Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [ 58 ] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139

Однако если после распада газогидрата грунт сильно насыщен газами, то эффект дилатансии приводит к уплотнению, и поровое давление растет пропорционально уменьшению объема пор (рис. 4.10). Напряжения сдвига при этом уравновешиваются нормальными эффективными напряжениями.

В природных грунтах газогидраты могут быть найдены благодаря высоким сейсмическим скоростям, характерным для массивов с гидратами(от 2 км/с до 5 км/с). Широта указанного диапазона зависит от присутствия пузырьков газа и жесткости связей между зернами матрицы грунта, представленными самими газогидратами.

О процессе роста газогидратов можно судить по росту волновых скоростей при уменьшении температуры. Это означает, что фазовый переход постепенен и ограничен двутля кривыми - ликвидусом и солидусом, соответствующими полностью жидкому и твердому состояниям.

Температурный интервал имеет порядок 5° С, ив нем происходит частичное плавление. Поэтому фронтальная модель Стефана должна быть заменена на подвижную непрерывную зону с частичным заполнением пор {О < Qi< 1) газо гидратами.

4.2.3. ПРОЦЕСС ДИССОЦИАЦИИ ГАЗОГИДРАТОВ

Математическая модель [72] процесса включает балансы массы газовой компоненты и воды

т : [вн gn Рии- Ои){1 - в.) Pg] +jr.(p f) -О (4.49)

mf[eH{l-g,)PH{l- ви)в.рJ +JUУ) = 0,(4.50)

где Pf,,- плотности газогидрата и воды; gf - концентрация газа в газогидратах; (i - gf) - концентрация воды; (7 - Оь) -насыщенность пор водой, причем газовая фаза имеет плотность р и насыщенность (7 - Qw)

Скорость фильтрации определяется обобщенным законом Дарси [72]:

Г = --/Лен,в.); (4.51)

wr = --fM)- (4.52)

Mg dxi

где $f, играет роль дополнительного параметра для относительной фазовой проницаемости (f для воды и для газа). Фактически это уменьшение пористости т на часть 0f,.

Баланс энергаи включает [72] характерный расход энергаи q на диссоциацию единицы объема газогидрата:

(4.53)

Зс,- dXi Зс- дх

где рСит - эффективная теплоемкость пористой среды; Хе -ее эффективная термопроводность.

Условие термодинамического равновесия рассматриваемой смеси имеет вид

Г = «11п/> + (4.54)

эквивалентный равенству химических потенциалов для гидрата и свободного состояния смеси (а,- - константы).

На движущейся границе Х,(х,., t) фазового перехода поровое давление и температура непрерывны.

За фронтом фазового перехода газогидрат отсутствует, а насыщенности Qf, и Qy, могут претерпевать скачок.

На рассматриваемом разрыве должен сохраняться баланс воды.

В одномерном случае он имеет вид 206

Баланс для газа

-9t){\-et)p,) = pAM>\-\-A\> должен быть добавлен к балансу энергий

(4.56)

удХу

- ЯУ

Готу кдх J

(4.57)

Снова в одномерном плоском случае удается построить

lis-.

0,75: 025-

"„2

if -• (

г 45 ?,о ?

K=Urm-

Рис. 4.11. Автомодельное решение одномерного плоского процесса диссоциации газогидрата в грунте: / - профиль температуры Т / Т; 2 - давление р / р\

3 - насыщенность газогидратом 0/, 4 - насыщенность водой