Природні газові гідрати: поширення, моделі утворення, ресурси

Зміст

Вступ 4

Список рекомендованої літератури ……………………………….. 5

Лекція 1. Газові гідрати та їх основні властивості ……………….. 6

Лекція 2 Попередження та ліквідація газогідратів в системах

добування газу……………………………………………………………12

Лекція 3 Газогідратні поклади та технологічні напрямки їх

розробки … …………………………………………………… 19

ВСТУП

Останніми роками діяльність багатьох науковців світу зосереджена на всебічному дослідженні властивостей кристалічних структур, що складаються з молекул води і газу – клатратних з’єднань (з’єднань включення), або так званих твердих розчинів.

Перший поштовх необхідності їх вивчення відбувся на початковому етапі розвитку трубопровідного транспорту природного газу для вирішення проблем утворення газогідратних пробок. Другим поштовхом – було відкриття в зонах стабільності газових гідратів величезних запасів метану в покладах газогідратів і відкриття ефекту самоконсервації. Багато провідних держав світу розробили навіть свої національні програми розробки цих покладів. Хоча оцінки запасів природного газу в газогідратних покладах відрізняється в рази, але навіть песимістичні з них показують, що ми маємо справу з грандіозним джерелом енергії. Розробка прийнятної технології розробки газогідратних покладів забезпечить людство метаном на сотні років.

На нашу думку, невдовзі розпочнеться третій етап для досліджень газових гідратів і технологій в яких вони використовуються, пов'язаний з проблемою глобального потепління. Наприклад необхідність надійного захоронення техногенного вуглекислого газу в морських глибинах чи в зоні вічної мерзлоти, в тому числі і при заміщенні ним метану при розробці газогідратних покладів. Цей поштовх відбудеться при появі на ринку ідей економічно і технічно доцільної технології (концепції) переводу твердої структури газогідратного покладу в рухому (флюїдну) форму і не обов’язково з повним розкладанням (дисоціацією) газогідрату при цьому.

Не виключено, що цей поштовх надійде з ПолНТУ, оскільки на кафедрі видобування нафти і газу прийнято рішення основну увагу в науковій роботі спрямувати на дослідження і розробку елементів газогідратних технологій.

. СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

Основна:

1.Бугай Ю.Н.,Балакиров Ю.А.Газогидратные месторождения. К., МНТУ, 2001.-170 с.

2.Бык С.Ш., Макогон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. - М.: Химия, 1980.-296 с.

3. Дегтярев Б.В.,Бухгалтер Э.Б.Борьба с гидратами при эксплуатации газовых скважин в северных районах.-М.,Недра,1976.- 198 с.

4. Истомин В.А.,Квон В.Г.Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в система добычи газа.-М.,ООО «ИРЦ Газпром»,2004.-506 с.

5. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. - М: Недра, 1974. - 208 с.

6. Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование - М.: Недра, 1985. - 232 с.

Додаткова

1. Клименко В.В.,ЗоценкоМ. Л.,Педченко М. М. Газогідратні родовища в акваторії Чорного моря та перспективи їх розробки; стор.91-95 в книзі:Тези 61-ї наукової конференції професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів університету. Том 1.(Полтава, 15‑17 квітня 2009 р.) –Полтава: ПолтНТУ, 2009, - 324 с

2.Клименко А.П.Клатраты(гидраты газов).-К.:Наукова думка, 1989. - 76 с.

3. Смирнов Л.Ф., Чумак И.Г., Денисов Ю.П. Стартует инновационный инвестиционный проект «Метан – из газогидратов Черного моря. Этап 1» // Холодильна техніка і технологія. – 2007. – № 1(105). – С.91 – 96.

4. Соловьев В. А. Природные газовые гидраты как потенциальное полезное ископаемое // Российский химический журнал (Журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). – 2003. – т. ХLVII, № 3. – С. 59 – 69.

5. А. с. 711758 СССР, МКИ В 65 G 51/02. Газопровод для транспортировки природного газа в виде газовых гидратов / Л. Ф. Смирнов (СССР). - № 33409321/24‑03; заявл. 04. 01. 76; опубл. 03.12.83, Бюл. № 45.

6. Caroll J. Gas Hydrates. A Guide for Engeeers. Second Edition(ISBN:978-0-7506-8490-3).- Burlington, Elsevier Inc, 2009.- 277p.

7. Gudmundsson J.S., Hveding F. end Borrehaug A. Frozen hydrate compared to LNG. Norwegian Institute of Technology, Trondheim, 1995. - 25 p.

Лекція 1. Газові гідрати та їх основні властивості

План

1. Природні газові гідрати: поширення, моделі утворення, ресурси

2. Поняття газові гідрати. Склад і структура гідратів

3. Морфологія кристалогідратів

4. Клатратні каркаси. Вплив тиску на якість заповнення порожнин.

5. Умови утворення гідратів. Фазові діаграми.

Традиційні ресурси енергії на Землі обмежені і розподілені на планеті досить не рівномірно. Вже сьогодні у ряді країн імпорт енергії перевищує 98% (Японія, Корея і ін.) і число країн-імпортерів енергії зростатиме. У такій ситуації енергетична проблема може бути вирішена за рахунок природних газових гідратів. У надрах Землі і в акваторіях Світового океану існують практично необмежені ресурси природного газу в твердому гідратному стані, доступні більшості країн світової спільноти. Потенційні ресурси гідратованого газу оцінюються фахівцями в 1,5* 10¹⁶ м³.

Проблема виявлення і освоєння покладів газогідратів надзвичайно актуальна. Низка країн мають програми по вивченню і промисловому освоєнню природних газогідратів. Розробка ресурсів природних газогідратів сприятиме не лише економічному розвитку окремих країн, але і політичній стабільності в світі. Зникне необхідність боротьби за джерела енергії, не знадобляться величезні витрати на транспорт енергії, що імпортується.

2. Поняття газові гідрати. Склад і структура гідратів

Газові гідрати – це тверді кристалічні з’єднання, що утворюються при певних термобаричних умовах із води (водного розчину, льоду, водяних парів) і низькомолекулярних газів (метану, этану, пропану, вуглекислого газу та ін.).За зовнішнім виглядом схожі на сніг чи лід. Газові гідрати відносяться до клатратних| з'єднань|сполук| або з'єднань|сполук| включення|приєднання| [1], оскільки молекули газів ("гості") вбудовуються|впроваджують| в молекулярні порожнини льодоподібного| каркаса ("господаря|хазяїна|"), утвореного молекулами води за допомогою водневих зв'язків. Молекули - гості пов'язані з каркасом - господарем|хазяїном| |ван-дер-|вальсовими| силами взаємодії. При помірних тисках (1 – 3 МПа), які є характерними при видобуванні природного газу, газогідрати знаходяться в стабільному стані аж до температури плюс 20-25 ^оС. Відомо шість структур кристалічної решітки газогідратів, однак на практиці в газових і газоконденсатних системах реалізуються структури КС І і КС ІІ. Елементарна ячейка кубічної структури І (КС І) складається із 46 молекул води, утворюючи дві малі порожнини (D) і шість великих (Т). В гідратах кубічної структури ІІ (КС ІІ) елементарна ячейка складається із 136 молекул води, утворюючи 16 малих (D) і вісім великих (Н) порожнин. Ступінь заповнення порожнин визначається особливостями взаємодії гостьових молекул з молекулами води й термодинамічними умовами. Суміші вуглеводневих газів утворюють гідрати, які головним чином відносяться до структури КС ІІ. Так, наприклад, суміш метану і пропану вже при концентрації останнього 0,3 – 0,6% утворює гідрат КС ІІ, тоді як чистий метан утворює гідрат КС І.