Una metodologa experimental para evaluar la adsorcin de gas metano en mantos de carbn

Una metodologa experimental para evaluar la adsorcin de gas metano en mantos de carbnSergio Lopera, PhDAstrid Blandn, PhDSebastin Mesa, IPAlejandro Paz, EIP Grupo de Investigacin en Yacimientos de HidrocarburosUniversidad Nacional de ColombiaSede Medelln

IntroduccinMarco tericoMetodologa experimentalEquipos y muestras utilizadasResultadosConclusionesReferenciasCONTENIDO

1. INTRODUCCIN

Figura 1. Fracturas Naturales en mantos de carbn. Tomado de Zuber M y Boyer C.2. MARCO TERICO

Preparacin de muestraPasosDescripcinJustificacin1Recoleccin de la muestraDesde el momento que se obtiene la muestra en la mina, se debe colocar en un recipiente hermtico y que tenga la capacidad de medir el gas que se libera de la muestra de forma espontnea. (Har parte de la medida base de la prueba).2LavadoLas muestras no pasaran por ningn tipo de lavado, las pruebas se realizaran con las muestras tal y como lleguen de la mina para no alterar ninguna propiedad que tenga el carbn, y acrcanos ms a la simulacin de las condiciones de campo.

Tabla 1. Protocolo preparacin de muestra.3. METODOLOGA EXPERIMENTAL (1/4)

Obtencin de la curva basePasosDescripcinCondicin de pruebaJustificacin3Desorcin inicial de metano90C y P AtmosfricaSe someter la muestra a cambios de temperatura (sin sobrepasar el lmite en donde empieza a perder humedad), y se obtendr la cantidad de gas inicial que tena la muestra.4Medicin del gas90C y P atmosfrica Esta medida del gas inicial sirve para tener conocimiento de la cantidad de gas a inyectar en la muestra.

Tabla 2. Protocolo obtencin curva base.3. METODOLOGA EXPERIMENTAL (2/4)

Prueba de adsorcin de gas

PasosDescripcinCondicin de pruebaJustificacin5Inyeccin de gas metano 500 cc25C y (600, 800, 1000, 1200, 1500) psiPoner en contacto la muestra de carbn con el gas a inyectar.6Tiempo de Remojo25C y (600, 800, 1000, 1200, 1500) psiEste tiempo ser el necesario para que la muestra de carbn adsorba la cantidad de metano que pueda almacenar.

Tabla 3. Protocolo prueba de adsorcin de gas.3. METODOLOGA EXPERIMENTAL (3/4)

Desorcin final de gasPasosDescripcinCondicin de pruebaJustificacin7Medicin de gas no adsorbido por la muestra. T y P de pruebaDespus del tiempo de remojo, se abre el sistema y sin cambios en presin y temperatura se medir el gas que no fue adsorbido por la muestra.8Medicin de gas adsorbido.90C y P de pruebaCon aumento de temperatura (como se realiz para la lnea base), se medir la cantidad de gas adsorbido por la muestra despus de la inyeccin y el tiempo de remojo que tuvo la muestra en contacto con gas metano.

Tabla 4. Protocolo desorcin final de gas3. METODOLOGA EXPERIMENTAL (4/4)

MuestraAmaga 1Amaga 2Amaga 3RocaCarbnCarbnCarbnLongitud (cm)20.51820.5Dimetro (cm)3.83.83.8Peso (g)322298343

Tabla 5. Propiedades de las muestras utilizadas para la prueba.Figura 2. Montaje experimental Laboratorio de Anlisis Petrofsicos Especiales. Universidad Nacional de Colombia sede Medelln.4. EQUIPOS Y MUESTRAS UTILIZADOS

Adsorcin de gas metano en diversas muestras a 90C

Figura 3. Adsorcin de gas metano para cada muestra a 90C. *Datos obtenidos a partir del trabajo de Mastalerz et al. Laboratorio de Anlisis Petrofsicos y Especiales. UNAL. 5. RESULTADOS (1/2)

MuestraCapacidad de adsorcin (scf/ton)Reservas de gas para 81 millones detoneladas de carbn (probadas)(MBEP)Reservas de gas para 4000 millones detoneladas de carbn (probables)(MBEP)Amag 12492881142286Amag 21772048101143Amag 31992303113714

Tabla 6. Capacidad de adsorcin para diferentes reservas.5. RESULTADOS (2/2)

La capacidad de adsorcin de los mantos de carbn en el departamento de Antioquia, Colombia, se puede comparar con algunas muestras de carbn americanas. El uso de esta metodologa permite cuantificar la capacidad adsortiva de una muestra de carbn determinada.

El tipo de carbn de la muestra 1 presenta la mayor capacidad adsortiva, con respecto a los dems tipos de muestras trabajadas, aproximndose en gran medida a la capacidad adsortiva de las muestras estadounidenses.

El uso de pruebas, ensayos y experimentos de laboratorio permite ayudar a decidir acerca de la viabilidad econmica de un proyecto de explotacin de gas metano asociado a mantos de carbn en el territorio nacional.6. CONCLUSIONES

CERREJON. El carbn. [consultado el 19 de agosto de 2013]. Disponible en: http://www.cerrejon.com/site/mas-sobre-el-carbon/el-carbon.aspx.CARBON. [consultado el 19 de agosto de 2013]. Disponible en: http://www.tecnun.es/asignaturas/Ecologia/Hipertexto/07Energ/110Carb%C3%B3n.htm.Tang, K. Jeseen, A.R. Kovscek. Laboratory and simulation investigation of enhanced coalbed methane recovery by gas injection. (2005).W.Lin, G. Tang, A.R. Kovscek. Sorption-induce permeability change of coal during gas-injection processes. (2007).Z. Pan y L. Connell, Modelling permeability for coal reservoirs: A review of analytical models and testing data, International journal of coal geology, n 92, pp. 1-44, 2012. M. Mastalerz, H. Gluskoter, J. Rupp. Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA. (2004).M. Mastalerz, A. Drobniak, J. Rupp. Meso- and micropore characteristics of coal lithotypes: implications for CO adsorption.J. Anderson, P. Basinski, A. Beaton, C. Boyer, D. R. S. Bulat, D. Reinheimer y G. Schlachter, Produccin de gas a partir del carbn, Oilfield review, vol. 15, n 3, pp. 8-34, 2004. C. Garnier y T. Zimny, Selection of coals of different maturities for CO2 storage by modelling of CH4 and CO2 adsorption isotherms, International journal of coal geology, n 87, pp. 80-86, 2011.L. Zhou y Y. Hongguan, Predictions of adsorption equilibrium of methane/carbon dioxide binary gas on coals using Langmuir and ideal adsorbed solution theory under gas feed conditions, International journal of coal geology, n 73, pp. 115-129, 2008.C. R. Clarkson y R. M. Bustin, Binary gas adsorption/desorption isotherms: effect of moisture and coal composition upon carbon dioxide selectivity over methane, International journal of coal geology, n 42, pp. 241-271, 2000. M. Mazzotti y R. Pini, Enhance coalbed methane recovery, The journal of supercritical fluids, n 47, pp. 619-627, 2009. Z. Majewska y S. Majewski, Swelling of coal induced by cyclic sorption/desorption of gas, Internacional journal of coal, n 83, pp. 475-483, 2010.M. Zuber, C. Boyer. Coalbed-methane evaluation techniques- the current state of the art. (2002).K. Czerw, Methane and carbon dioxide sorption/desorption on bituminous coal, International journal of coal geology, n 85, pp. 72-77, 2011.

7. REFERENCIAS

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