-Математическое моделирование процессов тепломассопереноса, сопровождающихся физико-химическими превращениями, при инжекции диоксида углерода в газогидратный пласт

В настоящее время природные газогидраты континентального типа являются для России перспективным объектом нетрадиционных ресурсов природного газа (при этом основные континентальные газогидратные месторождения России расположены в северных районах Сибири). Так, энергетическая стратегии России на период до 2030 года (утвержденная Правительством РФ 13.11.2009 г.) предполагает в том, числе «создание технологических предпосылок для добычи и промышленного использования газогидратов». Однако те методы получения газа из газогидратного пласта, которые в настоящее время рассматриваются в качестве основных (понижение давления; нагрев гидратосодержащих пород), являются во многих случаях малоэффективными, что связано в первую очередь с высокими затратами энергии. Вследствие высоких затрат энергии традиционные способы разработки газогидратных месторождений (депрессионный и тепловой методы) нерентабельны, т.к. затраты на разработку газогидратных месторождений превышают затраты на разработку традиционных газовых месторождений. Это является одним из основных сдерживающих факторов добычи газа из газогидратов в промышленных масштабах.Данное исследование направлено на теоретическое изучение тепломассообменных процессов при восстановлении метана из газогидратного пласта методом закачки диоксида углерода. Указанный метод основан на самопроизвольной замене метана на углекислый газ в газогидрате при введении диоксида углерода, что в свою очередь обусловлено отрицательным значением свободной энергии Гиббса данной реакции. Поэтому данный метод (в отличие от традиционных методов разработки газогидратных месторождений) не требует нагрева пласта или понижения давления. Также, как доказали экспериментальные исследования, реакция замещения метана углекислым газом в метаногидрате не требует подвода энергии извне, поскольку на единицу объема скрытая теплота образования газогидрата углекислого газа (из воды и углекислого газа) больше скрытой теплоты разложения газогидрата метана (на воду и метан). В настоящее время уже получены первые подтверждения эффективности технологии замещения в ходе эксперимента на Аляске (тестовая скважина Ignik Sikumi).Таким образом, метод замещения, рассматриваемый в данном исследовании, в настоящее время представляется эффективным методом разработки газогидратным месторождений, позволяющим в перспективе значительно снизить затраты энергии на добычу углеводородного сырья из природных газогидратных залежей. Исследование позволит впервые выявить все основные закономерности динамического изменения состояния пласта при различных сценариях разработки газогидратных месторождений методом закачки диоксида углерода и будет способствовать выбору наиболее эффективной стратегии. Также результаты исследования будут значимы для разработки научных основ технологий добычи углеводородного сырья из природных газогидратных залежей методом замещения. В частности результаты могут быть использованы при создании программных средств геолого-гидродинамического моделирования разработки газогидратных месторождений методом инжекции диоксида углерода, при планировании и проведении комплекса геолого-технологических мероприятий на газогидратных месторождениях, для выбора наиболее эффективной стратегии восстановления газа из газогидратных залежей.