Rezervoár kőzetek gázáteresztőképességének. fotoakusztikus detektálási módszer segítségével

Átírás

1 Rezervoár kőzetek gázáteresztőképességének vizsgálata fotoakusztikus detektálási módszer segítségével Tóth Nikolett II. PhD hallgató SZTE Környezettudományi Doktori Iskola augusztus 30. Budapest, Környezettudományi Konferencia

2 Amiről szó lesz Porózus kőzetek vizsgálata Nem konvencionális földgáz mezők sajátosságai Porózus kőzetekben lejátszódó anyagtranszport mechanizmusok Mérőrendszerek és vizsgálatok Fotoakusztikus gázdetektálás Gáz-áramsűrűség meghatározás Kőzet gázfelvételének és leadásának vizsgálata

3 Porózus kőzetek vizsgálata Nem konvencionális földgáz mezők sajátosságai Energetikai helyzet Nem konvencionális földgáz mezők viselkedésének megismerése a kőzetek diffúziós tulajdonságainak tanulmányozásával T= C P= bar A tárolókőzetek porozitása 5-30% - nem konvencionálisnál <5%

4 Porózus kőzetek vizsgálata Porózus kőzetekben lejátszódó anyagtranszport Porozitás Porozitás: pórusok térfogatának (hézagtérfogat) és a szilárd kitöltés térfogatának aránya elsődleges másodlagos abszolút effektív Homogén Heterogén Permeabilitás: kőzetek áteresztőképessége (m 2 ) Permeabilitás

5 Porózus kőzetek vizsgálata Porózus kőzetekben lejátszódó anyagtranszport Nyomás vezérelt folyamatok C 0 C 0,P 0 > C x,p x C x Knudsen szám alapján (Kn=λ/d): ~ klasszikus viszkózus áramlás(darcy- törvény) ~1 Knudsen réteg (fallal való ütközések száma döntő) ~ >10 molekuláris diffúzió(ficktörvény) Koncentráció vezérelt folyamatok

6 Áteresztőképesség meghatározása t 0 =0 t=t 0 +Δt Diffúziós együttható: D 2 l 6 d 8RT D Kn 3 M Fluxus: J D S p M l p V J MD D 3 10 Kn RT p

7 Mérési módszerek Elvivő áramláson alapuló Akkumulációs és zárt körben áramoltatott CH 4 diffúziós cella N 2 fotoakusztikus detektor Nem szelektív: nyomás- illetve térfogat-változás követése Szelektív: kromatográfia, coulometria, fotoakusztika Nyomás szabályzás (-3bara) Hőmérséklet szabályzás (-150 C)

8 Fotoakusztikus gázdetektálás PA M P C c Szelektív Érzékeny Széles lineáris mérési tartomány

9 Elvivő áramláson alapuló mérőrendszer

10 Elvivő áramláson alapuló mérőrendszer

11 Egyensúli diffúziós fluxus (cm 3 /m 2 /perc) Mérési eredmények (I.) C 50 C 100 C 140 C 25 C számolt (Fick-törvény) Nyomás (bara) Endrődi-formáció

12 Diffúziós fluxus(cm 3 /m 2 /perc) Mérési eredmények (I a.) T növelés T csökkentés ΔP=0 bar Viszkozitás függés! Hőmérséklet ( C)

13 Diffúziós fluxus (cm 3 /perc/m 2 ) Mérési eredmények (I b.) Hőmérséklet növelés Hőmérséklet csökkentés ΔP=0.5 bar Viszkozitás függés! Hőmérséklet ( C)

14 Immerziós módszer alkalmazása

15 Gáztranszport meghatározási lehetőségei I. II.

16 Immerziós rendszer N 2 N 2 gázmosó diffúziós cella

17 Immerziós mérőmódszer A minta célgázba merítése, majd idő függvényében detektálni a minta anyagfelvevő sebességét vagy a kiürülési dinamikát. Előnye: változatos geometriák mérése repedezett, sérült minták vizsgálata, melyet hagyományos módszerekkel nem lehet mérni Minta telítése célgázzal? Közös telítő-mérő cella: Kisebb gázveszteség Stabil háttérvonal szükséges (adszorpció, víz, hőmérséklet, las sú) Elkülönített telítő cella: Időben elhúzódó folyamatok

18 Összegzett kijutó metánmennyiség (cm 3 /cm 3 ) Mérési eredmények (II.) 0.06 agyagos aleurit 0.04 homokos aleurit Idő (óra) homokkő

19 Kitekintés Nyomás és hőmérséklet eredmények további értelmezése Új immerziós rendszer fejlesztése Kvantitatív eredmények adása kőzetekre (modell alkotás!) Víz hatásának vizsgálata Nagynyomású mérések

20 Köszönöm a figyelmet!