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Variaciones de Conductividad Térmica en Arena Congelada que Contiene Hidratos al Calentarse y Disociarse el Hidrato de Gas en los Poros

Autores: Chuvilin, Evgeny; Davletshina, Dinara; Bukhanov, Boris; Grebenkin, Sergey; Pankratova, Elena

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Variaciones de Conductividad Térmica en Arena Congelada que Contiene Hidratos al Calentarse y Disociarse el Hidrato de Gas en los Poros


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Permafrost
Conductividad térmica
Hidrato de gas
Presión
Temperatura
Laboratorio

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El permafrost de alta latitud, incluyendo el suelo congelado que contiene hidratos, cambia sus propiedades en respuesta al cambio climático natural y a los impactos de la producción de petróleo. De especial interés es el comportamiento de la conductividad térmica, uno de los parámetros clave que controlan los procesos térmicos en el permafrost que contiene acumulaciones de hidratos de gas. Se estudiaron las variaciones de la conductividad térmica bajo cambios de presión y temperatura en el laboratorio a través de modelado físico utilizando arena muestreada del permafrost portador de gas de la península de Yamal (norte de Siberia Occidental, Rusia). Cuando la presión del gas cae por debajo del equilibrio a una temperatura negativa constante (alrededor de -6 grados C), la conductividad térmica de las muestras primero disminuye entre un 5% y un 10% como resultado de la fisuración y luego aumenta a medida que el hidrato de gas en los poros se disocia y se convierte en agua y luego en hielo. El rango de variaciones de la conductividad térmica tiene varios controles: presión del gas en los poros, saturación de hidratos, tasa de disociación de hidratos y cantidad de hielo adicionalmente formado en los poros. En general, la disociación de hidratos puede causar una disminución de hasta el 20% en la conductividad térmica en arena congelada portadora de hidratos. A medida que las muestras se calientan a temperaturas positivas, su conductividad térmica disminuye en una magnitud que depende de los contenidos residuales de hidrato de gas en los poros y hielo: la disminución alcanza aproximadamente el 30% con una saturación de hidratos del 20-40%. La disminución de la conductividad térmica en arena congelada salina libre de hidratos es proporcional a la salinidad y puede llegar a ser aproximadamente un 40% menor con una salinidad del 0.14%. El comportamiento de la conductividad térmica en sedimentos congelados portadores de hidratos bajo una caída de presión por debajo del equilibrio y un aumento de temperatura por encima de 0 grados C se explica en un modelo de cambios en el espacio poroso basado en los resultados experimentales.

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