Preview

Вестник кибернетики

Расширенный поиск

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗЛОЖЕНИЯ ГАЗОГИДРАТА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ, ВЫЗВАННОГО СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ НАГРЕВОМ

https://doi.org/10.34822/1999-7604-2021-2-60-71

Полный текст:

Аннотация

В работе представлены численные исследования двумерной осесимметричной модели разложения гидрата газа в пористых средах под действием сверхвысокочастотного электромагнитного нагрева. Система уравнений включает в себя уравнения баланса массы газовой, водной и гидратной фаз, уравнение энергетического баланса, обобщенный закон Дарси для воды и газа, уравнение кинетики Ким – Бишной для реакции разложения гидрата. Система замкнута условием равновесия смеси. Система уравнений сводится к четырем дифференциальным уравнениям относительно температуры, давления, гидрато- и водонасыщенности с соответствующими граничными и начальными условиями. Моделирование разложения гидрата газа в пористых средах под действием сверхвысокочастотного электромагнитного нагрева проводилось методом конечных элементов. При моделировании использованы физические параметры, характерные для типичного газогидратного пласта. Время нагрева резервуара составляло 10 суток. В результате исследования модели получены пространственные и временные распределения температуры, давления, гидрато-, водо- и газонасыщенности в пласте. Произведен расчет массы газа, выделившегося при диссоциации газогидрата. Выполнена оценка энергоэффективности электромагнитного нагрева. Результаты вполне применимы на практике, а метод электромагнитного нагрева технически достижим и
конкурентоспособен.

Об авторах

С. М. Сысоев
Сургутский государственный университет, Сургут
Россия

E-mail: smsysoev57@mail.ru



М. М. Алексеев
Сургутский государственный университет, Сургут
Россия


Е. А. Петров
Сургутский государственный университет, Сургут
Россия


Список литературы

1. Макогон Ю. Ф. Природные газовые гидраты: распространение, модели образования, ресурсы // Рос. химич. журнал. 2003. Т. XLVTI, № 3. С. 70–79.

2. Chong Z. R., Yang S. H B., Babu P., Linga P., Li X.-S. Review of Natural Gas Hydrates as an Energy Resource: Prospects and Challenges // Applied Energy. 2016. Vol. 162. P. 1633–1652.

3. Fitzgerald G. C., Castaldi M. J. Thermal Stimulation Based Methane Production from Hydrate Bearing Quartz Sediment // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2013. Vol. 52. P. 6571–6581.

4. Yang J., Okwananke A., Tohidi B., Chuvilin E., Maerle K., Istomin V. et al. Flue Gas Injection into Gas Hydrate Reservoirs for Methane Recovery and Carbon Dioxide Sequestration // Energy Convers Manage. 2017. Vol. 136, P. 431–438.

5. Кислицын А. А. Тепломассоперенос в многофазных системах под воздействием высокочастотного электромагнитного излучения : автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. Тюмень, 1997. 46 с.

6. Саяхов Ф. Л., Ковалева Л. А., Насыров Н. М. Изучение особенностей тепломассообмена в призабойной зоне скважин при нагнетании растворителя с одновременным электромагнитным воздействием // Инженерно-физический журнал. 2002. Т. 75, № 1. С. 95–99.

7. Фатыхов М. А., Худабердина А. И. Комбинированные методы воздействия на нефтяные пласты на основе электромагнитных эффектов. Уфа : Изд-во БГПУ, 2010. 112 с.

8. Давлетбаев А. Я., Ковалева Л. А. Моделирование добычи высоковязкой нефти с использованием электромагнитного воздействия в сочетании с гидроразрывом пласта // Теплофизика высоких температур. 2014. Т. 52, № 6. С. 927–933.

9. Сысоев С. М., Алексеев М. М. Численное моделирование нагрева нефтесодержащего пласта сверхвысокочастотным электромагнитным излучением // Вестник кибернетики. 2019. Т. 36, № 4. С. 6–16.

10. He S., Liang D., Li D., Ma L. Experimental Investigation on the Dissociation Behavior of Methane Gas Hydrate in an Unconsolidated Sediment by Microwave Stimulation // Energy Fuels. 2010. Vol. 25. P. 33–41.

11. Zhao J., Fan Z., Wang B., Dong H., Liu Y., Song Y. Simulation of Microwave Stimulation for the Production of Gas from Methane Hydrate Sediment // Applied Energy. 2016. Vol. 168. P. 25–37.

12. Wang B., Dong H., Fan Z., Liu Y., Lv X., Liu S., Zhao J. Numerical Analysis of Microwave Stimulation for Enhancing Energy Recovery from Depressurized Methane Hydrate Sediments // Applied Energy. 2020. Vol. 262. P. 1–14.

13. Басниев К. С., Нифантов А. В. Трехмерная математическая модель разложения гидратов метана в пористой среде под действием тепла // Наука и техника в газовой промышленности. 2004. № 1–2. С. 90–95.

14. Kim H. C., Bishnoi P. R., Heidemann R. A., Rizvi S. S. H. Kinetics of Methane Hydrate Decomposition // Chemical Engineering Science. 1987. Vol. 42, № 7. P. 1645–1653.

15. Ellison W. J. Permittivity of Pure Water, at Standard Atmospheric Pressure, over the Frequency Range 0-25 THz and the Temperature Range 0-100 °C // J Phys Chem Ref Data. 2007. Vol. 36, № 1. P. 1–18.

16. Бондарев Э. А., Попов В. В. Динамика образования гидратов при добыче природного газа // Вычислительные технологии. 2002. Т. 7, № 1. С. 28–33.


Для цитирования:


Сысоев С.М., Алексеев М.М., Петров Е.А. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗЛОЖЕНИЯ ГАЗОГИДРАТА В ПОРИСТОЙ СРЕДЕ, ВЫЗВАННОГО СВЕРХВЫСОКОЧАСТОТНЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ НАГРЕВОМ. Вестник кибернетики. 2021;(2):60-71. https://doi.org/10.34822/1999-7604-2021-2-60-71

For citation:


Sysoev S.M., Alekseev M.M., Petrov E.A. NUMERICAL SIMULATION OF THE DECOMPOSITION OF GAS HYDRATE IN A POROUS MEDIUM USING MICROWAVE HEATING. Proceedings in Cybernetics. 2021;(2):60-71. (In Russ.) https://doi.org/10.34822/1999-7604-2021-2-60-71

Просмотров: 15


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


ISSN 1999-7604 (Online)