Математическое моделирование процесса нагнетания углекислого газа в насыщенный метаном и его гидратом пласт

Об авторах:

Мусакаев Наиль Габсалямович, доктор физико-математических наук, профессор, профессор кафедры прикладной и технической физики, Школа естественных наук, Тюменский государственный университет, Тюмень, Россия; главный научный сотрудник, Тюменский филиал Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН, Тюмень, Россия; musakaev68@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0002-8589-9793

Хасанов Марат Камилович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной информатики и программирования, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета; hasanovmk@mail.ru

Аннотация:

В статье представлена математическая модель и исследование особенностей процесса образования газового гидрата при нагнетании углекислого газа в пористую среду, насыщенную в исходном состоянии метаном и его гидратом. Построены автомодельные решения осесимметричной задачи, описывающие распределения основных параметров в пласте. Показано, что существуют решения, согласно которым процесс может происходить как без диссоциации исходного газогидрата на метан и воду, так и с ней. Построены критические диаграммы существования решений каждого типа.

Список литературы:

1.             Бык С. Ш. Газовые гидраты / С. Ш. Бык, Ю. Ф. Макогон, В. И. Фомина. М.: Химия, 1980. 296 с.

2.             Истомин В. А., Якушев В. С. Газовые гидраты в природных условиях /
В. А. Истомин, В. С. Якушев. М.: Недра, 1992. 236 с.

3.             Макогон Ю. Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы / Ю. Ф. Макогон // Российский химический журнал. 2003. Т. XLVII, № 3. С. 70-79.

4.             Нигматулин Р. И. Динамика многофазных сред / Р. И. Нигматулин. М.: Наука, 1987.

5.             Цыпкин Г. Г. Течения с фазовыми переходами в пористых средах / Г. Г. Цыпкин. М.: Физматлит, 2009. 232 с.

6.             Цыпкин Г. Г. Математическая модель инжекции углекислого газа в пласт с образованием гидрата средах / Г. Г. Цыпкин // Доклады Академии наук: 2014. Т. 458. № 4. С. 422-42; 2009. Т. 50, № 4. С. 100-111.

7.             Шагапов В. Ш. О возможности вымывания газа из газогидратного массива посредством циркуляции теплой воды / В. Ш. Шагапов, А. С. Чиглинцева,
В. Р. Сыртланов // Прикладная механика и техническая физика. 2009. Т. 50. № 4.
С. 100-111.

8.             Ji C. Natural gas production from hydrate decomposition by depressurization /
C. Ji, G. Ahmadi, D. H. Smith // Chem. Eng. Sci. 2001. Vol. 56. Pp. 5801-5814.

9.             Qing Yuan. Methane recovery from natural gas hydrate in porous sediment using pressurized liquid CO2 / Qing Yuan, Chang-Yu Sun, Bei Liu, Xue Wang, Zheng-Wei Ma, Qing-Lan Ma, Lan-Ying Yang, Guang-Jin Chen, Qing-Ping Li, Shi Li, Ke Zhang // Energy Conversion and Management. 2013. Vol. 67. Pp. 257-264.

10.         Shagapov V. Sh. Formation of gas hydrates in a porous medium during an injection of cold gas / V. Sh. Shagapov, N. G. Musakaev, M. K. Khasanov // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2015. Vol. 84. Pp. 1030-1039.