Математическое моделирование процессов тепловоздействия на пористые среды, насыщенные газогидратом

• Автор: Потапов, Александр Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Стерлитамак
• Количество страниц: 118 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЗОР ТЕОРЕТИЧЕСКИХ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РАБОТ, ПОСВЯЩЕННЫХ ГАЗОВЫМ ГИДРАТАМ И ПРОБЛЕМАМ ИХ РАЗЛОЖЕНИЯ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ

1.1. Строение гидратов природных газов

1.2. Фазовые равновесия, состав и свойства газовых гидратов

1.3. Газовые гидраты в дисперсных породах

1.4. Работы, посвященные исследованию разложения газогидратов

ГЛАВА 2. ЗАКАЧКА ГОРЯЧЕГО ГАЗА В ПОРИСТУЮ СРЕДУ.

2.1. Основные уравнения и допущения

2.2. Плоскоодномерная задача о закачке газа в пористую среду.

2.3. Радиальносимметричная задача о закачке газа в

пористую среду.
Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. ЗАДАЧА О ЗАКАЧКЕ ГОРЯЧЕГО ГАЗА В ПЛАСТ, ЧАСТИЧНО ЗАПОЛНЕННЫЙ ГАЗОГИДРАТОМ
3.1. Основные уравнения и допущения
3.2. Плоскоодномерная задача о закачке горячего газа в гидратосодержащий пласт
3.3. Радиальная задача о закачке горячего газа в гидратосодержаший пласт
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4. ЗАДАЧА О РАЗЛОЖЕНИИ ГАЗОГИДРАТА ПОД
ВОЗДЕЙСТВИЕМ СВЧИЗЛУЧЕНИЯ
4.1. Плоскоодиомерная задача о разложении газогидрата в пористой среде под воздействием СВЧизлучения
4.2. Радиальносимметричная задача о разложении газогидрата в пористой среде под воздействием теплового излучения.
4.3. Радиальносимметричная задача о разложении газогидрата в пористой среде под воздействием СВЧизлучения.
Выводы по четвертой главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Автор выражает глубокую благодарность научному руководителю -члену - корреспонденту АН РБ, доктору физико-математических наук, профессору Владиславу Шайхулагзамовичу Шагапову, и научному консультанту - доктору технических наук, профессору Александру Ивановичу Филиппову за постоянное внимание к работе, обсуждение и ценные замечания. Газовые гидраты - кристаллические соединения, образующиеся при определенных термобарических условиях из воды и газа, с низкой молекулярной массой. Эти соединения относятся к нестехиометрическим (т. М • пН, где М - молекула газа-гидратообразователя, п- число, характеризующее состав и зависящее от термобарических условий получения гидратов (п = 6-). Помимо индивидуальных гидратов известны двойные и смешанные (в состав которых входит несколько газов), ф Гидраты сернистого газа и хлора впервые наблюдали в конце XVIII в. Дж. Пристли, Б. Пелетье и В. Карстен. В г. X. Дэви отметил, что при охлаждении газообразного хлора кристаллы образуются только, если хлор содержит пары воды, т. Состав гидрата хлора установил М. Фарадей (С/2 -1ОЯ), а гидрата сернистого газа - А. Рив (? НгО). Подробный обзор открытия и исследования этих соединений приведен в []. Компоненты природного газа (СЯ4, С2Я6, С3Я8, изобутан, С, Я2, # и т. Однако не установлено образования гидратов газов Я2, Не, Ие и углеводородов, начиная с С5 (кроме неопентана). Причины этого явления становятся достаточно понятными при рассмотрении строения газовых гидратов. Структура многих гидратов определена рентгеноструктурными исследованиями и кристаллохимическим моделированием еще в пятидесятые годы []. Установлено, что молекулы воды образуют полиэдрический каркас (т. Эти полости могут занимать молекулы газов (молекулы-гости). Молекулы-гости связаны с каркасом хозяина Ван-дер-ваальсовским взаимодействием. Следовательно, гидраты газов относятся к клатратным соединениям [,] (термины «клатраты» и «гидраты» газов рассматриваются фактически как синонимы), внешним видом напоминающим снег или рыхлый лед. Таким образом, в газовых гидратах вода служит структуроопределяющим компонентом, образуя ажурный каркас из своих молекул, тогда как второй компонент (молекулы газов или некоторых летучих органических жидкостей) частично или полностью заполняет полости этого каркаса. Судя по имеющимся ЯМР-измерениям, одиночные молекулы воды («гидрофобные» молекулы воды) в принципе могут заполнять полости, конкурируя с молекулами газов. Однако практическое значение этого эффекта для газовых гидратов, по-видимому, невелико. Известны случаи, когда молекулы-гости в какой-то степени участвуют в построении каркаса. НВР4 -5,Н НСЮА -5,5Н. Наиболее распространены гидраты кубических структур КС-1 и КС-П (чаще их обозначает I и II), остальные структуры встречаются весьма редко. Так тетрагональная структура ТС-1 среди газовых гидратов обнаружена у Вг2 -8,6Я, а также у гидрата диметилового эфира и, возможно, дифтор-хлорметана с гидратными числами, близкими к 8,6. К ромбической структуре предположительно отнесены гидраты хлора, брома и дифторхлорметана с гидратными числами , а к гексагональной структуре I - гидраты. Несколько упрощая ситуацию, можно считать, что представляющие интерес в геологии и нефтегазопромысловой практике гидраты имеют одну из двух кубических структур (КС-1 и КС-Н). В клатратных гидратах кубической структуры I в элементарной ячейке содержится молекул воды, которые образуют две малые и шесть больших полостей (рис. На приведенном рисунке темные точки - атомы кислорода, белые - молекулы включенного газа. Центральные точки малых О-полостей (додекаэдров) находятся в центре и в вершинах кубической ячейки, поэтому на элементарную ячейку при-? Центральные точки больших Т-полостей в структуре КС-1 находятся на гранях куба - по две на. В клатратных гидратах кубической структуры II элементарная ячейка -гранецентрнрованная алмазная (рис. На ячейку приходится 6 молекул воды, малых и восемь больших полостей. Рис. Элементарная ячейка газового Рис. Элементарная ячейка гидрата КС-1 (приведена толь- газового гидрата КС-Н.