Инжекция жидкого сероводорода в пласт, насыщенный нефтью и водой

Об авторе:

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

Аннотация:

Представлена математическая модель закачки жидкого сероводорода в природный пласт, насыщенный нефтью и водой, сопровождающейся образованием газогидрата H₂S. Для осесимметричной задачи построены и исследованы на условие термодинамической непротиворечивости автомодельные решения, описывающие распределение температуры и давления в пласте. Установлено, что в зависимости от массового расхода инжекции возможен как полный переход воды и жидкого сероводорода в газогидратное состояние на фронтальной границе, так и формирование в пласте промежуточной области, в которой вода, сероводород и его газогидрат находятся в состоянии фазового равновесия. Определены критические значения массового расхода инжекции сероводорода, соответствующие неполному переходу воды и сероводорода в газогидратное состояние. На плоскости параметров «массовый расход — начальная температура» для разных значений исходной водонасыщенности построены кривые, разделяющие различные режимы протекания процесса. Установлено, что режим с полным переходом воды и сероводорода в газогидратное состояние на фронтальной поверхности реализуется при низких значениях массового расхода, начальной температуры и водонасыщенности пласта. Показано, что возникновение промежуточной области, в которой вода, сероводород и его газогидрат находятся в состоянии фазового равновесия, в пластах с высокими значениями начальной температуры и исходной водонасыщенности, а также при больших значениях массового расхода инжекции сероводорода обусловлено тем, что при данных условиях температура на границе гидратообразования поднимается выше равновесной температуры разложения газогидрата H₂S.

Список литературы:

1. Баренблатт Г. И. Движение жидкостей и газов в природных пластах / Г. И. Баренблатт, В. М. Ентов, В. М. Рыжик. М.: Недра, 1982. 211 c.
2. Бык С. Ш. Газовые гидраты / С. Ш. Бык, Ю. Ф. Макогон, В. И. Фомина. М.: Химия, 1980. 296 с.
3. Донцов В. Е. Ударные волны и образование гидрата углекислого газа при повышенном начальном давлении в газожидкостной среде / В. Е. Донцов, А. А. Чернов, Е. В. Донцов // Теплофизика и аэромеханика. 2007. Том 14. № 1. С. 23-39. DOI: 10.1134/S0869864307010040
4. Донцов В. Е. Процессы растворения и гидратообразования за ударной волной в газожидкостной смеси / В. Е. Донцов, А. А. Чернов // Доклады академии наук. 2009. Т. 425. № 6. С. 764-768. DOI: 10.1134/S1028335809040144
5. Дучков А. Д. Оценка возможности захоронения углекислого газа в криолитозоне Западной Сибири / А. Д. Дучков, Л. С. Соколова, Д. Е. Аюнов, М. Е. Пермяков // Криосфера Земли. 2009. Том 13. № 4. С. 62-68.
6. Хасанов М. К. Исследование режимов образования газогидратов в пористой среде, частично насыщенной льдом / М. К. Хасанов // Теплофизика и аэромеханика. 2015. Том 22. № 2. С.255-266. DOI: 10.1134/S0869864315020109
7. Цыпкин Г. Г. Течения с фазовыми переходами в пористых средах / Г. Г. Цыпкин. М.: Физматлит, 2009. 232 с.
8. Цыпкин Г. Г. Образование гидрата углекислого газа при его инжекции в истощенное месторождение углеводородов / Г. Г. Цыпкин // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2014. № 6. С. 101-108. DOI: 10.1134/S0015462814060106
9. Цыпкин Г. Г. Образование гидрата при инжекции жидкой двуокиси углерода в пласт, насыщенный метаном и водой / Г. Г. Цыпкин // Известия РАН. Механика жидкости и газа. 2016. № 5. С. 99-107. DOI: 10.7868/S0568528116050157
10. Чувилин Е. М. Экспериментальное изучение образования гидратов СО2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых пород / Е. М. Чувилин, О. М. Гурьева // Криосфера Земли. 2009. Том 13. № 3. С. 70-79.
11. Шагапов В. Ш. Образование газогидрата в пористом резервуаре, частично насыщенном водой, при инжекции холодного газа / В. Ш. Шагапов, М. К. Хасанов, Н. Г. Мусакаев // Прикладная механика и техническая физика. 2008. Том 49. № 3. С. 462-472. DOI: 10.1007/s10808-008-0062-y
12. Dontsov V. E. Dilution and Hydrate Forming Process in Shock Waves / V. E. Dontsov, A. A. Chernov // International Journal of Heat Mass Transfer. 2009. Vol. 52. No 21-22. Pp. 4919-4928. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2009.04.030
13. Machel H. G. Geological and Hydrogeological Evaluation of the Nisku Q-Pool in Alberta, Canada, for H2S and/or CO2 Storage / H. G. Machel // Oil and Gas Science and Technology. 2005. Vol. 60. Pp. 51-65. DOI: 10.2516/ogst:2005005
14. Xu T. Numerical Modeling of Injection and Mineral Trapping of CO2 with H2S and SO2 in a Sandstone Formation / T. Xu, J. A. Apps, K. Pruess, H. Yamamoto // Chemical Geology. 2007. Vol. 242. No 3-4. Pp. 319-346. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2007.03.022