Pequeños alcoholes como surfactantes y promotores de hidratos
Autores: Kvamme, Bjørn
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Pequeños alcoholes como surfactantes y promotores de hidratos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Métodos
Hidratar reservorios
Inhibidores termodinámicos
Experimentos
Inyección de CO2
Surfactante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Se han propuesto muchos métodos para producir reservorios de hidratos en las últimas tres décadas. La estimulación térmica y la inyección de inhibidores termodinámicos de hidratos son solo dos ejemplos de métodos que han recibido menos atención debido a su alto costo. Sin embargo, diferentes métodos para producir hidratos no se evalúan termodinámicamente antes de planificar experimentos costosos o pruebas piloto. Esto puede deberse a la falta de una caja de herramientas termodinámica para este propósito. Otro desafío es la falta de enfoque en las limitaciones de la transición de fase del hidrato en sí. La interfaz entre el hidrato y el agua líquida es un cuello de botella cinético. Reducir la presión no aborda este problema. La inyección de CO2 conducirá a la formación de un nuevo hidrato de CO2. Esta formación de hidrato es una fuente de calor eficiente para disociar el hidrato, ya que el calentamiento rompe los enlaces de hidrógeno, abordando directamente el problema de la limitación cinética a escala nano. Agregar cantidades limitadas de N2 aumenta la permeabilidad del gas de inyección. La adición de surfactante aumenta la dinámica de la interfaz gas/agua y promueve la formación de hidratos heterogéneos. En este trabajo, demostramos un esquema termodinámico residual que permite el análisis termodinámico de diferentes rutas para la formación y disociación de hidratos. Demostramos que 20 moles de N2 añadidos al CO2 son termodinámicamente viables para generar un nuevo hidrato en los poros. Cuando se añade N2, la entalpía de formación de hidratos disponible se reduce en comparación con el CO2 puro, pero aún se considera suficiente. Hasta un 3 por ciento en moles de etanol en el agua de poro libre también es termodinámicamente viable. La adición de alcohol no perturbará en gran medida la capacidad de formar un nuevo hidrato a partir del gas de inyección. La formación de hidratos homogéneos a partir de CH4 y/o CO2 disueltos es limitada en cantidad y no es importante. Sin embargo, los límites de estabilidad del hidrato relacionados con la concentración de formadores de hidrato en el agua circundante son importantes. Las superficies minerales pueden actuar como promotores de hidratos a través de la adsorción directa, o la adsorción en agua que está estructurada por las cargas de superficie mineral. Estos aspectos se cuantificarán en un artículo posterior, junto con el modelado cinético basado en el modelado termodinámico en este trabajo.
Descripción
Se han propuesto muchos métodos para producir reservorios de hidratos en las últimas tres décadas. La estimulación térmica y la inyección de inhibidores termodinámicos de hidratos son solo dos ejemplos de métodos que han recibido menos atención debido a su alto costo. Sin embargo, diferentes métodos para producir hidratos no se evalúan termodinámicamente antes de planificar experimentos costosos o pruebas piloto. Esto puede deberse a la falta de una caja de herramientas termodinámica para este propósito. Otro desafío es la falta de enfoque en las limitaciones de la transición de fase del hidrato en sí. La interfaz entre el hidrato y el agua líquida es un cuello de botella cinético. Reducir la presión no aborda este problema. La inyección de CO2 conducirá a la formación de un nuevo hidrato de CO2. Esta formación de hidrato es una fuente de calor eficiente para disociar el hidrato, ya que el calentamiento rompe los enlaces de hidrógeno, abordando directamente el problema de la limitación cinética a escala nano. Agregar cantidades limitadas de N2 aumenta la permeabilidad del gas de inyección. La adición de surfactante aumenta la dinámica de la interfaz gas/agua y promueve la formación de hidratos heterogéneos. En este trabajo, demostramos un esquema termodinámico residual que permite el análisis termodinámico de diferentes rutas para la formación y disociación de hidratos. Demostramos que 20 moles de N2 añadidos al CO2 son termodinámicamente viables para generar un nuevo hidrato en los poros. Cuando se añade N2, la entalpía de formación de hidratos disponible se reduce en comparación con el CO2 puro, pero aún se considera suficiente. Hasta un 3 por ciento en moles de etanol en el agua de poro libre también es termodinámicamente viable. La adición de alcohol no perturbará en gran medida la capacidad de formar un nuevo hidrato a partir del gas de inyección. La formación de hidratos homogéneos a partir de CH4 y/o CO2 disueltos es limitada en cantidad y no es importante. Sin embargo, los límites de estabilidad del hidrato relacionados con la concentración de formadores de hidrato en el agua circundante son importantes. Las superficies minerales pueden actuar como promotores de hidratos a través de la adsorción directa, o la adsorción en agua que está estructurada por las cargas de superficie mineral. Estos aspectos se cuantificarán en un artículo posterior, junto con el modelado cinético basado en el modelado termodinámico en este trabajo.