ИНЖЕКЦИЯ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА В ПОРИСТУЮ СРЕДУ, НАСЫЩЕННУЮ МЕТАНОМ И ЕГО ГИДРАТОМ
Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета, Стерлитамак
В настоящее время природные газогидраты благодаря значительным ресурсам, неглубокому залеганию и концентрированному состоянию в них газа рассматриваются в качестве источника углеводородного газа. Перспективной технологий добычи газа из газогидратных месторождений является технология замещения, заключающаяся в вытеснении метана из гидратов посредством заполнения их другим газом. Рядом авторов наиболее перспективным для осуществления процесса замещения полагается диоксид углерода с целью его утилизации и сдерживания развития парникового эффекта [1-4].
В работе на основе уравнений механики многофазных сред построена математическая модель инжекции углекислого газа в горизонтальный пористый пласт, насыщенный в исходном состоянии метаном и его газогидратом. Система основных уравнений, описывающая процессы фильтрации и теплопереноса в пласте, включает в себя уравнения сохранения масс и энергии, закон Дарси и уравнение состояния.
В работе построены автомодельные решения одномерной задачи, описывающие распределения основных параметров в пласте. На основе анализа полученных решений показано, что исследуемый процесс может происходить в двух режимах. В первом режиме происходит замещение метана углекислым газом в гидрате. Этот режим характерен для высоких значений проницаемости и давления закачиваемого газа, а также низких значений пористости и исходного давления пласта. Во втором режиме происходит разложение гидрата метана на газ и воду с последующим образованием гидрата диоксида углерода из углекислого газа и воды. Установлено, что для величины давления инжекции существует некоторое предельное значение, зависящее от температуры закачиваемого газа и проницаемости пласта, при превышении которого реализуется первый режим.
Литература
[1] Ota M., Morohashi K., Abe Y., Watanabe M., Smith R. L. Jr., Inomata H. Replacement of CH4 in the hydrate by use of liquid CO2 // Energy Conversation and Management. 2005. Vol. 46. P. 1680-1691.
[2] Ohgaki K., Takano K., Sangawa H., Sangawa H., Matsubara T., Nakano S. Methane exploitation by carbon dioxide from gas hydrates phase equilibria for CO2-CH4 mixed hydrate system // J. Chem. Eng. Jpn. 1996. Vol. 29. P. 478-483.
[3] Hirohama S., Shimoyama Y., Wakabayashi A., Tatsuta S., Nishida N. Conversion of CH4 hydrate to CO2 hydrate in liquid CO2 // J Chem Eng Jpn. 1996. Vol. 29. P. 1014–1020.
[4] Espinoza D. N., Santamarina J. C. P-wave Monitoring of Hydrate-Bearing Sand during CH4–CO2 Replacement // International Journal of Greenhouse Gas Control. 2011. Vol. 5. P. 1032-1038
