Подход к прогнозированию универсальных динамических процессов на примере моделирования электромагнитного воздействия на газогидратные пласты

Развитие существующих технологий добычи полезных ископаемых посредством скважин (дегазация при добыче угля, выщелачивание металлов, добыча нефти и газа) невозможно без построения новых моделей, позволяющих проводить как качественные оценки, так и количественные расчеты основных процессов, проходящих в горных породах. Процессы фильтрации в пористых средах, заполненных твердым газогидратом или жидкостью, при депрессии и с тепловыми эффектами (в том числе, электромагнитным нагревом), приводящими к фазовым переходам (разложение газогидрата, кипение жидкости) могут быть реализованы численными методами, на основе использования двумерной осесимметричной модели. В работе приводится результат исследования близкой к реальным условиям математической модели разложения гидрата газа в пористых средах под действием сверхвысокочастотного электромагнитного нагрева. В качестве дополнения к вычислительному моделированию разложения гидрата газа в пористых средах под действием СВЧ электромагнитного нагрева предлагается применение решетчатой модели пористой среды на основе теории перколяции для прогнозирования динамики емкостных характеристик пластов при фильтровании различных активных растворов. При этом следует ожидать возникновения дополнительных эффектов, которые можно предсказать теоретически, основываясь на положениях перколяционных моделей.

Петров Е. А., Джариев И. Э., Попов О. Р., Сысоев С. М. Подход к прогнозированию универсальных динамических процессов на примере моделирования электромагнитного воздействия на газогидратные пласты // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 6. – С. 56–66. DOI: 10.25018/0236_1493_2023_6_0_56.

Петров Егор Аркадьевич¹ — аспирант, младший научный сотрудник, e-mail: petrov_ea@surgu.ru, ORCID ID: 0000-0002-4151-197X,
Джариев Исмаил Эльшан оглы¹ — аспирант, младший научный сотрудник, e-mail: dzhariev_ie@surgu.ru, ORCID ID: 0000-0003-4068-1050,
Попов Олег Русланович — канд. техн. наук, Южное отделение МОО «Академия информатизации образования», e-mail: cs41825@aaanet.ru, ORCID ID: 0000-0001-6209-3554,
Сысоев Сергей Михайлович¹ — канд. физ.-мат. наук, e-mail: sysoev_sm@surgu.ru, ORCID ID: 0000-0002-5180-571X,
¹ Сургутский государственный университет.

Петров Е.А., e-mail: petrov_ea@surgu.ru.

1. Amez I., León D., Ivannikov A., Kolikov K., Castells B. Potential of CBM as an energy vector in active mines and abandoned mines in Russia and Europe // Energies. 2023, vol. 16, no. 3, article 1196. DOI: 10.3390/en16031196.

2. Zhukovskiy Y. L., Batueva D. E., Buldysko A. D., Gil B., Starshaia V. V. Fossil energy in the framework of sustainable development: Analysis of prospects and development of forecast scenarios // Energies. 2021, vol. 14, no. 17, article 5268. DOI: 10.3390/en14175268.

3. Dvoynikov M., Buslaev G., Kunshin A., Sidorov D., Kraslawski A., Budovskaya M. New concepts of hydrogen production and storage in Arctic region // Resources. 2021, vol. 10, no. 1. DOI: 10.3390/resources10010003.

4. Лисин Э., Рогалев Н., Оклей П. Разработка модели оценки влияния структуры производственных мощностей энергосистемы на региональную энергобезопасность // Terra Economicus. — 2019. — № 17(2). — С. 96—111. DOI: 10.23683/2073-6606-2019-17-2-96-111.

5. Gizatullin R., Dvoynikov M., Romanova N., Nikitin V. Drilling in gas hydrates: Managing gas appearance risks // Energies. 2023, vol. 16, no. 5, article 2387. DOI: 10.3390/en16052387.

6. Циглиану П. П., Ромашева Н. В., Фадеева М. Л., Петров И. В. Инженерные проекты в топливно-энергетическом комплексе России: актуальные проблемы, факторы и рекомендации по развитию // Уголь. — 2023. — № 173. — С. 45—51. DOI: 10.18796/0041-57902023-3-45-51.

7. Lisin E., Kurdiukova G. Energy supply system development management mechanisms from the standpoint of efficient use of energy resources // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021, vol. 666, no. 6, article 062090. DOI: 10.1088/1755-1315/666/6/062090.

8. Makogon Y. F. Natural gas hydrates — A promising source of energy // Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2010, vol. 2, no. 1, pp. 49—59. DOI: 10.1016/j.jngse.2009.12.004.

9. Chong Z. R., Yang S. H. B., Babu P., Linga P., Li X.-S. Review of natural gas hydrates as an energy resource: Prospects and challenges // Applied Energy. 2016, vol. 162, pp. 1633— 1652. DOI: 10.1016/j.apenergy.2014.12.061.

10. Shurunov A., Sheremeev A., Kaeshkov I., Kolesnikov M., Bikkulov M., Uchuev R., Solodov S., Islamov R., Saitgareev I. Application of the HW with MSHF investigations to manage the development of low-permeability reservoirs / Society of Petroleum Engineers — SPE Russian Petroleum Technology Conference, RPTC 2020. 2020. DOI: 10.2118/201911-MS.

11. Сластунов С. В., Коликов К. С., Мешков А. А., Садов А. П., Хаутиев А. М.-Б. Совершенствование технологии предварительной пластовой дегазации на основе гидрорасчленения разрабатываемых угольных пластов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2021. — № 6. — С. 34—45. DOI: 10.25018/0236_1493_2021_6_0_34.

12. Zhao J., Liu Y., Guo X., Wei R., Yu T., Xu L., Sun L., Yang L. Gas production behavior from hydrate-bearing fine natural sediments through optimized stepwise depressurization // Applied Energy. 2020, vol. 260, article 114275. DOI: 10.1016/j.apenergy.2019.11427.

13. Wang B., Dong H., Liu Y., Lv X., Liu Y., Zhao J., Song Y. Evaluation of thermal stimulation on gas production from depressurized methane hydrate deposits // Applied Energy. 2018, vol. 227, pp. 710—718. DOI: 10.1016/j.apenergy.2017.08.005.

14. Lekomtsev A. V., Ilyushin P. Y., Stepanenko I. B., Mekhanoshina O. R., Bakaneev V. S., Korobov G. Yu., Kang W. Technology of stable water-oil emulsion breaking by magnetic impact // Chemical and Petroleum Engineering. 2021, vol. 57, no. 1-2, pp. 98—105. DOI: 10.1007/s10556021-00901-4.

15. Дерябин С. А., Кондратьев Е. И., Рзазаде Ульви Азар оглы, Темкин И. О. Язык моделирования архитектуры цифрового предприятия: методологический подход к проектированию систем Индустрии 4.0 // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2022. — № 2. — С. 97—110. DOI: 10.25018/0236_1493_2022_2_0_97.

16. Beloglazov I., Krylov K. An interval-simplex approach to determine technological parameters from experimental data // Mathematics. 2022, vol. 10, no. 16, article 2959. DOI: 10.3390/ math10162959.

17. Iakovleva E., Belova M., Soares A. Specific features of mapping large discontinuous faults by the method of electromagnetic emission // Resources. 2020, vol. 9, no. 11, article 135. DOI: 10.3390/resources9110135.

18. Темкин И. О., Клебанов Д. А., Дерябин С. А., Конов И. С. Построение интеллектуальной геоинформационной системы горного предприятия с использованием методов прогнозной аналитики // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2020. — № 3. — С. 114—125. DOI: 10.25018/0236-1493-2020-3-0-114-125.

19. Iakovleva E., Belova M., Soares A., Rassõlkin A. On the issues of spatial modeling of non-standard profiles by the example of electromagnetic emission measurement data // Sustainability. 2022, vol. 14, no. 1, article 574. DOI: 10.3390/su14010574.

20. Бардин И. В. Модели описания и решения задач системного анализа при мониторинге чрезвычайных ситуаций на объектах нефтегазового комплекса, автореферат дис. ... кандидата технических наук. — СПб., 2010. — 25 с.

21. Ming Li, Run-Ran Liu, Linyuan Lu, Mao-Bin Hu, Shuqi Xu, Yi-Cheng Zhang Percolation on complex networks: Theory and application // Physics Reports. 2021, vol. 907, pp. 1—68. DOI: 10.1016/j.physrep.2020.12.003.

22. Brunk N. E., Twarock R. Percolation theory reveals biophysical properties of virus-like particles // ACS Nano. 2021, vol. 15, no. 8, pp. 12988—12995. DOI: 10.1021/acsnano.1c01882.

23. Жуков Д. О., Хватова Т. Ю., Зальцман А. Д. Моделирование стохастической динамики изменения состояний узлов и перколяционных переходов в социальных сетях с учетом самоорганизации и наличия памяти // Информатика и ее применения. — 2021. — Т. 15. — № 1. — С. 102—110. — DOI: 10.14357/19922264210114.

24. Иудин Д. И., Гелашвили Д. Б., Розенберг Г. С. Биологические и экологические аспекты теории перколяции // Успехи современной биологии. — 2010. — Т 130. — № 5. — С. 446—460.

25. 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(42). — С. 60—71. DOI: 10.34822/1999-7604-2021-2-60-71.

26. Шабаров А. Б., Шаталов А. В., Марков П. В., Шаталова Н. В. Методы определения функций относительной фазовой проницаемости в задачах многофазной фильтрации // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. — 2018. — Т. 4. — № 1. — С. 79—109. DOI: 10.21684/24117978-2018-4-1-79-109.

27. Galechyan A., Kadet V., Zemtsov Y. Percolation model of two-phase flow under the influence of microdispersed water-gas mixture in oil reservoir / EAGE 2020 Annual Conference & Exhibition Online. EAGE Publications BV, 2020, vol. 2020, no. 1, pp. 1—5. DOI: 10.3997/22144609.202011710.

28. Кравченко М. Н., Кадет В. В., Ярыш В. В., Диева Н. Н., Лищук А. Н. Перколяционный подход к гидродинамическому моделированию заводнения с использованием активных агентов // Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. — 2020. — № 1. — С. 29—35. DOI: 10.5510/OGP20200100419.