Некоторые замечания о фазовом превращении газогидратов в пористых осадках при отрицательной по Цельсию температуре

Аннотация

В статье приводится решение задачи о фазовом переходе гидрат метана — метан-газ+лед в пористых гидратсодержащих осадках при отрицательной по Цельсию температуре в среде. Численное решение полученной системы дифференциальных уравнений пьезои теплопроводности позволяет эффективно моделировать изменение давления и температуры во времени и пространстве в среде любой размерности при ее нагреве или декомпрессии. При этом гидратсодержащая среда не подразделяется на области с разными фазовыми состояниями гидрата метана, а рассматривается как единая с характеризующими ее физическими параметрами, изменяющимися по величине в процессе фазового превращения гидратов. На примере решения задачи о термобарическом режиме сферической каверны в массиве газонепроницаемого подземного льда, заполненной гидратом, льдом и свободным метаном-газом, показано, что даже при значительном повышении температуры на поверхности сферы разложение гидрата происходит в крайне тонкой оболочке непосредственно между этой поверхностью и смещенной внутрь сферы фазовой границей. Со временем условия стабильности гидрата устанавливаются заново, но уже при бо́льших давлении газа и температуре среды. Это явление сильно ограниченного разложения гидрата в замкнутом газоизолированном пространстве, тем не менее приводящего к повышению в нем давления, является, по-видимому, основным процессом, обеспечивающим «самоконсервацию» гидратов метана.