Интенсификация гидратообразования при распространении слабой волны давления в пузырьковой жидкости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлена численная модель, описывающая распространение волны давления ступенчатого профиля малой амплитуды в пузырьковой среде, содержащей газ фреон-12, при условиях гидратообразования. Рассмотрена динамика волн в каналах постоянного и переменного сечения. Проанализировано влияние поверхностно-активных веществ на склонность дробления пузырьков в соответствии с механизмом неустойчивости Кельвина–Гельмгольца.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Чиглинцев

Уфимский университет науки и техники

Email: sg81@bk.ru
Россия, г. Уфа

С. А. Лепихин

Сургутский государственный педагогический университет; Сургутский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: sg81@bk.ru
Россия, г. Сургут; г. Сургут

И. К. Гималтдинов

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Email: sg81@bk.ru
Россия, г. Уфа

Список литературы

  1. Sloan E.D., Koh C.A. Clathrate Hydrates of Natural Gases. CRC Press, Taylor & Francis, 2008. 119 p.
  2. Kuhs W.F., Genov G., Staykova D.K., Hansen T. Ice Perfection and Onset of Anomalous Preservation of Gas Hydrates // J. Phys. Chem. 2004. V. 6. P. 4917.
  3. Stern L.A., Circone S., Kirby S.H., Durham W.B. Anomalous Preservation of Pure Methane Hydrate at 1 atm // J. Phys. Chem. B. 2001. V. 105. P. 1756.
  4. Бык С.Ш., Макагон Ю.Ф., Фомина В.И. Газовые гидраты. М.: Химия, 1980. 296 с.
  5. Хавкин A.Я. Перспективы создания газогидратной промышленности // Вестн. РАЕН. 2010. Т. 10. № 1. С. 42.
  6. Шагапов В.Ш., Нурисламов О.Р., Хабибуллина А.Р. Отбор газа из гидратосодержащего пласта депрессионным воздействием // Вестн. ТГУ. Матем. и мех. 2012. № 4(20). С. 119.
  7. Вахидова Л.М., Молотов С.А., Смирнова Т.С., Мирабидинов Ш.Н. Особенности освоения газовых гидратов криолитозоны // Вестн. ПНИПУ. Геология. Нефтегаз. и горн. дело. 2013. Т. 12. № 6. С. 23.
  8. Мусакаев Н.Г., Хасанов М.К., Бородин С.Л., Бельских Д.С. Численное исследование процесса разложения гидрата метана при закачке теплого газа в гидратонасыщенную залежь // Вестн. ТГУ. Матем. и мех. 2018. № 56. С. 88.
  9. Уразов Р.Р. Динамика накопления и диссоциации газогидратных отложений в действующих газопроводах. Дис. … канд. физ.-мат. наук. Тюмень: ТГУ, 2005. 121 с.
  10. Шабаров А.Б., Ширшова А.В., Гашева С.С. Влияние физико-химических свойств нефти на газогидратообразование в водонефтяных эмульсиях // Изв. вузов. Нефть и газ. 2014. № 2(104). С. 88.
  11. Молчанов Д.А., Ширшова А.В., Политова С.С. Определение глубины газогидратообразования в нефтяных скважинах с учетом режима ее работы и состава попутного газа // Вестн. ТюмГУ. Физ.-мат. моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2015. Т. 1. № 2. С. 22.
  12. Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хакимова З.Р. К теории определения месторасположения гидратных отложений в газопроводах акустическим зондированием // Многофазные системы. 2019. Т. 14. № 3. С. 157.
  13. Чиглинцева А.С., Насыров А.А., Чиглинцев И.А., Лепихин С.А. Исследование процесса гидратообразования в откачивающем трубопроводе с теплоизоляционным покрытием при отборе газа из «купола-сепаратора» // Вестн. ТГУ. Матем. и мех. 2020. № 67. С. 144.
  14. Rehder G., Brewer P.W., Peltzer E.T. Enhanced Lifetime of Methane Bubble Streams within the Deep Ocean // Geophys. Res. Lett. 2002. № 29. P. 21.
  15. Донцов В.Е., Накоряков В.Е., Чернов А.А. Ударные волны в воде с пузырьками фреона-12 с образованием гидрата газа // ПМТФ. 2007. Т. 48. № 3. С. 58.
  16. Донцов В.Е., Чернов А.А., Донцов Е.В. Ударные волны и образование гидрата углекислого газа при повышенном начальном давлении в газожидкостной среде // Теплофизика и аэромеханика. 2007. Т. 14. № 1. С. 23.
  17. Шагапов В.Ш., Лепихин С.А., Чиглинцев И.А. Распространение волн сжатия в пузырьковой жидкости // Теплофизика и аэромеханика. 2010. Т. 17. № 2. С. 247.
  18. Нигматулин Р.И. Динамика многофазных сред. Ч. 1. М.: Наука, 1987. 360 с.
  19. Суров В.С. Влияние геометрического фактора на распространение ударных волн в дисперсных средах // ТВТ. 1998. Т. 36. № 6. С. 1001.
  20. Галимзянов М.Н., Гималтдинов И.К., Лепихин С.А. Инициирование детонационных волн в каналах переменного сечения, заполненных жидкостью с пузырьками горючего газа // ТВТ. 2010. Т. 48. № 2. С. 234.
  21. Галимзянов М.Н., Лепихин С.А., Чиглинцев И.А. Распространение нелинейных волн в каналах переменного сечения, сопровождаемое образованием гидрата газа // Вестн. СамГУ. Естественнонаучн. сер. 2012. № 3/1(94). С. 103.
  22. Агеев А.А., Волков В.А. Зависимость поверхностного натяжения водных растворов от строения молекул поверхностно-активных веществ и состава адсорбционных слоев // Вестн. Ассоциации вузов туризма и сервиса. 2008. Т. 2. № 4. С. 55.
  23. Кочурова Н.Н., Коротких О.П., Дмитровская М.В. Поверхностное натяжение водных растворов хлорида додециламидоэтилдиметилбензиламмония // ЖПХ. 2004. Т. 77. № 5. С. 853.
  24. Нигматулин Р.И., Шагапов В.Ш., Вахитова Н.К. Проявление сжимаемости несущей фазы при распространении волн в пузырьковой среде // ДАН СССР. 1989. Т. 304. № 35. С. 1077.
  25. Гумеров Н.А. Автомодельный рост слоя газового гидрата, разделяющего газ и жидкость // Изв. РАН. МЖГ. 1992. № 5. С. 78.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема «ударной трубы»: 1 – рабочий участок (КНД), 2 – камера высокого давления, 3 – диафрагма, 4 – датчик.

Скачать (9KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема расчетной области.

Скачать (26KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Кривые максимальных значений числа Вебера в цилиндрическом канале: 1 – при отсутствии ПАВ в воде (σ = 73 × 10–3 Н/м), 2 – при наличии ПАВ (σ = 55 × 10–3), 3 – 40 × 10–3; горизонтальная линия – критическое значение числа Вебера.

Скачать (11KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Эволюция волн давления и радиуса пузырька в цилиндрическом канале: (а) – при отсутствии ПАВ, (б), (в) – более мелкодисперсная пузырьковая жидкость с пузырьками меньшего радиуса, устойчивыми к дроблению; числа у кривых – моменты времени в мс.

Скачать (51KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Эпюры давления (а) и объемного газосодержания (б) в цилиндрическом канале: сплошная линия – без дробления пузырьков в волне, пунктирная и точечная линии – дробление пузырьков на 4 и 10 фрагментов из-за добавления ПАВ, σ снижается до 55 × 10–3 и 40 × 10–3 Н/м.

Скачать (31KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Кривые максимальных значений числа Вебера в коническом канале: точечная линия – при наличии ПАВ (σ = 40 × 10–3 Н/м), сплошная – без ПАВ; горизонтальная линия – критическое значение числа Вебера.

Скачать (11KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Эпюры волн давления (верхний ряд), радиуса пузырька (средний ряд) и объемного газосодержания (нижний ряд) в коническом канале: (а) – без учета дробления пузырьков и при отсутствии в системе ПАВ, (б) – с учетом дробления пузырьков только из-за сужения канала, (в) – при дроблении пузырьков и добавлении в среду ПАВ; числа у кривых – моменты времени в мс.

Скачать (76KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».