Исследование теплового режима вязкого течения заданной смеси газов

Исследование теплового
режима вязкого течения
заданной смеси газов
Цель исследования
Изучение процесса теплоотдачи при
заданных условиях с целью оценки
эффективности использования
технологии термохимического
извлечение метаносодержащего газа
из газогидратных месторождений
Что такое газовые гидраты?
Газовые
гидраты(клатраты)кристалические
соединения,
образующиеся при
определенных
термобарических
условиях из воды и
газа
•Теплота разложения гидрата метана на
газ и воду составляет 54.3 кДж/моль.
• Теплота сгорания свободного метана 890 кДж/моль.
Таким образом, на разложение
гидрата метана требуется лишь
около 6% теплоты, выделяющейся
при сгорании содержащегося в нем
метана
Способы извлечения газа
из гидратов
1. Повышение
температуры
2. Понижение
давления
Постановка задачи
Метод решения
Исходная задача разбивается на две:
1. Определение параметров газа в
процессе движения по скважине
2. Определение температурного поля
пород, окружающих скважину и
теплового потока, исходящего с
поверхности скважины
Решение первой задачи
Параметры газа (температура T и
потери энергии W) определяются из следующей
системы уравнений:
•Уравнение Бернулли
 1 P
 V 2

 gz  
 h
z  2
  z
•Уравнение неразрывности
•Уравнение
теплосодержания
V  const
2


 V
VS   gz     W
z  2

Решение второй задачи
Температурного поля в породах находится при помощи
дифференциального уравнения теплопроводности
T
 T 1 T
 a( 2 
)
t
r
r r
2
Тепловой поток определяется из следующего равенства
 T 
Q   

 r  r  Rскв
Результаты решения
первой задачи
Получены следующие зависимости:


aR
z

Tгаза ( z , t )  T  (T0  T ) exp  
 c Q R
p m


 aRz 

T0  T  exp 
W ( z, t ) 

c
Q
R

t
 
p
m


 ln 2

2
0R 
 R /
4
 aR z 

Tгаза ( z , t )  T  (T0  T ) exp  
 c Q R
 p m 
 aRz 

T0  T exp 
W

c
Q
R

t
 
p
m


 ln 2

2
0R 
 R /
4
Результаты решения
второй задачи
Для примера представлены графики
распределения температуры и
изменения теплового потока для
сечения скважины в котором
0
температура газа равна 400 С.
Зависимость температуры породы от
расстояния от скважины и времени
Зависимость испускаемого теплового потока с
единицы поверхности скважины от времени
Оценка скорости
разложения гидратов
После составления уравнения
баланса энергий (с учетом того, что
30% энергии, выделяющейся при
остывании газа, идет на
разложение гидратов) было
получено, что скорость разложения
равна 10 м3/с