DOI: https://doi.org/10.26642/tn-2019-1(83)-276-282

Експериментальні дослідження отримання газових гідратів з метану вугільних шахт

Катерина Сергіївна Сай, Михайло Григорович Петльований, Павло Богданович Cаїк, Василь Григорович Лозинський, Олена Валентинівна Черняєва

Анотація


Розглянуто проблеми енергозабезпечення гірничопромислових регіонів України, що обумовлені суттєвою імпортозалежністю від природного газу, відсутністю ефективних технологій комплексного освоєння енергетичних ресурсів газовугільних родовищ і погіршеними соціально-економічним та екологічним станами гірничопромислових регіонів. Запропоновано перспективний напрям вирішення проблеми раціонального використання метану вугільних шахт на основі впровадження газогідратних технологій у технологічний комплекс вугільної шахти.
Експериментальними дослідженнями встановлено залежності зміни гідратонакопичення від часу гідратоутворення з отриманням метаногідратів з урахуванням параметрів тиску та температури. Виявлено, що максимально швидким є час гідратоутворення при Т = 1 ºС і Р = 10 МПа, який становить 2,5 години. Встановлено експериментальні залежності формування газогідратів з метаноповітряної суміші дегазаційних свердловин від концентрації метану, параметрів тиску і температури.
Визначено, що чим більшою у суміші є концентрація метану, тим більшим має бути тиск у системі для утворення газогідрату. Цей факт має бути врахованим при подальших дослідженнях процесу гідратоутворення та розробці технологічної схеми отримання газових гідратів з метаноповітряної суміші дегазаційних свердловин та з генераторного газу при газифікації вугілля на місці його залягання. Впровадження комбінації даних виробничих циклів гідратоутворення дозволить отримувати високоякісний гідратний продукт.

Ключові слова


газовий гідрат; гідратоутворення; метан вугільних шахт; дегазаційна свердловина; термобаричні умови

Повний текст:

PDF

Посилання


Bondarenko, V., Cherniak, V.,Cawood, F. and Chervatiuk, V. (2017), «Technological safety of sustainable development of coal enterprises», Mining of Mineral Deposits, Vol. 11 (2), pp. 1–11, [Online], available at: https://doi.org/10.15407/mining11.02.001

Petlovanyi, M.V., Lozynskyi, V.H., Saik, P.B. and Sai, K.S. (2018), «Modern experience of low-coal seams underground mining in Ukraine», International Journal of Mining Science and Technology, Vol. 28 (6), pp. 917–923, [Online], available at: https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.05.014.

Law, B.E.,Ulmishek, G.F., Clayton, J.L., Kabyshev, B.P., Pashova, N.T. and other (1998), «Basin-centered gas evaluated in Dnieper-Donets basin, Donbas foldbelt, Ukraine», Oil and Gas Journal, Vol. 96, pp.74–78.

Sai, K. and Ganushevych, K. (2014), «Utilization of mine methane and their transportation in gas hydrates state», Mining of Mineral Deposits, Vol. 8 (3), pp. 299–307, [Online], available at: https://doi.org/10.15407/mining08.03.299

Maidukov, H.L. (2015), «Resursnyiy potentsial shahtnogo metana v energetike Ukrainyi», Uhol Ukrainy, Vol. 10, pp. 38–45.

Demirbas, A. (2010), «Methane gas hydrate: as a natural gas source», Green Energy and Technology, pp. 113–160.

Goyal, A., Stagner, J. and Ting, D. (2016), «Gas hydrate potential and development for methane storage», Methane and Hydrogen for Energy Storage, 7, pp.137–153, available at: https://doi.org/10.1049/pbpo101e_ch8

Sai, K., Petlovanyi, M., Lozynskyi, V. and Saik, P. (2018), «Economic efficiency of methane extract from gas hydrates deposits of heterogeneous structure», Journal of Donetsk mining institute, 2, pp. 7–17, [Online], available at: https://doi.org/10.31474/1999-981x-2018-2-7-17

Carroll, J. (2014), «Combating hydrates using heat and pressure», Natural Gas Hydrates, pp. 197–229, https://doi.org/101016/b978-0-12-800074-8.00007-7

Uddin, M., Wright, F, Dallimore, S. and Coombe, D. (2014), «Gas hydrate dissociations in Mallik hydrate bearing zones A, B, and C by depressurization: Effect of salinity and hydration number in hydrate dissociation», Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 21, pp. 40–63.

JOGMEC/NRCan/Aurora (2018), «Mallik gas hydrate production research program», http://mallik.nwtresearch.com/index-2.html

MH21 Research Consortium (2018), «Research consortium for methane hydrate resources in Japan», at: http://www.mh21japan.gr.jp/english/

Saik, P., Petlovanyi, M., Lozynskyi, V., Sai, K. and Merzlikin, A. (2018), «Innovative Approach to the Integrated Use of Energy Resources of Underground Coal Gasification», Solid State Phenomena, Vol. 277, pp. 221–231, https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.221

Bondarenko, V., Svietkina, O. and Sai, K. (2017), «Study of the formation mechanism of gas hydrates of methane in the presence of surface-active substances», Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 5, pp. 48–55.

Bondarenko, V., Sai, K., Ganushevych, K. and Ovchynnikov, M. (2015), «The results of gas hydrates process research in porous media», New Developments in Mining Engineering: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining, pp. 123–127, at: https://doi.org/10.1201/b19901-23

Ovchynnikov, M., Ganushevych, K. and Sai, K. (2013), «Methodology of gas hydrates formation from gaseous mixtures of various compositions», Annual Scientific-Technical Colletion – Mining of Mineral Deposits, pp. 203–205.

Walsh, M.R., Koh, C.A., Sloan, E.D., Sum, A.K. and Wu, D.T. (2009), «Microsecond Simulations of Spontaneous Methane Hydrate Nucleation and Growth», Science, Vol. 326, pp. 1095–1098, https://doi.org/10.1126/science.1174010

Sloan, D.E. and Koh, C. (2007), «Clathrate Hydrates of Natural Gases, Third Edition», Chemical Industries, at: https://doi.org/10.1201/9781420008494


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Technological safety of sustainable development of coal enterprises / V.Bondarenko, V.Cherniak, F.Cawood, V.Chervatiuk // Mining of Mineral Deposits. – 2017. – № 11 (2). – Р. 1−11 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.15407/mining11.02.001.
  2. Modern experience of low-coal seams underground mining in Ukraine / M.V. Petlovanyi, V.H. Lozynskyi, P.B. Saik, K.S. Sai // International Journal of Mining Science and Technology. – 2018. – № 28 (6). – Р. 917–923 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2018.05.014.
  3. Basin-centered gas evaluated in Dnieper-Donets basin, Donbas foldbelt, Ukraine / B.E. Law, G.F. Ulmishek, J.L. Clayton, B.P. Kabyshev, N.T. Pashova and other // Oil and Gas Journal. – 1998. – № 96. – Р. 74–78.
  4. Sai K. Utilization of mine methane and their transportation in gas hydrates state / K.Sai, K.Ganushevych // Mining of Mineral Deposits. – 2014. – № 8 (3). – Р. 299−307 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.15407/mining08.03.299.
  5. Майдуков Г.Л. Ресурсный потенциал шахтного метана в энергетике Украины / Г.Л. Майдуков // Уголь Украины. – 2015. – № 10. – С. 38−45.
  6. Demirbas A. Methane gas hydrate: as a natural gas source / A.Demirbas // Green Energy and Technology. – 2010. – P. 113–160.
  7. Goyal A. Gas hydrate potential and development for methane storage / A.Goyal, J.Stagner, D.Ting // Methane and Hydrogen for Energy Storage. – 2016. – № 7. – Р. 137–153 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.1049/pbpo101e_ch8.
  8. Economic efficiency of methane extract from gas hydrates deposits of heterogeneous structure / K.Sai, M.Petlovanyi, V.Lozynskyi, P.Saik // Journal of Donetsk Mining Institute. – 2018. – № 2. – Р. 7−17 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.31474/1999-981x-2018-2-7-17.
  9. Carroll J. Combating hydrates using heat and pressure / J.Carroll // Natural Gas Hydrates. – P. 197–229 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.1016/b978-0-12-800074-8.00007-7.
  10. Gas hydrate dissociations in Mallik hydrate bearing zones A, B, and C by depressurization: effect of salinity and hydration number in hydrate dissociation / M.Uddin, F.Wright, S.Dallimore, D.Coombe // Journal of Natural Gas Science and Engineering. – 2014. – № 21. – Р. 40–63.
  11. Mallik gas hydrate production research program. – 2018 [Electronic resource]. – Access mode : http://mallik.nwtresearch.com/index-2.html.
  12. MH21 Research Consortium / Research consortium for methane hydrate resources in Japan. – 2018 [Electronic resource]. – Access mode : http://www.mh21japan.gr.jp/english/.
  13. Innovative approach to the integrated use of energy resources of underground coal gasification / P.Saik, M.Petlovanyi, V.Lozynskyi, K.Sai, A.Merzlikin // Solid State Phenomena. – 2018. – № 277. – Р. 221–231 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ssp.277.221.
  14. Bondarenko V. Study of the formation mechanism of gas hydrates of methane in the presence of surface-active substances / V.Bondarenko, O.Svietkina, K.Sai // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. – 2017. – № 5. – Р. 48–55.
  15. The results of gas hydrates process research in porous media / V.Bondarenko, K.Sai, K.Ganushevych, M.Ovchynnikov // New Developments in Mining Engineering: Theoretical and Practical Solutions of Mineral Resources Mining. – 2015. – P. 123–127 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.1201/b19901-23.
  16. Ovchynnikov M. Methodology of gas hydrates formation from gaseous mixtures of various compositions / M.Ovchynnikov, K.Ganushevych, K.Sai // Annual Scientific-Technical Colletion – Mining of Mineral Deposits. – 2013. – P. 203–205.
  17. Microsecond simulations of spontaneous methane hydrate nucleation and growth / M.R. Walsh, C.A. Koh, E.D. Sloan, A.K. Sum, D.T. Wu // Science. – 2009. – № 326. – P. 1095–1098 [Electronic resource]. – Access mode : https://doi.org/10.1126/science.1174010.
  18. Sloan D.E. Clathrate hydrates of natural gases / D.E. Sloan, C.Koh. – New York : Chemical Industries, 2007. – 752 р.




Copyright (c) 2019 Катерина Сергіївна Сай, Михайло Григорович Петльований, Павло Богданович Cаїк, Василь Григорович Лозинський, Олена Валентинівна Черняєва

Ліцензія Creative Commons
Це видання ліцензовано за ліцензією Creative Commons Із Зазначенням Авторства - Некомерційна 4.0 Міжнародна.