Диплом, курсовая, контрольная работа
Помощь в написании студенческих работ

Особенности образования и разложения газогидратов в пористой среде при инжекции газа

Диссертация: Особенности образования и разложения газогидратов в пористой среде при инжекции газа
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Процессы образования и разложения газогидратов в настоящий момент представляют значительный практический интерес. За последние десятилетия накоплен большой объем информации по распространению скоплений газа в твердом гидратном состоянии. Имеются сведения о более чем ста газогидратных залежей, выявленных как в недрах Земли, так и на дне Мирового океана и распространенных по всему миру… Читать ещё >

Содержание

  • ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ ВОПРОСОВ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ОБРАЗОВАНИЯ И РАЗЛОЖЕНИЯ ГАЗОГИДРАТОВ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ
    • 1. 1. Некоторые сведения о газовых гидратах
    • 1. 2. Исследования, посвященные математическому моделированию процессов образования и разложения газогидратов в пористых средах
    • 1. 3. Основные уравнения и допущения
  • ГЛАВА 2. ОБРАЗОВАНИЕ ГАЗОГИДРАТА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ ПРИ ИНЖЕКЦИИ ХОЛОДНОГО ГАЗА
    • 2. 1. Образование гидрата в диффузионном режиме
    • 2. 2. Плоскосимметричная задача о фронтальном образовании газового гидрата
    • 2. 3. Задача об образовании газогидрата в осесимметричной постановке с фронтальной поверхностью фазовых переходов
    • 2. 4. Анализ решений плоскосимметричной и осесимметричной задач с фронтальной границей образования твердой фазы
    • 2. 5. Плоскосимметричная задача об образовании газогидрата в протяженной области
    • 2. 6. Осесимметричная задача об объемном образовании газового гидрата
    • 2. 7. Анализ решений с объемной областью образования газогидрата
  • ГЛАВА 3. РАЗЛОЖЕНИЕ ГАЗОГИДРАТА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ ПРИ ИНЖЕКЦИИ ТЕПЛОГО ГАЗА
    • 3. 1. Задача о диссоциации газового гидрата на фронтальной поверхности
    • 3. 2. Решение задачи об объемной диссоциации газогидрата

Особенности образования и разложения газогидратов в пористой среде при инжекции газа (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Процессы образования и разложения газогидратов в настоящий момент представляют значительный практический интерес. За последние десятилетия накоплен большой объем информации по распространению скоплений газа в твердом гидратном состоянии. Имеются сведения о более чем ста газогидратных залежей, выявленных как в недрах Земли, так и на дне Мирового океана и распространенных по всему миру [8, 21, 25, 29, 50]. К настоящему времени разведанные запасы углеводородного сырья (в основном метана) в газогидратном виде весьма велики и заметно превышают запасы природного газа в свободном состоянии [6, 39, 60]. В связи с этим за последние годы резко возрос интерес к исследованиям и разработкам технологий, позволяющих использовать широко распространенные в природе газовые гидраты в виде альтернативного углеводородного сырья [24, 25, 29]. Кроме того, многие технологические процессы в нефтегазовой отрасли сопровождаются образованием и отложением газовых гидратов, как в пласте, так и в системах подземного и наземного оборудования нефтяных и газовых месторождений [15, 39]. В настоящее время в большинстве случаев гидратообразование носит чаще негативный характер, связанный с аварийными остановками из-за «склероза» установок и с последующими затратами на устранение таких осложнений [24, 29]. Однако процессы гидратообразования могут иметь и положительный аспект, например, использованы для увеличения емкости подземных резервуаров для хранения углеводородного газа [23]. Такая возможность обусловлена резким ростом массового содержания газа в газогидратном состоянии в единице объема по сравнению со свободным состоянием при той же температуре и давлении [7]. Также в целях уменьшения объема парниковых газов и их последующего безопасного захоронения рядом исследователей предлагается подземная газогидратная консервация данных газов [59], которая обеспечивает высокий уровень безопасности хранения и имеет небольшие энергетические затраты.

Для разработки научных основ технологий, позволяющих практически использовать процессы разложения и образования газовых гидратов в пористых средах необходимо построение адекватных математических моделей, расширяющих теоретические представления о теплофизических и гидродинамических особенностях данных процессов, что определило цель настоящей работы:

— теоретическое изучение процессов, происходящих в пористых структурах, насыщенных газом, водой и гидратом, при закачке в них холодного или теплого газа;

— математическое исследование воздействия на насыщенные газом, водой и гидратом пористые среды посредством инжекции холодного или горячего газа;

— анализ влияния различных параметров, определяющих состояние пористой среды, а также интенсивности воздействия на динамику гидродинамических и температурных полей.

Научная новизна заключается в следующем:

•решены автомодельные задачи о закачке холодного газа в пористую среду, насыщенную газом и водой и о закачке теплого газа в пористую среду, насыщенную газом и гидратомпостроены аналитические решения данных задач, описывающие распределения основных параметров в пласте.

•установлены основные закономерности разложения и образования газогидратов в пористых пластах при инжекции газа в зависимости от интенсивности закачки и исходных параметров пористой среды.

•показано, что при инжекции холодного газа в пористую среду, насыщенную газом и водой, возможны различные режимы образования газогидрата, соответствующие формированию, как фронтальной поверхности, так и объемной области фазовых переходов.

•получены критические условия, разделяющие разные режимы образования газогидрата.

Достоверность результатов диссертации основана на использовании фундаментальных уравнений теории фильтрации многофазных систем, корректной теоретической постановкой задач, а также получением решений, непротиворечащих общим гидродинамическим и термодинамическим представлениям и согласующихся в некоторых частных случаях с результатами других исследователей.

Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты могут быть использованы при разработке научных основ технологий хранения и консервации газа, различных методов добычи углеводородного сырья.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 113 страниц, в том числе 22 рисунка.

Список литературы

состоит из 62 наименований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертационной работе исследованы особенности образования и разложения газогидрата в пористой среде при инжекции газа. Построена математическая модель, описывающая образование и разложение газогидрата в пористой среде при инжекции газа. Для автомодельных задач получены аналитические решения, описывающие распределение основных параметров в пористой среде. Рассмотрено влияние исходных параметров пористой среды, интенсивности закачки и температуры нагнетаемого в пласт газа на динамику процессов образования и разложения гидрата. Основные результаты и выводы диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом:

1. При инжекции холодного газа (с температурой меньшей исходной температуры пласта) в пористый пласт, насыщенный газом и водой, образование гидрата может происходить как на фронтальной поверхности, так и в протяженной области.

2. Режим с фронтальной поверхностью образования гидрата характерен для низкопроницаемых пористых сред с низким пластовым давлением и высокой начальной температурой. В случае нагнетания газа под давлением ниже значения равновесного давления, соответствующего исходной температуре пласта, образование газогидрата может происходить только на фронтальной поверхности.

3. Для возникновения объемной области образования газогидрата необходимо, чтобы величина коэффициента пьезопроводности пласта была выше значения его коэффициента температуропроводности. При этом величина давления, под которым нагнетается газ, должна быть больше равновесного давления, соответствующего исходной температуре пласта.

4. В случае объемного образования гидрата более протяженная область гидратообразования реализуется в высокопроницаемых пористых средах с высоким исходным давлением и низкой начальной температурой, а также при большей интенсивности нагнетания газа в пласт. Возникновение объемной области образования гидрата сопровождается нагревом пласта выше исходной температуры даже при инжекции холодного газапри этом величина нагрева увеличивается с повышением интенсивности нагнетания газа.

5. При инжекции теплого газа (с температурой большей исходной температуры пласта) в пористый пласт, насыщенный газом и гидратом, разложение газогидрата может происходить только на фронтальной поверхности. Реализация режима с объемным разложением газогидрата возможна только в случае отбора газа из пласта.

Показать весь текст

Список литературы

  1. К.С., Кочина И. Н., Максимов В. М. Подземная гидромеханика: Учебник для вузов. М.: Недра, 1993. — 416 с.
  2. Г. И., Ентов В. М., Рыжик В. М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1984. 211 с.
  3. Э.А., Васильев В. И., Воеводин А. Ф. и др. Термогидродинамика систем добычи и транспорта газа. Новосибирск.: Наука, 1988. 272 с.
  4. Э.А., Максимов A.M., Цыпкин Г. Г. К математическому моделированию диссоциации газовых гидратов // Докл. АН СССР. -1989. Т.308. — № 3. — С. 575−577.
  5. .М., Васильев Ф. П., Успенский А. Б. Разностные методы решения некоторых краевых задач типа Стефана // Численные методы в газовой динамике. М.: МГУ, 1965. Вып.4. — С. 139−183.
  6. Э.Б. Гидраты природных и нефтяных газов. // Итоги науки и техники. Сер. Разработка нефтяных и газовых месторождений. М.:ВИНИТИ, 1984.-С.63−126.
  7. Бык С.Ш., Макогон Ю. Ф., Фомина В. И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980.-296 с.
  8. В.Г., Макогон Ю. Ф., Требин Ф. А. и др. Свойство природных газов находиться в земной коре в твердом состоянии и образовывать газогидратные залежи // Открытия в СССР, 1968−1969 гг.: Сборник. М.: ЦНИИПИ, 1970.
  9. В.И., Попов В. В., Цыпкин Г. Г. Численное исследование разложения газовых гидратов, сосуществующих с газом в природных пластах // Механика жидкости и газа. 2006. — № 4. — С.127−134.
  10. Ф.П. Разностный метод решения задач типа Стефана для квазилинейного уравнения с разрывными коэффициентами // Докл. АН СССР. 1964. — Т. 157. — № 6. — С. 1280−1283.
  11. H.H., Голубев B.C. // Докл. АН СССР. 1975. Т.223. — № 6. -С.1355−1358.
  12. H.H., Хабибуллин И. Л., Халиков Г. А. //Изв. АН СССР. МЖГ.-1980.-№ 1.- С. 174−177.
  13. М.Г., Баталии О. Ю., Вафина Н. Г., Щепкина Н. Е. Определение режимов и зон гидратообразования в нефтяных скважинах // Нефтяное хозяйство. 2000. — № 7. — С. 38−44.
  14. Э.В. Некоторые автомодельные задачи фильтрации при разложении газогидратов в пористых средах. Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Уфа, 1997.-101 с.
  15. А.И., Истомин В. А. и др. Сбор и промысловая подготовка газа на северных месторождениях России. М.: Недра, 1999. 476 с.
  16. А.Г. Теплофизические свойства газовых гидратов. Новосибирск.: Наука, 1985. 93 с.
  17. H.A. Автомодельный рост газового гидрата, разделяющего газ и жидкость // Механика жидкости и газа. 1992. — № 5. — С.78−85.
  18. H.A. Диффузионно-прочностной механизм разрушения газового пузыря в области гидратообразования // Итоги исследований ТОММС СО АН. Тюмень, 1989.-№ 1.-С.64−66.
  19. H.A., Федоров K.M. О фазовых диаграммах состояния двухкомпонентных систем в области гидратообразования // Инженерно-физический журнал. 1989. Т.57, № 2. С. ЗЗ 1−342.
  20. .В., Лутошкин Г. С., Бухгалтер Э. В. Борьба с гидратами при эксплуатации скважин в районах Севера. М.: Недра, 1969. 119 с.
  21. В.А., Якушев B.C. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992.-235 с.
  22. В.А. Фазовые равновесия и физико-химические свойства газовых гидратов: анализ новых экспериментальных данных. М.: ВНИИЭГазпром, 1992.-41 с.
  23. В.А. Физико-химические исследования газовых гидратов: проблемы и перспективы. М.: ИРЦ ГАЗПРОМ, 2000. 71 с.
  24. В.А., Якушев B.C. Исследование газовых гидратов в России // Газовая промышленность. 2001. — № 6. — С. 49−54.
  25. Ф.А., Дядин Ю. А., Родионова Т. В. Газовые гидраты -неисчерпаемый источник углеводородного сырья // Российский химический журнал. 1997. — № 6. — С. 28−34.
  26. Л.С. Движение природных жидкостей и газов в пористой среде. М.: ОГИЗ, 1947.
  27. Ю.Ф. Гидраты природных газов. М.: Недра, 1974. 208 с.
  28. Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. М.: Недра. 1985.-208 с.
  29. Ю.Ф. Природные гидраты: открытие и перспективы // Газовая промышленность. 2001. — № 5. — С. 10−16.
  30. Ю.Ф., Саркисьянц Г. А. Предупреждение образования гидратов при добыче и транспорте газов. М.: Недра, 1966. 187 с.
  31. A.M. Математическая модель объемной диссоциации газовых гидратов в пористой среде: учет подвижности водной фазы // Инженерно-физический журнал. 1992.-Т. 62.-№ 1.-С. 76−81.
  32. A.M., Цыпкин Г. Г. // Докл. АН СССР. 1987. Т. 294. — № 5. — С. 1117−1121.
  33. A.M., Цыпкин Г. Г. О разложении газовых гидратов, сосуществующих с газом в природных пластах. // Изв. АН СССР. МЖГ. -1990.-№ 5.-С. 84−88.
  34. Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. 4.1. -464 с.
  35. Р.И. Динамика многофазных сред. М.: Наука, 1987. ч.2. -360 с.
  36. Р.И., Шагапов В. Ш., Сыртланов В. Р. Автомодельная задача о разложении газогидратов в пористой среде при депрессии и нагреве // ПМТФ. 1998. — Т.39. — № 3. — С. 111−118.
  37. Р.И., Шагапов В. Ш., Насырова JI.A. Тепловой удар в пористой среде, насыщенной газогидратом // Докл. РАН. 1998. — Т.39. -№ 3. — С.111−118.
  38. Ф.Ф., Хабибуллин И. Л. Математическое моделирование десорбции газа из газового гидрата. // Изв. РАН МЖГ. 1996. — № 5. -С. 118−125.
  39. Т.В., Солдатов Д. В., Дядин Ю. А. Газовые гидраты в экосистеме Земли // Химия в интересах устойчивого развития. 1998. -Т.6. -№ 1. — С. 51−74.
  40. В.Р. Некоторые особенности фильтрации многофазных систем в пористых средах при наличии фазовых переходов: Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Тюмень, 1994.
  41. В.Р., Шагапов В. Ш. Фронтовая задача о разложении газовых гидратов в пористой среде при высокочастотном электромагнитном излучении // Инженерно-физический журнал. 1998. — Т.71. — № 2. -С. 263−267.
  42. K.M. Механизмы разложения газовых гидратов в пористых средах // Итоги исследований ИММС СО АН СССР. Тюмень, 1991. -№ 2. — С. 72−77.
  43. K.M., Вольф A.A. Анализ условий существования гидратов углеводородных газов в пористых пластах. // Итоги исследований ИММС СО АН.-Тюмень, 1996.-№ 7-с. 135−140.
  44. K.M., Вольф A.A. Термодинамические процессы, протекающие при диссоциации газовых гидратов в пористых средах // Труды Второй
  45. Российской национальной конференции по теплообмену. М.: МЭИ, 1998.-Т. 5-С. 295−299.
  46. K.M., Вольф A.A. Некоторые задачи о разложении гидратов углеводородных газов в природных пластах // Итоги исследований ТФ ИТПМ СО РАН. Тюмень, 2001. — № 8. — С.123−129.
  47. Г. Г. О разложении газовых гидратов в пласте // Инженерно-физический журнал. 1991. -Т.60. -№ 5. — С. 736−742.
  48. Г. Г. О режимах диссоциации газовых гидратов в высокопроницаемых пластах // Инженерно-физический журнал. 1992. -Т.63. -№ 6. — С. 714−721.
  49. Г. Г. О влиянии подвижности жидкой фазы на диссоциацию газовых гидратов в пластах. // Изв. АН СССР. МЖГ. 1991. — № 4. -С. 105−114.
  50. Г. Г. Математическая модель диссоциации газовых гидратов, сосуществующих с газом в пластах// Докл. РАН. -2001. -Т. 381. -№ 1. -С. 56−59.
  51. Г. Г. О режимах диссоциации газовых гидратов, сосуществующих с газом в природных пластах // Инженерно-физический журнал. 2001. -Т. 75. -№ 5. -С.24−28.
  52. Н.В., Бондарев Э. А. О тепловом методе разработки газогидратных месторождений // Докл. АН СССР. 1972. — Т. 203. — № 3. -С. 550−552.
  53. Н.В. и др. Практические рекомендации по предупреждению гидратообразования на газовых промыслах Севера. Якутск.: изд-во СО АН, 1977.-51 с.
  54. В.Ш., Сыртланов В. Р. Особенности разложения газовых гидратов в пористых средах. // Итоги исследований ТИММС СО РАН. Тюмень. 1993.-№ 4,-С. 81−93.
  55. В.Ш., Сыртланов В. Р. Диссоциация гидратов в пористой среде при депрессионном воздействии. // ПМТФ. 1995. — Т. 36. — № 4. — С. 120 130.
  56. В.Ш., Сыртланов В. Р., Галиакбарова Э. В. Депрессионное разложение газогидратов в пористой среде со степенной зависимостью абсолютной проницаемости от гидратонасыщенности. // Итоги исследований ТИММС СО РАН. Тюмень, 1995. -№ 6. — С. 102−111.
  57. В.Ш., Сыртланов В. Р., Галиакбарова Э. В. О разложении гидратов в пористой среде, заполненной гидратом и газом, при тепловом и депрессионном воздействии. // Итоги исследований ИММС СО РАН. -Тюмень, 1997,-№ 7.-С. 140−151.
  58. В.Ш., Насырова JI.A. Нагрев пористой среды, частично заполненной газогидратом, при наличии непроницаемых границ. // Теплофизика высоких температур. 1999. — Т.37. — № 5. — С. 784−789.
  59. В.Ш., Мусакаев Н. Г., Хасанов М. К. Нагнетание газа в пористый резервуар, насыщенный газом и водой. // Теплофизика и аэромеханика. -2005. Т. 12. — № 4. — С. 645−656.
  60. Jadhawar P., Mohammadi А.Н., Yang J., Tohidi В. Subsurface carbon dioxide storage through clathrate hydrate formation // Advances in the Geological Storage of Carbon Dioxide. Springer. Printed in the Netherlands. — 2006. -P. 111−126.
  61. Holder G.D., Kamath V.A., Godbol S.P. The potential of natural gas hydrates as an energy recourses. // Annual Reviews Energy. 1984. — V. 9. — P.427−445.
  62. Selim M.S., Sloan E.D. Heat and Mass Transfer during the Dissociation of Hydrates in Porous Media // AIChE Journal. 1989. — V. 35. — № 6. — P. 10 491 052.
  63. Ullerich J.W., Selim M.S., Sloan E.D. Heat and Mass Transfer During the Theory and Measurements of Hydrate Dissociation // AIChE Journal. 1987. -V. 33. — № 5. — P.747−742.
Заполнить форму текущей работой

На отлично!