Дипломная работа на тему "ТЮМГУ | Методы добычи газа из газогидратных месторождений"

Работа на тему: Методы добычи газа из газогидратных месторождений
Оценка: хорошо.
Оригинальность работы на момент публикации 50+% на антиплагиат.ру.
Ниже прилагаю все данные для покупки.
https://studentu24.ru/list/suppliers/Anastasiya1---1326

Описание работы

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
Кафедра прикладной и технической физики

РЕКОМЕНДОВАНО К ЗАЩИТЕ В ГЭК

ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
бакалаврская работа
МЕТОДЫ ДОБЫЧИ ГАЗА ИЗ ГАЗОГИДРАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

03.03.02 Физика
Профиль «Фундаментальная физика»

Тюмень 2022 год

ОГЛАВЛЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 8
1.1. ПОНЯТИЕ О ГАЗОГИДРАТАХ 8
1.2. СТРОЕНИЕ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ 9
1.3. ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ 11
ГЛАВА 2. МЕТОДЫ ДОБЫЧИ ГАЗА ИЗ ГАЗОГИДРАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 19
2.1. ХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД ДОБЫЧИ ГАЗА 21
2.2. МЕТОД СНИЖЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ 23
2.3. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТИМУЛЯЦИЯ 24
ГЛАВА 3. РАСЧЁТ КРИВЫХ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ ДЛЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ 25
3.1. КОМПЬЮТЕРНЫЕ МЕТОДЫ РАСЧЁТА КРИВЫХ ФАЗОВОГО РАВНОВЕСИЯ ГАЗОГИДРАТОВ 25
3.2. МОДЕЛЬ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА И ПЛАТТЕУВА 26
3.3. РАСЧЕТ ДЛЯ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СМЕСИ ГИДРАТООБРАЗУЮЩИХ ВЕЩЕСТВ 28
3.4. ВЫЧИСЛЕНИЯ 29
3.5. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 29
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ ГАЗОГИДРАТЫ 32
4.1. КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫХ СКВАЖИН 32
4.2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ПОРОДЫ, СОДЕРЖАЩИЕ МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ ГАЗОГИДРАТЫ 35
4.3. РЕШЕНИЕ АВТОМОДЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ НА ТОЛЩИ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ПОРОД, СОДЕРЖАЩЕЙ РЕЛИКТОВЫЕ, МЕТАСТАБИЛЬНЫЕ ГИДРАТЫ..37
4.3.1. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ В АВТОМОДЕЛЬНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ 37
4.3.2. РЕШЕНИЕ АВТОМОДЕЛЬНОЙ ЗАДАЧИ 38
4.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАДИУСА ТЕПЛОВОГО ВЛИЯНИЯ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ НА МНОГОЛЕТНЕМЁРЗЛЫЕ ПОРОДЫ 40
4.4.1. МЕССОЯХСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ 41
4.4.2. МАЛОХЕТСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ 44
4.4.3. ДЖАНГОДСКОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ 46
4.4.4. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ 48
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 51

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
??0 ? граница мёрзлой зоны
??1 ? температура в талой зоне
??2 ? температура в мёрзлой зоне
??? ? граница талой зоны
???? – средняя по длине рассматриваемого интервала скважины температура на поверхности цементного кольца
??? ? фронт диссоциации газа
?? ?? ? радиус теплового влияния скважины
??1 ? температуропроводность талой зоны
??2 ? температуропроводность мёрзлой зоны
?? ? тепловой поток через границу скважины
? ? эффективная толщина пласта
??1 ? теплопроводность пласта
??с – коэффициент теплопроводности цементного камня.
?? – пористость
?????? – начальная насыщенность порового пространства льдом
???0 – начальная насыщенность порового пространства гидратом
????0 – начальная насыщенность порового пространства водой
??0 – невозмущённая водонасыщенность в области газ-вода
???? – плотность скелета породы
???? – плотность воды
??? – плотность газового гидрата
???? – плотность льда
???? – теплоёмкость скелета породы
???? – теплоёмкость воды
??? – теплоёмкость газового гидрата
???? – теплоёмкость льда
???? – теплоёмкость газа
R – универсальная газовая постоянная
??– абсолютная температура
??–давление
??– энтальпия
?? – молярный объём
??0, ??0 – температура и давление в исходном состоянии системы
? – переход из фазы чистой воды в фазу гидрата
??? – среднее значение температуры.
???? – химический потенциал воды в незаполненной(пустой) гидратной решетке
???? – степень заполнения полостей решетки молекулами гостя
???? –константы гидратной решетки или число полостей i-го типа на одну молекулу воды в решетке гидрата
???? – константы Ленгмюра
f – летучесть(фугитивность) газа при температуре Т и давлении Р k – постоянная Больцмана
???? и ???? – некоторые эмпирические константы, зависящие от газа
z – сжимаемость газа
?? – фактор ацентричности Питцера
???0 – разность химических потенциалов воды в незаполненной гидратной решетке и в объемной фазе
????? – теплота плавления незаполненной гидратной решетки
????? – разность мольных объемов воды в незаполненной гидратной решетке и в объемной фазе
???0 – теплота плавления незаполненной гидратной решетки при 273,15 K ?????– разность теплоемкостей незаполненной гидратной решетки и воды Pk – парциальное давление данного компонента

ВВЕДЕНИЕ
Газовые гидраты были предложены в качестве многообещающего альтернативного источника энергии, поскольку количество углерода, содержащегося в газовых гидратах, на Земле вдвое превышает количество углерода во всех традиционных ископаемых видах топлива. Однако необходимо учитывать проблемы, которые могут возникнуть при эксплуатации месторождений газовых гидратов. Если большое количество месторождений гидратов природного газа под океанским дном будет быстр
о и бесконтрольно диссоциироваться из-за изменения условий давления и температуры в результате эксплуатации, это может вызвать геологическую катастрофу. Газогидраты, которые существуют при термобарических условиях, близких к условиям диссоциации, представляют вероятную экологическую угрозу — освободившийся метан в случае смещения теплового равновесия, может внести весомый вклад в парниковый эффект. Кроме того, трубопроводы нефти и природного газа могут быть заблокированы частями газовых гидратов при определенных условиях. Между тем, многие технологии, основанные на газогидратах, применяются или разрабатываются, такие как:
• хранение водорода;
• секвестрация углекислого газа;
• разделение газовых смесей;
• опреснение морской воды;
• огнетушение за счет поглощения тепла и выделения большого количества СО2 при диссоциации гидратов СО2. [17]
Цель работы – разработка метода добычи газа из газогидратных месторождений.
Задачи работы:
1. Провести анализ существующих методов добычи газа из газогидратов.
2. Рассчитать кривые фазового равновесия газогидратов для Мессояхского, Малохетского и Джангодского месторождений газовых гидратов.
3. На основе моделирования теплового воздействия добывающей скважины на многолетнемёрзлые породы, содержащие газовые гидраты, определить тепловое влияние скважины для Мессояхского, Малохетского и Джангодского месторождений газовых гидратов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Баренблатт Г.И. Теория нестационарной фильтрации жидкости и газа / Г.И. Баренблатт, В.М. Ентов, В.М. Рыжик. М.: Недра, 1972. 211 с.
2. Бык С. Ш., Макогон Ю. Ф., Фомина В. И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980. 296 с.
3. Васильева З.А. Прогнозирование теплового взаимодействия нефтегазодобывающих скважин и многолетнемерзлых пород, содержащих метастабильные газогидраты / З.А. Васильева, С.И. Ефимов, В.С. Якушев // Криосфера Земли. 2016. Т. XX. № 1. С. 65-69.
4. В. А. Иванов. Численное исследование влияния теплоизоляции на режим работы магистрального газопровода в условиях крайнего севера / Математические заметки СВФУ Октябрь-декабрь, 2017. Т. 24. № 4. C. 80-92.
5. Мусакаев Н.Г., Хасанов М.К., Бородин С.Л., Бельских Д.С. Численное исследование процесса разложения гидрата метана при закачке теплого газа в гидратонасыщенную залежь // Вестн. Том. гос. университета. Математика и механика. 2018. № 56. С. 88–101.
6. Мусакаев Н.Г., Бельских Д.С. Численное исследование процесса разложения газового гидрата при тепловом воздействии на гидратосодержащую область пористого пласта // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. 2021. Т. 163, кн. 2. С. 153–166.
7. Мусакаев Н. Г., Бородин С. Л., Бельских Д. С. Математическая модель и алгоритм решения задачи неизотермической фильтрации газа в пласте с учетом разложения гидрата // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Математика. Механика. Физика. 2017. Т. 9, № 2. С. 22–29.
8. Полозков А.В. Теплоизоляция конструкций скважин и расчет их теплообмена с многолетнемерзлыми породами / А.В. Полозков, К.А. Полозков, П.И. Гафтуняк // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море/ ВНИИОЭНГ. 2011. № 10. С. 15-22.
9. Серегина Н.В. Совершенствование конструкции теплоизолированных лифтовых труб для эксплуатируемых газовых скважин в
многолетнемерзлых породах: кандидат наук: автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 2018. 19 с.
10. Шагапов В.Ш., Мусакаев Н.Г., Уразов Р.Р. Математическая модель течения природного газа в трубопроводах с учетом диссоциации газогидратов // Инж.-физ. журн. 2008. Т. 81, № 2. С. 271–279.
11. Якушев В.С., Истомин В.А. Методические рекомендации по особенностям сооружения и эксплуатации скважин в мерзлых и талых породах, содержащих газовые гидраты. М.: ВНИИГАЗ. 1989. 52 с.
12. Черский Н.В., Царев В.П., Соловьёв А.А. О фазовом состоянии углеводородов в верхней части осадочного чехла севера Тюменской области. ВАК РФ 25.00.12. автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 2009. 5 с.
13. Ефремов И.Д., Соловьев А.А., Черский Н.В., Царев В.П. Влияние зон образования гидратов на формирование залежей газа. ВАК РФ 25.00.12. автореф. дис. канд. техн. наук. Москва, 2009. 15 с.
14. Chen, Z., Li, P., Yan, Z., Yan, K., Zeng, Z., Li, X. Phase equilibrium and dissociation enthalpies for cyclopentane plus methane hydrates in NaCl aqueous solutions // J Chem Eng Data 2010. Iss. 1. Pp. 106 – 154.
15. Li, B., Li, G., Li, X., Chen, Z, Zhang, Y. The use of heat-assisted antigravity drainage method in the two horizontal wells in gas production from the Qilian Mountain permafrost hydrate deposits // J Petrol Sci Eng. Iss. 1. Pp. 41–58.
16. Liu H.-P., Anderson D.L., Kanamori H. Velocity dispersion due to anelasticity; implications for seismology and mantle composition // Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society. 1976. Vol. 47. Iss. 1. Pp. 41–58.
17. Robinson J.N., Moore R.G., Hedemann R.A., Wichert E. Charts help estimate H?O content of sour gases. Oil & Gas J. 1978. 76 p.
18. Sloan E.D. Clathrate hydrates of natural gases. CRC Press/Taylor & Francis Group. 2008. Iss. 3. 771 p.