STUDYING THE GAS HYDRATE DISSOCIATION MODEL IN A RESERVOIR UNDER THE ACTION OF MICROWAVE RADIATION
https://doi.org/10.35266/1999-7604-2023-2-59-67
Abstract
The article presents a numerical study of the gas hydrate dissociation model in a reservoir under the action of microwave electromagnetic radiation at 400 MHz, 1 000 MHz, and 2 450 MHz. The decomposition of gas hydrate under this influence is faster at lower values of the reservoir’s initial hydrate saturation. The effects of 1 000 MHz and 2 450 MHz frequencies are much stronger than those of 400 MHz. The study shows that during heating times higher than 400 hours, 1 000 MHz frequency radiation electromagnetic heating is more efficient than that of 2 450 MHz frequency. Using the proposed mathematical model, it is possible to determine the optimal frequencies of the radiation source at a given time of heating the reservoir of a particular field. Moreover, the resulting calculation of energy efficiency (EROI ≥ 10) of this method for gas hydrate-extracted gas proves its competitiveness when compared to traditional methods of thermal impact on the reservoir.
Keywords
mathematical model,
reservoir,
hydrate saturation,
microwave electromagnetic heating,
gas hydrates decomposition,
gas production
Supporting agencies: the study was carried out according to the project “Development, Research and Analysis of Physical and Mathematical Models for Computer Engineering Tasks of High-Tech Products of the Oil and Gas Industry”, which has won the competition of scientific projects in the field of fundamental and applied research carried out by research teams of educational institutions of higher education subordinate to the Department of Education and Science of the Khanty-Mansi Autonomous Okrug – Ugra.
About the Authors
S. M. Sysoev
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Candidate of Sciences (Physics and Mathematics)
E-mail: smsysoev57@mail.ru
E. A. Petrov
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Postgraduate, Junior Researcher
E-mail: 86petrovegor@mail.ru
I. E. Dzhariev
Surgut State University, Surgut
Russian Federation
Russian Federation
Postgraduate, Junior Researcher
E-mail: ismail.silver@yandex.ru
References
1. Makogon Y. F. Natural gas hydrates - A promising source of energy. Journal of natural gas science and engineering. 2010;2(1):49-59.
2. Мастепанов А. М. Газогидраты в перспективном мировом энергетическом балансе: оценки, проблемы и необходимые условия // Проблемы экономики и управления нефтегазовым комплексом. 2014. № 5. С. 42-48.
3. Chong Z. R., Yang S. H. B., Babu P. et al. Review of natural gas hydrates as an energy resource: Prospects and challenges. Applied Energy. 2016;162:1633-1652.
4. Гудзенко В. Т., Вареничев А. А., Громова М. П. Мировая экономика и газогидраты // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2018. № 10. С. 43-57. https://doi.org/10.25018/0236-1493-2018-10-0-43-57.
5. Yang J., Okwananke A., Tohidi B. et al. Flue gas injection into gas hydrate reservoirs for methane recovery and carbon dioxide sequestration. Energy Convers Manage. 2017;136:431-438.
6. Якушев В. С. Разработка нетрадиционных ресурсов газа в России // Газовая промышленность. 2013. № 6. С. 20-24.
7. Shang S., Gu L., Zhan L. et al. Application of horizontal well to gas production from a hydrate reservoir with free gas and high irreducible water. Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2021;94:104102.
8. Zhu J., Yi L., Yang Z. et al. Numerical simulation on the in situ upgrading of oil shale reservoir under microwave heating. Fuel. 2021;287:119553.
9. Zhao J., Liu Y., Guo X. et al. Gas production behavior from hydrate-bearing fine natural sediments through optimized step-wise depressurization. Applied Energy. 2020;260:114275.
10. Feng J. C., Wang Y., Li X.-S. Dissociation characteristics of water-saturated methane hydrate induced by huff and puff method. Applied Energy. 2018;211:1171-1178.
11. Wang B., Dong H., Fan Z. et al. Numerical analysis of microwave stimulation for enhancing energy recovery from depressurized methane hydrate sediments. Applied Energy. 2020;262:114559.
12. Gupta A. K., Yadav R., Das M. K. et al. Implementation of a multi-layer radiation propagation model for simulation of microwave heating in hydrate reservoirs. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow. 2021;32(2):684-713.
13. Петров Е. А., Джариев И. Э., Попов О. Р. и др. Подход к прогнозированию универсальных динамических процессов на примере моделирования электромагнитного воздействия на газогидратные пласты // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023. № 6. С. 56-66. https://doi.org/10.25018/ 0236_1493_2023_6_0_56. 14. Сысоев С. М., Алексеев М. М. Численное моделирование нагрева нефтесодержащего пласта сверхвысокочастотным электромагнитным излучением // Вестник кибернетики. 2019. № 4. С. 6-16. 15. Джариев И. Э., Петров Е. А., Сысоев С. М. Учет долговременного влияния электромагнитного разогрева нефтяного пласта на дебит скважины // Проблемы и решения автоматизации XXI века : сб. материалов V Национал. науч.-практич. студ. конф., 25-26 марта 2022 г., г. Сургут. Сургут : ИЦ СурГУ, 2022. С. 27-33.
14. Сысоев С. М., Алексеев М. М., Петров Е. А. Численное моделирование процесса разложения газогидрата в пористой среде, вызванного сверхвысокочастотным электромагнитным нагревом // Вестник кибернетики. 2021. № 2. С. 60-71. https://doi.org/10.34822/1999-7604-2021-2-60-71.
15. Джариев И. Э., Петров Е. А., Сысоев С. М. Учет долговременного влияния электромагнитного разогрева нефтяного пласта на дебит скважины // Проблемы и решения автоматизации XXI века : сб. материалов V Национал. науч.-практич. студ. конф., 25–26 марта 2022 г., г. Сургут. Сургут : ИЦ СурГУ, 2022. С. 27–33.
16. Сысоев С. М., Алексеев М. М., Петров Е. А. Численное моделирование процесса разложения газогидрата в пористой среде, вызванного сверх-высокочастотным электромагнитным нагревом // Вестник кибернетики. 2021. No 2. С. 60–71. DOI 10.34822/1999-7604-2021-2-60-71.
17. Kim H. C., Bishnoi P. R., Heidemann R. A. et al. Ki-netics of methane hydrate decomposition. Chemical Engineering Science. 1987;42(7):1645-1653.
Review
For citations:
Sysoev S.M., Petrov E.A., Dzhariev I.E. STUDYING THE GAS HYDRATE DISSOCIATION MODEL IN A RESERVOIR UNDER THE ACTION OF MICROWAVE RADIATION. Proceedings in Cybernetics. 2023;22(2):59-67. (In Russ.) https://doi.org/10.35266/1999-7604-2023-2-59-67
Views:
180
Email this article 