زغال سنگ و گاز زغال سنگ: جهت ها و فرصت های آینده ویرایش دوم

زغال‌سنگ و گاز زغال‌سنگ: جهت‌ها و فرصت‌های آینده، نسخه دوم جدیدترین تحقیقات زمین‌شناسی زغال سنگ و مهندسی استخراج گاز را معرفی می‌کند. نکته مهم این است که ویرایش دوم بررسی می کند که چگونه در 10 سال گذشته، تحقیقات هم تمرکز و هم محل انجام آن را تغییر داده است. این تغییر اساساً «داستانی از دو جهان» را به تصویر می‌کشد - نیمی (اروپا غربی، آمریکای شمالی) که از تحقیقات و تولید زغال سنگ و گاز زغال‌سنگ به سمت منابع انرژی پاک‌تر دور می‌شوند و نیمی دیگر (منطقه آسیا-اقیانوس آرام، اروپای شرقی، جنوب). آمریکا) افزایش تحقیقات و استفاده از زغال سنگ. این تغییرات با کاهش شدید تولید گاز زغال سنگ در آمریکای شمالی مشخص شده است. با این حال، در همان زمان افزایش قابل توجهی در تولید زغال سنگ و گاز زغال سنگ در استرالیا، چین و هند وجود داشته است. محرک تولید بالاتر و تحقیقات مرتبط با آن، تلاشی برای انرژی مقرون به صرفه و امنیت اقتصادی است که یک پایگاه منابع بزرگ برای هر کشوری به ارمغان می آورد، مانند اولین پروژه های بزرگ مقیاس گاز زغال سنگ به گاز طبیعی مایع استرالیا که تقاضا برای سوخت پاک LNG را برای آسیایی ها تامین می کند. -منطقه اقیانوس آرام از آخرین ویرایش این کتاب، سیاست‌های جهانی تغییر اقلیم با اجبار بیشتری بر تأثیر متان از معادن زغال‌سنگ تأکید کرده و این انتشارات را برابر یا حتی مضرتر از انتشار CO2 ناشی از سوخت‌های فسیلی به طور کلی قرار داده‌اند. سیاست‌های دولتی جذب، استفاده و ذخیره‌سازی CO2، سوزاندن زغال‌سنگ در نیروگاه‌های جدید با آلایندگی کم کارآمد و پیش‌زه‌کشی گاز معادن زغال‌سنگ را در اولویت قرار داده‌اند. کشورهای سازمان همکاری اقتصادی و توسعه (OECD) و چین نیز تحقیقات جدیدی را در مورد استفاده‌های جایگزین و غیرسوختی برای زغال‌سنگ، مانند الیاف کربن، نانوکربن‌ها، گرافن، اصلاح‌کننده‌های خاک و به عنوان یک سنگ معدن غیر متعارف برای عناصر حیاتی معرفی می‌کنند.

جدید در این نسخه: هر فصل به طور قابل توجهی از ویرایش اول تغییر یافته است که شامل استنادها و بررسی های ادبیات گسترده و جدید، داده ها و اطلاعات مهم جدید، ویژگی ها و مواد جدید، و همچنین مضامین سازماندهی و طراحی مجدد شده است. مهمتر از همه، سه فصل جدید ذغال سنگ جهانی و پتانسیل گاز، سیستم های آب زیرزمینی مربوط به تولید گاز زغال سنگ و تولید گاز بیوژنیک و همچنین چشم انداز در حال تغییر زغال سنگ و گاز زغال سنگ تحت تاثیر تغییرات آب و هوای جهانی و انتشار گازهای گلخانه ای خالص صفر کربن را پوشش می دهد.

پیشگفتار

وقتی چاپ اول این کتاب را بررسی کردم، فکر اولیه من این بود که "آیا به کتاب دیگری در زمین شناسی زغال سنگ نیاز داریم؟" و سپس آن را خواندم و متوجه شدم، "بله، ما به این کتاب نیاز داریم" و دانش آموزانم به محض در دسترس قرار گرفتن نسخه های آن را دانلود کردند. بنابراین اکنون به سال 2023 می رسیم و در دهه گذشته اتفاقات زیادی رخ داده است. به دلیل دیگری ممکن است بپرسیم که آیا هنوز به این کتاب یا حتی دانشمندان و مهندسین زمین‌شناسی زغال سنگ نیاز داریم، زیرا هدف جهان کربن زدایی سریع بخش انرژی و کاهش زغال سنگ به عنوان ماده اولیه برای منابع صنعتی، مانند تولید فولاد است.

گاز طبیعی به عنوان سوخت انتقالی در نظر گرفته شده است تا امکان تغییر به سمت انرژی های تجدیدپذیر فراهم شود. در برخی از حوضه ها، منبع آن گاز مستقیماً از تولید گاز زغال سنگ یا از مخازن معمولی است که توسط زغال سنگ و سنگ های منبع آلی زمینی شارژ می شوند. اگرچه این گذار در حال افزایش است، اما پیش‌بینی‌هایی وجود دارد که زغال سنگ بخشی از آینده ما باقی خواهد ماند، حتی پس از سال 2050، و همچنین می‌تواند منابع غیرسوختی جایگزین (مانند عناصر حیاتی و نانومواد مبتنی بر کربن) را فراهم کند. از هم‌اکنون تا آن زمان، بهتر است اطمینان حاصل کنیم که زغال‌سنگ و گاز زغال‌سنگ را تا حد امکان کارآمد و ایمن استخراج و استفاده می‌کنیم، هر گونه تأثیر زیست‌محیطی و اجتماعی فرآیند را کاهش می‌دهیم، و اطمینان خود را از پیش‌بینی رفتار این فرآیند بهبود می‌بخشیم. اثرات مادی و مادی برای انجام این کار، ما باید زغال سنگ را به عنوان یک ماده و تنوع ذاتی کیفیت و رفتار آن را به عنوان سنگ منبع و میزبان گاز بستر زغال سنگ درک کنیم. می توان فن آوری ها را تغییر داد اما شرایط زمین شناسی زمین یا ویژگی زغال سنگ منبع هدف را تغییر داد.

نویسندگان این تلاش بلندپروازانه را در طول زندگی حرفه‌ای خود انجام داده‌اند و تلاش کرده‌اند تا دانش خود را که از تجربیات دست اول در کشورهای سراسر جهان به دست آورده‌اند و بررسی جامع مطالب منتشر شده را در این کتاب به تصویر بکشند. حداقل سه نسل از دانش در اینجا استفاده می شود. تیم مور هم شاگرد رومئو فلورس و هم استاد ناظر او جان فرم بود که در تحقیقات، تدریس و نظارت زغال سنگ "جنگجوی مهربانی" بود.

این کتاب همچنین جنبه های گسترده و چند رشته ای زمین شناسی زغال سنگ و علم زغال سنگ را منعکس می کند و اصولی را برای درک رشته های مختلف و نحوه تعامل آنها برای ایجاد دیدگاهی یکپارچه از منبع - از لحاظ فنی، اقتصادی و سیاسی ارائه می دهد. هر فصل خواننده را با مفاهیم مختلفی آشنا می‌کند، ابتدا صحنه را با بررسی وضعیت زغال‌سنگ و گاز ذغال‌سنگ در جهانی آگاه از کربن، سپس به علم پشت زغال‌سنگ به‌عنوان منبع گاز و به‌عنوان یک مخزن نگاه می‌کند. . مطالعه بیشتر منجر به یادگیری در مورد تنظیمات زمین شناسی و فرآیندهایی در طول زمان می شود که منجر به موقوفات امروزی در سراسر جهان می شود و این موضوع در سراسر کتاب با مثال های دقیق از کشورهای مختلف ادامه دارد. من شخصاً تأکید بر محیط‌های رسوبی را که منجر به تجمع و نگهداری ذغال سنگ نارس می‌شود دوست دارم - همه چیز در مورد مواد تشکیل دهنده است - که به خوبی به دنیای ماسرال‌ها و مواد معدنی زغال سنگ و چرایی اهمیت آنها منجر می‌شود. زغال‌سازی و نقش آن در تغییر شیمی و خواص مواد زغال‌سنگ از منظر مخزن پوشش داده می‌شود و نقش فرآیندهای بیوژنیک نیز پوشش داده می‌شود. اینها برخی از منابع عظیم گازی را که ما امروز از آن بهره برداری می کنیم، تولید کرده اند و همچنین می توانند اقتصاد دایره ای آینده را برای گاز نئوبیوژنیک فراهم کنند. نقش آب‌های زیرزمینی در این تلاش گذشته و بالقوه آینده همراه با اثرات نامطلوب احتمالی در جایی که ارتباط غیرمنتظره‌ای با سفره‌های زیرزمینی و محلی و دارایی‌های سطحی وجود دارد که مجوزهای زیست‌محیطی و اجتماعی را از بین می‌برد، ارائه می‌شود. علاوه بر توصیف زمین‌شناسی و فناوری‌های مهندسی مورد نیاز برای اکتشاف، دسترسی و استفاده از این منابع، این کتاب همچنین بینش‌هایی را در مورد مدل‌سازی زمین‌آماری و اقتصادی برای برآورد ذخایر و چالش‌ها ارائه می‌کند، زیرا مخازن از نظر زمین‌شناسی و سیاسی برای استخراج و به‌طور متناوب پیچیده‌تر می‌شوند. تزریق و ترسیب کربن

فصول پایانی، مفاهیم ارائه شده در کتاب را به منظور بررسی تولید جهانی گاز و تغییرات جغرافیایی در تولید و تحقیقاتی که در دهه‌های گذشته رخ داده است، بازبینی و ادغام می‌کند. همچنین نشان می دهد که دولت و بازار چگونه نقش بازی می کنند و روندهای آینده را پیش بینی می کنند. نویسندگان نکات بحثی را برای چشم انداز زغال سنگ به عنوان ماده اولیه سوخت در دنیایی با محدودیت کربن و جستجوی مداوم برای گزینه‌ها و استفاده‌های غیرسوختی جایگزین زغال سنگ ارائه می‌کنند، در حالی که نقش مهمی را که زغال‌سنگ و گاز زغال‌سنگ هنوز در طول دوره گذار ایفا می‌کنند، برجسته می‌کنند. و فراتر از آن

چیزهای زیادی برای آموختن از این کتاب وجود دارد که مبتنی بر چندین دهه مشاهده و تفسیر الگوها و روندها در حوضه های زغال سنگ و زغال سنگ است. روند رو به رشدی به سمت استفاده از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای یافتن الگوها در داده ها و ارائه راه حل وجود دارد. من پیشنهاد می‌کنم که هوشمندی دامنه، مانند آنچه در این کتاب ارائه شده است، برای نظارت بر این فرآیند ضروری است و برای درک و تأیید خروجی‌هایی که تصمیمات زیادی بر اساس آن‌ها گرفته می‌شود و در آینده نیز ادامه خواهد یافت، لازم است.

بنابراین بله، ما به این کتاب نیاز داریم و من از شما دعوت می کنم که بخوانید، بیاموزید و ایده های خود را شکل دهید. اگر شکافی پیدا کردید - در مورد آنها بنویسید.

جوآن اس. استرل

استاد بازنشسته

کرسی علوم زمین زغال سنگ واله

دانشگاه کوئینزلند، استرالیا مه 2023

این حجم چند رشته ای همه چیز را از اکتشاف گاز زغال سنگ گرفته تا حمل و نقل آن در خطوط لوله و تانکرها، از تشکیل ذغال سنگ نارس تا استفاده از زغال سنگ در نیروگاه های حرارتی را پوشش می دهد. در این کتاب موضوعاتی در مورد تأثیرات زیست محیطی و آب های زیرزمینی محلی تا جهانی از توسعه زغال سنگ و گاز زغال سنگ و همچنین بحث در مورد تغییرات آب و هوایی جهانی به دلیل انتشار CO2 و CH4 از نیروگاه ها، معادن زغال سنگ و زمین های ذغال سنگ نارس را خواهید یافت. آینده افق های غنی از مواد آلی مانند زغال سنگ نیز مورد بررسی قرار می گیرد و اینکه چگونه استفاده های نوآورانه از سنگ معدن کربن جامد حاصل از زغال سنگ می تواند به جهانی با انتشار خالص کربن صفر کمک کند.
شامل مطالعات موردی جدید، داده‌های میدانی و آزمایشگاهی، نمونه‌های مدل و روش‌های مطالعات قبلی و آخرین تحقیقات است
زمینه و علوم پایه را در مورد زغال سنگ و گاز زغال سنگ فراهم می کند تا دانشمندان، تنظیم کنندگان، مدیران و دانشجویان حقایقی برای ارزیابی خود از مقالات، سیاست ها و اخبار روزانه داشته باشند.
برای کسانی که می‌خواهند کمی عمیق‌تر کاوش کنند، هر فصل مملو از منابع جدید است که در مجلات با بالاترین کیفیت بررسی شده است.
 

Coal and Coalbed Gas: Future Directions and Opportunities 2nd Edition

Coal and Coalbed Gas: Future Directions and Opportunities, Second Edition introduces the latest in coal geology research and the engineering of gas extraction. Importantly, the second edition examines how, over the last 10 years, research has both changed focus and where it is conducted. This shift essentially depicts "a tale of two worlds"―one half (Western Europe, North America) moving away from coal and coalbed gas research and production towards cleaner energy resources, and the other half (Asia–Pacific region, Eastern Europe, South America) increasing both research and usage of coal. These changes are marked by a precipitous fall in coalbed gas production in North America; however, at the same time there has been a significant rise in coal and coalbed gas production in Australia, China, and India. The driver for higher production and its associated research is a quest for affordable energy and economic security that a large resource base brings to any country like Australia’s first large-scale coalbed gas to liquid natural gas projects supplying the demand for cleaner burning LNG to the Asian-Pacific region. Since the last edition of this book, global climate change policies have more forcibly emphasized the impact of methane from coal mines and placed these emissions equal to, or even more harmful than, CO2 emissions from fossil fuels in general. Governmental policies have prioritized capture, use, and storage of CO2, burning coal in new highly efficient low emission power plants, and gas pre-drainage of coal mines. The Organization for Economic Cooperation and Development (OECD) countries and China are also introducing new research into alternative, non-fuel uses for coal, such as carbon fibers, nanocarbons, graphene, soil amendments, and as an unconventional ore for critical elements.

New to this edition: Each chapter is substantially changed from the 1st edition including expanded and new literature citations and reviews, important new data and information, new features and materials, as well as re-organized and re-designed themes. Importantly, three new chapters cover global coal endowment and gas potential, groundwater systems related to coalbed gas production and biogenic gas generation as well as the changing landscape of coal and coalbed gas influenced by global climate change and net-zero carbon greenhouse gas emissions.

FOREWORD

When I reviewed the first edition of this book, my initial thought was, "Do we need another book on coal geology?" and then I read it and realised, "Yes, we need this book" and my students downloaded copies as soon as it was available. So now we come to 2023, and a lot has happened in the past decade. For a different reason we might ask if we still need this book, or even coal geoscientists and engineers, as the world aims for rapid decarbonisation of the energy sector and a reduction of coal as a feedstock for industrial resources, like steel manufacture.

Natural gas is earmarked as a transition fuel to enable the shift to renewables. In some basins, the source of that gas is directly from coalbed gas production or from conventional reservoirs that were charged by coal and terrestrial organic source rocks. Although the transition is escalating, there are projections that coal will remain part of our future, even after 2050, and can also provide alternative non-fuel resources (e.g., critical elements and carbon-based nanomaterials). Between now and then, we’d best ensure that we extract and utilise coal and coalbed gas as efficiently and safely as possible, that we mitigate any environmental and social impact of the process, and that we improve our certainty of predicting the behaviour of the material and material impacts. To do this we need to understand coal as a material and the inherent variability of its quality and behaviour as a source rock and host of coalbed gas. One can change the technologies but not the geological ground conditions or coal character of the targeted resource.

The authors have taken on this ambitious endeavour during their careers and have attempted to capture their knowledge gained from first-hand experience in countries around the world and comprehensive review of published material, within this book. At least three generations of knowledge are drawn upon here. Tim Moore was a student of both Romeo Flores and his supervisor John Ferm, who was the "Warrior of Gentleness" when it came to coal research, teaching, and supervision.

This book also reflects the broad and multidisciplinary aspects of coal geology and coal science and provides the tenets for one to understand different disciplines and how they interact to form an integrated view of the resource―technically, economically, and politically. Each chapter takes the reader through different concepts, first setting the scene by examining the status of coal and coalbed gas in a carbon-conscious world, then looking at the science behind coal as a source of gas and as a reservoir- in its own right. Further reading leads to learning about geological settings and the processes through time that led to present-day endowments around the globe and this theme continues throughout the book with detailed examples from different countries. Personally, I like the emphasis on the depositional environments that lead to peat accumulation and preservation―it’s all about the ingredients―which leads nicely into the world of coal macerals and minerals, and why they matter. Coalification and its role in changing the chemistry and material properties of coal is covered from a reservoir perspective, as is the role of biogenic processes. These have produced some of the enormous gas resources we exploit today and could also provide a future circular economy for neo-biogenic gas. The role of groundwater in this past and potentially future endeavour is presented, along with possible adverse effects where there is unexpected communication with regional and local aquifers and surface assets that detract from environmental and social licence. In addition to describing the geology and engineering technologies required to explore for, access, and utilise these resources, the book also provides insights into geostatistical and economic modelling for reserves estimation and challenges as reservoirs become more geologically and politically complex for extraction and alternatively, for injection and carbon sequestration.

The final chapters revisit and integrate concepts presented in the book in order to examine global gas production and the geographic shifts in production and research that have occurred over the past decade(s). The also show how government and the market play a role, and project future trends. The authors provide discussion points for the outlook of coal as a fuel feedstock in a carbon-constrained world and the ongoing search for options and alternative non-fuel uses of coal while highlighting the important role that coal and coalbed gas still play during the transition period and beyond.

There is much to learn from this book, which is based on decades of observing and interpreting patterns and trends in coal and coal-bearing basins. There is a growing trend towards using machine learning and artificial intelligence to find patterns in data and provide solutions. I’d suggest that domain intelligence, such as that provided in this book, is critical to supervising this process and is required for understanding and validating the outputs upon which many decisions are made and will continue to be made in the future.

So yes, we need this book and I invite you to read, learn, and form your own ideas. If you find any gaps―write about them.

Joan S. Esterle

Emeritus Professor

Vale Chair of Coal Geosciences

The University of Queensland, AustraliaMay 2023

• This multidisciplinary volume covers everything from exploration of coalbed gas to its transport in pipelines and tankers, from the formation of peat to coal's utilization in thermoelectric power plants. In this book you will find topics on the local to global environmental and groundwater impacts from development of coal and coalbed gas as well as discussion of global climate change due to CO2 and CH4 emissions from power plants, coal mines, and peatlands. The future of organic-rich horizons such as coal is also examined and how innovative uses of solid carbon ore sourced from coal can contribute to a global net zero carbon emissions world."
• Includes new case studies, field and laboratory data, model examples, and procedures from previous studies and latest investigations
• Provides the background and basic science about coal and coalbed gas so that scientists, regulators, managers, and students have facts to make their own assessments of papers, policies, and the daily news
• For those who wish to dig a bit deeper, each chapter is replete with new references, peer reviewed in journals of the highest quality

• Product details

• Publisher ‏ : ‎ Elsevier Science; 2nd edition (February 7, 2024)
• Language ‏ : ‎ English
• Paperback ‏ : ‎ 768 pages
• ISBN-10 ‏ : ‎ 0323859372
• ISBN-13 ‏ : ‎ 978-0323859370
• Item Weight ‏ : ‎ 4.52 pounds
• Dimensions ‏ : ‎ 8.43 x 1.5 x 10.79 inches