Фильтрация с фазовыми переходами при депрессионном воздействии на геотермальные и газогидратные пласты

• Автор: Хабибуллина, Айгуль Ринатовна
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Бирск
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Публикации, посвященные исследованиям вскипания жидкости в
каналах и емкостях при понижении давления
1.2 Публикации, посвященные исследованиям фильтрации парожидкостных систем с фазовыми переходами
1.2.1 Анализ литературы, посвященной инжекции воды в горячий пласт
1.2.2 Анализ литературы, посвященной инжекции газа в холодный пласт
1.2.3 Анализ литературы, посвященной вскипанию жидкости в пористой среде при воздействии тепловыми источниками
1.2.4 Анализ литературы, посвященной вскипанию жидкости в пористой среде при понижении давления
1.3. Общие сведения о газогидратах
1.4. Исследования, посвященные изучению свойств, строения газогидратов и их роли в природных процессах
1.5. Исследования, посвященные описанию методов и способов
образования и разложения газогидратов в пористых структурах
Выводы по главе
ГЛАВА 2. ВСКИПАНИЕ ЖИДКОСТИ В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ ПРИ ДЕПРЕССИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ
1.2. Основные уравнения
2.2. Постановка задачи и решения
2.3. Результаты численных расчетов
Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОТБОР ГАЗА ИЗ ГИДРАТОСОДЕРЖАЩЕГО ПЛАСТА ДЕПРЕССИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ
3.1. Постановка задачи и основные уравнения
3.2. Упрощение уравнений для ближней и дальней областей

3.3. Упрощение уравнений для промежуточной области
3.4. Уравнения в автомодельной переменной
3.5. Аналитические решения
3.6. Численный анализ
Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Течение парожидкостных систем в пористых средах представляет значительный интерес, благодаря различным приложениям в энергетике, химической технологии и сушке материалов. Кроме того, анализ возможных последствий техногенных аварий и природных катаклизм, сопровождающихся воздействием сильных тепловых нагрузок на насыщенные водой пористые среды, требуют рассмотрения и тщательного расчета гидродинамических и температурных полей.
Откачивание разогретого теплоносителя из геотермального источника при помощи депрессионного воздействия также приводит к возникновению в пористой среде парожидкостного фильтрационного течения. Такие технологии в большинстве случаев предполагают предварительную закачку холодной воды в геотермальный пласт, чтобы впоследствии извлечь воду в виде горячей жидкости или пара. Исследование процесса откачки пара из подземного геотермального резервуара позволяет определить оптимальные значения воздействия с целью увеличения эффективности теплового отбора.
В 70-х годах прошлого столетия на северо-востоке Западной Сибири было открыто Мессояхское газовое месторождение, в котором также присутствовали скопления газовых гидратов. По мнению большинства исследователей, это первое такое месторождение в России. Последующие исследования показали, что мировые запасы гидратов колоссальны, а значит, могут служить дополнительным источником углеводородного сырья. Сегодня актуальна проблема разработки экономичных способов извлечения природного газа из газогидратных месторождений. В течение нескольких последних десятилетий проводятся исследования теплофизических и гидродинамических процессов в пористых пластах, насыщенных газовыми гидратами, при тепловом или депрессионном воздействии на них.
Цель работы. Исследование математических моделей, расширяющих теоретические представления о теплофизических и гидродинамических

озера (до 1640 метров) и низкой температурой придонных вод (порядка 3.3°С), благодаря чему газовые гидраты могут образовываться в осадках с глубинами залегания более 350 метров. Таким образом, около 70% площади озера оказывается потенциально гидратоносными [23], [21]. Также огромные запасы были выявлены в Охотском, Черном и Каспийском морях.
В США ресурсы газа газогидратных залежей на суше и шельфе оценены в 9'10ьм3. Запасы газа в газогидратном состоянии на Аляске достигают
р 3 р з
66.810 “м; в Мексиканском заливе выявлено 1.03-10 “м метана в виде газогидратов [41], [76].
Канадские газогидраты содержат 45-1012 -800-1012 м3 газа. В 1998 г. в дельте реки Маккенези была пробурена эксперимен тальная скважина Малик (Майк), по данным которой установлено наличие мощного поля скоплений газогидратов.
В Японии на шельфе уже на протяжении нескольких лет ведутся активные разведочные работы. Первые шесть скважин, пробуренных в 1999-2000 гг. в районе месторождения Нанкай, доказали наличие трех гидратных пластов общей мощностью 16 м в интервале 1135-1213 м от поверхности моря (290 м ниже морского дна) [41], [50], [115]. В 2004 г. были пробурены 32 скважины при глубинах моря от 720 до 2033 м. К промышленной разработке месторождения Нанкай намечается приступить в 2017 г. Суммарный объем газогидратов эквивалентен 756 млн. м3 газа на 1 км2 площади в районе пробуренных разведочных скважин. В целом по шельфу Японского моря запасы газа в газогидратах могут составлять от 4-1012-20-1012м3 [115]. В феврале 2012 года японское исследовательское судно «Тикю» начало пробное бурение скважин под океанским дном в 70 км к югу от полуострова Ацуми (близ города Нагоя) с целью экспериментов по добыче метангидратов. Полномасштабную пробную добычу в данном районе планируется, в случае успеха, начать в феврале-марте 2013 года, а промышленную разработку — в 2018 году.
Несмотря на привлекательность использования газогидратов в качестве