«Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений»

Применение метода электровоздействия на водные растворы как способ моделирования процессов, сопровождающих подземное хранение водорода

УДК: 621.6.028+662.767.2
DOI: -

Авторы:

¹ Институт проблем нефти и газа РАН, Москва, Россия

Ключевые слова: воздействие электрическим полем, водный раствор, пластовые воды, водород, подземное хранение газа

Аннотация:

В статье описана методика моделирования физико-химических процессов в водных растворах, инициированных закачкой водорода. Для создания термобарических параметров использовался подход, состоящий в замещении давления газа созданием электрического поля в водном растворе. Выбор электрического поля в качестве естественного фактора воздействия на жидкую фазу основан на линейной зависимости потенциала протекания жидкости через пористые среды от градиента давления.

В работе экспериментально исследованы изменения концентраций ионов водорода (pH) и редокс-потенциала (Eh) пластовых вод под действием электрических полей, соразмерных давлению газа в подземных хранилищах. В качестве модельного раствора использовалась пластовая вода щигровского горизонта Щелковского ПХГ.

Установлено экспериментально, что воздействие электрическим полем инициирует процессы роста восстановительных способностей исследуемого флюида, что выражается в снижении Eh до отрицательных значений, процессах роста ph, выпадении в твердую фазу частиц, содержащих оксиды железа и растворенные в воде соли.

Проведенные исследования обосновывают использование электрических полей для моделирования процессов, сопровождающих эксплуатацию подземных хранилищ водорода, расположенных в водоносных пластах.

Список литературы:

1. О вопросах эксплуатации цифровых систем управления на объектах газотранспортной системы / Н.А. Еремин, В.Е. Столяров, Е.А. Сафарова, С.И. Гавриленко // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2022. – № 6(587). – С. 14–23. – DOI: 10.33285/2782-604X-2022-6(587)-14-23
2. Ролдугин В.И. Физикохимия поверхности. – Долгопрудный: Интеллект, 2011. – 568 с.
3. Lorne B., Perrier F., Avouac J.-Ph. Streaming potential measurements: 2. Relationship between electric and hydraulic flow patterns from rock samples during deformation // Journal of Geophysical Research. – 1999. – Vol. 104. – № B8. – Pp. 17879–17896. – DOI: 10.1029/1999JB900155
4. Лесин В.И. Возникновение волн плотности электрических зарядов при течении жидких коллоидных растворов // Нефт. хоз-во. – 2005. – № 4. – С. 37–39.
5. Шафарец Б.П. Реализация приемной антенны на механизме электрокинетического явления "потенциал течения". – СПб.: Научное приборостроение, 2019. – Т. 29. – № 2. – С. 103–108.
6. Абукова Л.А., Абрамова О.П. Прогноз гидрогеохимических эффектов в глинистых флюидоупорах при подземном хранении водорода с метаном // Георесурсы. – 2021. – Т. 23. – № 1. – С. 118–126. – DOI: 10.18599/grs.2021.1.13
7. Nanomaterials with enzyme-like characteristics (nanozymes): Next-generation artificial enzymes (II) / J. Wu, X. Wang, Zh. Lou [et al.] // Chemical Society Reviews. – 2019. – Vol. 48. – № 4. – Pp. 1004–1076. – DOI: 10.1039/C8CS00457A
8. Сафарова Е.А. Оценка влияния электрохимических явлений, приводящих к потерям закачиваемого водорода на ПХГ // SOCAR Proceedings Special. – 2023. – № 2. – Pp. 79–81. – DOI: 10.5510/OGP2023SI200894
9. Гидрохимические и микробиологические процессы, сопровождающие гибридное хранение водорода и метана в водоносных горизонтах / Л.А. Абукова, Е.А. Сафарова, Д.С. Филиппова [и др.] // Актуальные проблемы нефти и газа. – 2023. – Вып. 3(42). – DOI: 10.29222/ipng.2078-5712.2023-42.art14
10. Sonntag R.C., Russel W.B. Structure and breakup of flocs subjected to fluid stresses: I. Shear experiments // Journal of Colloid and Interface Science. – 1986. – № 113(2). – Pp. 399–413. – DOI: 10.1016/0021-9797(86)90175-X
11. Hydrogenization of underground storage of natural gas/ B. Hagemann, M. Rasoulzadeh, M. Panfilov, L. Ganzer // Computational Geoscience. – 2015. – DOI: 10.1007/s10596-015-951-6
12. Vasatova P., Pivokonsky M., Filip P. Effect of share rate on aggregate size and structure in the process of aggregation and at steady state // Powder Technology. – 2013. – Vol. 235(2). – Pp. 540–549. – DOI:10.1016/j.powtec.2012.11.014