Исследование процесса закачки диоксида углерода в метаногидратные пласты с учетом реальных свойств газов

УДК 622.279.72

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЗАКАЧКИ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В МЕТАНОГИДРАТНЫЕ ПЛАСТЫ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ

СВОЙСТВ ГАЗОВ

М.В. Столповский, М.К. Хасанов, П.А. Кулаков

Построена математическая модель замещения CH4 на CO2 в метаногидрат-ном пласте при инжекции углекислого газа, учитывающая конечную протяженность пласта, реальные свойства газа, эффект Джоуля-Томсона и адиабатическое сжатие. Полученная задача с подвижной межфазной границей решена численно методом ловли фронта в узел сетки. Доказано, что в зависимости от параметров нагнетаемого углекислого газа и параметров, характеризующих исходное состояние системы, процесс может происходить как с образованием только газогидрата углекислого газа, так с образованием как газогидрата углекислого газа, так и смеси метана и воды. Показано, что режим с разложением газогидрата метана на газ и воду (т.е. режим с двумя подвижными границами фазовых переходов) реализуется в низкопроницаемых пористых средах, а также при высокой температуре и низком давлении закачиваемого углекислого газа. Исследована зависимость скорости восстановления метана от проницаемости и начального пластового давления.

Ключевые слова: замещение, инжекция СО2, метаногидратный пласт, реальные свойства газов, подвижная граница фазовых переходов.

Введение

Газовые гидраты представляют собой твердые кристаллические соединения газа и воды, образующиеся при высоких давлениях и низких температурах. Пристальное изучение гидратов природных газов связано, в первую очередь, с тем, что они содержат в себе очень большое количество

3 3

газа (в основном метана). Так, 1 м гидрата может содержать до 160 м газа. В основном залежи газогидратов расположены в толще морей и океанов, где реализуются термобарические условия их существования. Для извлечения газа из таких гидратных месторождений предполагаются их термическая обработка [1, 2], разгерметизация (сброс давления) [3 - 5], а также ввод ингибиторов [6]. Однако такие воздействия, приводящие к разложению газогидратов, могут привести к ослаблению дна океана, что приведет к крайне неблагоприятным последствиям [7]. Как показали эксперименты, возможность извлечения природного газа из газогидратных пластов возможна также при инжекции в них углекислого газа [8]. При этом углекислый газ связывается в гидратную фазу, высвобождая при этом свободный метан. Такая реакция возможна потому, что гидрат углекислого газа термодинамически более стабилен, чем гидрат метана при [9, 10].

Эксперименты по замещению гидрата метана гидратом углекислого газа при нагнетании газообразного С02 представлены, в частности, в работах [11, 12]. Динамика замещения метана жидким углекислым газом пред-

ставлена в работе [13]. Исследование процесса разложения газогидрата метана при инжекции теплого углекислого газа в пористую среду, насыщенную метаном и его газогидратом, рассмотрены в работах [14, 15]. Численное решение задачи об инжекции СО 2 в пласт конечной протяженности было рассмотрено в [16]. Следует отметить, что в работах [14, 15] автомодельное решение было получено для пластов бесконечной длины, что является некоторым приближением. При этом газ, как и в [16], полагался ка-лорически совершенным. В настоящей работе представлена математическая модель замещения СН4 на С02 в метаногидратном пласте при инжекции углекислого газа, учитывающая конечную протяженность пласта, реальные свойства газа, эффект Джоуля - Томсона и адиабатическое сжатие.

Рассмотрим однородный пористый пласт протяженности Ь, кровля и подошва которого непроницаемы и теплоизолированы. Будем полагать, что в начальный момент пласт полностью насыщен метаном и его гидратом, давление р0 и температура Т0 которых соответствуют условиям их стабильного существования, т.е. Т0 < Т,(т)(р0), где Тз(т)(р0) - равновесная температура системы «гидрат СН - вода - СН^), соответствующая давлению р0. Будем полагать, что через левую границу пласта (х = 0) закачивается диоксид углерода, давление ре и температура Те соответствуют условиям стабильного существования смеси СО2 и его гидрата, т.е. Те < Т,(С)(ре), где Т,(С)(ре) - равновесная температура системы «гидрат СО 2 - вода - СО2». В результате такой инжекции СО 2 в пласте образуются две области. Так, поры ближней области, примыкающей к левой границе пласта, содержат углекислый газ и его гидрат; поры дальней области заполнены метаном и его гидратом. При этом возникает устойчивая подвижная граница, движущаяся с течением времени вглубь пласта и разделяющая указанные выше области. Ее устойчивость следует из того, что течения в пористых средах являются ламинарными, а также большей, по сравнению с метаном, вязкостью углекислого газа. При описании процессов тепломассопереноса в пористых средах примем следующие допущения: пористость постоянна; скелет пористой среды, гидрат и вода являются несжимаемыми и неподвижными; температура пористой среды и насыщающего ее вещества является одинаковой. При этом положим, что гидраты метана и углекислого газа являются двухкомпонентными системами с массовой концентрацией газа От и ОС соответственно.

Система основных уравнений, описывающая процессы фильтрации и теплопереноса в пористой среде и представляющая собой законы сохранения масс и энергии, закон Дарси и уравнение состояния, в прямолинейно-параллельном случае при отмеченных выше допущениях в каждой из областей имеет вид

д д % ^ё^ё ) + ^ ^ё^ёиё ) = 0;

дТ

рС + р ёСе и ё

'дТ дрЛ — + 8 ё —

дх 6 дх

/

д Л дТ ^

Л-

дх ^

дх

др

р ёСё ^ё ^ ё ^ = 0' С1)

ф^ё и ё =

к

ё дР

р ё =

Р

^ ё =

1

- 8

ё

77

Цё дх' ' ё 2ёКёТ' рёСё

РС = (1 -ф)р8кС8к +ф Е р]С] ; Л = (1 -ф)Л+ф Е

7 =ёА1 7 =ёА1

где т - пористость;р - давление; Т- температура; Б/, р/, С/ и X/ (/' = g, Н, I) -соответственно насыщенность пор, плотность, удельная массовая теплоемкость и теплопроводностьу-й фазы ^ - газ, Н - газогидрат, I - вода); кё, Яё, цё (£ = с, т) - соответственно скорость, проницаемость, газовая

постоянная, динамическая вязкость, коэффициент дросселирования и адиабатический коэффициент £-ой газовой фазы (с - углекислый газ, т -метан); р5к, и Ск - плотность, коэффициент теплопроводности и удельная теплоемкость скелета пористой среды; р С и X - удельная объемная теплоемкость и коэффициент теплопроводности системы «пласт - насыщающее вещество».

Зависимость коэффициента фазовой проницаемости для газа от газонасыщенности и абсолютной проницаемости к0 зададим следующим образом [17]:

кё = к0(£ = с, т).

Коэффициент сверхсжимаемости для метана будем находить на основе уравнения Латонова - Гуревича [18]:

2т = [0,17376 • 1п(Т / Тс) + 0,73]р/р + 0,1р / рс, где Тс и рс - эмпирические критические параметры для газа.

Для коэффициента сверхсжимаемости углекислого газа будем использовать линейную аппроксимацию [19]

2с = -0,006р /106 + 0,998.

Из системы (1) можно получить уравнения пьезопроводности и температуропроводности:

1 Ф(0

?

дг

у( р) —

Х(0 дх

р(0 др(»

^лЪл дх

д^ = х

р(0 др(о

г(1)Т(1) дх

Ч0Т(0 дг

+ 8

ё

дм

х

+

+ х

(Т )_д_ х

'дТп

а)

х

+)

р(}) др(1) 2(1)Т(1) дг

где х

К

Ме Ф

х

к

т

Мтф(1 - ^

X,

Секе

ХЯеМе

X,

Сткт т

У

фСек^е Ле .

У

I

_ фСт8тЛт . х(Г) =_

(2) = ЯтрС 'х рС

Здесь и далее нижние индексы в скобках / = 1, 2 относятся соответственно к параметрам первой и второй областей.

Как было отмечено выше, при инжекции СО 2 в метаногидратный пласт возникают две области и подвижная граница фазового перехода х = Х(И), разделяющая их. Поэтому условия сохранения масс газов и воды на ней имеют вид [14 - 16]

фрс^е(ис - х(п)) = фркс^Ис^е:х(п), Фрт^т(ит - х(п)) = фркт^кт^тх(и),

ФРс

Поскольку объемная насыщенность гидратом метана у (Бкт = у), то из последнего уравнения системы (4) для объемной насыщенности гидратом СО2 получим

рт

-V •

ре

Применив к первым двум уравнениям системы (4) закон Дарси, условия баланса массы газа и тепла на подвижной границе фазового перехода х = Х(И) можно представить в виде

К ^рс_

Ме дх

кт дРт

фх

М т

дх

= фх.

Рс

дТ дТ

= Ф(Р/ААС - Ра Аи)*(л).

дх дх

Здесь ЬНс и Ькт - соответственно удельные теплоты образования гидратов диоксида углерода и метана.

Начальные условия, а также условия на границах пласта представим в виде

X = 0: р = ро, Т = То (0 < х < Ь),

х = 0: р = ре, Т = Те

х = Ь: р = р0,

дТ дх

= 0

(X > 0),

(х > 0).

Для решения задачи (2), (3) с начальными и граничными условиями (6) и условиями (5) на подвижной границе фазового перехода исходные уравнения представляются в неявном конечно -разностном виде. Для реше-

ния такой системы применялся метод ловли фронта в узел пространственной сетки [16, 20] в сочетании с алгоритмом прогонки и метода итераций.

На рис. 1 представлены для момента времени ? = 50 сут распределения температуры и давления в пласте при нагнетании углекислого газа под давлением ре = 3,4 МПа и температурой Те = 274 К.

Рис. 1. Распределения температуры и давления при нагнетании холодного газа в момент времени * = 50 сут

Для остальных параметров, характеризующих систему приняты следующие значения: V = 0,2, к0 = 10-15 м2, р0 = 3 МПа, Т0 = 274 К, рС = 2,5-106 Дж / (К-м3),Х = 2 Вт / (м-К), Оа = 0,28, От = 0,13,

= 189 Дж / (кг-К), Ят = 520 Дж/(кг-К), рм = 1100 кг / м3, рНт = 900 кг / м3, ^ = 1,340"5 Па^с, цт = 10-5 Па^с, Ьы = 4,1-105 Дж/кг, Ькт = 4,5405 Дж/кг, Са = 800 Дж/(кг^К), Ст = 1560 Дж/(кг^К) ес = 13,947 К / МПа, ет = 4,5 К / МПа , Ь = 100 м. Из рис. 1 видно, что замещение метана на углекислый газ в газогидрате сопровождается нагревом пласта. Это обусловлено тем, что произведение плотности газогидрата, удельной массовой теплоты гидратообразования и гидратонасыщенности для углекислого газа больше, чем метана:

Ркс-^кс^кс > Ркш^кш ш На рис. 2 для момента времени ? = 180 сут представлены распределения температуры и давления в пласте при нагнетании теплого газа с температурой Те = 281 К.

Т, К 280

278

276

274

р, МПа 3.3

3.2

3.1

а) V

т, К 280

5----

0 10 20 х,м

\

х

—с 5-

278

276

274 р, МПа 3.16

3.12

3.08

3.04

10 20 х,м 0 10 20 м

0 10 20 м

-с т-

Рис. 2. Распределения температуры и давления при нагнетании теплого газа в момент времени * = 180 сут: а - непротиворечивый случай ре = 3,4 МПа; Ь - противоречивый случай ре = 3,2 МПа

Из рис. 2 видно, что при высоком значении давления нагнетания углекислого газа (случай а) температура пласта (сплошная линия) во второй области ниже равновесной температуры разложения газогидрата метана (штриховая линия). Следовательно, в этом случае решение с одной границей фазовых переходов дает адекватное математическое описание процесса. При более низком значении давления закачиваемого углекислого газа (случай Ь) температура пласта перед фронтом фазовых переходов (т.е. во второй области) на некотором участке поднимается выше равновесной температуры разложения газогидрата метана, что соответствует перегреву метаногидрата на этом участке.Таким образом, необходимо вводить вторую границу фазовых переходов, на которой происходит разложение гидрата СН4 на метан и воду. Соответственно в этом случае необходимо вводить промежуточную область, частично насыщенную свободной водой.

Были проведены вычислительные эксперименты для определения критического значения температуры инжектируемого углекислого газа Тсг, выше которого происходит разложение метаногидрата на газ и воду. На рис. 3 приведена зависимость величины критического значения температуры закачиваемого газа от давления р0 (а) и проницаемости пласта (Ь) для момента времени ? = 15 сут после начала инжекции.

а

б

Рис. 3. Зависимость критической температуры: от исходного

давления на момент времени * = 15 сут, ре = 3,5 МПа - 1(а); ре = 3,45 МПа - 2(Ь), Зависимость критической температуры от исходной проницаемости пласта, р0 = 3 МПа -1; р0 = 3,2 МПа - 2

Из рис. 3 видно, что при увеличении проницаемости и давления инжекции, а также при уменьшении давления р0 критическое значение температуры инжекции возрастает, при чем тем быстрее, чем ниже исходная температура пласта.

Таким образом, режим с замещением метана на углекислый газ в газогидрате (т.е. без разложения газогидрата на газ и воду) реализуется в высокопроницаемых средах, а также в случае больших перепадов давления Ар = ре - р0 в пласте. Это обусловлено тем, что в этом случае фронт замещения метана на углекислый газ в газогидрате (скорость которого возрастает с увеличением скорости течения газа в пласте) распространяется значительно дальше, чем область прогрева пористой среды. Соответственно в этом случае вторая зона не успевает прогреваться до значений температур, вызывающих диссоциацию метаногидрата на метан и воду.

Скорость восстановления метана из газогидрата определяется скоростью движения фронта фазовых переходов. На рис. 4 представлены за-

коны движения границы перехода при различных значениях проницаемости пласта и исходного давления системы. Рис. 4 показывает, что скорость фронта замещения метана на углекислый газ увеличивается с ростом проницаемости пласта и уменьшением давления р0.

а

б

Рис. 4. Закон движения границы фазового перехода: а - k0 = 1015м2 - 1, к0 = 51015 м2 - 2;

Это обусловлено тем, что скорость границы замещения определяется скоростью течения газа в пласте, которая в соответствии с законом Дар-си прямо пропорциональна градиенту давления в пласте и обратно пропорциональна проницаемости пористой среды.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда

Список литературы

1. Thermodynamic evaluation of thermal recovery of gas from hydrates in the earth / G.D. Holder, P.F. Angert, V.T. John, S. Yen // J Pet. Technol. 1982. V. 34 (5). P. 1127 - 1132.

2. Experimental study on gas production from methane hydrate-bearing sand by hot-water cyclic injection / X. Yang, C.Y. Sun, Q. Yuan, P.C. Ma, G.J. Chen // Energy Fuels. 2010. V. 24 P. 5912 - 5920.

3. Lee J., Park S., Sung W. An experimental study on the productivity of dissociated gas from gas hydrate by depressurization scheme // Energy Convers Manage. 2010. V. 51. P. 2510 - 2515.

4. Experimental investigation of methane hydrate decomposition by de-pressurizing in porous media with 3-Dimension device / K.H. Su, C.Y. Sun, X. Yang, G.J. Chen, S.S. Fan // J Nat Gas Chem. 2010. V. 19. P. 210 - 216.

5. A three-dimensional study on the formation and dissociation of methane hydrate in porous sediment by depressurization / X. Yang, C.Y. Sun, K.H. Su, Q. Yuan, Q.P. Li, G.J. Chen // Energy Convers Manage. 2012. V. 56. P. 1 -7.

6. Gas production from hydrate bearing sands by inhibitor injection using a three-dimensional reactor / Q. Yuan, C.Y. Sun, X. Yang, P.C. Ma, Z.W. Ma, Q.P. Li et al. // Energy Fuels. 2010. V. 25. P. 3108 - 3115.

7. Towards improved ground models for slope instability evaluations through better characterization of sediment-hosted gas-hydrates / D.A. Gunn [et al.] // Terra Nova. 2002. V. 14. P. 443 - 451.

8. Transport and storage of CO2 in natural gas hydrate reservoirs / G. Ersland, J. Husebo, A. Graue, B. Kvamme // Energy Procedia, 2009. V. 1. P. 77 - 84.

9. Goel N. In situ methane hydrate dissociation with carbon dioxide sequestration: current knowledge and issues // J Petrol Sci Eng, 2006. V. 51. P. 169-84.

10. Ohgaki K., Takano K, Moritoki M. Exploitation of CH4 hydrates under the Nankai Trough in combination with CO2 storage // Kagaku kogaku ronbunshu, 1994. V. 20. P. 121 - 123.

11 Recovering methane from solid methane hydrate with carbon dioxide / H. Lee, Y. Seo, Y.T. Seo, I.L. Moudrakovski, J.A. Ripmeester // Angew Chem. Int. Ed, 2003. V. 42. P. 5048 - 5051.

12. Methane recovery from methane hydrate using pressurized CO2 / M. Ota, Y. Abe, M. Watanabe, R.L. Smith, H. Inomata // Jr. Fluid Phase Equilib. 2005. V. 228. P. 553 - 559.

13. Methane recovery from natural gas hydrate in porous sediment using pressurized liquid CO2 / Y. Qing, S. Chang-Y., L. Bei, W. Xue, M. Zheng-Wei, M. Qing-Lan, Y. Lan-Y., Ch. Guang-Jin, Qing-Ping Li, L. Shi, Zh. Ke // Energy Conversion and Management. 2013. V. 67. Р. 257 - 264.

14. Хасанов М.К., Шагапов В.Ш. Разложение газогидрата метана в пористой среде при инжекции теплого углекислого газа // Инженерно -физический журнал. 2016. Т. 89. № 5. С. 1129 - 1140.

15. Theoretical research of the gas hydrate deposits development using the injection of carbon dioxide / V.Sh. Shagapov, M.K. Khasanov, N.G. Musa-kaev, Duong Ngoc Hai// International J. of Heat and Mass Transfer. 2016. V. 107. P. 347 - 357.

16. Гималтдинов И.К., Столповский М.В., Додова М.И. Численное решение задачи об образовании гидрата двуокиси углерода в пористом пласте, изначально насыщенном гидратом метана. // Известия Томского

политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2017. Т. 328. № 6. С. 91 - 98.

17. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1982. 211 с.

18. Алиев З.С., Самуйлова Л.В. Мараков Д.А. Разработка месторождений природных газов: учеб. пособие. М. МАКС Пресс, 2011. 340 с.

19. Grobe M., Pashin J.C., Dodge R.L. Carbon Dioxide Sequestration in Geological Media: State of the Science: AAPG, 2009. 715 p.

20. Васильев В.И., Попов В.В., Тимофеева Т.С. Вычислительные методы в разработке месторождений нефти и газа. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2000. 126 c.

Столповский Максим Владимирович, канд. физ.-мат. наук, доц., s maxim.pmm@mail.ru. Россия, Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет; Стерлитамак, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета,

Хасанов Марат Камилович, канд. физ.-мат. наук, доц., зав. кафедрой hasanovmk@mail.ru, Россия, Стерлитамак, Стерлитамакский филиал Башкирского государственного университета,

Кулаков Петр Алексеевич, канд. техн. наук, доц. kulakov.p.a@mail.ru, Россия, Уфа, Уфимский государственный нефтяной технический университет

THE STUDY OF THE INJECTION PROCESS OF CARBON DIOXIDE IN METHANEHYDRA TE LAYERS TAKING INTO ACCOUNT THE REAL PROPERTIES

OF GASES

M.V. Stolpovskii, M.K. Khasanov, Р.А. Kulakov

A mathematical model of the replacement of CH4 by CO2 in methane-hydrate reservoir by injection of carbon dioxide, taking into account the finite length of the reservoir, the real gas properties, the effect of Joule-Thomson and adiabatic compression. There is a task with a moving interfacial boundary is solved numerically by the method of catching the front in the grid node. It is proved that depending on the parameters of the injected carbon dioxide and the parameters characterizing the initial state of the system, the process can occur with the formation of a hydrate of carbon dioxide, with the formation as hydrate of carbon dioxide and a mixture of methane and water. It is shown that the mode decomposition of methane hydrate into gas and water (i.e. mode with two moving boundaries of phase transitions) is implemented in low-permeability porous media, as well as at high temperature and low pressure of the injected carbon dioxide. The dependence of the recovery rate of methane from the permeability and initial reservoir pressure was studied.

Key words: substitution, injection of CO2 methane-hydrates layer, the real properties of gases, moving boundary phase transitions.

Stolpovskii Maxim Vladimirovich, Candidate of Physical-Mathematical Sciences, Docent, s maxim.pmm@mail.ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University; Sterlitamak, Sterlitamak branch of Bashkir State University,

Khasanov Marat Kamilovich, Candidate of Physical-Mathematical Sciences, Docent, Head of Department of applied informatics and programming, hasanovmk@mail.ru, Russia, Sterlitamak, Sterlitamak branch of the Bashkir State University,

Kulakov Petr Alekseevich, Ph.D., Candidate of Technical Sciences, Docent, ku-lakov.p.a@mail.ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University

Reference

1. Thermodynamic evaluation of thermal recovery of gas from hydrates in the earth / G.D. Holder, P.F. Angert, V.T. John, S. Yen // J Pet. Technol, 1982. V. 34 (5). P. 1127 -1132.

2. Experimental study on gas production from methane hydrate-bearing sand by hot-water cyclic injection / X. Yang, C.Y. Sun, Q. Yuan, P.C. Ma, Chen G.J. // Energy Fuels, 2010. V. 24 P. 5912 - 5920.

3. Lee J., Park S., Sung W. An experimental study on the productivity of dissociated gas from gas hydrate by depressurization scheme // Energy Convers Manage, 2010. V. 51. P. 2510 - 2515.

4. Experimental investigation of methane hydrate decomposition by de-pressurizing in porous media with 3-Dimension device / K.H. Su, C.Y. Sun, X. Yang, G.J. Chen, S.S. Fan // J Nat Gas Chem. 2010. V. 19. P. 210 - 216.

5. A three-dimensional study on the formation and dissociation of me-thane hydrate in porous sediment by depressurization / X. Yang, C.Y. Sun, K.H. Su, Q. Yuan, Q.P. Li, G.J. Chen // Energy Convers Manage, 2012. V. 56. P. 1 - 7.

6. Gas production from hydrate bearing sands by inhibitor injection us-ing a three-dimensional reactor / Q. Yuan, C.Y. Sun, X. Yang, P.C. Ma, Z.W. Ma, Q.P. Li et al. // Energy Fuels, 2010. V. 25. P. 3108 - 3115.

7. Towards improved ground models for slope instability evaluations through better characterization of sediment-hosted gas-hydrates / D.A. Gunn, L.M. Nelder, C.A. Rochelle, K. Bateman et al. // Terra Nova, 2002. V. 14. P. 443 - 451.

8. Transport and storage of CO2 in natural gas hydrate reservoirs / G. Ersland, J. Husebo, A. Graue, B. Kvamme // Energy Procedia, 2009. V. 1. P. 77 - 84.

9. Goel N. In situ methane hydrate dissociation with carbon dioxide se-questration: current knowledge and issues // J Petrol Sci Eng 2006. V. 51. P. 169-84.

10. Ohgaki K., Takano K, Moritoki M. Exploitation of CH4 hydrates under the Nan-kai Trough in combination with CO2 storage // Kagaku kogaku ronbunshu, 1994. V. 20. P. 121 - 123.

11 Recovering methane from solid methane hydrate with carbon dioxide / H. Lee, Y. Seo, Y.T. Seo, I.L. Moudrakovski, J.A. Ripmeester // Angew Chem. Int. Ed, 2003. V. 42. P. 5048 - 5051.

12. Methane recovery from methane hydrate using pressurized CO2 / M. Ota, Y. Abe, M. Watanabe, R.L. Smith, H. Inomata // Jr. Fluid Phase Equilib, 2005. V. 228. P. 553 -559.

13. Methane recovery from natural gas hydrate in porous sediment using pressurized liquid CO2 / Y. Qing S. Chang-Y., L. Bei, W. Xue, M. Zheng-Wei, M. Qing-Lan, Y. Lan-Y.,

Ch. Guang-Jin, Qing-Ping Li, L. Shi, Zh. Ke // Energy Conversion and Management, 2013. V. 67. R. 257 - 264.

14. Hasanov M.K., SHagapov V.SH. Razlozhenie gazogidrata metana v poristoj srede pri inzhekcii teplogo uglekislogo gaza // Inzhenerno-fizicheskij zhurnal, 2016. T. 89. № 5. S. 1129 - 1140.

15. Theoretical research of the gas hydrate deposits development using the injection of carbon dioxide / V.Sh. Shagapov, M.K. Khasanov, N.G. Musakaev, Duong Ngoc Hai// International J. of Heat and Mass Transfer, 2016. V. 107. P. 347-357.

16. Gimaltdinov I.K., Stolpovskij M.V., Dodova M.I. CHislennoe reshenie zadachi ob obrazovanii gidrata dvuokisi ugleroda v poristom plaste, iznachal'no nasyshchennom gid-ratom metana. // Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Inzhiniring georesur-sov, 2017. T. 328. № 6. S. 91-98.

17. Barenblatt G.I., Entov V.M., Ryzhik V.M. Dvizhenie zhidkostej i gazov v pri-rodnyh plastah. M.: Nedra, 1982. 211 c.

18. Aliev Z.S., Samujlova L.V. Marakov D.A. Razrabotka mesto-rozhdenij prirod-nyh gazov: uchebnoe posobie. M. MAKS Press, 2011. 340 s.

19. Grobe M., Pashin J.C., Dodge R.L. Carbon Dioxide Sequestration in Geological Media: State of the Science: AAPG, 2009. 715 p.

20. Vasil'ev V.I., Popov V.V., Timofeeva T.S. Vychislitel'nye metody v razrabotke mestorozhdenij nefti i gaza. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, 2000. 126 c.

УДК 502.6

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ КАЛИЙНЫХ СОЛЕЙ

Е.А. Хайрулина, В.С. Хомич, М.Ю. Лискова

Приводится анализ воздействий калийных производств и изменений в природной среде ими вызванных в разных странах,на основании результатов исследований в зонах воздействия разработок Верхнекамского (Россия) и Старобинского (Беларусь) месторождений калийных солей и литературных данных по аналогичным объектам в Германии и Франции,. Показано, что несмотря на различия в составе добываемых пород и применяемых технологиях их переработки, калийные производства во всех странах сопровождаются накоплением больших объемов отходов с высоким содержанием водорастворимых солей и примесей на поверхности земли, и, как следствие, проблемами засоления почв, загрязнения поверхностных и подземных вод, деформации земной поверхности.

Ключевые слова: месторождения калийных солей, разработка, отходы, почвы, поверхностные воды, подземные воды, засоление, загрязнение, просадки.

Калий является одним из трех важнейших элементов (NPK) питания растений, обеспечивающих их нормальный рост и развитие. Потери калия в почвах при ведении сельского хозяйства восполняются внесением калий-содержащих удобрений. За последние 50 лет использование калийных