Математическое моделирование, численная реализация и исследование процесса фильтрации метана и углекислого газа, с учетом образования или разложения гидратов этих газов

Природный газ является одним из основных энергоносителей, например, в 2014 году на него приходилось около 22% от мировой произведенной электроэнергии. При этом главным компонентом природного газа является метан (77-99%). Наибольшие запасы метана сосредоточены в газовых гидратах; по разным оценкам, их суммарный объем на два порядка (в 100 раз) превышает объем традиционных извлекаемых запасов метана. Таким образом, учитывая увеличивающийся спрос и наибольший, среди ископаемых топлив, объем запасов в природе, метан из газовых гидратов является наиболее перспективным источником энергии. Для отбора природного газа из газогидратной залежи необходимо непосредственно в пласте разложить гидрат на составляющие, что достигается тепловым воздействием на гидратонасыщенный пласт и/или понижением давления на забое добывающей скважины. Также предполагается, что эффективным способом извлечения метана из его гидрата является замещение углекислым газом. Т.е. молекула углекислого газа «выбивает» молекулу метана из гидратной решетки и занимает ее место, таким образом, помимо увеличения добычи метана, есть дополнительная возможность обеспечивать захоронение парникового углекислого газа в виде пластовых газовых гидратов. Работа посвящена математическому моделированию и численному исследованию таких процессов. Ожидаемые результаты: математическая модель двухкомпонентной газовой фильтрации с учетом образования или разложения гидратов метана и углекислого газа, а также замещения метана в гидрате углекислым газом; численная реализация математической модели, основанная на оригинальном авторском численном алгоритме учета фазового перехода; численное исследование для выявления основных закономерностей происходящих процессов. Полученные результаты позволят в дальнейшем выбирать наиболее эффективные решения для добычи метана из газовых гидратов и захоронения углекислого газа.