Отправить статью по E-mail 
Математическое и экспериментальное моделирование кинетики диссоциации гидрата метана в мёрзлых породах при снижении внешнего давления
- Авторы: Рамазанов М.М.1,2, Булгакова Н.С.1,3, Лобковский Л.И.4,5, Чувилин Е.М.5,6, Давлетшина Д.А.2,5,6, Шахова Н.Е.2,5,7
-
Учреждения:
- Объединенный институт высоких температур Российской Академии наук
- Институт динамики геосфер им. Садовского Российской Академии наук
- Дагестанский государственный университет народного хозяйства
- Институт океанологии им. Ширшова Российской Академии наук
- Томский государственный университет
- Сколковский институт науки и технологий (Скол-тех)
- Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва Дальневосточного отделения Российской Академии наук
- Выпуск: Том 516, № 2 (2024)
- Страницы: 622-631
- Раздел: ГЕОФИЗИКА
- Статья получена: 31.01.2025
- Статья опубликована: 12.12.2024
- URL: https://permmedjournal.ru/2686-7397/article/view/650051
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2686739724060152
- ID: 650051
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Приводятся результаты математического и экспериментального моделирования диссоциации порового гидрата метана в льдо- и газосодержащих породах при снижении внешнего давления ниже равновесного. Описываемая модель диссоциации порового газогидрата при отрицательных температурах наряду с экспериментом позволяет рассчитать кинетику данного процесса. Проведён сравнительный анализ результатов. Предлагаемая математическая модель, подтверждает ранее полученную экспериментальным путём закономерность уменьшения гидратонасыщенности мёрзлой грунтовой среды в виде Sh ~ Aτ−n. Выполненные эксперименты позволили вычислить значения коэффициентов A и n, а математическое моделирование показывает, как эти коэффициенты зависят от параметров задачи. Рассчитанные теоретически свойства коэффициента полностью подтверждают экспериментальные данные. На основе экспериментального и математического моделирования рассмотрены основные факторы, определяющие самоконсервацию поровых гидратов метана в мёрзлых породах.
Полный текст
Об авторах
М. М. Рамазанов
Объединенный институт высоких температур Российской Академии наук; Институт динамики геосфер им. Садовского Российской Академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики
Россия, Махачкала; МоскваН. С. Булгакова
Объединенный институт высоких температур Российской Академии наук; Дагестанский государственный университет народного хозяйства
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики
Россия, Махачкала; МахачкалаЛ. И. Лобковский
Институт океанологии им. Ширшова Российской Академии наук; Томский государственный университет
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
академик РАН, Научный факультет
Россия, Москва; ТомскЕ. М. Чувилин
Томский государственный университет; Сколковский институт науки и технологий (Скол-тех)
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Научный факультет, Центр нефтяной науки и инжиниринга
Россия, Томск; Инновационный центр “Сколково”, МоскваД. А. Давлетшина
Институт динамики геосфер им. Садовского Российской Академии наук; Томский государственный университет; Сколковский институт науки и технологий (Скол-тех)
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Научный факультет, Центр нефтяной науки и инжиниринга
Россия, Москва; Томск; Инновационный центр “Сколково”, МоскваН. Е. Шахова
Институт динамики геосфер им. Садовского Российской Академии наук; Томский государственный университет; Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичёва Дальневосточного отделения Российской Академии наук
Email: dannaukiozemle@yandex.ru
Научный факультет
Россия, Москва; Томск; ВладивостокСписок литературы
- Истомин В. А., Якушев В. С. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра, 1992. 235 с.
- Романовский Н. Н. Основы криогенеза литосферы. М.: Издательство Московского университета. 1993. 336 с.
- Chuvilin E. M., Yakushev V. S., Perlova E. V. Gas and possible gas hydrates in the permafrost of Bovanenkovo gas field, Yamal Peninsula, West Siberia // Polarforschung. 2000. 68. P. 215–219.
- Трофимук А. А., Макогон Ю. Ф., Якушев В. С. Влияние динамики зон гидратообразования на температурный режим горных пород в области распространения криолитозоны // Геология и геофизика (Советская геология и геофизика). 1986. 27(11). С. 3–10.
- Якушев В. С. Природный газ и газовые гидраты в криолитозоне. М.: ВНИИГАЗ, 2009. 192 с.
- Chuvilin E., Bukhanov B., Davletshina D., Grebenkin S., Istomin V. Dissociation and Self-Preservation of Gas Hydrates in Permafrost // Geosciences. 2018. 8(12). P. 431:1–431:12.
- Ершов Е. Д., Лебеденко Ю. П., Чувилин Е. М., Истомин В. А., Якушев В. С. Особенности существования газовых гидратов в криолитозоне // Доклады Академии наук. 1991. 321(4). С. 788–791.
- Якушев В. С., Перлова Е. В., Махонина Н. А., Чувилин Е. М., Козлова Е. В. Газовые гидраты в отложениях материков и островов // Российский химический журнал. 2003. № 3. С. 80–90.
- Hachikubo A., Takeya S. Chuvilin E., Istomin V. Preservation phenomena of methane hydrate in pore spaces // Phys. Chem. Chem. Phys. 2011. 13. P. 17449–17452.
- Поденко Л. С., Драчук А. О., Молокотина Н. С., Нестеров А. Н. Влияние наночастиц диоксида кремния на кинетику образования и эффективность самоконсервации гидрата метана, получаемого в “сухой воде” // Журнал физической химии. 2018. 92(2). С. 239–246.
- Chuvilin E., Davletshina D., Bukhanov B., Mukhametdinova A., Istomin V. Formation of metastability of pore gas hydrates in frozen sediments: experimental evidence // Geosciences. 2022. 12(11). https://doi.org/10.3390/geosciences12110419
- Mimachi H., Takeya S., Yoneyama A., Hyodo K., Takeda T., Gotoh Y., Murayama T. Natural gas storage and transportation within gas hydrate of smaller particle: Size dependence of self-preservation phenomenon of natural gas hydrate // Chem. Eng. Sci. 2014. 118. P. 208–213.
- Misyura S. Y., Donskoy I. G. Dissociation of natural and artificial gas hydrate // Chemical Engineering Science. 2016. 148. P. 65–77.
- Баренблатт Г. И., Лобковский Л. И., Нигматулин Р. И. Математическая модель истечения газа из газонасыщенного льда и газогидратов // ДАН. 2016. 470(4). С. 458–461.
- Рамазанов М. М., Лобковский Л. И. Фронтовой режим тепломасспереноса в газогидратном пласте в условиях отрицательных температур // Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 2018. № 4. С. 75–89.
- Лобковский Л. И., Рамазанов М. М. К теории фильтрации в среде с двойной пористостью // ДАН. 2019. Т. 484. № 3. С. 348–351.
- Власов В. А. Математическая модель эффекта самоконсервации газовых гидратов // Инженерно-физический журнал. 2019. Т. 92. № 6. С. 2449–2457.
- Lobkovsky L. I., Ramazanov M. M., Semiletov I. P., Alekseev D. A. Mathematical model of the decomposition of unstable gas hydrate accumulations in the cryolithozone // Geosciences. 2022. 12(9). P. 345. https://doi.org/10.3390/geosciences12090345.
- Chuvilin E. M., Davletshina D. A., Lupachik M. V. Hydrate formation in frozen and thawing methane-saturated sediments // Earth’s Cryosphere. 2019. 23(2). P. 44–52. https://doi.org/10.21782/EC2541-9994-2019-2.
- Shakhova N., Semiletov I., Sergienko V., Lobkovsky L., Yusupov V., Salyuk A., Salomatin A., Chernykh D., Kosmach D., Panteleev G., Nicolsky D., Samarkin V., Joye S., Charkin A., Dudarev O., Meluzov A., Gustafsson O. The East Siberian Arctic Shelf: towards further assessment of permafrost-related methane fluxes and role of sea ice // Philos. Trans. A Math. Phys. Eng. Sci. 2015. 373(2052). https://doi.org/10.1098/rsta.2014.0451
Дополнительные файлы
