rezervoár kőzetek gáz áteresztőképességének vizsgálata...
TRANSCRIPT
Rezervoár kőzetek gáz-
áteresztőképességének vizsgálata
fotoakusztikus detektálási módszer
segítségével
2012. augusztus 30.
Budapest, Környezettudományi Konferencia
Tóth NikolettII. PhD hallgató
SZTE Környezettudományi Doktori Iskola
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
Porózus kőzetek vizsgálata
Nem konvencionális földgáz mezők sajátosságai
• Energetikai helyzet→
• Nem konvencionális földgáz mezők viselkedésének megismerése a
kőzetek diffúziós tulajdonságainak tanulmányozásával
A tárolókőzetek porozitása 5-30% - nem konvencionálisnál <5%
T= 100-300°C
P= 100-500bar
Porózus kőzetek vizsgálataPorózus kőzetekben lejátszódó anyagtranszport
Permeabilitás
Po
rozitá
s
Porozitás: pórusok térfogatának
(hézagtérfogat) és a szilárd kitöltés
térfogatának aránya
elsődleges ↔ másodlagos
abszolút ↔ effektív
Homogén ↔ Heterogén
Permeabilitás: kőzetek
áteresztőképessége (m2)
Porózus kőzetek vizsgálataPorózus kőzetekben lejátszódó anyagtranszport
Knudsen szám alapján (Kn=λ/d):
~0-10-1 klasszikus viszkózus áramlás(Darcy- törvény)
~1 Knudsen réteg (fallal való
ütközések száma döntő)
~ >10 molekuláris diffúzió(Fick-törvény)
Koncentrá-
ció vezérelt
folyamatok
Nyomás
vezérelt
folyamatok
C0,P0 > Cx,Px
C0 Cx
Áteresztőképesség meghatározása
6
2lD
l
ppSDJ VMFluxus:
Diffúziós együttható:
t0=0
t=t0+Δt
pRT
MDJ Kn
D 310
M
RTdDKn
8
3
fotoakusztikus detektor
Elvivő áramláson alapuló
diffúziós cellaCH4
N2
Akkumulációs és zárt körben áramoltatott
Mérési módszerek
•Nem szelektív: nyomás- illetve térfogat-változás követése
•Szelektív: kromatográfia, coulometria, fotoakusztika
•Nyomás szabályzás (-3bara)
•Hőmérséklet szabályzás (-150°C)
Fotoakusztikus gázdetektálás
• Szelektív
• Érzékeny
• Széles lineáris mérési
tartomány
cCPMPA
Elvivő áramláson alapuló mérőrendszer
Elvivő áramláson alapuló mérőrendszer
Mérési eredmények (I.)
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
0
200
400
600
800
1000
1200
Eg
ye
ns
úli
dif
fúzió
s f
lux
us
(cm
3/m
2/perc)
Nyomás (bara)
25°C
50°C
100°C
140°C
25°C számolt (Fick-törvény)
Endrődi-formáció
20 40 60 80 100 120 140 160
102
104
106
108
110
112
Dif
fúzió
s f
lux
us
(cm
3/m
2/p
erc
)
Hőmérséklet (°C)
T növelés
T csökkentés
Mérési eredmények (I a.)
•ΔP=0 bar
•Viszkozitás
függés!
Mérési eredmények (I b.)
20 40 60 80 100 120 140 160
500
550
600
650
700
750
800
Dif
fúzió
s f
lux
us
(c
m3/p
erc
/m2)
Hőmérséklet (°C)
Hőmérséklet növelés
Hőmérséklet csökkentés
•ΔP=0.5 bar
•Viszkozitás
függés!
Immerziós módszer
alkalmazása
I. II.
Gáztranszport meghatározási lehetőségei
N2
N2
gázmosódiffúziós cella
Immerziós rendszer
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
Közös telítő-mérő cella:
• Kisebb gázveszteség
• Stabil háttérvonal szükséges
(adszorpció, víz, hőmérséklet, las
sú)
Elkülönített telítő cella:
• Időben elhúzódó folyamatok
• Minta telítése célgázzal?
Mérési eredmények (II.)
0 1 2 3
0.00
0.02
0.04
0.06
Ö
ss
ze
gze
tt k
iju
tó m
etá
nm
en
ny
isé
g (cm
3/cm
3)
Idő (óra)
homokkő
agyagos aleurit
homokos aleurit
Kitekintés
• Nyomás és hőmérséklet eredmények további
értelmezése
• Új immerziós rendszer fejlesztése
• Kvantitatív eredmények adása kőzetekre (modell
alkotás!)
• Víz hatásának vizsgálata
• Nagynyomású mérések
Köszönöm a figyelmet!