Miejsce hydratu gazu w korycie Nankai
Nankai Metanohydrate Site (lub japoński program badawczo-rozwojowy hydratu metanu w Nankai , Nankai Trough Methane Hydrate Site ) znajduje się w Nankai Trough w Japonii .
Wprowadzenie do obszaru
Rynna Nankai znajduje się pod Oceanem Spokojnym u południowo-wschodniego wybrzeża Japonii i rozciąga się na ponad 700 km w kierunku południowo-zachodnim. Rynna Nankai znana jest nie tylko jako aktywna strefa subdukcji i trzęsień ziemi , ale także z dużych złóż hydratów klatratów występujących na szelfie i zboczu kontynentalnym . Ze względu na brak krajowych kopalnych źródeł energii w Japonii, wraz z przewidywanym dalszym wzrostem zużycia energii, występowanie hydratów metanu w sekwencjach sedymentacyjnych niecki Nankai jest coraz częściej przedmiotem badań zasobów energetycznych. Zasoby te mogą potencjalnie zapewnić dostawy krajowego gazu ziemnego, aby zaspokoić Japonii na nadchodzące dziesięciolecia. [ potrzebne źródło ]
Wiertnica Nankai Trough cieszy się dużym zainteresowaniem, ponieważ ostatnie badania na tym obszarze dostarczyły przełomowych nowych informacji dotyczących występowania złóż hydratów metanu w środowisku morskim.
Ponadto oczekuje się, że badania w Nankai Trough będą promować rozwój techniczny niezbędny do komercyjnego poszukiwania i produkcji metanu z hydratów, a także ułatwią jego wykorzystanie i przyczynią się do długoterminowej krajowej strategii energetycznej. [ potrzebne źródło ]
Ogólny opis fizyczny i geologiczny
Obszar Nankai Trough został zidentyfikowany [ kiedy? ] przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) i jego Narodowe Laboratoria Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (NETL) jako ważny region zawierający hydraty w regionie Azji i Pacyfiku. Szacunki zasobów hydratów gazowych DOE wskazują na potencjał hydratów od 16 do 27 bilionów metrów sześciennych. Badania potwierdziły obecność hydratów gazowych w dwóch różnych miejscach w niecce Nankai: hydraty można znaleźć w pryzmacie akrecyjnym u wybrzeży Shikoku i Tokai, a także w basenie łuku wstecznego system na północny zachód od Japonii. Prawie wszystkie nagromadzenia hydratów gazu ziemnego zidentyfikowane w regionie Nankai Trough występują na głębokości około 290 do 300 metrów poniżej dna morskiego (1240 metrów poniżej poziomu morza). Struktura koryta Nankai jest zdominowana przez rozwój tego pryzmatu akrecyjnego od miocenu , który powstał w wyniku subdukcji płyty Morza Filipińskiego pod płytą euroazjatycką w kierunku północno-zachodnim . Aktywna subdukcja sprawia, że Koryto jest jedną z najbardziej aktywnych stref trzęsień ziemi na planecie. Opadający segment płyty filipińskiej to tak zwany „basen Shikoku”, który określa dawny przedni , który został następnie wypełniony osadami z systemów wentylatorów podwodnych na tym obszarze, chociaż większość nagromadzonych osadów składa się z gruboziarnistych klastów lądowych.
W regionach arktycznych złoża hydratów gazu ziemnego występują głównie w jednostkach bogatych w piasek w połączeniu z wieczną zmarzliną . W przeciwieństwie do tego, hydraty gazowe w środowisku morskim występują zwykle w kontynentalnych osadach brzegowych składających się głównie z drobnoziarnistych minerałów ilastych i szczątków organicznych, które osiadły na dnie morskim. Wydają się być bardzo powszechnym składnikiem, wypełniając przestrzenie między ziarnami oraz w szczelinach i szczelinach osadów na głębokowodnych szelfach kontynentalnych, gdzie temperatura i ciśnienie warunki są odpowiednie do tworzenia hydratów gazowych. Powszechnie uważa się, że większość złóż hydratów gazu ziemnego na świecie występuje w osadach drobnoziarnistych w postaci rozproszonej i nisko skoncentrowanej, o nasyceniu hydratami od 1 do 12%. Niskie nasycenie hydratami można wytłumaczyć bardzo małymi rozmiarami porów i niską przepuszczalnością gliny -bogate osady, które utrudniają mobilność zarówno wody, jak i gazu, niezbędne do tworzenia hydratów (więcej informacji można znaleźć w Global Outlook UNEP on Methane Gas Hydrates (2012, w toku)). W przeciwieństwie do tego japońscy naukowcy byli w stanie odkryć grube sekwencje przewarstwionych piasków i mułów podczas wiercenia na południowo-wschodnim wybrzeżu na skraju Rynny Nankai. Hydraty gazu ziemnego wydają się występować głównie w wysokich stężeniach w jednostkach piasku, stanowiąc do 70% przestrzeni porów i są w dużej mierze nieobecne w sekwencjach błota.
Japoński program badań i rozwoju hydratów metanu w niecce Nankai
Japoński projekt wiertniczy, będący częścią „Programu badań i rozwoju hydratów metanu (R&D)”, jest zlokalizowany w regionie Nankai Trough wzdłuż południowo-wschodniego krańca Japonii. Projekt produkcyjnego odwiertu badawczego został opracowany w tym regionie po badaniach terenowych przeprowadzonych przez rząd japoński w 1995 r., które ujawniły istnienie odbłyśnika symulującego dno (BSR), który, jak się uważa, wskazuje na istnienie dużych podpowierzchniowych złóż hydratów gazowych. Celem projektu było poznanie natury osadów zawierających hydraty metanu w niecce Nankai, roli hydratów gazowych jako przyszłego potencjalnego źródła energii oraz ocena produkcji i właściwości hydratów gazowych oraz ich stabilności. Aby wytwarzać metan z hydratów gazowych, bardzo potrzebny jest rozwój bezpiecznej i niezawodnej technologii, ponieważ dysocjacja metanu w płytkich wodach może wytworzyć bardzo wysokie ciśnienie i spowodować osuwiska podwodne . Ponadto badanie naukowe miało na celu opracowanie nowych technik bezpieczeństwa chroniących przed wszelkimi niebezpiecznymi warunkami stwarzanymi przez wiercenie hydratami gazowymi i budowę rurociągów oraz uzyskanie wglądu w technologię wiercenia i produkcji w odniesieniu do nowego rozwoju przemysłowego.
Pod koniec 1999 i na początku 2000 roku japońskie Ministerstwo Gospodarki, Handlu i Przemysłu (METI, wcześniej znane jako Japońskie Ministerstwo Handlu Międzynarodowego i Przemysłu , MITI) zleciło sześć odwiertów poszukiwawczych, które z powodzeniem wykonano na głębokości 945 metrów w wschodni region Nankai Trough, 50 km od wybrzeża w pobliżu Zatoki Tokijskiej , aby scharakteryzować złoża hydratów gazu ziemnego i zbadać ich ogólny potencjał komercyjny. Wykonano dwa odwierty w celu opracowania odpowiedniego programu obudowywania. Trzeci odwiert wykonano na głębokość 3000 metrów poniżej poziomu morza w celu przeanalizowania składu różnych warstw i oceny zawartego w nich gazu. Dane sejsmiczne pokazały dobrze zdefiniowany odbłyśnik symulujący dno, wyznaczający dno strefy stabilności hydratu gazu, znalezione na głębokości 290 metrów pod dnem morskim (1240 metrów poniżej poziomu morza). Rdzenie pobrano na głębokości od 1152 do 1210 metrów, ujawniając obecność hydratów gazu w trzech różnych strefach, przy czym hydraty stanowią 20% objętości i 80% przestrzeni porów. Te trzy różne strefy składają się głównie z heterogenicznych piaskowców turbidytowych, które wykazują przepuszczalność między 30 a 40% i są ciągłe lub nieciągłe. Gaz uwięziony w środku clathrates jest głównie biogenny i wskazuje na stopniowy spadek aktywności drobnoustrojów wraz z głębokością i dodatkową migrację w górę w kolumnie osadu. Na podstawie tych wyników poszukiwań rząd japoński zainicjował w 2001 roku 16-letni program badań i rozwoju hydratu metanu.
Do czołowych partnerów projektu należeli Japan National Oil Corporation (wcześniej znana jako JNOC, obecnie Japan Oil, Gas and Metals National Corporation – JOGMEC), Japanese Petroleum Exploration ( JAPEX ), Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE), a także inni przedstawiciele przemysłu wzmacniacz. Wraz z japońskim Ministerstwem Gospodarki, Handlu i Przemysłu (MITI) tworzą konsorcjum o nazwie „MH21 – The Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan”, którego nadrzędnym celem jest ustanowienie procesu komercyjnej produkcji z morskich hydratów gazowych przez rok 2018.
IODP ) i jego poprzednika, programu wierceń oceanicznych , przeprowadzono wyprawy wycieczkowe do otworów obserwacyjnych wiertniczych w regionie Nankai Trough (ODP), do analizy składu geochemicznego gazu oraz do zbierania danych geologicznych i geofizycznych na jednostkach złożowych. W latach 2010 i 2011 zakończono szeroko zakrojone badania na siedmiu ekspedycjach (314, 315, 316: pierwszy etap; 319 i 322: drugi etap; 326, 332 i 333: trzeci etap) w celu zakończenia trzech eksperymentów strefy sejsmicznej w korycie Nankai (NanTroSEIZE ), które mają dostarczyć przełomowych nowych informacji na temat sejsmologii i warunków geofizycznych tego obszaru. NanTroSeize ma na celu wiercenie, pobieranie próbek i oprzyrządowanie wywołującej trzęsienie ziemi, aktywnej sejsmogenicznej części skorupy ziemskiej, gdzie trzęsienia ziemi na dużą skalę występowały wielokrotnie w historii, wpływając również na złoża hydratów gazowych.
Znaczenie koryta Nankai jako aktywnego miejsca badań
Koryto Nankai, jako miejsce ciągłych badań hydratów gazu od ponad dekady, jest pierwszym w pełni zintegrowanym projektem badania terenowego i nowoczesnego odwiertu testowego dla podmorskich hydratów gazu ziemnego w północno-zachodnim Pacyfiku. Z powodzeniem wykonano sześć odwiertów w celu zbadania akumulacji hydratów gazu ziemnego u południowo-wschodniego wybrzeża Japonii oraz zbadania konwencjonalnej trzeciorzędowej . Dało to naukowcom możliwość monitorowania fizycznej reakcji osadów hydratów gazowych i zbadania morskich hydratów gazowych w jednej z najbardziej aktywnych stref trzęsień ziemi na planecie.
Oczekuje się, że badania w niecce Nankai dostarczą pomocnych informacji na temat powstawania i występowania hydratów gazu ziemnego u wybrzeży Japonii, ponieważ chociaż odwierty poszukiwawcze w niecce Nankai ujawniły istnienie wypełniających pory hydratów gazu w turbidytowych jednostkach piasku, nadal nie jest jasne jaki potencjał hydratowy ma do zaoferowania obszar w odniesieniu do dokładnej wielkości i ekonomicznej opłacalności występowania oraz ich związku z rozmieszczeniem BSR. [ potrzebne źródło ]
Linki zewnętrzne
- Wideo: Deep Sea Drilling na pokładzie CHIKYU, IODP Expedition 314 - Nankai Trough [1]
- Zintegrowany program wierceń oceanicznych (IODP) Ekspedycje 314 i 315 [2]
- Narodowe Laboratorium Technologii Energetycznych, Stany Zjednoczone Ameryki — Potencjał energetyczny hydratów metanu [3]
- National Energy Technology Laboratory, Stany Zjednoczone Ameryki — Ogólne wprowadzenie do hydratów metanu [4]
- National Energy Technology Laboratory, Stany Zjednoczone Ameryki – Wprowadzenie do miejsca wiercenia Nankai [5]
- „Globalna perspektywa UNEP dotycząca hydratów metanu”, w toku [6]
- „Ocena zasobów hydratów gazowych na North Slope, Alaska (2008)”, US Geological Survey Fact Sheet [7]
- „Wykrywanie i ocena podpowierzchniowych hydratów gazu ziemnego w korycie Nankai, na morzu w Japonii - przyszłe źródło energii (Uchida, T., 2002) [8]
- Galeria zdjęć próbek hydratów i działań w terenie Arktyki [9] [ stały martwy link ]