ISSN 2618-9712 · EISSN 2686-9683

· Языки: ru / en

Статья: Равновесные условия и кинетика гидратообразования природного газа в глинистых грунтах Мархинского месторождения (2025)

Читать

Читать онлайн

Подмерзлотные водоносные горизонты характеризуются низкими пластовыми температурами и давлениями, близкими к условным гидростатистическим, что позволяет их рассматривать в качестве геологических формаций для организации подземных хранилищ газа в гидратном состоянии. Для проектирования таких подземных хранилищ газа требуется проведение экспериментальных исследований гидратообразования в пористых средах. В настоящей работе рассматриваются подмерзлотные водоносные горизонты Вилюйской синеклизы, где зона стабильности гидратов охватывает меловые и юрские отложения, которые представляют собой терригенно-глинистые толщи. На условия гидратообразования влияют свойства пористой среды: минералогический и гранулометрический состав, плотность, пористость и влажность, наличие органических и неорганических примесей, в особенности глин. Следовательно, исследование гидратообразования в глинистых грунтах – это важная составляющая, которая будет основой для создания подземных хранилищ газа. Для изучения термобарических условий гидратообразования использовался метод дифференциального термического анализа. Образцы пористых сред представляли собой глинистые грунты с различной влажностью в диапазоне от 15 до 40 %. Обнаружено, что в грунтах с влажностью 20 % и более формируется механическая смесь гидратов практически чистого метана и газа с более высокой молекулярной массой. Установлено, что при повышении влажности глинистых грунтов кинетические характеристики гидратообразования снижаются. На основе проведенного исследования можно заключить, что для организации подземных хранилищ газа в гидратном состоянии подходят пористые среды, в которых глинистые прослои обладают минимальной влажностью.

Ключевые фразы: природный газ, гидрат, глины, р–т-условия образования гидратов, ТЕРМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ, кинетические характеристики гидратообразования

Автор (ы): КАЛАЧЕВА Людмила Петровна, ПОРТНЯГИН Альберт Серафимович, БУБНОВА Алла Родионовна, ИВАНОВ Виктор Климентьевич, ЛУКИНА Юлия Вячеславовна, АЛЕКСАНДРОВ Александр Романович

Журнал: ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ АРКТИКИ И СУБАРКТИКИ

Предпросмотр статьи

Идентификаторы и классификаторы

SCI: Науки о Земле
УДК: 622. Горное дело
631.442.4. Глинистая почва

Для цитирования:

КАЛАЧЕВА Л. П., ПОРТНЯГИН А. С., БУБНОВА А. Р., ИВАНОВ В. К., ЛУКИНА Ю. В., АЛЕКСАНДРОВ А. Р. РАВНОВЕСНЫЕ УСЛОВИЯ И КИНЕТИКА ГИДРАТООБРАЗОВАНИЯ ПРИРОДНОГО ГАЗА В ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ МАРХИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ // ПРИРОДНЫЕ РЕСУРСЫ АРКТИКИ И СУБАРКТИКИ. 2025. № 2, ТОМ 30

Текстовый фрагмент статьи

Моя история просмотров (1)

01. Статья: РОДИНА - УТОПИЯ МЕСТА (К АНАЛИЗУ МАССОВОГО СОЗНАНИЯ)

Список литературы

1. Malagar B.R.C., Lijith K.P., Singh D.N. Formation & dissociation of methane gas hydrates in sediments: A critical review. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2019;65:168-184. DOI: 10.1016/j.jngse.2019.03.005
2. Kalacheva L.P., Ivanova I.K., Portnyagin A.S., et al. Determination of the lower boundaries of the natural gas hydrates stability zone in the subpermafrost horizons of the Yakut arch of the Vilyui syneclise, saturated with bicarbonate-sodium type waters. SOCAR Proceedings, Special. 2021;(2):1-11. DOI: 10.5510/OGP2021SI200549
3. Сафронов А.Ф. Геология нефти и газа. Якутск: ЯФ Издательства СО РАН; 2000. 166 с.
4. Железняк М.Н., Семенов В.П. Геотемпературное поле и криолитозона Вилюйской синеклизы. Новосибирск: Издательство СО РАН; 2020. 123 с.
5. Saw V.K., Udayabhanu G., Mandal A., Laik S. Methane hydrate formation and dissociation in the presence of silica sand and bentonite clay. Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP Energies nouvelles. 2015; 70(6):1087-1099. DOI: 10.2516/ogst/2013200
6. Yan K., Li X., Chen Z., et al. Methane hydrate formation and dissociation behaviors in montmorillonite. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2019;27(5):1212-1218. DOI: 10.1016/j.cjche.2018.11.025
7. Давлетшина Д.А., Чувилин Е.М. Экспериментальная оценка возможности газогидратообразования в тонкодисперсных грунтах при отрицательных температурах. Криосфера Земли. 2020;24(4):25-33. DOI: 10.21782/KZ1560-7496-2020-4(25-33
8. Wu Z., Li Y., Sun X., et al. Experimental study on the effect of methane hydrate decomposition on gas phase permeability of clayey sediments. Applied Energy. 2018;230:1304-1310. DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.09.053
9. Гурьева О.М. Процессы гидратообразования при захоронении СО2 в криолитозоне: Автореф. дис. … канд. геол.-минерал. наук. М.; 2011. 173 с.
10. Чувилин Е.М., Гурьева О.М. Экспериментальное исследование образования гидрата газа CO2 в пористых средах из замороженных и замерзающих отложений. Криосфера Земли. 2009;13(3):70-79.
11. Yu C., Sun B., Hasan M., et al. Experimental investigation and modeling on the dissociation kinetics of methane hydrate in clayey silt cores in depressurization. Chemical Engineering Journal. 2024;486(4):150325. DOI: 10.1016/j.cej.2024.150325
12. Li Y., Chen M., Song H., et al. Effect of cations (Na+, K+, and Ca2+) on methane hydrate formation on the external surface of montmorillonite: insights from molecular dynamics simulation. ACS Earth and Space Chemistry. 2020;4(4):572-582. DOI: 10.1021/acsearthspacechem.9b00323
13. Chen C., Zhang Y., Li X., et al. Experimental investigation into gas production from methane hydrate in sediments with different contents of illite clay by depressurization. Energy. 2024;296:131181. DOI: 10.1016/j.energy.2024.131181
14. Ren J., Liu X., Niu M., Yin Z. Effect of sodium montmorillonite clay on the kinetics of CH4 hydrate-implication for energy recovery. Chemical Engineering Journal. 2022;437:135368. DOI: 10.1016/j.cej.2022.135368
15. Ren J., Yin Z., Chen G., et al. Effect of marine clay minerals on the thermodynamics of CH4 hydrate: Evidence for the inhibition effect with implications. Chemical Engineering Journal. 2024;488:151148. DOI: 10.1016/j.cej.2024.151148
16. Объяснительная записка к обзорной карте месторождений строительных материалов Якутской АССР масштаба 1:2 500 0000. В двух томах. Министерство геологии СССР, объединение “Союзгеолфонд”, 1 том. М.; 1988. 422 с.
17. ГОСТ 25584-2016 Грунты. Методы лабораторного определения коэффициента фильтрации. Взамен ГОСТ 25584-90; введ. 01.05.2017. М.: Стандартинформ; 2019. 25 с.
18. Kalacheva L.P., Ivanova I.K., Portnyagin A.S., et al. Determination of the lower boundaries of the natural gas hydrates stability zone in the subpermafrost horizons of the Yakut arch of the Vilyui syneclise, saturated with bicarbonate-sodium type waters. SOCAR Proceedings, Special. 2021;(2):1-11. DOI: 10.5510/OGP2021SI200549
19. Linga P., Daraboina N., Ripmeester J.A., Englezos P. Enhanced rate of gas hydrate formation in a fixed bed column filled with sand compared to a stirred vessel. Chemical Engineering Science. 2012;68(1):617-623. DOI: 10.1016/j.ces.2011.10.030
20. Истомин В.А., Якушев В.С. Газовые гидраты в природных условиях. М.: Недра; 1992. 236 с.
21. Ivanova I.K., Kalacheva L.P., Portnyagin A.S., et al. Experimental study of natural gas hydrate formation in a porous medium in the presence of aqueous solutions of sodium chloride and sodium bicarbonate. Chemistry and Technology of Fuels and Oils. 2023;59(4):679-685. DOI: 10.1007/s10553-023-01570-0
22. Макогон Ю.Ф. Гидраты природных газов. М.: Недра; 1974. 208 с.
23. Булейко В.М., Вовчук Г.А., Григорьев Б.А. и др. Фазовое поведение углеводородных систем в водонасыщенном песчаном коллекторе при условиях гидратообразования. Вести газовой науки. 2014;20(4):156-163.
24. Kang S.P., Lee J.W. Formation characteristics of synthesized natural gas hydrates in meso-and macroporous silica gels. The Journal of Physical Chemistry B. 2010; 114(20):6973-6978. DOI: 10.1021/jp100812p
25. Zaripova Y., Yarkovoi V., Varfolomeev M., et al. Influence of water saturation, grain size of quartz sand and hydrate-former on the gas hydrate formation. Energies. 2021;14(5):1272.

Выпуск

№ 2, Том 30 (2025)

Кол-во страниц: 170 страниц

Другие статьи выпуска

Применение алгоритмов машинного обучения для прогнозирования золоторудной минерализации Верхнеамгинского щелочного массива, Алдано-Становой щит (2025)

Авторы: ЧУДИНОВ Павел Леонидович, ФРИДОВСКИЙ Валерий Юрьевич

Приводятся результаты применения методов машинного обучения для прогнозирования золоторудной минерализации на поисковой стадии геологоразведочных работ на примере Верхнеамгинского щелочного массива Алдано-Станового щита. Использованы данные анализа 403 штуфных проб методом ICP-AES на 25 химических элементов. Протестированы восемь алгоритмов классификации: Random Forest, Support Vector Machine, Neural Network (Multilayer Perceptron), Boosting (AdaBoost), Decision Tree, K-Nearest Neighbors, Linear Discriminant Analysis и Naive Bayes. Наивысшую точность (до 89,6 %) продемонстрировали Random Forest и Support Vector Machine, основанные на выявлении взаимосвязей между рудными элементами (Au, Ag, As, Cu, Sb) и элементами с отрицательной корреляцией (Mg, Ca, Ti). Результаты подтверждены ROC-анализом. При создании модели машинного обучения в качестве целевой переменной приняты значения «рудного» фактора для каждой пробы, использованные в качестве предиктора. С помощью построения аномальных полей значений «рудного» фактора проведено сравнение параметров известных объектов и прогнозируемых площадей. Методы машинного обучения позволяют оперативно и надежно интерпретировать аналитические данные, полученные с использованием спектрометрии или портативных XRF-анализаторов. Для повышения точности прогноза подчеркивается важность комбинации традиционных статистических методов (кластерный, факторный анализ) с современными алгоритмами машинного обучения.

Сохранить в закладках

Условия формирования РЗЭ-содержащих минералов в неопротерозойских углеродсодержащих метаморфических породах хребта Енганэ-Пэ, Полярный Урал (2025)

Авторы: ГРАКОВА ОКСАНА ВАСИЛЬЕВНА, ПОПВАСЕВ КОНСТАНТИН СТЕПАНОВИЧ

В статье приводятся данные о типохимических особенностях и условиях образования минералов редкоземельных элементов (РЗЭ) из метаморфических углеродсодержащих вулканогенно-осадочных и осадочных отложений манюкуяхинской свиты (RF3) хр. Енганэ-Пэ арктических территорий Урала. Среди минералов, содержащих РЗЭ во всех типах исследуемых пород, установлены алланит-(Ce), монацит-(Ce) и ксенотим-(Y). В метапелитах хр. Енганэ-Пэ впервые установлены фторкарбонат редких земель – синхизит-(Ce) и редкая разновидность гидратированного торита с повышенными содержаниями РЗЭ, P, As ((Th0,44–0,55Y0,21–0,24Сa0,11–0,12 Zr0,08–0,09Се0,04Fе0,03–0,04Nd0,03U0,05Yb0,01–0,02Gd0,01)Σ1,05–1,11(Si0,70–0,72P0,19–0,20As0,06V0,03)Σ1O4OH). В вулканогенноосадочных породах хр. Енганэ-Пэ установлен редкоземельный водосодержащий силикат кайнозит-(Y) в ассоциации с карбонатами, на поверхности халькопирита обнаружен водный силикат меди, свинца и железа, определенный нами как кризейит. Изучение типоморфных и кристаллохимических особенностей позволило построить схему эволюции составов РЗЭ-содержащих минералов в исследуемых образованиях. В качестве основных минералов-концентраторов РЗЭ и Th в осадочных и вулканогенно-осадочных углеродсодержащих породах манюкуяхинской свиты выступают циркон, апатит, алланит-(Ce), монацит-(Ce) и ксенотим-(Y). В результате гидротермально-метаморфических преобразований пород редкоземельные элементы переотлагались, образуя собственные минеральные формы: торит, синхизит-(Ce), кайнозит-(Y), гидротермально измененные зерна и каймы монацита-(Ce) и ксенотима-(Y).

Сохранить в закладках

Издательство

Издательство: АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ САХА
Регион: Россия, Якутск
Почтовый адрес: 677007, Респ Саха /Якутия/, г Якутск, пр-кт Ленина, д 33
Юр. адрес: 677007, Респ Саха /Якутия/, г Якутск, пр-кт Ленина, д 33
ФИО: Владимиров Леонид Николаевич (ПРЕЗИДЕНТ)
E-mail адрес: anrsya@mail.ru
Контактный телефон: +7 (411) 2335711
Сайт: http://www.yakutia.science/

Все права на тексты и товарные знаки принадлежат их законным владельцам. Подробнее...

Сайт https://scinetwork.ru (далее – сайт) работает по принципу агрегатора – собирает и структурирует информацию из публичных источников в сети Интернет, то есть передает полнотекстовую информацию о товарных знаках в том виде, в котором она содержится в открытом доступе.

Сайт и администрация сайта не используют отображаемые на сайте товарные знаки в коммерческих и рекламных целях, не декларируют своего участия в процессе их государственной регистрации, не заявляют о своих исключительных правах на товарные знаки, а также не гарантируют точность, полноту и достоверность информации.

Все права на товарные знаки принадлежат их законным владельцам!

Сайт носит исключительно информационный характер, и предоставляемые им сведения являются открытыми публичными данными.

Администрация сайта не несет ответственность за какие бы то ни было убытки, возникающие в результате доступа и использования сайта.

Спасибо, понятно.

Сказать «Спасибо»

Вы можете поблагодарить автора за публикацию. Ему (ей) будет приятно.

Наведите камеру на QR-код, чтобы открыть моб. версию страницы.