ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАКАЧКИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В МЕТАНОГИДРАТНЫЕ ПЛАСТЫ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ СВОЙСТВ ГАЗОВ

М. В. Столповский, И. К. Гималтдинов, М. К. Хасанов

Аннотация


Построена математическая модель замещения CH4 на CO2 в метаногидратном пласте при инжекции углекислого газа, учитывающая конечную протяженность пласта, реальные свойства газа, эффект Джоуля-Томсона и адиабатическое сжатие. Полученная задача с подвижной межфазной границей решена численно методом ловли фронта в узел сетки. Доказано, что в зависимости от параметров нагнетаемого углекислого газа и параметров, характеризующих исходное состояние системы, процесс может происходить как с образованием только газогидрата углекислого газа, так с образованием как газогидрата углекислого газа, так и смеси метана и воды. Построены карты решений, т.е. критические диаграммы, определяющие существование каждого из двух режимов протекания процесса. Показано, что режим с разложением газогидрата метана на газ и воду (т.е. режим с двумя подвижными границами фазовых переходов) реализуется в низкопроницаемых пористых средах, а также при высокой температуре и низком давлении закачиваемого углекислого газа. Исследована зависимость скорости восстановления метана от проницаемости и начального пластового давления.


Ключевые слова


injection of CO2 methane hydrates layer;moving boundary phase transitions;real properties of gases;substitution;замещение;инжекция СО2;метаногидратный пласт;подвижная граница фазовых переходов;реальные свойства газов

Полный текст:

PDF

Литература


Holder G.D., Angert P.F., John V.T., Yen S. Thermodynamic Evaluation of Thermal Recovery of Gas from hydrates in the Earth // J. Pet. Technol. 1982. No. 34. P. 1127-32.

Yang X., Sun C.Y., Yuan Q., Ma P.C., Chen G.J. Experimental Study on Gas Production from Methane Hydrate-Bearing Sand by Hot-Water Cyclic Injection // Energy Fuels. 2010. No. 24. P. 5912-20.

Lee J., Park S., Sung W. An Experimental Study on the Productivity of Dissociated Gas from Gas Hydrate by Depressurization Scheme // Energy Convers Manage. 2010. No. 51. P. 2510-5.

Su K.H., Sun C.Y., Yang X., Chen G.J., Fan S.S. Experimental Investigation of Methane Hydrate Decomposition by Depressurizing in Porous Media with 3-Dimension Device // J. Nat. Gas Chem. 2010. No. 19. P. 210-6.

Yang X., Sun C.Y., Su K.H., Yuan Q., Li Q.P., Chen G.J. A Three-Dimensional Study on the Formation and Dissociation of Methane Hydrate in Porous Sediment by Depressurization // Energy Convers Manage. 2012. Vol. 56. P. 1-7.

Yuan Q., Sun C.Y., Yang X., Ma P.C., Ma Z.W., Li Q.P. e.a. Gas Production from Hydrate Bearing Sands by Inhibitor Injection Using a Three-Dimensional Reactor // Energy Fuels. 2010. No. 25. P. 3108-15.

Gunn D.A., Nelder L.M., Rochelle C.A., Bateman K. e.a. Towards Improved Ground Models for Slope Instability Evaluations through Better Characterization of Sediment-Hosted Gas-Hydrates // Terra Nova. 2002. No.14. P. 443-51.

Ersland G., Husebo J., Graue A., Kvamme B. Transport and Storage of CO2 in Natural Gas Hydrate Reservoirs // Energy Procedia. 2009. Vol. 1. P. 77-84.

Goel N. In Situ Methane Hydrate Dissociation with Carbon Dioxide Sequestration: Current Knowledge and Issues // J. Petrol. Sci. Eng. 2006. Vol. 51. P. 169-84.

Ohgaki K., Takano K, Moritoki M. Exploitation of CH4 Hydrates under the Nankai Trough in Combination with CO2 Storage // Kagaku Kogaku Ronbunshu. 1994. No. 20. P. 121-3.

Lee H., Seo Y., Seo Y.T., Moudrakovski I.L., Ripmeester J.A. Recovering Methane from Solid Methane Hydrate with Carbon Dioxide // Angew Chem. Int. Ed. 2003. No. 42. P. 5048-51.

Ota M., Abe Y., Watanabe M., Smith Jr. R.L., Inomata H. Methane Recovery from Methane Hydrate Using Pressurized CO2 // Fluid Phase Equilib. 2005. No. 228-229. P. 553-9.

Qing Y., Chang-Y.S., Bei L., Xue W., Zheng-Wei M., Qing-Lan M., Lan-Y. Y., Guang-Jin Ch., Qing-Ping Li, Shi L., Ke Zh. Methane Recovery from Natural Gas Hydrate in Porous Sediment Using Pressurized Liquid CO2 // Energy Conversion and Management. 2013. No. 67. Р. 257-264.

Хасанов М.К., Шагапов В.Ш. Разложение газогидрата метана в пористой среде при инжекции теплого углекислого газа // Инженерно-физический журнал. 2016. Т. 89. № 5. С. 1129-1140.

Shagapov V.Sh., Khasanov M.K., Musakaev N.G., Duong Ngoc Hai. Theoretical Research of the Gas Hydrate Deposits Development Using the Injection of Carbon Dioxide // International J. of Heat and Mass Transfer. 2016. Vol. 107. P. 347-357.

Гималтдинов И.К., Столповский М.В., Додова М.И. Численное решение задачи об образовании гидрата двуокиси углерода в пористом пласте, изначально насыщенном гидратом метана // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6. С. 91-98.

Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1982. 211 c.

Алиев З.С., Самуйлова Л.В., Мараков Д.А. Разработка месторождений природных газов: учеб. пособие. М.: МАКС Пресс, 2011. 340 с.

Grobe M., Pashin J.C., Dodge R.L. Carbon Dioxide Sequestration in Geological Media // State of the Science: AAPG – 715.

Васильев В.И., Попов В.В., Тимофеева Т.С. Вычислительные методы в разработке месторождений нефти и газа. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 126 c.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2018-1-51-68

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.