Т. 328, № 6

Численное решение задачи об образовании гидрата двуокиси углерода в пористом пласте, изначально насыщенном гидратом метана

Актуальность работы обусловлена теоретическим исследованием процессов образования газовых гидратов в пористых средах применительно к проблемам добычи, транспортировки, консервации и хранения углеводородного сырья. Цель исследования: на основе математической модели рассмотреть в осесимметричной постановке задачу о замещении гидрата метана, изначально содержащегося в пористом пласте, гидратом углекислого газа и выявить закономерности динамики образования газовых гидратов в пористой среде конечной протяженности при нагнетании газа через его левую границу, когда другая внешняя граница является открытой для потока газа. Методы исследования: методы механики многофазных систем совместно с численными методами решения обобщенной задачи Стефана. Результаты. Представлена математическая модель, и проведено численное исследование закачки диоксида углерода в пористый пласт, изначально насыщенный метаном и его гидратом, в осесимметричной постановке. Для решения поставленной задачи, заключающейся в нахождении распределения полей давления и температуры, а также в определении положения границы фазового перехода, был применен численный метод ловли фронтов в узел пространственной сетки. Установлено, что процесс замещения газогидрата сопровождается незначительным понижением давления и повышением температуры среды. Показано, что температура на границе фазового перехода зависит от давления закачиваемого газа. При высоких значениях давления нагнетаемого газа она стремится к своему предельному значению, зависящему от исходной гидратонасыщенности пласта. Исследованы зависимости времени полного вытеснения метана из пласта в зависимости от его проницаемости и давления нагнетаемого газа.

Ключевые слова:

газогидраты, пористые среды, увеличение температуры, температура, замещение газогидрата, задача Стефана, фазовые переходы, метод ловли фронта в узел пространственной сетки, электронный ресурс,

Авторы:

Гималтдинов Ильяс Кадирович

Столповский Максим Владимирович

Додова Маргарита Иссаевна

Скачать PDF