Language
Country/Area
No result found
Bí mật của sự hấp phụ: Mê-tan trong tầng than lưu trữ và giải phóng mê-tan như thế nào?
Mêtan từ tầng than (CBM) là khí thiên nhiên có nguồn gốc từ các vỉa than, khác với các nguồn khí thiên nhiên truyền thống. Khi nhu cầu năng lượng tăng lên, đặc biệt là ở Hoa Kỳ, Canada và Úc, khí mê-tan trong vỉa than đã trở thành nguồn năng lượng quan trọng. Điểm đặc biệt của nguồn năng lượng này là khí mê-tan được lưu trữ trong vỉa than dưới dạng hấp phụ chứ không chảy trực tiếp dưới dạng khí.
Mêtan trong tầng than không chỉ là nguồn năng lượng tương tác mà còn là một ví dụ quan trọng về quá trình hấp phụ trong ngành dầu khí.
Quá trình lưu trữ khí mê-tan trong tầng than sử dụng cấu trúc xốp của than, và khí mê-tan được hấp thụ trong các lỗ rỗng nhỏ của than ở trạng thái gần giống chất lỏng. Điều này làm cho khí mê-tan trong tầng than khác với khí sa thạch truyền thống hoặc các bể chứa khí thông thường khác. Những vết nứt hở trong lỗ chân lông, được gọi là khe nứt, cũng có thể chứa khí tự do hoặc bão hòa nước.
Quá trình hình thành và lịch sử của mêtan trong tầng than
Sự hình thành khí mê-tan trong tầng than chủ yếu là do quá trình trưởng thành nhiệt của vật chất hữu cơ. Không giống như các vỉa than thông thường được bổ sung nước ngầm, khí mê-tan trong vỉa than thường được tạo ra do quá trình lên men của các quần thể vi khuẩn bên trong vỉa than. Điều này có nghĩa là sự tồn tại của khí mê-tan trong tầng than có liên quan chặt chẽ đến trữ lượng và chất lượng than, và các điều kiện bên trong các vỉa than ở các khu vực khác nhau sẽ ảnh hưởng đến việc tạo ra và lưu trữ khí.
Vào cuối những năm 1970, việc chính phủ Hoa Kỳ thúc đẩy khai thác khí mê-tan từ tầng than không chỉ thúc đẩy nghiên cứu trong lĩnh vực này mà còn kích thích sự quan tâm đến phát triển thương mại.
Tính chất lưu trữ của mêtan trong tầng than
Quá trình lưu trữ và giải phóng khí mê-tan trong tầng than liên quan đến nhiều tính chất vật lý khác nhau, chẳng hạn như độ xốp và khả năng hấp phụ. Cấu trúc xốp của các bể chứa khí mê-tan trong tầng than cho phép các vỉa than được coi là tầng chứa nước có độ xốp kép, trong đó độ xốp của các vết nứt ảnh hưởng đến hành vi dòng chảy của khí, trong khi độ xốp của nền than quyết định lượng khí có thể được lưu trữ. Nhìn chung, độ xốp của kho chứa nước mê-tan trong tầng than dao động từ khoảng 10% đến 20%, trong khi độ xốp của các vết nứt là từ 0,1% đến 1%.
Ngoài ra, khả năng hấp phụ của bể chứa than cũng rất quan trọng. Công suất phụ thuộc vào chất lượng và loại than. Nếu vỉa than có chất lượng và cấp độ cao, công suất hấp phụ có thể đạt 100 đến 800 feet khối khí tiêu chuẩn trên một tấn than.
Phương pháp khai thác khí mêtan từ tầng than
Các phương pháp khai thác khí mê-tan trong tầng than thường bao gồm việc khoan giếng vào các vỉa than, một quá trình có thể diễn ra ở độ sâu từ 100 đến 1.500 mét dưới lòng đất. Khi áp suất trong vỉa than giảm, khí và nước sinh ra sẽ dâng lên bề mặt qua các đường ống. Việc xử lý nước thải chủ yếu phụ thuộc vào thành phần hóa học của nước, có thể chứa các chất rắn hòa tan như natri hydroxit và natri clorua. Khí tạo ra có thể được đưa đến trạm nén và vận chuyển đến đường ống dẫn khí đốt tự nhiên.
Do khí mê-tan từ tầng than thải ra ít khí nhà kính hơn trong quá trình đốt cháy so với than nên nó đã trở thành nguồn năng lượng sạch đang dần được chú ý.
Tác động và thách thức về môi trường
Việc khai thác và sử dụng khí mê-tan từ tầng than không phải không có tác động đến môi trường, đặc biệt là tác động của khí mê-tan thải ra đối với hiện tượng nóng lên toàn cầu là không thể bỏ qua. Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng hiệu ứng nhà kính của khí mê-tan lớn hơn nhiều so với khí carbon dioxide, do đó việc quản lý khí hiệu quả trong quá trình khai thác có vai trò rất quan trọng để giảm phát thải khí nhà kính.
Ngoài ra, chất lượng nước thải trong quá trình sản xuất cũng gây lo ngại vì chứa hàm lượng muối và kim loại nặng lớn. Các khu vực khác nhau cần tìm ra những phương pháp thích hợp để xử lý các sản phẩm phụ này nhằm bảo vệ nguồn nước địa phương.
Khu vực sản xuất khí mê-tan từ tầng than toàn cầu
Hiện nay, các khu vực sản xuất khí mê-tan chính từ tầng than bao gồm Hoa Kỳ, Úc và Canada. Với sự tiến bộ của công nghệ, nhiều quốc gia như Ấn Độ và Kazakhstan cũng đã bắt đầu nghiên cứu và phát triển tiềm năng của khí mê-tan trong tầng than. Theo số liệu gần đây, sản lượng khí mê-tan từ vỉa than hàng năm ở Hoa Kỳ vẫn chiếm 3,6% tổng sản lượng khí đốt, trong khi Úc và Canada cũng báo cáo mức tăng trưởng sản lượng ổn định.
Trước nhu cầu năng lượng toàn cầu ngày càng tăng, tiềm năng thị trường và tính bền vững của quá trình phát triển khí mê-tan trong lòng than vẫn đáng để chúng ta xem xét sâu sắc. Do đó, làm thế nào để cân bằng tác động môi trường trong khi vẫn mở rộng việc sử dụng khí mê-tan từ tầng than nên trở thành vấn đề quan trọng đối với các chính phủ và công ty năng lượng.
