L’hydrate de méthane est un solide cristallin naturel semblable à de la glace qui se forme lorsque le méthane et l’eau sont soumis à des situations géologiques de haute pression et de basse température. On le trouve souvent piégé dans les sédiments de la marge continentale et dans le pergélisol. En raison de son enormous potentiel en tant que ressource énergétique potentielle, les chercheurs ont tenté de mieux comprendre les facteurs géochimiques et géophysiques qui contrôlent la répartition des réservoirs d’hydrates de méthane. Cependant, ces gisements mettent des milliers d’années à se former et leurs réservoirs se trouvent souvent dans des disorders géologiques hétérogènes. Cela rend difficile la réalisation d’une évaluation approfondie ou en temps réel de la formation, de la distribution ou de l’accumulation d’hydrates de méthane.
Dans une nouvelle étude publiée dans Island Arc le 19 septembre 2023, le professeur agrégé Hitoshi Tomaru et Chao Xu de la Graduate College of Science and Engineering de l’Université de Chiba ont développé un modèle mathématique pour contourner ce problème. Ils ont étudié indirectement les caractéristiques de distribution et les mécanismes d’accumulation des hydrates de méthane dans la fosse de Nankai au Japon à l’aide de simulations numériques utilisant un modèle d’écoulement unidimensionnel.
Les chercheurs ont effectué des simulations numériques du processus de génération d’hydrates en modifiant le modèle mathématique proposé par Liu et Fleming en 2007 pour étudier la saturation des hydrates de méthane (Sh). Ils ont utilisé des données forestières et géochimiques du bassin de l’avant-arc de Kumano de la fosse de Nankai, situé au massive de l’île principale du Japon et abritant des réserves d’hydrates considérables.
« Avec ce modèle, nous visions à obtenir des informations sur la régularité de la distribution de l’hydrate de méthane et sur les facteurs contrôlant la génération d’hydrates. Ainsi, en nous appuyant sur le modèle first, nous avons exploré les effets de l’approvisionnement en fluides profonds et de la lithologie du réservoir sur la distribution et la quantité de méthane. Nous avons utilisé une configuration de flux in addition douce pour mieux observer l’impact de la variation du flux de méthane sur les résultats de la simulation », explique le Dr Tomaru.
Compte tenu de l’importance du flux de méthane et du débit d’eau pour la formation et la distribution des hydrates de méthane, les chercheurs ont étudié trois scénarios distincts correspondant à un flux de méthane faible, modéré et élevé. Ils ont observé que la distribution des hydrates dans la région de la Fosse de Nankai coïncidait avec les résultats obtenus lorsque le flux de méthane était relativement faible.
Des études antérieures ont montré que dans les environnements à faible flux de méthane, Sh est le moreover élevé près de la base de la zone de stabilité des hydrates de gaz. En revanche, la development d’hydrates est nettement as well as rapide et Sh est moreover élevé au fond de la mer dans les régions à fort flux de méthane. En d’autres termes, un flux à faible teneur en méthane réduit Sh vers le haut depuis le bas, tandis qu’un flux à haute teneur en méthane l’augmente vers le bas. Les résultats de simulation obtenus dans cette étude s’ajoutent à ces observations et suggèrent que des facteurs géologiques tels que la répartition des fractures et une fissure profonde dans une formation rocheuse influencent également les ailments de contrainte des sédiments et contraignent le régime d’écoulement.
De moreover, l’équipe a utilisé les valeurs typiques de perméabilité du sable et de la boue pour exécuter des simulations et comprendre l’impact des changements de perméabilité provoqués par les unités lithologiques sur la distribution des hydrates. Les résultats ont en outre révélé que Sh augmentait considérablement dans la couche de sable mais diminuait considérablement dans la couche de boue.
En développant ces résultats, le Dr Tomaru déclare : « Notre modèle de simulation fournit des informations précieuses sur l’emplacement, la saturation et la répartition des ressources naturelles d’hydrate de méthane dans les sédiments des grands fonds sans avoir recours à des processus à forte intensité d’énergie et de key-d’œuvre comme le forage physique ou le forage physique. carottage du fond marin.
À l’avenir, ces résultats pourraient permettre le développement de stratégies furthermore efficaces pour la génération d’hydrates de méthane et contribuer à l’élaboration de meilleurs options de prévention des géorisques.
