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Enregistrement W2252988793 · doi:10.1021/acs.energyfuels.5b01922

Formation of Methane Clathrate Hydrates in Coal Moisture: Implications for Coalbed Methane Resources and Reservoir Pressures

2015· article· en· W2252988793 sur OpenAlexafffundabout
A. M. M. Bustin, R.M. Bustin, Igor L. Moudrakovskim, Satoshi Takeya, John A. Ripmeester

Notice bibliographique

RevueEnergy & Fuels · 2015
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueMethane Hydrates and Related Phenomena
Établissements canadiensNational Research Council CanadaSteacie Institute for Molecular SciencesUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of Canada
Mots-clésCoalMethaneMoistureCoalbed methaneClathrate hydrateVolume (thermodynamics)Water contentSorptionChemistryAdsorptionBituminous coalPermafrostMineralogyCoal miningGeologyHydratePetroleum engineeringOrganic chemistryGeotechnical engineeringThermodynamics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Adsorption, X-ray diffraction, and nuclear magnetic resonance analysis of subbituminous to high-volatile bituminous coal at in situ moisture content, low temperatures, and moderate pressures demonstrate that a significant proportion of the inherent moisture (nonmobile water) is available to form methane clathrate hydrates. These results have implications for coal gas resources and reservoir pressures in current areas of permafrost and the much larger regions that were glaciated during the Pleistocene. Methane adsorption tests indicate the clathrates form comparatively rapidly in coal micro- and mesopores from an immobile water phase, at lower pressures than those formed in macroporous materials. At successively higher experimental pressures, hydrates nucleate and grow rapidly on the scale of minutes to hours, until an “apparent” equilibrium pressure is reached. The onset of hydrate formation at 0 °C is at about 3.25 MPa for a Tarn coal with 33% moisture and at slightly higher pressures for the other coals with lower inherent moisture. The amount of gas consumed in hydrate formation, in excess of that attributed to sorption, is 11.6 cm 3 /g coal for the Tarn coal (Alaska) with 33% moisture, 8.15 cm 3 /g coal for a Dietz coal (Wyoming) with 22% moisture, and 1.85 cm 3 /g coal for a Texas coal with about 8% moisture. On a volume of gas (STP) per volume of water basis at 8 MPa, the Tarn and Dietz coal have similar values (35 and 37 cm 3 /cm 3 ), whereas the Texas coal is measureably less (24 cm 3 /cm 3 ). At 8 MPa and 0 °C, about 20% of the inherent moisture has participated in hydrate formation for the Tarn and Deitz coals and 13% for the Texas coal. If hydrate formation strips methane from the sorbed state, the proportion of water contributing to hydrate calculates was over 100% for the Texas coal, which suggests that methane is mainly forming from free gas. The methane hydrates analyzed by X-ray diffraction and nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy are cubic ( Pm 3 n̅ space group) and have small and large cage sI structures. NMR and PXRD spectra indicates that the small cages are about 90% occupied, while the large cages are completely full, yielding a stoichiometry of ca. CH 4 ·6H 2 O, which is consistent with other natural hydrates. There is some evidence that some methane gas remains trapped in the smallest pores, whereas the hydrates occupy large pores, which may be due to the suppression of hydrate formation by high capillary pressures. The formation of methane hydrates, particularly in low-rank coals, markedly increases the capacity of the coal to store gas. Depending on the coal moisture content and coal rank, methane storage capacity in gas hydrates is up to 2 orders of magnitude greater than the gas storage capacity of the coal by sorption alone. Since low-rank coals invariably have high moisture content, if the strata lie with the hydrate stability zone, significant gas storage in hydrates is anticipated, if gas is available. At the low temperature required for hydrate formation, however, self-sourced methane from methanogenesis or thermal alteration is not anticipated. Successive formation and dissociation of methane hydrates during glacial and interglacial times in the Pleistocene can be anticipated to have impacted shallow gas reservoirs, including coals, to depth up to about 800 m, depending on the surface temperature and geothermal gradient. It is speculated that during the Pleistocene free and sorbed coal gas was scavenged during the formation of hydrates, and this process may explain the low gas content of some high-latitude coals. Similarly, lower than anticipated pore pressure and lack of free water in the Horseshoe Canyon coals in western Canada may be the result of dissociation of hydrates forming overpressures, which potentially could hydraulically fracture the coal and flush the coal of free water. Subsequent dissipation of the gas pressure would lead to the current low reservoir pressure.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,002
Score d'incertitude au seuil0,003

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,024
Tête enseignante GPT0,258
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeObservationnel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations21
Publié2015
Routes d'admission3
Résumé présentoui

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