Mathematical simulation of heat and mass exchange processes during dissociation of gas hydrates in a porous medium

Abstract

Мета. Розробка методики дослідження та аналіз процесів тепломасообміну в гідратовміщуючому пористому шарі при падінні тиску на його границі. Методика. Математичне моделювання, обчислювальний експеримент. Результати. Представлена математична модель теплофізичних процесів при розкладенні газового гідрату в пористому шарі гірської породи. Досліджено випадок розкладення газового гідрату в пористому шарі гірської породи, що знаходиться у стабільному стані при відносно високих початкових показниках температурі й тиску. Виконані чисельні дослідження полів температури й тиску при розкладенні газового гідрату. Представлено нестаціонарний розподіл температури й тиску вздовж пористого пласта при розкладенні газового гідрату внаслідок падіння тиску на його границі. Визначена швидкість просування фронту розкладення газового гідрату та зміна розмірів області розкладеного газового гідрату переходу у часі. Наукова новизна. Запропоновано алгоритм розрахунку полів тиску й температури в пористому шарі у випадку, коли температура стабільного газового гідрату вище значення температури його дисоціації. Фактором, що забезпечує процес розкладення газового гідрату, є падіння тиску на границі породного шару. Показано вплив ендотермічної реакції дисоціації газового гідрату на процеси теплообміну в пористому шарі. Показано, що значення температури й тиску, які визначають точку розкладення газового гідрату, змінюються в міру просування фронту фазового переходу. Практична значимість. Запропоновані математична модель та алгоритм розрахунку можуть бути використані для прогнозування часових характеристик і розмірів зон розкладення газових гідратів навколо експлуатаційних свердловин.