| 1. | Наименование проекта | Экспериментальное моделирование и термодинамическое описание условий существования газовых и газогидратных скоплений в криолитозоне |
|---|---|---|
| 2. | Регистрационный номер ЦИТИС: | 122081200007-5 |
| 3. | Исполнитель | Сколковский институт науки и технологий |
| 4. | Ведомственная принадлежность | АНО |
| 5. | Заказчик | РНФ |
| 6. | Вид финансирования | грант |
| 7. | Вид НИОКТР | Фундаментальная НИР |
| 8. | Приоритетное направление (основное) | Рациональное природопользование |
| 9. | Приоритетное направление (дополнительное) | Нет данных |
| 10. | Критическая технология (основная) | Технологии поиска, разведки, разработки месторождений полезных ископаемых и их добычи |
| 11. | Критическая технология (дополнительная) | Нет данных |
| 12. | Приоритет Стратегии НТР России | Переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения |
| 13. | Общее тематическое направление | Рациональное природопользование, климат, экология |
| 14. | Приоритетное арктическое направление (основное) | |
| 15. | Приоритетное арктическое направление (дополнительное) | |
| 16. | Аннотация | В последние годы во всем мире уделяется пристальное внимание исследованиям, связанным с возможностью освоения нетрадиционных источников углеводородов. Одним из таких источников являются газовые гидраты, мировые ресурсы которых в несколько раз превышают запасы традиционного газа. На суше газовые гидраты приурочены к областям распространения многолетнемерзлых пород (ММП). В настоящее время в России начинается промышленное освоение новых продуктивных горизонтов с низкими температурами, которые находятся под толщами мерзлых пород (надсеноманские газовые залежи Западной Сибири; верхние газовые горизонты месторождений Тамбейской группы п-ва Ямал; низкотемпературные нефтегазоконденсатные залежи Южной Якутии и др.) Термобарические условия в таких низкотемпературных залежах близки к линии трехфазного равновесия "газ - поровая влага – гидраты природного газа". При этом в этих горизонтах возможно наличие отдельных газ-газогидратных скоплений, в которых в термодинамическом равновесии одновременно находятся свободный газ, остаточная минерализованная вода и природные газовые гидраты. Над этими залежами традиционного газа могут располагаться газовые и газогидратные скопления в толщах ММП и собственно подмерзлотные газогидраты, находящиеся в зоне стабильности газовых гидратов. В разрезах криолитозоны газогидраты могут быть как в термодинамически стабильном, так и в метастабильном состоянии. Об этом свидетельствуют: а) промысловые данные по многочисленным газопроявлениям (вплоть до газовых выбросов) в ходе строительства разведочных и эксплуатационных скважин; б) данные специализированного бурения скважин на мерзлоту с отбором и исследованием получаемого керна. Таким образом, в настоящее время представляются весьма актуальными комплексные научно-прикладные исследования газонасыщенных и гидратонасыщенных пористых сред. При таких исследованиях авторы считают важным теоретически и экспериментально провести сопоставление с мерзлыми породами, т.к. в обоих случаях водная фаза в пористой среде присутствует как в жидкой форме (капиллярная и пленочная вода), так и в твердом состоянии (лед и/или гидрат). В геокриологии жидкая водная фаза в мерзлых породах называется незамерзшей водой. Ее количественное содержание существенно влияет на теплофизические и механические свойства мерзлых пород. Следует отметить, что влияние газового давления и растворенного в поровой влаге газа на содержание незамерзшей воды в настоящее время ещё не исследовано. Авторы планируют провести экспериментальные и теоретические (термодинамические) исследования содержания незамерзшей воды в мерзлых газонасыщенных породах в зависимости от давления и состава свободной газовой фазы. Остаточная поровая вода существует и в гидратосодержащих дисперсных породах. Такую поровую влагу, находящуюся в равновесии с газогидратной фазой, мы называем неклатратной. Термин "неклатратная вода" был введен недавно (Chuvilin et al., 2011; Chuvilin & Istomin, 2012) по аналогии с термином "незамерзшая вода". Содержание неклатратной воды в пористой среде (в отличие от незамерзшей воды) зависит не только от типа дисперсной среды и температуры, но в большей степени от давления гидратобразующего газа (метан, природные газы, диоксид углерода, азот и т.д.). В настоящее время имеется ряд оригинальных публикаций, касающихся влияния состава пористых сред на термобарические условия образования газовых гидратов (Uchida at al.; Wilder; Мельников и Нестеров; Seo at al.; Anderson et al; Smith et al. и др.). При реализации данного проекта мы ставим задачу продолжить это направление работ с целью определения зависимостей содержания неклатратной воды в гидратосодержащих средах от давления, температуры и типа гидратообразующего газа. Наш подход в исследовании неклатратной воды аналогичен изучению незамерзшей воды в геокриологии. Проект направлен на разработку термодинамических моделей для определения содержания неклатратной воды в породах-коллекторах, для поиска механизмов формирования неклатратной воды в гидратонасыщенных дисперсных породах и выявления закономерностей изменения неклатратной воды в пористых средах. Реализация проекта даст возможности для прогнозирования физико-механических, тепловых и фильтрационных характеристик гидратосодержащих пород при различных термобарических условиях. Таким образом, в рамках предлагаемого проекта планируется провести всесторонние экспериментальные и термодинамические исследования фазовых равновесий в системах "поровая влага - лед- гидраты - газ - дисперсные среды" для выявления новых физико-химических закономерностей и разработки физико-химических моделей существования внутримерзлотных газовых и газогидратных скоплений, которые могут быть использованы для эффективного освоения новых газовых и газоконденсатных месторождений в областях распространения ММП. |
| 17. | Начало проекта | 08.08.2018 |
| 18. | Завершение проекта | 30.06.2021 |