«Proceedings of Gubkin University»

PREPARATION OF PHYSICAL MODELS OF CLAY FORMATIONS CONTAINING GAS HYDRATES IN POROUS MEDIUM

UDC: 622.279.72:51-7+548.562+552.52:548.562
DOI: 10.33285/2073-9028-2021-3(304)-101-114

Authors:

¹ Skolkovo Institute of Science and Technology, Moscow, Russian Federation
² Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), Moscow, Russian Federation

Keywords: methane hydrate, water "memory" effect, preparation of models of hydrated strata, Cenomanian and Turonian deposits

Annotation:

The use of the “memory” effect of melt water makes it possible to significantly accelerate the process of methane hydrate synthesis in bulk porous media, as well as to prepare models of hydrated strata with clay rock and low-mineralized water. The physical experiment confirmed the data on the “pre-hydrate” state of the Turonian layer of the Zapolyarnoye field, since a slight cooling of the BFZ (bottomhole formation zone) can lead to the formation of hydrate. The transformation of ~12 % of residual water into gas hydrate in the Turonian layer model led to a decrease in gas permeability from 0,0026 to 4,2×10-6 μm2, i.e. approximately 620 times. Under static conditions, the formation of methane hydrate is observed to stop and resume under dynamic conditions (in the gas flow). In clayey rocks, the main amount of water is adsorbed by clay particles and is not part of the hydrate.

Bibliography:

1. Кузнецов Ф.А., Истомин В.А., Родионова Т.В. Газовые гидраты: исторический экскурс, современное состояние, перспективы исследований//Рос. хим. журнал. - 2003. - Т. XLVII. - № 3. - С. 5-18.
2. Семенов М.Е. Особенности образования гидратов природного газа в непроточных камерах и разработка концептуальной технологической схемы реактора: Дисс. канд. техн. наук. - М., 2018. - 138 с.
3. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. - М.: Недра, 1974. - 208 с.
4. Кэрролл Дж. Гидраты природного газа: пер. с английского. - М.: ЗАО "Премиум Инжиниринг", 2007. - 316 с.
5. Нежданов А.А., Огибанин В.В., Скрылев С.А. Строение и перспективы газоносности сенонских отложений Западной Сибири//Газовая промышленность (приложение к журналу - "Нетрадиционные ресурсы нефти и газа"). - 2012. - № 676. - С. 32-37.
6. Схаляхо А.С. Исследование условий образования гидратов природных газов в пористой среде и их влияние на продуктивную характеристику скважин: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - М., 1974. - 17 с.
7. Коротаев Ю.П., Схаляхо A.C. Влияние наличия в пористой среде неподвижной водо-гидратной фазы на фильтрацию газа//ВНИИЭГазпром, Информ. сб., Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. - 1974. - № 11. - С. 19-23.
8. Gang X.C., Sen L.X. Research progress on methane production from natural gas hydrates// RSC Advances. - 2015. - Vol. 5. - No. 67. - Р. 54672-54699.
9. Новый вариант заместительного метода добычи гидратного метана/В.Н. Хлебников, С.В. Антонов, А.С. Мишин и др.//Актуальные пробл. нефти и газа. - 2016. - № 2 (14). URL: http://www.oilgasjournal.ru/issue_14/khlebnikov.pdf (дата обращения: 30.12.2016).
10. Исследование ингибиторно-заместительного метода добычи метана из газовых гидратов/ В.Н. Хлебников, П.А. Гущин, С.В. Антонов, А.С. Мишин и др.//Криосфера Земли. - 2018. - Т. XXII. - № 2. - С. 39-49.
11. Khlebnikov V.N., Liang Meng, Gushchin P.A. Methane Recovery from Natural Gas Hydrate via CO2/CH4 Injection in the Presence of Methanol Aqueous Solution//Journal of petrochemical universities. - 2018. - Vol. 31. - № 6. - Р. 1-66.
12. Khlebnikov V.N., Antonov S.V, Mishin A.S., Bakulin D.A., Khamidullina I.V., Meng Liang, Vinokurov V.A., Gushchin P.A. A new method for the replacement of CH4 with CO2 in natural gas hydrate production//Natural Gas Industry. - 2016. - Vol. 3. - No. 5. - P. 445-451.
13. Gushchin P.A., Antonov S.V., Mishin A.S., Liang Meng. Multaneous injection of thermodynamic inhibitors and CO2 to exploit natural gas hydrate: An experimental study//Natural Gas Industry. - 2017. - Vol. 37. - No. 12. - Р. 40-46.
14. Мастепанов А.М. Водородная энергетика России: состояние и перспективы//Энергетическая политика. - 2020. - № 12. - С. 54-65.
15. Khlebnikov V.N., Antonov S.V., Mishin A.S., Liang Meng, Khamidullina I.V., Zobov P.M., Likhacheva N.V., Gushchin P.A. Major factors influencing the formation of natural gas hydrates in porous media//Natural Gas Industry. - 2017. - Vol. 37. - No. 5. - Р. 38-45. DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2017.05.005
16. Булейко В.М., Григорьев Б.А. Исследование методами прецизионной адиабатической калориметрии влияния капиллярных эффектов на термодинамические свойства и кинетику процессов образования и разложения гидратов углеводородов алканового ряда//Фазовые превращения в углеводородных флюидах: теория и эксперимент: Тезисы докл. Междунар. конф. (Москва, 14-15 сент. 2016 г.). - М.: ИПНГ РАН; РГУ нефти и газа (НИУ), 2016. - 35 с.
17. Чувилин Е.М., Буханов Б.А. и др. Изменение тепловых и фильтрационных свойств газонасыщенных пород при гидратообразовании и замораживании//Труды международной конференции "Перспективы освоения ресурсов газогидратных месторождений". - М.: РГУ нефти и газа, 17-18 ноября 2009 г.
18. Мишин А.С. Термические и нетермические методы добычи трудноизвлекаемой вязкой нефти пласта сеноманского горизонта: Дисс. канд. техн. наук. - М., 2019. - 62 с.
19. Гидратообразование в призабойной зоне пласта при освоении туронских залежей Западной Сибири/В.А. Истомин, П.А. Моисейкин, В.Н. Абрашов и др.//Научно-технический сборник "Вести газовой науки". - 2013. - Т. 5. - № 16. - С. 99-104.
20. Anderson R.A., Tohidi B. and Webber J.B.W. Gas hydrate growth and dissociation in narrow pore networks: capillary inhibition and hysteresis phenomena//Sediment-Hosted Gas Hydrates: New Insights on Natural and Synthetic Systems. - 2009. - No. 319. - P. 145-159.