Математическое моделирование некоторых особенностей диссоциации газовых гидратов


https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-2-313-322

Полный текст:


Аннотация

В современной нефтяной и газовой промышленности специалистам зачастую приходится решать многоплановые задачи, связанные с процессами диссоциации техногенных и природных газовых гидратов. Известные методы расчета и исследования диссоциации в основном описывают этот процесс с подводом к гидрату тепла. Однако при использовании для диссоциации метода снижения давления проявляются состояния метастабильности гидратов – эффекты самоконсервации и консервации, открытые российскими и зарубежными исследователями. Имеющиеся в литературе описания эффектов метастабильности получены в результате экспериментов с гидратами из однокомпонентных газов и для конкретных термобарических условий. Имеющиеся зависимости для одних гидратных систем не распространяются на другие, из-за чего их прямое применение при решении практических задач, например, с добычей газа из природных или ликвидацией техногенных гидратов в широком диапазоне термобарических условий затруднительно. Поэтому создание метода расчета основных параметров процесса диссоциации гидратов из многокомпонентных газов является актуальным. В статье представлена разработанная физико-математическая модель особенностей процесса диссоциации гидратов при изотермическом снижении давления окружающей его среды. С помощью этих моделей рассчитываются параметры процесса диссоциации гидратов, включающего проявления состояний их метастабильности. Полученные при разработке модели математические зависимости, связывающие параметры особенностей процесса диссоциации гидратов с текущими параметрами среды, а также с термобарическими условиями процесса их образования (т.е. с их «историей») могут быть использованы при решении практических задач по обеспечению надежности и бесперебойности функционирования систем нефтяной и газовой промышленности. Кроме того, полученные зависимости могут быть использованы при освоении перспективных запасов углеводородов, находящихся в гидратном состоянии в недрах и донных отложениях континентальных шельфов, а также для интенсификации добычи нефти и газа с использованием гидратных технологий.

Об авторах

Е. П. Запорожец
Кубанский государственный технологический университет
Россия
д.т.н., профессор, кафедра нефтегазового дела им. профессора Г.Т. Вартумяна, ул. Московская, 2, г. Краснодар, 350051, Россия


Н. А. Шостак
Кубанский государственный технологический университет
к.т.н., доцент, кафедра нефтегазового дела им. профессора Г.Т. Вартумяна, ул. Московская, 2, г. Краснодар, 350051, Россия


Список литературы

1. Якушев В.С., Истомин В.А. Особенности существования газовых гидратов в породах при отрицательных температурах // Геохимия. 1990. № 6. С. 899.

2. Davidson D.W., Carg S.K., Gough S.R., Handa Y.P. et al. Laboratory analysis of a naturally occurring gas hydrate from sediment of the Gulf of Mexico // Geochim. Cosmochim. Acta. 1986. V. 50. № 4. P. 619.

3. Handa Y.P. Calorimetric determinations of the composition, enthalpies of dissociation and heat capacities in the range 85 to 270 К for clathrate hydrates of xenon and krypton // J. Chem. Thermodyn. 1986. V. 18. № 9. P. 891.

4. Zaporozhets E.P., Shostak N.A. Adsorption-Energy Model of the Kinetics of the Formation and Dissociation of Gas Hydrates // Theor. Found. Chem. Eng. 2015. V. 49. № 3. P. 306–312. DOI: 10.1134/S0040579515030173

5. Трофимук А.А., Макогон Ю.Ф., Толкачев М.В., Черский Н.В. Особенности обнаружения разведки и разработки газогидратных залежей // Геология и геофизика. 1984. № 9. С. 3.

6. Войтковский К.Ф. Основы гляциологии. М.: Наука, 1999. 256 с.

7. Wagner W., Saul A., Pruss A. International Equations for the Pressure Along the Melting and Along the Sublimation Curve of Ordinary Water Substance // Journal of Physical and Chemical Reference Data. 1994. V. 23. № 3. P. 515.

8. Hori A., Hondoh T. Theoretical study on the diffusion of gases in hexagonal ice by the molecular orbital method // Can. J. Phys. 2003. V. 81. P. 251–259.

9. Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992.

10. Zaporozhets E.P., Shostak N.A. Method for Calculating the Parameters of Formation of Hydrates from Multicomponent Gases // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2016. V. 90. № 9. Р. 1843–1848. DOI: 10.1134/S0036024416090338

11. Мельников В.П., Нестеров А.Н., Поденко Л.С., Решетников А.М. и др. Метастабильные состояния газовых гидратов при давлениях ниже давления равновесия лед-гидрат-газ // Криосфера Земли. 2011. Т. XV. № 4. С. 80–83.

12. Weiguo L., Qianqian L., Yongchen S. et al. Diffusion Theory of Formation of Gas Hydrate from Ice Powder without Melting // Energy Procedia. 2014. № 61. P. 513.

13. Шабаров А.Б., Ширшова А.В., Данько М.Ю. Экспериментальное исследование газогидратообразования пропан-бутановой смеси // Вестник ТюмГУ. 2009. № 6. С. 73.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Запорожец Е.П., Шостак Н.А. Математическое моделирование некоторых особенностей диссоциации газовых гидратов. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2018;80(2):313-322. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-2-313-322

For citation: Zaporozhets E.P., Shostak N.A. Mathematical modeling of some features of gas hydrates dissociation. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2018;80(2):313-322. (In Russ.) https://doi.org/10.20914/2310-1202-2018-2-313-322

Просмотров: 45

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2226-910X (Print)
ISSN 2310-1202 (Online)