Development of geophysical methods to characterize methane hydrate reservoirs on a laboratory scale

• Main Author: Priegnitz, Mike
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2015
• Subjects: ddc:550; Institut für Geowissenschaften; Mengen; Methane hydrate
• Online Access: https://publishup.uni-potsdam.de/frontdoor/index/index/docId/8932; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-89321; https://publishup.uni-potsdam.de/files/8932/priegnitz_diss.pdf

Gashydrate sind kristalline Feststoffe bestehend aus Wasser und Gasmolekülen. Sie sind stabil bei erhöhten Drücken und niedrigen Temperaturen. Natürliche Hydratvorkommen treten daher an Kontinentalhängen, in Permafrostböden und in tiefen Seen sowie Binnenmeeren auf. Bei der Hydratbildung orientieren sich die Wassermoleküle neu und bilden sogenannte Käfigstrukturen, in die Gas eingelagert werden kann. Aufgrund des hohen Drucks bei der Hydratbildung können große Mengen an Gas in die Hydratstruktur eingebaut werden. Das Volumenverhältnis von Wasser zu Gas kann dabei bis zu 1:172 bei 0°C und Atmosphärendruck betragen. Natürliche Gashydrate enthalten hauptsächlich Methan. Da Methan sowohl ein Treibhausgas als auch ein Brenngas ist, stellen Gashydrate gleichermaßen eine potentielle Energieressource sowie eine mögliche Quelle für Treibhausgase dar. Diese Arbeit untersucht die physikalischen Eigenschaften von Methanhydrat gesättigten Sedimentproben im Labormaßstab. Dazu wurde ein großer Reservoirsimulator (LARS) mit einer eigens entwickelten elektrischen Widerstandstomographie ausgerüstet, die das erste Mal an hydratgesättigten Sedimentproben unter kontrollierten Temperatur-, Druck-, und Hydratsättigungsbedingungen im Labormaßstab angewendet wurde. Üblicherweise ist der Porenraum von (marinen) Sedimenten mit elektrisch gut leitendem Salzwasser gefüllt. Da Hydrate einen elektrischen Isolator darstellen, ergeben sich große Kontraste hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften im Porenraum während der Hydratbildung und -zersetzung. Durch wiederholte Messungen während der Hydraterzeugung ist es möglich die räumliche Widerstandsverteilung in LARS aufzuzeichnen. Diese Daten bilden in der Folge die Grundlage für eine neue Auswerteroutine, welche die räumliche Widerstandsverteilung in die räumliche Verteilung der Hydratsättigung überführt. Dadurch ist es möglich, die sich ändernde Hydratsättigung sowohl räumlich als auch zeitlich hoch aufgelöst während der gesamten Hydraterzeugungsphase zu verfolgen. Diese Arbeit zeigt, dass ...