Mathematical Model of Gas Hydrate of Hydrogen Sulfide Formation During Its Injection into a Natural Layer

Представлена математическая модель инжекции жидкого сероводорода в полубесконечный пористый пласт, насыщенный нефтью и водой, сопровождающейся образованием газогидрата H2S. Рассмотрен случай, когда гидратообразование происходит на фронтальной границе, а фронт вытеснения нефти сероводородом опережает данную границу. Методом сведения к автомодельной переменной построены решения для давления и температуры в каждой из областей пласта. Значения параметров подвижных межфазных границ найдены как результат итерационной процедуры. На основе полученных решений исследована зависимость координат межфазных границ от давления инжекции. Показано, что для существования решений с двумя различными межфазными границами величина давления инжекции должна быть выше некоторого предельного значения. Построена зависимость предельного значения давления инжекции от начальной температуры пласта при разных значениях температуры инжектируемого сероводорода. Результаты расчетов показали, что построенная математическая модель с тремя областями в пласте дает адекватное описание процесса при высоких значениях давления инжекции, температуры закачиваемого сероводорода и начальной температуры пласта.

Ключевые слова

математическая модель; автомодельное решение; пористая среда; фильтрация; газогидраты; сероводород.

Литература

1. Machel, H.G. Geological and Hydrogeological Evaluation of the Nisku Q-Pool in Alberta, Canada, for H2S and/or CO2 Storage / H.G. Machel // Oil and Gas Science and Technology. - 2005. - V. 60. - P. 51-65.
2. Xu, T. Numerical Modeling of Injection and Mineral Trapping of CO2 with H2S and SO2 in a Sandstone Formation / T. Xu, J.A. Apps, K. Pruess, H. Yamamoto // Chemical Geology. - 2007. - V. 24, № 3-4. - P. 319-346.
3. Бык, С.Ш. Газовые гидраты / С.Ш. Бык, Ю.Ф. Макогон, В.И. Фомина. - М.: Химия, 1980.
4. Дучков, А.Д. Оценка возможности захоронения углекислого газа в криолитозоне Западной Сибири / А.Д. Дучков, Л.С. Соколова, Д.Е. Аюнов, М.Е. Пермяков // Криосфера Земли. - 2009. - Т. 13, № 4. - С. 62-68.
5. Гималтдинов, И.К. Математическая модель образования газогидрата при инжекции газа в пласт, частично насыщенный льдом / И.К. Гималтдинов, М.К. Хасанов // Прикладная математика и механика. - 2016. - Т. 80, № 1. - С. 80-90.
6. Шагапов, В.Ш. К теории образования газогидрата в частично водонасыщенной пористой среде при нагнетании метана / В.Ш. Шагапов, Г.Р. Рафикова, М.К. Хасанов // Теплофизика высоких температур. - 2016. - Т. 54, № 6. - С. 911-920.
7. Шагапов, В.Ш. К теории процесса образования газогидрата в замкнутом теплоизолированном объеме, опрессованном метаном / В.Ш. Шагапов, А.С. Чиглинцева, С.В. Белова // Инженерно-физический журнал. - 2017. - Т. 90, № 5. - С. 1208-1222.
8. Шагапов, В.Ш. Математическое моделирование нагнетания гидратообразующего газа в снежный массив, насыщенный тем же газом / В.Ш. Шагапов, А.С. Чиглинцева, С.В. Белова // Труды Института механики им. Р.Р. Мавлютова Уфимского научного центра РАН. - 2016. - Т. 11, № 2. - С. 233-239.
9. Хасанов, М.К. Инжекция жидкого сероводорода в пласт, насыщенный нефтью и водой / М.К. Хасанов // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. - 2017. - Т. 3, № 2. - С. 72-84.
10. Shagapov, V.Sh. Theoretical Research of the Gas Hydrate Deposits Development Using the Injection of Carbon Dioxide / V.Sh. Shagapov, M.K. Khasanov, N.G. Musakaev, Ngoc Hai Duong // International Journal of Heat and Mass Transfer. - 2017. - V. 107. - P. 347-357.