РЕАКЦИЯ ЗАМЕЩЕНИЯ МЕТАНА УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ В ГИДРАТЕ ПРИ ИНЖЕКЦИИ ЖИДКОЙ УГЛЕКИСЛОТЫ В ПЛАСТ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассмотрена задача о закачке жидкой фазы углекислоты в пласт, содержащий гидрат метана, воду и метан в свободном состоянии. Оценки основных параметров показывают, что реакция замещения гидрата метана гидратом углекислого газа без подтока тепла извне возможна только при наличии в породах воды в свободном состоянии. На основе анализа термодинамической диаграммы фазового состояния компонент сформулирована математическая модель закачки жидкого CO2, сопровождающаяся реакцией замещения метана углекислым газом в гидрате. Предполагается, что область разложения гидрата метана и образования гидрата углекислого газа может быть аппроксимирована узким фронтом. Найденное асимптотическое решение сводит задачу к численному исследованию трансцендентных уравнений. По результатам численных экспериментов представлены характерные режимы инжекции жидкой углекислоты, допускающие реализацию реакции замещения.

Об авторах

Г. Г Цыпкин

Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН

Email: tsypkin@ipmnet.ru
Москва, Россия

Список литературы

  1. Ohgaki K., Takano K., Sangawa H. Methane exploitation by carbon dioxide from gas hydrates-phase equilibria for CO2-Ch4 mixed hydrate system // J. Chem. Eng. Jpn. 1996. V 29. P. 478—483.
  2. Goel N. In situ methane hydrate dissociation with carbon dioxide sequestration: Current knowledge and issues // J. Petrol. Sci. Eng. 2006. V 51. P 169-184.
  3. Zhou X, Fan S, Liang D, Du J. Determination of appropriate condition on replacing from hydrate with carbon dioxide // Energy Convers. Manag. 2008. V. 49. P. 2124-2129.
  4. Rossi F., Gambelli A.M., Sharma D.K., Castellani B., Nicolini A., Castaldi M.J. Experiments on methane hydrates formation in seabed deposits and gas recovery adopting carbon dioxide replacement strategies // Appl. Therm. Eng. 2019. V. 148. P. 371-381.
  5. Gambelli A.M, Rossi F. Natural gas hydrates: comparison between two different applications of thermal stimulation for performing CO2 replacement // Energy. 2019. V. 172. P. 423-434.
  6. White M.D., Wurstner S.K., McGrail B.P. Numerical studies of methane production from Class 1 gas hydrate accumulations enhanced with carbon dioxide injection // Marine Petrol. Geol. 2011. V. 28. P. 546-560.
  7. Цыпкин Г.Г. Образование гидрата углекислого газа при его инжекции в истощенное месторождение углеводородов // Изв. РАН. МЖГ. 2014. № 6. С. 101-108.
  8. Хасанов М.К. Математическая модель образования гидрата диоксида углерода при инжекции углекислого газа в метаногидратный пласт // Теоретические основы химической технологии. 2017. Т. 51. № 5. С. 499-509.
  9. Цыпкин Г.Г. Термодинамические условия образования гидрата CO2 при инжекции углекислоты в пласт, содержащий гидрат метана // Изв. РАН. МЖГ. 2018. № 5. С. 103-112.
  10. Tsypkin G.G. Analytical study of CO2-CH4 exchange in hydrate at high rates of carbon dioxide injection into a reservoir saturated with methane hydrate and gaseous methane // Energy. 2021. V. 233. 121115.
  11. Цыпкин Г.Г. Математическая модель замещения метана в гидрате углекислым газом при его инжекции в пласт, насыщенный смесью гидрата, метана и воды // Труды МИАН им. В.А. Стеклова. 2023. Т. 322. С. 233-240.
  12. Afanasyev A.A. Multiphase compositional modelling of CO2 injection under subcritical conditions: The impact of dissolution and phase transitions between liquid and gaseous CO2 on reservoir temperature // Int. J. Greenhouse Gas Control. 2013. V. 19. P. 731-742.
  13. Hirohama S., Shimoyama Y., Wakabayashi A., et al. Conversion of CH4-hydrate to CO2-hydrate in liquid CO2 // J. Chem. Eng. Japan. 1996. V. 29. N6. P. 1014-1020.
  14. Ota M., Morohashi K., Abe Y., et al. Replacement of CH4 in the hydrate by use of liquid CO2 // Energy Convers. Manag. 2005. V. 46. P. 1680-1691.
  15. Sun X., Wang Z., Sun B., Wang W. Research on hydrate formation rules in the formations for liquid CO2 fracturing // J. Nat. Gas Sci. Eng. 2016 V. 33. P. 1390-1401.
  16. Agrawal R., Kumar Y., Sarkhel R., et al. Enhancing the CO2 sequestration potential in subsea terrain by hydrate formation from liquid CO2 // Energy and Fuels. 2023. V. 37. N 19. P. 14961-14976.
  17. Majid A.A.A. Gas hydrate technological applications: From energy recovery to carbon capture and storage // Gas Sci. Eng. 2024. V. 131. 205455.
  18. Wilson I., Saini S., Sreenivasan H., et al. Review and Perspectives of Energy-Efficient Methane Production from Natural Gas Hydrate Reservoirs Using Carbon Dioxide Exchange Technology // Energy and Fuels. 2023. V. 37. N. 14. P 9841-9872.
  19. Mwakipunda G.Ch., Abelly E.N., Mgimba M.M., et al. Critical Review on Carbon Dioxide Sequestration Potentiality in Methane Hydrate Reservoirs via CO2-CH4 Exchange: Experiments, Simulations, and Pilot Test Applications // Energy and Fuels. 2023. V. 37. N 15. P. 10843-10868.
  20. Anderson G.K. Enthalpy of dissociation and hydration number of methane hydrate from the Clapeyron equation // J. Chem. Thermodyn. 2004. V. 36. P. 1119-1127.
  21. Anderson G.K. Enthalpy of dissociation and hydration number of carbon dioxide hydrate from the Clapeyron equation // J. Chem. Thermodyn. 2003. V. 35. P. 1171-1183.
  22. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. Наука. ФИЗМАТЛИТ. Москва. 1972. 270 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024