Estimating in situ gas hydrate saturation from core temperature observations, JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38 gas hydrate research well

During drilling of the JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38 gas hydrate research well, core temperatures were measured immediately upon recovery in the core-logging trailer. Gas-hydrate-bearing cores were typically frozen, with temperatures as much as 6°C lower than cores containing no gas hydrate. This temperature depression is attributed to the endothermic dissociation of gas hydrate during uphole tripping, and can be used to estimate minimum in situ gas hydrate saturation. Numerical modelling of heat exchange between core and circulating mud during tripping demonstrates that cores cool to mud temperature before leaving the methane hydrate P-T stability field. Simple arguments support the hypothesis that the endothermic heat of gas hydrate dissociation is supplied largely by the release of latent heat during coincident freezing of pore waters. Assuming minimal heat exchange with circulating mud, energy-balance calculations yield estimates of the quantity of gas hydrate lost to dissociation during recovery. These estimates are comparable to the in situ gas hydrate concentrations inferred from downhole geophysical logs. 101 1 Geological Survey of Canada, 601 Booth Street, Ottawa, Ontario, Canada K1A 0E8 2 Geological Survey of Canada (Retired), 601 Booth Street, Ottawa, Ontario, Canada K1A 0E8 Résumé : Lors du forage du puits de recherche sur les hydrates de gaz JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38, la température des carottes a été mesurée dans la remorque de diagraphie, immédiatement après leur extraction. Les carottes renfermant des hydrates de gaz étaient généralement gelés et avaient des températures jusqu’à 6 °C inférieures à celles des carottes sans hydrates de gaz. Cette dépression de la température, attribuable à la dissociation endothermique des hydrates de gaz au cours du retour du train de tiges vers la gueule du puits, peut être utilisée pour évaluer la saturation minimale en place en hydrates de gaz. La modélisation numérique de l’échange thermique entre la carotte et la boue circulante au cours du retour du train de tiges montre que les carottes se refroidissent et atteignent la température de la boue avant de quitter le champ de stabilité de pression et de température des hydrates de méthane. Des arguments simples corroborent l’hypothèse selon laquelle la chaleur endothermique de dissociation des hydrates de gaz émane en grande partie de la chaleur latente dégagée au cours de la congélation simultanée de l’eau interstitielle. Les calculs du bilan énergétique, qui partent de l’hypothèse selon laquelle l’échange thermique avec la boue circulante est minimal, fournissent des estimations de la quantité d’hydrates de gaz perdue par dissociation au cours de la récupération. Ces estimations sont comparables à celles des concentrations d’hydrates de gaz en place déduites des diagraphies géophysiques en sondage.