Konzepte für Gasanalyse und Förderszenarien
Das Streben nach neuen Energiequellen wie Gashydrat-Lagerstätten erfordert den Einsatz neuer Instrumente für Exploration und Gasproduktion. Viele Möglichkeiten zur effektiven und effizienten Gashydratzersetzung werden derzeit diskutiert und getestet jedoch nur wenige Untersuchungen zur zuverlässigen Überwachung der Gas-Freisetzung und Gas-Sammlung durchgeführt. Wir testen Membrantrennverfahren als vielversprechendes Werkzeug im Gas-Monitoring und der Gas-Produktion aus Hydratvorkommen.
Im Zusammenhang mit groß-maßstäbigen Produktionstests am Reservoir Simulator (LARS) wird ein experimenteller Aufbau realisiert welcher die Möglichkeiten des Einsatzes einer Membran für analytische Zwecke und Gasförderung untersucht. Für diese Anwendung wurde eine Polydimethylsiloxan (PDMS)-Membran gewählt, welche eine hohe thermische Stabilität und Gasdurchlässigkeit aufweist. Zwei Varianten von PDMS Membranen werden derzeit getestet (Abb. 1).
Die folgenden Entwürfe zur Nutzung einer Membran werden derzeit konzeptioniert:
1. PDMS-Membran als ein analytisches Werkzeug für die Überwachung bzw. Messung der Gaskonzentration (siehe Abb. 2).
Erste Experimente haben gezeigt, dass sich das Monitoringder Gashydratzersetzung innerhalb des LARS schwierig gestaltet.Auch wenn sich die Wärmefront bei thermischer Stimulation radial von der Wärmequellenach außen fortsetzt führen interne Bewegungen von Gasblasen, Konvektion oder Neubildung von Hydraten entfernt von der Wärmequelle zu einer heterogenen Gasverteilung. Der Einsatz von PDMS Membranen an definierten Stellen, in unterschiedlichen Abständen von der Wärmequelle soll detailliertere Informationen über interne Prozesse im LARS geben. Dabei wird permeatseitig ein kontinuierlicher Argonfluss zu einem Quadrupol-Massenspektrometer geführt. Die Methankonzentration welche im Argon gemessen wird ist abhängig von der Konzentration an gelöstem oder freiem Methangas im LARS an der Membranlokation. Im Zuge von Hydrat-Bildung und Zersetzung im Experiment ermöglicht dieser Aufbau die Beobachtung der zeitlichen und räumlichen Verteilung von freiem und gelöstem Gas.
2. PDMS-Membran als Werkzeug für die Rückgewinnung von Methan im Laufe der Zersetzung von Gashydrat (siehe Abb. 3). Das Design einer in der Länge und Formoptimierten PDMS-Membran wird angestrebt um den erforderlichen Betrag an Methan für die katalytische Verbrennung im Heizelement direkt aus zersetztem Hydrat bereitzustellen.