Test einer neuen Methode zur Synthetisierung hydrathaltiger Sedimentproben und Charakterisierung des Hydrathabitus anhand seismischer Messungen

Test of a new method for the synthesis of hydrate bearing sediment samples and characterization of the hydrate habitus based on seismic measurements

  • Methanhydrate sind besonders in Verbindung mit den steigenden Weltmarktpreisen für Öl und Gas in den vergangenen Jahren mehr und mehr in den Fokus der Energiewirtschaft geraten, was zu einer starken Zunahme der angewandten Forschungsprojekte auf diesem Gebiet führte. Da Methanhydrat nur unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen stabil ist, ist die Gewinnung natürlicher Proben für Laboruntersuchungen technisch sehr aufwendig und vor allem teuer. Zur Charakterisierung der Eigenschaften hydratführender Reservoire ist man häufig auf die Herstellung synthetischer Proben angewiesen. Die Eigenschaften der synthetisierten Proben sind dabei abhängig von der Herstellungsmethode und man ist noch immer auf der Suche nach Verfahren, mit denen sich möglichst „naturnahe“ Proben mit vertretbarem Aufwand erzeugen lassen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue, relativ schnell durchführbare Methode getestet, die im Porenraum von Sedimenten schwimmende bzw. gefügestützende Hydrate bildet, wie sie in der Natur vorkommen. Gleichzeitig erzeugt sieMethanhydrate sind besonders in Verbindung mit den steigenden Weltmarktpreisen für Öl und Gas in den vergangenen Jahren mehr und mehr in den Fokus der Energiewirtschaft geraten, was zu einer starken Zunahme der angewandten Forschungsprojekte auf diesem Gebiet führte. Da Methanhydrat nur unter hohem Druck und niedrigen Temperaturen stabil ist, ist die Gewinnung natürlicher Proben für Laboruntersuchungen technisch sehr aufwendig und vor allem teuer. Zur Charakterisierung der Eigenschaften hydratführender Reservoire ist man häufig auf die Herstellung synthetischer Proben angewiesen. Die Eigenschaften der synthetisierten Proben sind dabei abhängig von der Herstellungsmethode und man ist noch immer auf der Suche nach Verfahren, mit denen sich möglichst „naturnahe“ Proben mit vertretbarem Aufwand erzeugen lassen. In der vorliegenden Arbeit wurde eine neue, relativ schnell durchführbare Methode getestet, die im Porenraum von Sedimenten schwimmende bzw. gefügestützende Hydrate bildet, wie sie in der Natur vorkommen. Gleichzeitig erzeugt sie eine gleichmäßige Verteilung des Hydrats über die Probe und bietet gute Kontrolle über den Hydratgehalt. Sie funktioniert wie folgt: Eine mit einer KCl-Lösung gesättigte Sedimentprobe wird zu einem bestimmten Teil ausgefroren und das übrige Wasser mit Methan verdrängt. Durch Anlegen eines Methandrucks im Stabilitätsbereich wird das Eis zu Methanhydrat umgesetzt. Im Anschluss wird die Probe erneut mit einer KCl-Lösung gesättigt. Anhand seismischer Messungen konnte bestätigt werden, dass Hydrat mit dem gewünschten Hydrathabitus erzeugt wurde. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die eishaltigen Proben aufgrund ähnlicher physikalischer Eigenschaften bereits vor der Umsetzung des Eises zu Methanhydrat als Näherung für Proben mit Porenraumhydrat verwendet werden können.show moreshow less
  • Due to the rising world market prices for oil and gas, the energy industry pays more and more attention to methane hydrates. This leads to a strong augmentation of applied research projects in this field of studies. As methane hydrates are only stable under large pressure and low temperatures, the recovery of samples is technically very complex and expensive. Hence, for the characterization of the properties of hydrate bearing reservoirs, usually synthetic samples are used. The properties of these synthesized samples depend on the production method and scientists are still searching for procedures that allow the synthesization of close to nature samples at a justifiable effort. In this paper, a relatively quickly performable new method was tested that produces hydrates floating in the pore space respectively grain supporting hydrates. These are the most common types of gas hydrates in natural environments. Furthermore the method forms a uniform distribution across the sample and allows a good control over the hydrate content. ItDue to the rising world market prices for oil and gas, the energy industry pays more and more attention to methane hydrates. This leads to a strong augmentation of applied research projects in this field of studies. As methane hydrates are only stable under large pressure and low temperatures, the recovery of samples is technically very complex and expensive. Hence, for the characterization of the properties of hydrate bearing reservoirs, usually synthetic samples are used. The properties of these synthesized samples depend on the production method and scientists are still searching for procedures that allow the synthesization of close to nature samples at a justifiable effort. In this paper, a relatively quickly performable new method was tested that produces hydrates floating in the pore space respectively grain supporting hydrates. These are the most common types of gas hydrates in natural environments. Furthermore the method forms a uniform distribution across the sample and allows a good control over the hydrate content. It works as follows: A sediment sample saturated with a KCl-solution is frozen until a certain ice content is reached and the remaining brine is pushed out with methane. Then the ice is converted into methane hydrate by the installation of methane pressure in the stability field. In the end the methane is replaced by a KCl-solution again. With the help of seismic measurements it could be proven that the hydrate showed the desired properties. Besides that it was shown that yet before the transformation of ice to methane hydrate one can use the ice-containing samples as an approximation for the hydrate-bearing samples. Both show similar physical properties.show moreshow less

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Metadaten
Author details:Karl Seyberth
URN:urn:nbn:de:kobv:517-opus4-81247
Reviewer(s):Jörg ErzingerGND, Erik Spangenberg
Supervisor(s):Erik Spangenberg
Publication type:Bachelor Thesis
Language:German
Publication year:2015
Publishing institution:Universität Potsdam
Granting institution:Universität Potsdam
Date of final exam:2015/03/27
Release date:2015/09/30
Tag:Hydrathabitus; Methanhydrat; seismische Messungen; synthetische Hydratproben
hydrate habitus; methane hydrate; seismic measurements; synthetic hydrate samples
Number of pages:II, 41
Organizational units:Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät / Institut für Geowissenschaften
DDC classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften
MSC classification:86-XX GEOPHYSICS [See also 76U05, 76V05]
92-XX BIOLOGY AND OTHER NATURAL SCIENCES
PACS classification:90.00.00 GEOPHYSICS, ASTRONOMY, AND ASTROPHYSICS (for more detailed headings, see the Geophysics Appendix)
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