Численное исследование диссоциации гидрата природного газа в лабораторном образце песчаника при депрессионном режиме
https://doi.org/10.25587/SVFU.2023.59.65.006
Аннотация
Работа посвящена математическому моделированию процесса диссоциации (разложения) гидрата природного газа Средневилюйского газоконденсатного месторождения в лабораторном образце природного песчаника. В начальный момент времени пористая среда заполнена природным газом, водой и гидратом и находится в термобарических условиях, соответствующих стабильному состоянию газогидрата. Затем с одной из сторон цилиндрического образца гидрата стравлвается давление, что вызывает его разложение. Математическая модель процесса разложения учитывает двухфазную фильтрацию газа и воды, эффект дросселирования, конвективный теплообмен, поглощение тепла при диссоциации гидрата, кинетику этого процесса. Разработанная модель и ее алгоритм численной реализации проверены на адекватность путем сравнения с результатами известной эксприментальной работы. В результате вычислительного эксперимента получены распределения давления и температуры газа, гидрато- и водонасыщенности. Также проведена оценка продолжительности процесса диссоциации гидрата при варьировании некоторых исходных данных.
Об авторах
В. А. Иванов
Институт проблем нефти и газа СО РАН, ФИЦ Якутский научный центр СО РАН
Россия
Россия
Иванов Виктор Анатольевич
ул. Петровского, 2, Якутск 677980
И. И. Рожин
Институт проблем нефти и газа СО РАН, ФИЦ Якутский научный центр СО РАН
Россия
Россия
Рожин Игорь Иванович
ул. Петровского, 2, Якутск 677980
Список литературы
1. Цыпкин Г. Г. Аналитическое решение нелинейной задачи разложения газового гидрата в пласте // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2007. № 5. С. 133–142.
2. Васильев B. И., Попов В. В., Цыпкин Г. Г. Численное исследование разложения газовых гидратов, сосуществующих с газом в природных пластах // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. 2006. № 4. С. 127–134.
3. Sun X., Nanchary N., Mohanty K. K. 1-D modeling of hydrate depressurization in porous media // Transp. Porous Media. 2005. V. 58, N 3. P. 315–338.
4. Kim H. C., Bishnoi P. R., Heidemann R. A., Rizvi S. S. Kinetics of methane hydrate decomposition // Chem. Eng. Sci. 1987. V. 42, N 7. P. 1645–1653.
5. Sloan E. D. Clathrate hydrates of natural gases. New York: Marcel Dekker, 1998.
6. Brooks R. H., Corey A. T. Hydraulic properties of porous media // Hydrology Papers. Fort Collins, CO: Colorado State Univ., 1964. N 3. 27 p.
7. Masuda Y. Modeling and experimental studies on dissociation of methane gas hydrates in Berea sandstone cores // Proc. 3rd Int. Conf. Gas Hydrates. Salt Lake City, UT, 1999.
8. Selim M. S., Sloan E. D. Heat and mass transfer during the dissociation of hydrates in porous media // AIChE J. 1989. V. 35, No. 6. P. 1049–1052.
9. Sun X., Mohanty K. K. Kinetic simulation of methane hydrate formation and dissociation in porous media // Chem. Eng. Sci. 2006. V. 61, N 11. P. 3476–3495.
10. Ruan X., Song Y., Zhao J., Liang H., Yang M., Li Y. Numerical simulation of methane production from hydrates induced by different depressurizing approaches // Energies. 2012. V. 5, N 2. P. 438–458.
11. Musakaev N. G., Khasanov M. K., Borodin S. L. The mathematical model of the gas hydrate deposit development in permafrost // Int. J. Heat Mass Transfer. 2018. V. 118. P. 455-461.
12. Мусакаев Н. Г., Хасанов М. К., Бородин С. Л., Бельских Д. С. Численное исследование процесса разложения гидрата метана при закачке теплого газа в гидрато-насыщенную залежь // Вестн. Томск. гос. ун-та. Математика и механика. 2018. № 56. С. 88–101.
13. Шагапов В. Ш., Чиглинцева А. С., Русинов А. А. Теоретическое моделирование процесса извлечения газа из пористого газогидратного пласта, частично насыщенного газом, с учетом теплового взаимодействия с окружающими породами // Теор. основы хим. технологии. 2016. Т. 50, № 4. С. 452–462.
14. Kalacheva L. P., Portnyagin A. S. The influence of electrolytes composition on the dissociation rate of natural gas hydrates obtained in model stratum waters // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 2019. V. 272, N 2.
15. Semenov М. Е., Fedorov A. P., Koryakina V. V., Ivanova I. K. Kinetics of formation and decomposition of natural gas hydrates during synthesis from formed ice // Theor. Found. Chem. Eng. 2020. V. 54, N 5. P. 1120–1125.
16. Калачева Л. П., Иванова И. К., Портнягин А. С., Иванов В. К. Оценка возможности хранения природных и попутных нефтяных газов в гидратном состоянии // SOCAR Proc. 2022. Спец. выпуск 1. С. 99–110.
17. Kalacheva L. P., Ivanova I. K., Portnyagin A. S., Rozhin I. I., Argunova K. K., Nikolaev A. I. Determination of the lower boundaries of the natural gas hydrates stability zone in the subpermafrost horizons of the Yakut arch of the Vilyui syneclise, saturated with bicarbonate-sodium type waters // SOCAR Proc. 2021. Special Issue 2. P. 1–11.
18. Kalacheva L. P., Ivanova I. K., Portnyagin A. S. Equilibrium conditions of the natural gas hydrates formation in the pore space of dispersed rocks // IOP Conf. Ser. Earth Environ. Sci. 2021. V. 666, N 4. Article N 042062.
19. Amyx J., Bass D., Whiting R. L. Petroleum reservoir engineering physical properties. New York: McGraw-Hill, 1960.
20. Басниев К. С., Кочина И. Н., Максимов В. М. Подземная гидромеханика. М.: Недра, 1993.
21. Yousif M. H., Abass H. H., Selim M. S., Sloan E. D. Experimental and theoretical investigation of methane-gas-hydrate dissociation in porous media // SPE Reservoir Eng. 1991. V. 6, N 1. P. 69–76.
22. Вольф А. А. Особенности процесса разложения газовых гидратов в пористых средах. Дис. . . . канд. физ.-мат. наук. Тюмень: Тюмен. филиал ИТМП СО РАН, 1999.
Рецензия
Для цитирования:
Иванов В.А., Рожин И.И. Численное исследование диссоциации гидрата природного газа в лабораторном образце песчаника при депрессионном режиме. Математические заметки СВФУ. 2023;30(1):72-88. https://doi.org/10.25587/SVFU.2023.59.65.006
For citation:
Ivanov V.A., Rozhin I.I. Numerical study of natural gas hydrate dissociation in a laboratory sandstone sample under a depression regime. Mathematical notes of NEFU. 2023;30(1):72-88. (In Russ.) https://doi.org/10.25587/SVFU.2023.59.65.006
Просмотров:
7
JATS XML
Послать статью по эл. почте 