Метан может существовать в гидратных отложениях как газ

Была выдвинута гипотеза, что образованный гидрат в отложении действует как барьер между газом и водой, ограничивая скорость, с которой образуются новые гидратные образования, и позволяет большей части газа пузыриться с слоях осадка

Газовые гидраты представляют собой заледеневшее вещество, в котором молекулы газа, обычно метана, попадают в водяные ледяные решетки при высоком давлении и низкой температуре. Они широко распространены в природе, содержат значительную долю мирового органического углерода и в будущем могут стать важным источником энергии. До сих пор остается много вопросов о том, как образуются и растут гидратные отложения.

Один такой вопрос возник, когда исследователи обнаружили, что метан свободно течет в виде газа через отложения гидратов в земных недрах. Это озадачило ученых, так как ранее считалось, что в тех условиях, где встречаются данные образования, метан должен существовать только в виде гидрата, а не свободного газа. Чтобы разгадать эту тайну, команда исследователей воссоздала в лаборатории то, что они увидели в реальных условиях.

Документ, описывающий исследование, был опубликован в журнале Geophysical Research Letters [1].

Используя эти данные, они выдвинули гипотезу, что образованный гидрат в отложении действует как барьер между газом и водой, ограничивая скорость, с которой образуются новые гидратные образования, и позволяет большей части газа пузыриться с слоях осадка.

Они превратили эту идею в компьютерную модель и обнаружили, что она полностью соответствует результатам, которые были получены экспериментальным путем. При проведении масштабирования они сопоставили эти данные с результатами натуральных исследований и получили рабочую моделью для объяснения явления. Важно отметить, что в этой модели предполагается, что газ, протекающий через недра, может накапливаться в больших, концентрированных гидратных резервуарах, которые будут служить вместилищем для источников энергии в будущем.

«Модель убедительно воспроизводит ряд независимых экспериментальных результатов, которые решительно поддерживают фундаментальные концепции, лежащие в ее основе». «Предполагается, что эта модель станет важным инструментом для будущих исследований, изучающих эволюцию крупных высококонцентрированных гидратных пластов, в которых происходит относительно быстрый поток газа через пористую среду».

В исследовании впервые была построена такая модель с использованием данных экспериментов, разработанных для имитации процесса газового потока. Команда воспроизвела собственное месторождение гидратов в лаборатории, используя смесь песка, воды и газа, воссоздав экстремальные условия, встречающиеся в природе. Их усилия предоставили им реалистичные и актуальные данные для разработки будущей модели.

Было сказано, что понимание того, как газообразный метан проходит через гидратные слои в земных недрах, важно для понимания роли метана в круговороте углерода и его потенциального вклада в глобальное потепление.

«В статье дается элегантная и простая модель для объяснения некоторых очень сложных процессов».

Ссылки:

1. https://doi.org/10.1029/2019GL084380

Источник: EurekAlert