DOI: https://doi.org/10.26642/ten-2020-1(85)-201-207

Щодо питання створення лабораторної установки з дослідження процесів дисоціації газових гідратів

E. O. Maksymova, P. B. Saik, V. H. Lozynskyi

Анотація


У даній роботі розглянуто проблеми, що виникають при дослідженні процесів видобутку газових гідратів, зокрема, їх дисоціації в природних умовах. На основі вітчизняного та світового науково-практичного досвіду умов освіти і дисоціації гідратів проаналізовано переваги і недоліки відомих методів досліджень. Позглянуто інженерні рішення по розробці лабораторної установки дисоціації газових гідратів виконувалися із застосуванням аналізу аналітичних, експериментальних досліджень, представлених у наукових статтях, публікаціях, дослідницьких проектах і патентах. Встановлено, що термодинамічна система «газогідратних пласт - масив» є багатокомпонентною та належить до складної, тому перенесення результатів досліджень від моделі до натури необхідно здійснювати через відповідні коефіцієнти, що враховують зміну геометричних параметрів і фізичних властивостей змодельованого об'єкта. Вони визначаються відповідно до принципів статичної, кінематичної і динамічної подібностей. Проведення експериментальних досліджень на аналогових пробних моделях є зручним, економічно доцільним і дає можливість встановити високу збіжність результатів. Запропоновано алгоритм проведення досліджень з розкладання газових гідратів, що містить етапи побудови моделі газогідратного покладу, залежно від літології. У перспективі планується вивчити вплив змінних показників літології газогідратного покладу (глинистий мул, піщано-мулистих глина, пісок, гідрат метану) на вихід газу метану від температури теплоносія під час проведення серії теоретичних і лабораторних досліджень.

Ключові слова


газовий гідрат; лабораторна установка; теплообмін; модель; коефіцієнт подібності

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Qian, M.G., Xu, J.L. and Miao, X.X. (2003), «Green technique in coal mining», Journal of China University of Mining and Technology, No. 32 (4), pp. 343–348.

Minggao, Q. (2010), «On sustainable coal mining in China», Journal of China Coal Society, No. 35 (4), pp. 529–534.

Pavlenko, I., Salli, V., Bondarenko, V., Dychkovskiy, R. and Piwniak, G. (2007), «Limits to Economic Viability of Extraction of Thin Coal Seams in Ukraine», Technical, Technological and Economical Aspects of Thin-Seams Coal Mining, International Mining Forum 2007, pp. 129–132, [Online], available at: doi:10.1201/noe0415436700.ch16

Hanushevych, K. and Srivastava, V. (2017), «Coalbed methane: places of origin, perspectives of extraction, alternative methods of transportation with the use of gas hydrate and nanotechnologies», Mining of Mineral Deposits, No. 11(3), pp. 23–34, [Online], available at: https://doi.org/10.15407/mining11.03.023

Bondarenko, V., Ganushevych, K., Sai, K. and Tyshchenko, A. (2011), «Development of gas hydrates in the Black sea», Technical and Geoinformational Systems in Mining, pp. 55–60.

Lee, J.Y., Ryu, B.J., Yun, T.S., Lee, J. and Cho, G.-C. (2011), «Review on the gas hydrate development and production as a new energy resource», KSCE Journal of Civil Engineering, No. 15 (4), pp. 689–696, [Online], available at: https://doi.org/10.1007/s12205-011-0009-3

Saik, P., Petlovanyi, M., Lozynskyi, V., Sai, K. and Merzlikin, A. (2018), «Innovative Approach to the Integrated Use of Energy Resources of Underground Coal Gasification», Solid State Phenomena, No. 277, pp. 221–231, [Online], available at: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.221

Tabachenko, M., Saik, P., Lozynskyi, V., Falshtynskyi, V. and Dychkovskyi, R. (2016), «Features of setting up a complex, combined and zero-waste gasifier plant», Mining of Mineral Deposits, No. 10 (3), pp. 37–45, [Online], available at: http://dx.doi.org/10.15407/mining10.03.037

Falshtynskyi, V.S., Dychkovskyi, R.O., Saik, P.B. et al. (2017), «Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification», Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, No. 5, pp. 36–42.

Maksymova, E., Ovchynnikov, M., Lysenko, R. and Kostrytska, S. (2018), «Physical and Chemical Methods of Methane Utilization in Ukrainian Coal Mines», Solid State Phenomena, No. 277, pp. 147–156, [Online], available at: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.147

Sai, K., Malanchuk, Z., Petlovanyi, M., Saik, P. and Lozynskyi, V. (2019), «Research of Thermodynamic Conditions for Gas Hydrates Formation from Methane in the Coal Mines», Solid State Phenomena, No. 291, pp. 155–172, [Online], available at: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.291.155

Makogon, Yu.F. (2010), «Gazogidratyi – dopolnitelnyiy istochnik energii Ukrainyi», Neftegazovaya i gazovaya promyishlennost, No. 3, pp. 47−51.

Shnyukov, E.F., Gozhik, P.F., Krayushkin, V.A. and Klochko, V.P. (2007), «V treh shagah ot submarinnoy dobyichi gazogidratov», GPIMO, No. 1, pp. 32–51.

Vasilev, V.G., Makogon, Yu.F., Trebin, F.A. et al. (1970), Svoystvo prirodnyih gazov nahoditsya v zemnoy kore v tverdom sostoyanii i obrazovyivat gazogidratnyie zalezhi, TsNIIPI, Moskva, 230 p.

Shnyukov, E.F., Kobolev, V.P. and Pasyinkov, A.A. (2013), GazovyiyvulkanizmChernogomoray, Logos, Kiev, 384 p.

«Scientific results from JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38 gas hydrate research well, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada» (1999), [Online], available at: https://doi.org/ 10.4095/210723

Solovev, V.A. (2003), «Prirodnyie gazovyie gidratyi kak potentsialnoe poleznoe iskopaemoe», Rossiyskiy himicheskiy zhurnal, Vol. 157, No. 3, pp. 59–69.

Dyadin, Yu.A. and Guschin, A.L. (1998), «Gazovyie gidratyi», Sorosovskiy obrozovatelnyiy zhurnal, No. 3, pp. 55–64.

Kvenvolden, K.A. (2000), «Natural gas hydrate: Background and history of discovery», Natural Gas Hydrate, pp. 9–16.

Bondarenko, V., Sai, K., Prokopenko, K. and Zhuravlov, D. (2018), «Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea», Mining of Mineral Deposits, No. 12 (2), pp. 104–115, [Online], available at: https://doi.org/10.15407/mining12.02.104

Maksymova, E. (2015), «Methodological approach to the development of gas hydrate deposits», New Developments in Mining Engineering 2015, pp. 129–132, [Online], available at: https://doi.org/10.1201/b19901-24

Koh, C.A., Westacott, R.E., Zhang, W., Hirachand, K., Creek, J.L. and Soper, A.K. (2002), «Mechanisms of gas hydrate formation and inhibition», Fluid Phase Equilibria, No. 194–197, pp. 143–151, [Online], available at: https://doi.org/10.1016/s0378-3812(01)00660-4

Bondarenko, V., Svietkina, O. and Sai, K. (2017), «Study of the formation mechanism of gas hydrates of methane in the presence of surface-active substances», Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, No. 5 (6 (89)), pp. 48–55, [Online], available at: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112313

Hao, W., Wang, J., Fan, S. and Hao, W. (2008), «Evaluation and analysis method for natural gas hydrate storage and transportation processes», Energy Conversion and Management, No. 49 (10), pp. 2546–2553, [Online], available at: https://doi.org/10.1016/j.enconman.2008.05.016

Javanmardi, J., Nasrifar, K., Najibi, S.H. and Moshfeghian, M. (2005), «Economic evaluation of natural gas hydrate as an alternative for natural gas transportation», Applied Thermal Engineering, No. 25 (11–12), pp. 1708–1723, [Online], available at: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2004.10.009

Strelkovska, I.V. and Paskalenko, V.M. (2017), Rivniannia matematychnoi fizyky, navch. posib., ONAZ im. O.S. Popova, Odesa, 104 p.

Pivniak, H.H., Kryzhanivskyi, Ye.I., Onyshchenko, V.O. et al. (2015), Hazohidraty. Hidratoutvorennia ta osnovy rozrobky hazovykh hidrativ, Litohraf, Dnipropetrovsk, 219 p.

Bondarenko, V.I., Saik, P.B., Sai, K.S., Lozynskyi, V.G. and Petlovanyi, M.V. (2019), Ustanovka dlia otrymannia hazovykh hidrativ, Patent UA No. 135141, Biul. No. 12.

Bondarenko, V.I., Maksymova, E.O., Sai, K.S., Ovchynnikov, N.P. and Hanushevych, K.A. (2015), Sposib rozrobky morskykh hazohidratnykh pokladiv, Patent UA No. 108455, Biul. No. 8.

Glushihin, F.P., Kuznetsov, G.N., Shklyarskiy, M.F., Pavlov, V.N. and Zolotnikov, M.S. (1991), Modelirovanie v geomehanike, Nedra, M., 240 p.

Kepych, T.Iu. and Kutsenko, O.H. (2004), Osnovy teorii podibnosti ta analizu rozmirnostei v mekhanitsi, navch. Posib, Lohos, Kyiv, 130 p.

Pellenbarg, R.E. (2003), «Methane and carbon dioxide hydrates on Mars: Potential origins, distribution, detection, and implications for future in situ resource utilization», Journal of Geophysical Research, No. 108 (E4), [Online], available at: https://doi.org/10.1029/2002je001901


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Qian M.G. Green technique in coal mining / M.G. Qian, J.L. Xu, X.X. Miao // Journal of China University of Mining and Technology. – 2003. – № 32 (4). – P. 343–348.
  2. Minggao Q. On sustainable coal mining in China / Q.Minggao // Journal of China Coal Society. – 2010. – № 35 (4). – P. 529–534.
  3. Limits to economic viability of extraction of thin coal seams in Ukraine / G.G. Piwniak, V.I. Bondarenko, V.I. Salliet al. // Technical, Technological and Economic Aspects of Thin-Seams Coal Mining International Mining Forum 2007. – 2007. – P. 129–132 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.1201/noe0415436700.ch16.
  4. Hanushevych K. Coalbed methane: places of origin, perspectives of extraction, alternative methods of transportation with the use of gas hydrate and nanotechnologies / K.Hanushevych, V.Srivastava // Mining of Mineral Deposits. – 2017. – № 11 (3). – P. 23–33 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.15407/mining11.03.023.
  5. Development of gas hydrates in the Black sea / V.Bondarenko, K.Ganushevych, K.Sai, A.Tyshchenko // Technical and Geoinformational Systems in Mining. – 2011. – Р. 55–60.
  6. Review on the gas hydrate development and production as a new energy resource / J.Y. Lee, B.J. Ryu, T.S. Yunet al. // KSCE journal of civil engineering. – 2011. – № 15 (4). – Р. 689–696.
  7. Innovative approach to the integrated use of energy resources of underground coal gasification / P.Saik, М.Petlоvanyi, V.Lozynskyiet al. // Solid State Phenomena. – 2018. – № 277. – Р. 221–231 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.277.221.
  8. Features of setting up a complex, combined and zero-waste gasifier plant / M.Tabachenko, P.Saik, V.Lozynskyiet al. // Mining of Mineral Deposits. – 2016. – № 10 (3). – P. 37–45 [Electronic recourse]. – Access mode : http://dx.doi.org/10.15407/mining10.03.037.
  9. Formation of thermal fields by the energy-chemical complex of coal gasification / V.S.Falshtynskyi, R.O. Dychkovskyi, P.B. Saiket al. // Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. – 2017. – № 5. – Р. 36–42.
  10. Physical and Chemical Methods of Methane Utilization in Ukrainian Coal Mines / E.Maksymova, M.Ovchynnikov, R.Lysenko, S.Kostrytska // Solid State Phenomena. – 2018. – № 277. – Р. 147–156 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.147.
  11. Research of Thermodynamic Conditions for Gas Hydrates Formation from Methane in the Coal Mines / K.Sai, Z.Malanchuk, M.Petlovanyiet al. // Solid State Phenomena. – 2019. – № 291. – Р. 155–172 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/SSP.291.155.
  12. Макогон Ю.Ф. Газогидраты – дополнительный источник энергии Украины / Ю.Ф. Макогон // Нефтегазовая и газовая промышленность. – 2010. – № 3. – С. 47−51.
  13. В трех шагах от субмаринной добычи газогидратов / Е.Ф. Шнюков, П.Ф. Гожик, В.А. Краюшкин, В.П. Клочко // ГПИМО. – 2007. – № 1. – С. 32–51.
  14. Свойство природных газов находиться в земной коре в твердом состоянии и образовывать газогидратные залежи / В.Г. Васильев, Ю.Ф. Макогон, Ф.А. Требин и др. // Москва : ЦНИИПИ, 1970. – 230 с.
  15. Шнюков Е.Ф. Газовый вулканизм Черного моря / Е.Ф. Шнюков, В.П. Коболев, А.А. Пасынков. – Киев : Логос, 2013. – 384 с.
  16. Scientific results from JAPEX/JNOC/GSC Mallik 2L-38 gas hydrate research well, Mackenzie Delta, Northwest Territories, Canada. – 1999 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/ 10.4095/210723.
  17. Соловьев В.А. Природные газовые гидраты как потенциальное полезное ископаемое / В.А. Соловьев // Российский химический журнал. – 2003. – Т. 157, № 3. – С. 59–69.
  18. Дядин Ю.А. Газовые гидраты / Ю.А. Дядин, А.Л. Гущин // Соросовский образовательный журнал. – 1998. – № 3. – С. 55–64.
  19. Kvenvolden K.A. Natural gas hydrate: Background and history of discovery / K.A. Kvenvolden // Natural Gas Hydrate. – 2000. – Р. 9–16.
  20. Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea / V.Bondarenko, K.Sai, K.Prokopenko, D.Zhuravlov // Mining of Mineral Deposits. – 2018. – № 12 (2). – P. 104–115 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.15407/mining12.02.104.
  21. Maksymova E. Methodological approach to the development of gas hydrate deposits / E.Maksymova // New Developments in Mining Engineering 2015. – 2015. – Р. 129–132 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.1201/b19901-24.
  22. Mechanisms of gas hydrate formation and inhibition / C.A. Koh, R.E. Westacott, W.Zhanget al. // Fluid Phase Equilibria – 2002. – № 194–197. – P. 143–151.
  23. Bondarenko V. Study of the formation mechanism of gas hydrates of methane in the presence of surface-active substances / V.Bondarenko, О.Svietkina, K.Sai // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – № 5 (6 (89)). – Р. 48–55 [Electronic recourse]. – Access mode : https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.112313.
  24. Evaluation and analysis method for natural gas hydrate storage and transportation processes / W.Hao, J.Wang, S.Fan, W.Hao // Energy conversion and management. – 2008 – № 49 (10). – Р. 2546–2553.
  25. Economic evaluation of natural gas hydrate as an alternative for natural gas transportation / J.Javanmardi, K.Nasrifar, S.H. Najibi, M.Moshfeghian // Applied Thermal Engineering. – 2005. – № 25 (11–12). – Р. 1708 – 1723.
  26. Стрелковська І.В. Рівняння математичної фізики : навч. посіб. / І.В. Стрелковська, В.М. Паскаленко. – Одеса : ОНАЗ ім. О.С. Попова, 2017. – 104 с.
  27. Газогідрати. Гідратоутворення та основи розробки газових гідратів / Г.Г. Півняк, Є.І. Крижанівський, В.О. Онищенко та ін. // Дніпропетровськ : Літограф, 2015. – 219 с.
  28. Установка для отримання газових гідратів / В.І. Бондаренко, П.Б. Саїк, К.С. Сай та ін. // Патент UA № 135141, Бюл. № 12. – 2019.
  29. Спосіб розробки морських газогідратних покладів / В.І. Бондаренко, Е.О. Максимова, К.С. Сай та ін. // Патент UA № 108455, Бюл. № 8. – 2015.
  30. Моделирование в геомеханике / Ф.П. Глушихин, Г.Н. Кузнецов, М.Ф. Шклярский и др. – М. : Недра, 1991. – 240 с.
  31. Кепич Т.Ю. Основи теорії подібності та аналізу розмірностей в механіці: навч. посіб. / Т.Ю. Кепич, О.Г. Куценко. – Київ : Логос, 2004. – 130 с.
  32. Pellenbarg R.E. Methane and carbon dioxide hydrates on Mars: Potential origins, distribution, detection, and implications for future in situ resource utilization / R.E. Pellenbarg, M.D. Max, S.M. Clifford // Journal of Geophysical Research: Planets. – 2003. – № 108 (E4).


Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.


Copyright (c) 2020 E. O. Maksymova, P. B. Saik, V. H. Lozynskyi

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.