Разложение газогидратов в пористой среде при инжекции теплового газа, воды
Дипломная работа - Геодезия и Геология
Другие дипломы по предмету Геодезия и Геология
>
Таким образом, в дальней и ближней областях имеет место фильтрация газа в пористой среде с постоянными значениями живой пористости и проницаемости в каждой области, но различающимися между собой.
Обычно характерные перепады давления и температуры ( и ) в области фильтрации удовлетворяют условиям . Тогда из уравнения состояния для калорически совершенного газа следуют оценки
Следовательно, изменением плотности за счет переменности температуры можем пренебречь.
С учетом соотношений (1.1)-(1.3) уравнения температуропроводности и пьезопроводности могут быть записаны в виде:
,(2.3)
где
нижние индексы в скобках соответствуют параметрам первой и второй областей.
Используя соотношения (1.4), систему уравнений для определения автомодельной координаты границы фазовых переходов и значений параметров на ней запишем в виде
(2.4)
Здесь - безразмерное давление, - безразмерная температура.
Проинтегрировав уравнения (2.3), с учетом начальных и граничных условий, для безразмерных давления и температуры в каждой из областей для для радиального случая решения принимают вид:
(2.5)
(2.6)
После подстановки в систему граничных условий (2.4) решений (2.5), (2.6) она принимает вид:
(2.7)
(2.8)
2.3 Результаты расчетов
Полученная система уравнений решалась следующим образом. Из уравнения (2.7) для радиального случая явно выражается и подставляется в уравнение (2.8). С учетом условия (1.5) получается одно транiендентное уравнение с одной неизвестной , которое решается численно. Для параметров, определяющих свойства пористой среды (если специально не оговорено), воды, газа и гидрата приняты следующие величины: , , , , , , , , , , , .
Рисунок 4 - Распределение температуры и давления в газогидратном пласте при различных значениях начальной температуры среды (- автомодельная координата, Р - давление, T - температура)
На рисунке 4 представлены картины полей давления и температуры для различных граничных температур . Здесь, а также на следующих рисунках справа приведены растянутые по координате фрагменты картин ближней к границе области пористой среды. Для исходного состояния пористой среды полагалось: . Для температуры нагнетаемого газа принято , значения граничного давления соответственно равно . На всех графиках численные значения давления и температуры приведены в МПа и К. Как видно из данного рисунка, область разложения газогидрата увеличивается по мере роста граничной температуры.
газовый гидрат порода
Рисунок 5 - Распределение температуры и давления в газогидратном пласте при различных значениях начального давления среды (- автомодельная координата, Р - давление, T - температура)
На рисунке 5 представлены картины полей давления и температуры для различных граничных давлений . Значения граничного давления здесь соответственно равны , все остальные параметры прежние. Как следует из рисунка, несмотря на повышение давления закачиваемого газа, зона разложения гидрата уменьшается. Это объясняется тем, что с увеличением граничного давления растет давление на фронте разложения и, следовательно, равновесная температура разложения гидрата. Подводимое тепло при этом в большей степени расходуется на нагрев пористой среды до температуры разложения гидрата. Это соответственно приводит к уменьшению скорости разложения газогидрата и сокращению расплавленной области.
Рисунок 6 - Распределение температуры и давления в газогидратном пласте при различных значениях проницаемости среды ( - автомодельная координата, Р - давление, T - температура) (1), (2), (3)
Зависимость полей давления и температуры от исходной проницаемости среды иллюстрируется на рисунке 6. Для граничного давления здесь принято , а все остальные параметры прежние. Значения исходной проницаемости пористой среды соответственно равны . Можно заметить, что с повышением проницаемости среды растет и область разложения газогидрата. Из рисунка также следует, что с ростом проницаемости среды повышается роль конвективного переноса тепла.
Рисунок 7 - Распределение температуры и давления в газогидратном пласте при различных значениях исходной гидратонасыщенности среды ( - автомодельная координата, Р - давление, T - температура) (1), (2), (3)
Зависимость полей давления и температуры от исходной гидратонасыщенности среды иллюстрируется на рисунке 7. Для граничных давления и температуры здесь соответсвенно принято и , начальная гидратонасыщенность среды равна , а все остальные параметры прежние. Можно заметить, что более интенсивное разложение газогидрата в пласте наблюдается при небольшой исходной гидратонасыщенности пласта. Из рисунка также видно, что при малой начальной гидратонасыщенности образуется плато, что свидетельствует о конвективном переносе тепла.
Рисунок 8 - Распределение температуры и давления в газогидратном пласте при различных значениях начальной температуры среды (- автомодельная координата, Р - давление, T - температура)
На рисунке 8 представлены картины полей давления и температуры при различных температурах закачиваемого газа для осесимметричной задачи . Для исходного состояния пористой среды полагалось: . Для температуры нагнетаемого газа принято . Область разложения газогидрата, как и следовало ожидать, увеличивается по мере роста граничной температуры.