12.2. Анализ результатов исследования

Анализ полученных экспериментальных данных показывает, что в исследованных образцах различия в минеральном соста­ве и строении пород практически не от­ражаются в равновесных условиях обра­зования гидратов. Это, по всей видимос­ти, связано с литологической общности пород, близостью гранулометрического состава образцов в естественном сложении, взятых из одного и того же пласта.

Для изучения кинетики гидратообразования в пористой среде в состав природ­ного газа добавлен гелий (объемная доля 0,05%). Гелий не участвует в процессе, а служит индикатором его течения.

Эксперименты проводились в изобари­ческих и близких к изотермическим услови­ях. Изобарические условия обеспечивались, газовым редактором, изотермические - большой теплоемкостью горных пород и подбо­ром опытным путем скорости охлаждения образцов в интервале 278 К до температуры, кристаллизации. Она не превышала 0,5 К/ч, что исключает повышение темпе­ратуры образца за счет теплоты фазового перехода. По стабилизации содержания ге­лия в газовой фазе определяют время окончания процесса образования гидратов.

Экспериментально установлено, что водонасыщенность пор составляет 0,6. При такой водонасыщенности обеспечивается первоначальная связанность газовой фазы и постигается максимальная поверхность контакта газ - вода и гидратонасыщенность.

Известно, что природные газы, близкие по плотности к газу Северо-Нельбинской ГКП, образуют техногенные гидраты с приблизи­тельной формулой М(6.5 7,5) , где М – моль гидратообразования. В условиях проведенных экспериментов фактическое коли­чество перешедшего в гидрат газа удовлетворительно совпадает с расчетным только для песков (табл. 2). Для доломитов и песчаников оно меньше расчетного, хотя площади контакта газ - вода у доломитов и песчаников на порядок больше, чем у песка. Это об­стоятельство можно объяснить большим со­держанием связанной воды в консолидиро­ванных доломитах и песчаниках, содержащих глинистые минералы, чем в песках.

Таблица 12.2

^{Фактический и расчетный объемы гидратного газа при приеме образца 1,36*10-4 м}3

Повышение давления газа-гидратообразователя способствует росту скорости обра­зования гидратов. Время перехода газа в гидрат в пределах давлений 3,0-5,0 МПа для воломита составляет 1,5-2 ч, песча­нка 3-4 ч, песка 5-6 ч.

Повышение давления газа-гидратообразователя также способствует повышению объема, перешедшего в гидратную фазу газа. Это характерно для образцов доломитов и песчаников, оценочные средние радиусы которых на порядок меньше, чем у песков.

Для песков ( ) повышение давления хотя и ускоряет об­разование гидратов, однако незначитель­но влияет на количество перешедшего в твердую фазу газа.

Большая удельная по­верхность доломитов и песчаников способ­ствует уменьшению времени образования гидратов, но при этом количество перешед­шей в гидрат воды (гидратонасыщенность) определяется поровым составом образцов. Таким образом, на условия гидратообразования в пластовых условиях метегеро-ичерского водоносного горизонта значительное влияние оказывает минерализация пласто­вой воды. Снижение температуры гидратообразования за счет минерализации пласто­вой воды с газом Северо-Нельбинской ГКП составляет 8 К. Влияние пористой среды на условия гидратообразования заметно только при малых влажностях горных пород, когда поровая влага находится в связанном состоянии и ее можно отнести твердой фазе. Время перехода газа в твердую гидратную фазу и доля перешедшей в гидрат поровой влаги зависят от удельной поверхности и порового состава образцов горных пород. Результаты подобных исследований для конкретных пла­стовых условий могут быть полезны для проектирования локальных газоводонепроницаемых участков в горной практике и строитель­стве, а также для создания подземных храни­лищ газа в гидратном состоянии.