DE102011106905A1

DE102011106905A1 - VERFAHREN ZUR Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen

Info

Publication number: DE102011106905A1
Application number: DE102011106905A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-03-11
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2012-09-13

Abstract

Durch eine Abdeckvorrichtung wird ein bestimmtes Fördergebiet von der Umgebung abgetrennt. Die Freisetzung des Methans aus dem Gashydrat im am Ozeanboden wird mittels warmen Oberflächenwassers erreicht, welches in die Abdeckvorrichtung eingeleitet wird. Aus dem Permafrostboden geschieht dies durch eine Temperaturerhöhung mittels Treibhauseffekt unter der Abdeckvorrichtung.

Description

Zusammenfassung
Durch eine Abdeckvorrichtung wird ein bestimmtes Fördergebiet von der Umgebung abgetrennt.
Die Freisetzung des Methans aus dem Gashydrat im am Ozeanboden wird mittels warmen Oberflächenwassers erreicht, welches in die Abdeckvorrichtung eingeleitet wird. Aus dem Permafrostboden geschieht dies durch eine Temperaturerhöhung mittels Treibhauseffekt unter der Abdeckvorrichtung.
Vorkommen
Methanhydrate – sind Feststoffe, die in ihrem aus Wassermolekülen bestehenden Kristallgitter Methan einschließen. Sie speichern große Mengen Methan auf kleinstem Raum. Beim Übergang in die Gasphase nimmt das Volumen um das 170-fache zu.
Druck- und Temperaturänderungen am Meeresboden und im Sediment führen zu einer Veränderung der Stabilitätszone des Methanhydrats. Höherer Druck stabilisiert die Methanhydrate, während eine Erwärmung die Stabilitätszone reduziert.
Im Meeresboden und in den Permafrostböden lagern große Mengen von Methanhydraten.
Die in den Gashydraten gespeicherte Energie ist mit denen der Kohle, Gas und Erdölvorkommen vergleichbar.
Die Vorkommen der Methanhydrate gewinnen wegen der Verknappung der konventionellen Energiereserven Kohle, Öl, Gas zunehmendes wirtschaftliches Interesse.
Über die tatsächlichen Vorräte gibt es allerdings derzeit noch erhebliche Unsicherheiten.
Außerdem wird befürchtet, dass es durch die globale Erwärmung zu einer Zerstörung der Gashydrate und damit unerwünschter Freisetzung von Methan kommt.
Da Methan einen 23mal höheren Treibhauseffekt hat als CO₂, würde dies katastrophale Folgen für die Klimaentwicklung bedeuten.
In den gegenwärtigen Klimaprognosen ist der Effekt durch freigesetztes Methan noch nicht berücksichtigt
Auf einer Forschungsfahrt vor der Küste Oregons im letzten Sommer sahen Erwin Suess und seine Kollegen vom Kieler Forschungszentrum Geomar metergroße Brocken von Methanhydrat auf dem Meerwasser treiben; sie hatten sich offenbar vom Meeresgrund gelöst und waren schnell genug bis zur Oberfläche aufgestiegen, um noch weitgehend unersetzt dort anzukommen.
Quelle: © 1993–2003 Microsoft Corporation.
Stand der Technik
Aufgrund der immer knapper werdenden Energievorkommen und der großen wirtschaftlichen Bedeutung neuer Energieresourcen, ist über die zum großen Teil noch in Entwicklung befindlichen Fördermethoden noch relativ wenig bekannt.
Im hohen Norden Kanadas wird das Methangas aus dem Gashydrat durch das Einblasen von Wasserdampf getrennt. Das Verfahren ist jedoch relativ energieintensiv.
Nach gegenwärtigem Stand der Technik lohnt sich der Abbau daher nur an Orten wo sie in konzentrierter Form vorkommen.
Erfindung
Maritime Vorkommen
Zum Freisetzen und Fördern des Methans wird direkt oder indirekt solare Energie verwendet. Ein bestimmtes Gebiet des Methaneisvorkommens wird durch eine Abdeckvorrichtung von der Umgebung abgetrennt. Bei den maritimen Vorkommen wird warmes Oberflächenwasser durch eine rohrartige Verbindung unter die Abdeckung geleitet. Dies führt zu einer Erwärmung des Meerwassers unter der Abdeckung sowie des gashydrathaltigen Sediments über ca. 8°C wodurch das Methan als Gas freigesetzt wird. Durch eine weitere Verbindung des Volumens unter der Abdeckung, angebracht an einem Hochpunkt der Abdeckung, kann dieses freigesetzte Methangas zusammen mit Meereswasser aus dem Volumen unter der Abdeckung zur Meeresoberfläche entweichen. Dort wird es in einem Trenngefäß vom Meerwasser abgetrennt und einer bekannten Einrichtung des Transportes oder der Weiterverarbeitung zugeführt.
Der Antrieb dieser Förderung mittels des freigesetzten Methangases und die Zufuhr wärmeren Oberflächenwassers unter die Abdeckung, erfolgt durch einen „Mammutpumpeneffekt” der beiden Flüssigkeitssäulen (A; B 1). Die Freisetzung und Förderung des Methans geschieht also durch die im wärmeren Oberflächenwasser gespeicherte Wärmeenergie der Sonne.
Bei zu niedriger Temperatur des Oberflächenwassers ist es energetisch vorteilhaft diesen Meerwasserstrom nach Abtrennung vom Methangas anstelle des Oberflächenwassers für die Zersetzung des Methanhydrates einzusetzen.
Erfindungsgemäß kann ein Teil der Auftriebsenergie des freigesetzten Methangases der durch den Mammutpumpeneffekt erzeugten Umpumpströmung mittels einer Turbine (T; 1) entnommen und für die Aufheizung des Wasserstromes in einem Wärmetauscher (H, 1) genutzt werden.
Die Erfindung ermöglicht auch den Abbau von Vorkommen mit einem geringeren Anteil des Methanhydrates im Sediment. Außerdem erlaubt die Methode der Methanfreisetzung einen schonenden Abbau der Vorkommen.
Vorkommen im Permafrostboden
Durch eine Abdeckvorrichtung wird ein bestimmtes Fördergebiet von der Umgebung abgetrennt.
Die Freisetzung des Methans aus dem Gashydrat im Permafrostboden geschieht durch eine Temperaturerhöhung mittels Treibhauseffekt unter der Abdeckvorrichtung.
Die Vorrichtung besteht vorzugsweise aus UV beständigem, gewebeverstärkten Folienmaterial welches eine Einfärbung hat oder in der nano Festkörper eingebettet sind, wodurch die Strahlenenergie der Sonne in Wärme umgesetzt und für die Aufwärmung des Permafrostboden unter der Abdeckvorrichtung sorgt.
Mit einer doppelwandigen Folie kann eine bessere Wärmedämmung erreicht und die Wärmeverluste vor allem nachts verringert werden. Das Material der Abdeckung ist jedoch nicht auf Folien beschränkt.
Die gewebeverstärkte Abdeckfolie wird mittels einer Vielzahl von Halterungen im Boden verankert.
Die Halterungen bewirken einen definierten Abstand vom Boden und machen die Abdeckungsvorrichtung weniger windanfällig und erlauben ein kontrolliertes Gefälle zur horizontalen Ebene um eine gute Gasabfuhr zu gewährleisten.
An mindestens einem Hochpunkt wird das freigesetzte Methangas abgezogen und einer bekannten weiteren Verarbeitung (Kompression, Kühlung, Verflüssigung, Transport) zugeführt.

Claims

Verfahren zur Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle Fördergebiet des Vorkommens durch eine das Gebiet einschließende Abdeckungsvorrichtung von der Umgebung abgegrenzt und dass das Gas aus dem Gashydrat durch Erwärmung des abgegrenzten Gebietes vornehmlich unter Benutzung von direkter oder indirekter solarer Energie freigesetzt wird, wobei das Gas unter der Abdeckung gesammelt und an einem oder mehreren Hochpunkten der Abdeckungsvorrichtung kontrolliert abgezogen wird um danach bekannten technischen Einrichtungen zur Speicherung und dem Transport (Kompression, Kühlung, Verflüssigung) zugeführt zu werden.
Verfahren zur Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass in die Abdeckungsvorrichtung des Fördergebietes eines maritimen Vorkommens durch eine geeignete rohrartige Verbindung warmes Oberflächenwasser zugeführt wird, wodurch es zu einem Anstieg der Temperatur in diesem Gebiet kommt und das Methan aus dem Gashydrat freigesetzt und an einem oder mehreren Hochpunkten der Abdeckung zusammen mit dem Meerwasser in einem Steigrohr an die Meeresoberfläche gelangt, wo es in einem Trenn-Apparat vom Meerwasser abgetrennt und der Speicherung oder dem Abtransport zugeführt wird, wobei der Antrieb dieser Förderung mittels des freigesetzten Methangases durch einen „Mammutpumpeneffekt” erfolgt, die Freisetzung und Förderung des Methans also durch die im wärmeren Oberflächenwasser gespeicherte Wärmeenergie der Sonne erfolgt.
Verfahren zur Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Förderströmung durch Einleiten von Pressluft oder besser Inertgas beispielsweise Stickstoff mittels eines Druckschlauches in die Verbindung Förderfeld zum Trenngefäß B initiiert wird, wobei nach Indikation ersten Methangases sofort auf Inertgas umgestellt wird.
Verfahren zur Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen nach den Ansprüchen 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, dass bei zu niedrigen Temperaturen des Oberflächenwassers für die Freisetzung des Methans aus dem Methanhydrat dieses in der Verbindung Meeresoberfläche zum Förderfeld A auf die nötige Temperatur von mindestens 10°C erwärmt wird, wobei die dafür notwendige Energie durch Ausnutzung eines Teiles der Pumpenergie des „Mammutpumpeneffektes” durch eine in die Verbindung A eingebrachte Turbine erzeugt und über einen Wärmetauscher dem Meerwasserstrom übertragen wird.
Verfahren zur Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen nach den Ansprüchen... dadurch gekennzeichnet, dass bei zu niedrigen Temperaturen des Oberflächenwassers das Meerwasser W im Kreislauf geführt und nach der Abtrennung des Methans im Auffang und Trenngefäß, anstatt des Oberflächenwassers WO über die Verbindung A wieder unter die Abdeckung geleitet wird.
Vorrichtung zum Freisetzen und Fördern von Methan aus maritimen Vorkommen nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 4 und 5 mit: – einer Abdeckung, die das jeweils aktuelle Fördergebiet von der maritimen Umgebung abtrennt, wobei die Abdeckung vorzugsweise aus einer gewebeverstärkten Kunststofffolie besteht die an ihren Abgrenzungen zum maritimen Sedimentboden mit Gewichten versehen ist – zusätzliche Gewichte am Grund, über die Abdeckfläche verteilt sind mit der Abdeckfolie verbunden und verhindern das Aufschwimmen der Abdeckung. – mindestens einem Leitungssystem (Rohr, Druckschlauch) das eine Verbindung zwischen dem Raum unter der Abdeckung und einer oberflächennahen Zone des Meeres herstellt. – mindestens einer weiteren Verbindung zwischen dem Raum unter der Abdeckung und einer Trennvorrichtung an der Meeresoberfläche wobei diese an einem Hochpunkt der Abdeckung angebunden ist.
Verfahren zur Förderung von Methan aus Methanhydratvorkommen nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Methan aus dem Permafrostboden durch Erwärmung des Bodens unter einer Abdeckvorrichtung freigesetzt wird, wobei die Temperaturerhöhung mittels Treibhauseffekt des Volumens unter der Abdeckvorrichtung erreicht wird.
Vorrichtung zum Freisetzen und Fördern von Methan aus dem Gashydrat des Permafrostbodens nach den Ansprüchen 1 und 7 mit: einer Abdeckung, die das jeweils aktuelle Fördergebiet von der Umgebung abtrennt, wobei die Abdeckung vorzugsweise aus einer gewebeverstärkten Kunststofffolie besteht jedoch nicht auf Folienmaterial beschränkt ist. die Folie vorzugsweise aus UV beständigem, gewebeverstärkten Folienmaterial gefertigt ist, die eine Einfärbung hat oder in der nano Partikel eingebettet sind, wodurch die Strahlenenergie der Sonne in Wärme umgesetzt wird und für die Aufwärmung des Permafrostboden unter der Abdeckvorrichtung sorgt. wobei die Abdeckfolie in einer doppelwandigen Ausführung und mit bekannter metallische Bedampfung versehen eine bessere Wärmedämmung erzielt und die Wärmeverluste in der Nacht verringert werden. die Verankerung Abdeckfolie wird mittels einer Vielzahl von Halterungen im Boden gewährleistet und eine Gefälle zur Horizontalen. An mindestens einem Hochpunkt wird das freigesetzte Methangas abgezogen und einer bekannten weiteren Verarbeitung (Kompression, Kühlung, Verflüssigung, Transport) zugeführt.