Modelling of sedimentary gas hydrates

Naturlig forekommende gasshydrater består hovedsakelig av vann og metan. De ser ut om is men smelter fort når de utsettes for atmosfæriske betingelser. Hydrater finnes vanligvis under permafrost og i sedimenter i havet der vanndypet er større enn 500 meter. Gasshydrater er både en mulig ressurs og en potensiell fare. For å produsere hydratgassen må hydratene smeltes og det kan forårsake endringer i sedimentenes bruddstyrke. Når man produserer dypereliggende konvensjonelle reservoarer vil brønnveggen blir varmere og dette kan også føre til hydratsmelting og destabilisering av brønnen. For sikker og trygg håndtering av brønner og produksjon i hydratstabile områder er det nødvendig å innhente kunnskap om effekten av hydratsmelting på styrken i bergartene. Man må unngå destabilisering av brønner samt lekkasje av gass til havbunnen.

Prosjektet har simulert dannelse og smelting av gasshydrater i havbunns-sedimenter med en reservoar-simulator. En rekke mekanismer bremser både smelting og dannelse og disse effektene vil bidra til betydelig treghet i systemet. Disse effektene er synlige i simuleringen som dekker opp til 600 tusen år. Dette kan ha effekt på vår forståelse av hvordan metan fra gass-hydrater kan virke som en drivhusgass i et hav som blir varmere. En annen effekt er utvinning av metan for energiformål. Forbrenning av metan frigjør mindre CO2 enn både kull og olje pr. energienhet produsert.Gas-hydrater er tilgjengelig langs nesten alle kystlinjer.

The aim if this study is to understand the physical processes behind the formation of a hydrate related reservoir system and its seismic signature: the Bottom-Simulating Reflector (BSR). This implies understanding the hydrate-bearing porous media properties, the formation of gas hydrates in sediments and the physical conditions needed to produce a BSR. Finally, we will study the consequences of modifying pressure and temperature that could be either by caused by natural variations or by drilling and gas production. In this study it is planned to use a combination of tools capable of modelling the core physical processes occurring during the formation and melting of gas hydrates. A literature review and an evaluation of the input parameters and modelling of gas hydrates will initiate this project. To improve and calibrate these models it will be necessary to review and setup new laboratory experiments and integrate data sets from different sources. This will be done in collaboration with the reservoir physics group at the University of Bergen. Learnings from this study would attempt to better understand what are the potential scenarios present when a BSR is observed; the capacity of the gas hydrates to limit fluid flow and the implications of having a leakage point in a hydrate stable area such as pockmarks/chimneys. Finally, to propose the potential environmental consequences of changing pressure and temperature of the host sediments either by natural or artificial causes.