211service.com
Bryta 'Ice That Burns'
Fångad i molekylära burar som liknar is, på botten av havet och i permafrost över hela världen, finns en tillgång på naturgas som, med försiktiga uppskattningar, motsvarar dubbelt så mycket energi som finns i alla andra fossila bränslen som finns kvar i jordskorpan. Frågan har varit om denna enorma reserv av energi, känd som metanhydrater, fanns i naturen i en form som var värd att eftersträva, och om tekniken fanns för att skörda den eller inte.
Gräv djupt: En borrigg på Alaskas norra sluttning som hjälpte USGS att uppskatta mängden naturgas som kunde återvinnas från området.
I fredags tillkännagav United States Geological Survey (USGS) upptäckten av lämpliga förhållanden för att bryta metanhydrater 1 000 meter under havsbotten i Mexikanska golfen. Tillsammans med Chevron och USA:s energidepartement upptäckte USGS reserven av hydrater i höga koncentrationer i 15 till 30 meter tjocka sandbäddar – förhållanden som mycket liknar terrestra metanhydratreserver, som redan har gett ett kommersiellt användbart flöde priser. Dessa avlagringar skiljer sig väsentligt från de gashydrater som tidigare har upptäckts i USA:s kustvatten, som finns i relativt grunda vatten vid havsbottens yta och som har blivit ett problem för klimatforskare på grund av deras potential att smälta snabbt och släppa ut stora mängder av metan i atmosfären.
Våren 2008 fastställde en gemensam kanadensisk-japansk expedition i Mallik i Northwest Territories, Kanada, att metanhydrater kunde skördas genom att använda en vattenpump för att ta bort trycket i en brunn som redan borrats i reservatet. Detta innebar att sänka trycket genom att pumpa ut vattnet som naturligt samlas i brunnen. Avgörande, det krävde bara 10 till 15 procent av energin som representeras av gasen som strömmade ut ur brunnen, vilket gör det till ett mycket mer lönsamt tillvägagångssätt än tidigare metoder som användes för att skörda hydrater, vilket innebar att smälta dem med varmt vatten. Standardutrustning för olje- och gasborrning användes för att återinföra en gammal brunn borrad till ett djup av 3 500 fot och sedan renovera den genom att täcka hela brunnen med längder av stålrör som cementerades på plats för att förhindra att den kollapsar.
Hydrater kräver både kalla temperaturer och högt tryck för att bildas; eliminering av båda tillstånden frigör gasen från dess isiga bur, men tidigare försök att göra detta genom att värma upp hydraterna visade sig vara oöverkomligt svåra. Den kanadensisk-japanska expeditionen producerade framgångsrikt upp till 4 000 kubikmeter gas om dagen under ett sexdagars försök 2008 med hjälp av trycksänkning.
Jag tror att [Mexikanska golfens fynd] och Mallik är två revolutionerande händelser, säger Timothy Collett, en geolog vid USGS och en av världens främsta myndigheter på gashydrater.
Även om ingen tror att alla världens metanhydrater kommer att kunna utvinnas, har omfattningen av globala reserver beskrivits av det amerikanska energidepartementet som häpnadsväckande. De förekommer var som helst där vatten, metan, låga temperaturer och högt tryck uppstår samtidigt – med andra ord i de 23 procent av världens landyta som täcks av permafrost och på botten av havet, särskilt kontinentalsockeln.
Det ökade intresset för naturligt förekommande metanhydrater har drivits av önskan om energioberoende från Mellanöstern och Ryssland och av behovet att hitta energikällor med mindre potentiell påverkan på klimatet än kol. (Naturgas producerar hälften så mycket kol som kol per energienhet.) Detta återspeglas av en exponentiell tillväxt av antalet vetenskapliga artiklar som publiceras i ämnet per år, enl. Carolyn Koh , meddirektör för Center for Hydrate Research vid Colorado School of Mines. Mer än ett dussin expeditioner utformade för att skörda eller prova terrestra och marina hydratreserver har lanserats sedan 2001, inte bara i USA och Kanada, utan också i Japan, Korea, Kina och Indien, enligt Collett.
Medan USGS ännu inte har beräknat den totala storleken på den potentiella metanhydratreserven i Mexikanska golfen, har Collett och hans kollegor beräknat omfattningen av en annan mycket mer tillgänglig reserv där de hoppas kunna fullända den teknologi som krävs för långsiktig produktion av metanhydrater: Alaskas norra sluttning.
North Slope är redan hem för en hel del konventionell olje- och naturgasutvinning (det är den norra änden av pipelinen trans-Alaska), och det är, inte en tillfällighet, bara några hundra mil väster om Mallik.
USGS använde sofistikerad tredimensionell modellering och bedömningsteknik för att uppskatta den sannolika mängden utvinningsbar gas från Alaskas norra sluttning: medianutbytet beräknades till 85,4 biljoner kubikfot, eller fyra gånger så mycket naturgas som USA använder i en år. Modellen byggdes med hjälp av seismometrar som tittar in i jorden som ekolod och lyssnar efter utbredningen av ljudvågor som genereras av en kontrollerad källa; inspelningar av dessa data kan omvandlas till en komplett bild av storleken och formen på hydratreserverna.
Detta skulle vara den enskilt största bedömda volymen av gasresurser i USA, säger Collett, som varnar för att hans beräkningar endast återspeglar det som är tekniskt framställbart från fältet men inte tar hänsyn till om det kommer att vara ekonomiskt att göra det eller inte.
Mallik har lärt forskare hur man producerar gas från metanhydrater, och reservoarerna i Alaskas norra sluttning och Mexikanska golfen tyder på att Mallik inte är ett unikt fall. Den verkliga utmaningen kommer dock att vara att ta reda på hur man utvinner tillräckligt med gas ekonomiskt. Detta beror på hydraternas närhet till befintliga rörledningar och priset och tillgången på naturgas: ingen kommer trots allt att betala för att utveckla nya resurser förrän de gamla har blivit tillräckligt dyra.
Hittills har inga av världens utvinnings- eller bedömningsförsök primärt finansierats av industrin. Företag som har deltagit i metanhydratfältforskning i Nordamerika inkluderar Chevron, ConocoPhilips och BP.
Frågan är om branschen har förmågan att stå på egen hand utan statligt stöd? säger Collett. Någon gång kommer de att bli det, och vi tror att vi nu närmar oss den brytpunkten.
Förenta staterna är inte det enda landet som har planer på att försöka långsiktiga produktionstester av metanhydrater. Japan spenderar överlägset mest pengar på metanhydratforskning; det gav det mesta av finansieringen för Mallik-testerna, som sponsrades av Japan Oil, Gas and Metals National Corporation och av Natural Resources Canada, med fältverksamhet av Aurora College/Aurora Research Institute och stöd från Inuvialuit Oilfield Services.
Enligt Center for Hydrate Research's Koh investerar Japan stort i försök att skörda djuphavshydratreserver som upptäckts utanför Japans södra kust i Nankai-tråget.
Japanerna planerar kommersiell produktion från Nankai Trough till 2017, säger Koh. Om de lyckas kommer Japan att utnyttja de första inhemska fossilbränslereserverna som landet någonsin har känt till.