T. 328, №8 , 2017 г.

Численное моделирование закачки углекислого газа в истощенное месторождение углеводородов

В настоящее время подземная утилизация выработанного промышленными объектами углекислого газа видится одним из направлений решения проблемы предотвращения дальнейшего повышения концентрации парниковых газов в атмосфере Земли. При этом наиболее безопасным и надежным методом предотвращения выхода парниковых газов на поверхность является их перевод в газогидратное состояние, позволяющее хранить огромное количество газа в небольшом объеме и при небольших значениях давления. Целью работы является теоретическое исследование гидродинамических и теплофизических процессов при подземной утилизации парниковых газов в газогидратном состоянии. На основе методов механики сплошной среды построена математическая модель закачки углекислого газа в природный пласт, насыщенный в исходном состоянии водой и метаном, сопровождающейся гидратообразованием. Для случая инжекции теплого углекислого газа (с температурой, превышающей начальную температуру пласта) построены автомодельные решения плоскорадиальной задачи, описывающие динамику температурных и гидродинамических полей в пласте. В результате численных расчетов установлено, что образование газового гидрата диоксида углерода может происходить как на фронтальной поверхности, так и в протяженной зоне. Определены предельные значения массового расхода инжекции углекислого газа, соответствующие возникновению протяженной зоны образования газового гидрата. Показано, что режим с образованием газогидрата в протяженной области реализуется при малых значениях массового расхода, а также при высоких значениях проницаемости и начальной водонасыщенности пласта. Реализация режима с протяженной областью гидратообразования в пластах с высокими значениями проницаемости и исходной водонасыщенности, а также при малых значениях расхода обусловлена тем, что при данных условиях давление на границе фазовых переходов оказывается ниже равновесного давления образования газогидрата углекислого газа, соответствующего температуре на этой границе.

Ключевые слова:

пористые среды, газогидраты, углекислый газ, фильтрация, гидратообразования, численное моделирование, углеводороды, месторождения, подземная утилизация, парниковые газы, электронный ресурс

Авторы:

Хасанов Марат Камилович

Скачать PDF