, seu volume específico aumenta em 9%). 1 m3 hidrato de metano a P=26 atm e T=0°C contém 164 volumes de gás. Neste caso, a participação do gás é de 0,2 m 3, para a água 0,8 m 3. O volume específico de metano no hidrato corresponde a uma pressão de cerca de 1400 atm. A decomposição do hidrato em um volume fechado é acompanhada por um aumento significativo na pressão. A Figura 3.1.1 mostra um diagrama das condições para a existência de hidrato de alguns componentes do gás natural nas coordenadas pressão-temperatura.

Figura 3.1.1 - Curvas de formação de hidrato de gás para alguns componentes do gás natural.

As três condições a seguir são necessárias para a formação de um hidrato de gás:

1. Condições termobáricas favoráveis. A formação de hidratos gasosos é favorecida pela combinação de baixa temperatura e alta pressão.

2. A presença de uma substância formadora de hidratos. Substâncias formadoras de hidratos incluem metano, etano, propano, dióxido de carbono, etc.

3. Água suficiente. A água não deve ser muito pouco ou muito.

Para evitar a formação de hidrato de gás, é suficiente excluir uma das três condições.

Os hidratos de gás natural são um mineral metaestável, cuja formação e decomposição dependem da temperatura, pressão, composição química do gás e da água, propriedades do meio poroso, etc.

A morfologia dos hidratos gasosos é muito diversa. Atualmente, existem três tipos principais de cristais:

cristais maciços. Eles são formados devido à sorção de gás e água em toda a superfície de um cristal em crescimento contínuo;

cristais de bigode. Surgem durante a sorção do túnel de moléculas para a base de um cristal em crescimento;

cristais de gel. Eles são formados no volume de água do gás dissolvido nele quando as condições de formação de hidratos são atingidas.

Nas camadas de rocha, os hidratos podem ser distribuídos na forma de inclusões microscópicas ou formar grandes partículas, até camadas estendidas de muitos metros de espessura.

Devido à sua estrutura de clatrato, um único volume de hidrato de gás pode conter até 160-180 volumes de gás puro. A densidade do hidrato é menor que a densidade da água e do gelo (para hidrato de metano cerca de 900 kg/m³).

Os seguintes fenômenos contribuem para a formação acelerada de hidratos de gás:

· Turbulência. A formação de hidratos gasosos ocorre ativamente em áreas com altas taxas de fluxo do meio. Ao misturar gás em uma tubulação, tanque de processo, trocador de calor, etc. a intensidade de formação de hidrato de gás aumenta.

centros de cristalização. O centro de cristalização é um ponto em que existem condições favoráveis ​​para uma transformação de fase, neste caso, a formação de uma fase sólida a partir de uma líquida.

· Água grátis. A presença de água livre não é um pré-requisito para a formação de hidratos, mas a intensidade deste processo na presença de água livre aumenta significativamente. Além disso, a interface água-gás é um centro conveniente de cristalização para a formação de hidratos de gás.

A estrutura dos hidratos

Na estrutura dos hidratos de gás, as moléculas de água formam uma estrutura a céu aberto (ou seja, a rede hospedeira), na qual existem cavidades. Foi estabelecido que as cavidades da estrutura são geralmente de 12 lados (cavidades pequenas), 14, 16 e 20 lados (cavidades grandes), levemente deformadas em relação à forma ideal. Essas cavidades podem ser ocupadas por moléculas de gás (“moléculas convidadas”). As moléculas de gás são conectadas à estrutura da água por ligações de van der Waals. Em geral, a composição de hidratos de gás é descrita pela fórmula M n H 2 O, onde M é uma molécula de gás formadora de hidrato, n é o número de moléculas de água por uma molécula de gás incluída e n é um número variável dependendo de o tipo de gerador de hidrato, pressão e temperatura.

As cavidades, combinadas entre si, formam uma estrutura contínua de vários tipos. De acordo com a classificação aceita, eles são chamados de CS, TS, GS - respectivamente, estrutura cúbica, tetragonal e hexagonal. Na natureza, os hidratos dos tipos KS-I (eng. sI), KS-II (eng. sII) são os mais comuns, enquanto os demais são metaestáveis.

Tabela 3.2.1 - Algumas estruturas de clatratos de hidratos gasosos.

Figura 3.2.1 - Modificações cristalinas de hidratos gasosos.

Com o aumento da temperatura e a diminuição da pressão, o hidrato se decompõe em gás e água com a absorção de uma grande quantidade de calor. A decomposição do hidrato em um volume fechado ou em meio poroso (condições naturais) leva a um aumento significativo da pressão.

Os hidratos cristalinos têm alta resistência elétrica, conduzem bem o som e são praticamente impermeáveis ​​a moléculas de água e gás livres. Eles são caracterizados por uma condutividade térmica anormalmente baixa (para hidrato de metano a 273 K é cinco vezes menor que a do gelo).

Para descrever as propriedades termodinâmicas dos hidratos, a teoria de van der Waals-Platteu é amplamente utilizada atualmente. As principais disposições desta teoria:

· a rede hospedeira não se deforma em função do grau de preenchimento com moléculas hóspedes ou do seu tipo;

Cada cavidade molecular não pode conter mais do que uma molécula hóspede;

a interação das moléculas convidadas é insignificante;

A física estatística se aplica à descrição.

Apesar da descrição bem-sucedida das características termodinâmicas, a teoria de van der Waals-Platteu contradiz os dados de alguns experimentos. Em particular, foi demonstrado que as moléculas hóspedes são capazes de determinar tanto a simetria da rede cristalina do hidrato quanto a sequência de transições de fase do hidrato. Além disso, foi encontrada uma forte influência dos hóspedes sobre as moléculas hospedeiras, causando um aumento nas frequências mais prováveis ​​de oscilações naturais.

A maioria dos gases naturais (CH4, C2H6, C3H8, CO2, N2, H2S, isobutano, etc.) formam hidratos que existem sob certas condições termobáricas. A área de sua existência está confinada a sedimentos do fundo do mar e áreas de permafrost. Os hidratos de gás natural predominantes são hidratos de metano e dióxido de carbono.

Durante a produção de gás, hidratos podem se formar em poços, comunicações industriais e gasodutos principais. Sendo depositados nas paredes das tubulações, os hidratos reduzem drasticamente seu rendimento. Para combater a formação de hidratos em campos de gás, vários inibidores (álcool metílico, glicóis, solução de CaCl2 a 30%) são introduzidos em poços e tubulações, e a temperatura do fluxo de gás é mantida acima da temperatura de formação do hidrato por meio de aquecedores, isolamento térmico de dutos e seleção de um modo de operação que garanta a temperatura máxima do fluxo de gás. Para evitar a formação de hidratos nos principais gasodutos, a secagem do gás é a mais eficaz - a purificação do gás a partir do vapor de água.

Composição e propriedades da água

Cerca de 71% da superfície da Terra é coberta por água (oceanos, mares, lagos, rios, gelo) - 361,13 milhões de km2. Na Terra, aproximadamente 96,5% da água está nos oceanos, 1,7% das reservas mundiais são subterrâneas, outros 1,7% são geleiras e calotas polares da Antártida e Groenlândia, uma pequena parte está em rios, lagos e pântanos e 0,001% em nuvens (formadas a partir de partículas de gelo e água líquida suspensas no ar). A maior parte da água da Terra é salgada, imprópria para agricultura e consumo. A participação de água doce é de cerca de 2,5%, e 98,8% dessa água está em geleiras e águas subterrâneas. Menos de 0,3% de toda a água doce é encontrada em rios, lagos e na atmosfera, e uma quantidade ainda menor (0,003%) é encontrada em organismos vivos.

O papel da água na origem e manutenção da vida na Terra, na estrutura química dos organismos vivos, na formação do clima e do tempo é extremamente importante. A água é a substância mais importante para todos os seres vivos do planeta Terra.

A composição química da água

A água (óxido de hidrogênio) é um composto inorgânico binário com a fórmula química H 2 O. A molécula de água consiste em dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, que estão interligados por uma ligação covalente. Em condições normais, é um líquido transparente, incolor (em pequeno volume), odor e sabor. No estado sólido é chamado de gelo (os cristais de gelo podem formar neve ou geada), e no estado gasoso é chamado de vapor de água. A água também pode existir como cristais líquidos (em superfícies hidrofílicas). É aproximadamente 0,05 a massa da Terra.

A composição da água pode ser determinada usando a reação de decomposição por corrente elétrica. Dois volumes de hidrogênio são formados por um volume de oxigênio (o volume de gás é proporcional à quantidade de substância):

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

A água é formada por moléculas. Cada molécula contém dois átomos de hidrogênio ligados por ligações covalentes a um átomo de oxigênio. O ângulo entre as ligações é de cerca de 105º.

As reservas mundiais de gás de xisto são estimadas em aproximadamente 200 trilhões de metros cúbicos, gás convencional (incluindo petróleo associado) - em 300 trilhões de metros cúbicos ... papel encontrado na forma de hidratos de gás no fundo dos oceanos. Tais hidratos são clatratos de moléculas de gás natural (principalmente hidrato de metano). Além do fundo do oceano, existem hidratos de gás no permafrost.

Ainda é difícil determinar com precisão as reservas de hidratos de gás no fundo dos oceanos, porém, segundo uma estimativa média, há cerca de 100 quatrilhões de metros cúbicos de metano (quando reduzido à pressão atmosférica). Assim, as reservas de gás na forma de hidratos no fundo dos oceanos do mundo são cem vezes maiores do que o xisto e o gás convencional combinados.

Os hidratos de gás têm uma composição diferente, são compostos químicos do tipo clatrato(o chamado clatrato de rede), quando átomos ou moléculas estranhas (“convidados”) podem penetrar na cavidade da rede cristalina “hospedeira” (água). Na vida cotidiana, o clatrato mais famoso é o sulfato de cobre (sulfato de cobre), que possui uma cor azul brilhante (essa cor é apenas em hidrato cristalino, o sulfato de cobre anidro é branco).

Os hidratos de gás também são hidratos cristalinos. No fundo dos oceanos, onde por algum motivo foi liberado gás natural, o gás natural não sobe à superfície, mas se liga quimicamente à água, formando hidratos cristalinos. Este processo é possível em grandes profundidades, onde está a pressão, ou em condições de permafrost, onde temperatura sempre negativa.

Os hidratos de gás (em particular, o hidrato de metano) são uma substância sólida e cristalina. 1 volume de hidrato de gás contém 160-180 volumes de gás natural puro. A densidade do hidrato de gás é de aproximadamente 0,9 g/cm3, que é menor que a densidade da água e do gelo. Eles são mais leves que a água e deveriam ter flutuado para cima, e então o hidrato de gás teria se decomposto em metano e água com uma diminuição na pressão, e o todo teria evaporado. No entanto, isso não acontece.

Isso é impedido pelas rochas sedimentares do fundo do oceano - é sobre elas que ocorre a formação de hidratos. Interagindo com as rochas sedimentares do fundo, o hidrato não consegue emergir. Como o fundo não é plano, mas recortado, gradualmente amostras de hidratos de gás, juntamente com rochas sedimentares, afundam e formam depósitos conjuntos. A zona de formação de hidratos está na parte inferior, onde o gás natural vem de uma fonte. O processo de formação de depósitos desse tipo dura muito tempo, e não existem hidratos de gás na forma "pura", eles são necessariamente acompanhados de rochas. O resultado é um campo de hidrato de gás - um acúmulo de rochas de hidrato de gás no fundo do oceano.

A formação de hidratos gasosos requer baixas temperaturas ou altas pressões. A formação de hidrato de metano à pressão atmosférica só é possível a uma temperatura de -80°C. Tais geadas são possíveis (e mesmo assim muito raramente) apenas na Antártida, mas em um estado metaestável, os hidratos de gás podem existir à pressão atmosférica e a temperaturas mais altas. Mas essas temperaturas ainda devem ser negativas - crosta de gelo formada pela desintegração da camada superior, protege ainda mais os hidratos da decomposição, que é o que ocorre nas regiões de permafrost.

Pela primeira vez, hidratos de gás foram encontrados durante o desenvolvimento do campo aparentemente comum de Messoyakhskoye (Yamal-Nenets Autonomous Okrug) em 1969, do qual, por uma combinação de fatores, foi possível extrair gás natural diretamente de hidratos de gás - cerca de 36% do volume de gás extraído dele tinha origem hidrato.

Além do mais, reação de decomposição de hidrato de gás é endotérmica, ou seja, a energia durante a decomposição é absorvida do ambiente externo. Além disso, muita energia deve ser gasta: se o hidrato começa a se decompor, ele se resfria e sua decomposição para.

A uma temperatura de 0 °C, o hidrato de metano será estável a uma pressão de 2,5 MPa. A temperatura da água perto do fundo dos mares e oceanos é estritamente +4 ° C - nessas condições, a água tem a maior densidade. Nessa temperatura, a pressão necessária para a existência estável do hidrato de metano já será duas vezes maior do que a 0°C e será de 5 MPa. Assim, o hidrato de metano só pode ocorrer a uma profundidade de água de mais de 500 metros , uma vez que aproximadamente 100 metros de água correspondem a uma pressão de 1 MPa.

Além dos hidratos de gás "naturais", a formação de hidratos de gás é um grande problema na principais gasodutos localizado em um clima temperado e frio, pois os hidratos de gás podem entupir o gasoduto e reduzir seu rendimento. Para evitar que isso aconteça, uma pequena quantidade de um inibidor de hidrato é adicionada ao gás natural, principalmente álcool metílico, dietilenoglicol, trietilenoglicol e, às vezes, soluções de cloreto (principalmente sal comum ou cloreto de cálcio barato) são usadas. Ou simplesmente utilizam aquecimento, evitando que o gás esfrie até a temperatura do início da formação do hidrato.

Dadas as enormes reservas de hidratos de gás, o interesse por eles é atualmente muito grande - afinal, fora a zona econômica de 200 milhas, o oceano é um território neutro e qualquer país pode começar a extrair gás natural de recursos naturais desse tipo . Portanto, é provável que o gás natural a partir de hidratos de gás seja o combustível do futuro próximo, se puder ser desenvolvida uma maneira econômica de extraí-lo.

No entanto, a extração de gás natural a partir de hidratos é uma tarefa ainda mais difícil do que a extração de gás de xisto, que se baseia no fraturamento hidráulico do xisto betuminoso. É impossível extrair seus hidratos de gás no sentido tradicional: a camada de hidratos está localizada no fundo do oceano, e apenas perfurar um poço não é suficiente. Necessidade de quebrar os hidratos.

Isso pode ser feito diminuindo a pressão de alguma forma (o primeiro método) ou aquecendo a rocha com algo (o segundo método). O terceiro método envolve uma combinação de ambas as ações. Depois disso, é necessário coletar o gás liberado. Também é inaceitável que o metano entre na atmosfera, porque o metano é um forte gás de efeito estufa, agindo cerca de 20 vezes mais forte que o dióxido de carbono. Teoricamente, é possível usar inibidores (os mesmos usados ​​em gasodutos), mas na realidade o custo dos inibidores é muito alto para seu uso prático.

A atratividade da produção de hidrato de gás para o Japão é que, de acordo com estudos ultrassônicos, as reservas de hidrato de gás no oceano próximo ao Japão são estimadas na faixa de 4 a 20 trilhões de metros cúbicos.Existem muitos depósitos de hidrato em outras áreas do oceano. Em particular, existem enormes reservas de hidratos no fundo do Mar Negro (segundo estimativas aproximadas, 30 trilhões de metros cúbicos) e até no fundo do Lago Baikal.

Pioneira na extração de gás natural de hidratos falou a empresa japonesa Japan Oil, Gas and Metal National Corporation. O Japão é um país altamente desenvolvido, mas extremamente pobre em recursos naturais, e é o maior importador de gás natural do mundo, cuja demanda só aumentou desde o acidente na usina nuclear de Fukushima.

Para a produção experimental de hidratos de metano usando um navio de perfuração, especialistas japoneses escolha a opção de redução de pressão (descompressão) . A produção de teste de gás natural a partir de hidratos foi realizada com sucesso a cerca de 80 km ao sul da Península de Atsumi, onde o mar tem cerca de um quilômetro de profundidade. O navio de pesquisa japonês Chikyu vem perfurando três poços de teste a uma profundidade de 260 metros (excluindo a profundidade do oceano) há cerca de um ano (desde fevereiro de 2012). Com a ajuda de uma tecnologia especial de despressurização, os hidratos de gás se decompõem.

Embora a produção experimental tenha durado apenas 6 dias (de 12 a 18 de março de 2013), apesar de ter sido planejada uma produção de duas semanas (o mau tempo interferiu), Foram produzidos 120 mil metros cúbicos de gás natural (média de 20 mil metros cúbicos por dia). O Ministério da Economia, Comércio e Indústria do Japão descreveu os resultados da produção como "impressionantes", a produção superou em muito as expectativas dos especialistas japoneses.

O desenvolvimento industrial em grande escala do campo está planejado para começar em 2018-2019 após o "desenvolvimento de tecnologias apropriadas". Se essas tecnologias serão lucrativas e se aparecerão - o tempo dirá. Muitos problemas tecnológicos precisarão ser resolvidos. Além da produção de gás, também ele precisará ser comprimido ou liquefeito, o que exigirá um compressor potente no navio ou uma planta criogênica. Portanto, a produção de hidratos de gás provavelmente custará mais do que o gás de xisto, cujo custo de produção é de US$ 120-150 por mil metros cúbicos Para comparação: o custo do gás tradicional de campos tradicionais não excede US$ 50 por mil metros cúbicos.

Nikolai Blinkov