ISSN 2658–5782
DOI 10.21662
Electronic Scientific Journal


© Институт механики
им. Р.Р. Мавлютова
УФИЦ РАН

Яндекс.Метрика web site traffic statistics

Shagapov V.Sh., Zapivakhina M.N. Melting of ice in a porous medium saturated with ice and gas while injecting warm water. Multiphase Systems. 13 (2018) 4. 112–117.
2018. Vol. 13. Issue 4, Pp. 112–117
URL: http://mfs.uimech.org/mfs2018.4.016,en
DOI: 10.21662/mfs2018.4.016
Melting of ice in a porous medium saturated with ice and gas while injecting warm water
Shagapov V.Sh.*, Zapivakhina M.N.**
*Institute of Mechanics and Engineering, Kazan Scientific Center of the RAS, Kazan
**Bashkir State University, Ufa

Abstract

The numerical models for the injection of warm water (in the temperature range from 300 to 340 K) into a cold porous formation are considered. Simplified models describing the processes of heat and mass transfer are proposed. The influence of the parameters determining the initial state of the porous medium, the boundary pressure, temperature and moisture content on the rate of propagation of hydrodynamic and temperature fields in the porous medium is investigated. It has been established that it is economically feasible to melt frozen soils saturated with ice and gas (air) at a sufficiently low temperature of the injected water (about 300 K).

Keywords

injection,
filtration,
porous medium,
ice formation,
ice melting

Article outline

Problem: Analysis of the influence of the intensity of water injection on the dynamics of hydrodynamic and temperature fields in a porous medium.

Methods: The problem is solved using a self-similar variable using fundamental equations and methods of continuum mechanics.

In a study was determined:

1. It is shown that when ice melts in a highly permeable porous formation at the initial ice saturation Si0≤0.5, a temperature plateau is formed, indicating the prevailing role of convective heat transfer.

2. It has been established that an increase in the intensity of injection of warm water and its temperature does not lead to a significant increase in the decomposition of ice. The intensity of decomposition of ice in a porous medium is primarily determined by its initial characteristics: porosity, permeability and ice saturation.

References

  1. Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высшая школа, 1973. 448 с.
  2. Шагапов В.Ш., Чиглинцева А.С., Сыртланов В.Р. О возможности вымывания газа из газогидратного массива посредством циркуляции теплой воды // Прикладная механика и техническая физика. 2009. Т. 50, № 4 (296). С. 100–111.
    (DOI: 10.1007/s10808-009-0084-0)
  3. Шагапов В.Ш., Чиглинцева А.С., Белова С.В. Математическое моделирование нагнетания гидратообразующего газа в снежный массив, насыщенный тем же газом // Труды Института механики им. Р.Р. Мавлютова УНЦ РАН. 2016. Т. 11, № 2. С. 233–239.
    (DOI: 10.21662/uim2016.2.034)
  4. Чиглинцева А.С., Шагапов В.Ш. О нагнетании гидратообразующего газа в пласт снега, насыщенный тем же газом // Труды Института механики им. Р.Р. Мавлютова УНЦ РАН. 2017. Т. 12, № 2. С. 219–226.
    (DOI: 10.21662/uim2017.2.033)
  5. Шагапов В.Ш., Чиглинцева А.С., Белова С.В. Задача об образовании газогидрата в замкнутом объеме, насыщенном газом и снегом // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2017. № 46. С. 86–101.
    (DOI: 10.17223/19988621/46/11)
  6. Шагапов В.Ш., Хасанов М.К., Рафикова Г.Р. Вытеснение метана из газогидратного пласта при закачке диоксида углерода // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2016. № 44. С. 104–114.
    (DOI: 10.17223/19988621/44/9)
  7. Шагапов В.Ш., Рафикова Г.Р., Хасанов М.К. К теории образования газогидрата в частично водонасыщенной пористой среде при нагнетании метана // Теплофизика высоких температур. 2016. Т. 54, № 6. С. 911–920.
    (DOI: 10.7868/S004036441606017X)
  8. Шагапов В.Ш., Чиглинцева А.С., Рафикова Г.Р. О применимости квазистационарного решения уравнения диффузии в слое гидрата, образующегося на границе контакта газлед (вода) // Теоретические основы химической технологии. 2018. Т. 52, № 4. С. 458–465.
    (DOI: 10.1134/S0040357118040073)
  9. Лейбензон А.С. Движения природных жидкостей и газов в пористой среде. М.: ОГИЗ, 1947. 244 с.
  10. Гумеров Н.А. Автомодельный рост газового гидрата, разделяющего газ и жидкость // Изв. РАН. МЖГ. 1992. № 5. С. 78–85.
  11. Баренблатт Г.И., Ентов В.М., Рыжик В.М. Движение жидкостей и газов в природных пластах. М.: Недра, 1984. 211 с.
  12. Шагапов В.Ш., Запивахина М.Н. Численное моделирование процесса разложения газогидратов при инжекции газа в пористую среду // Теоретические основы химических технологий. 2012. Т. 46, № 3. С. 293–302.
    (DOI: 10.1134/S0040579512030098)
  13. Шагапов В.Ш., Галимзянов М.Н., Запивахина М.Н. Моделирование процесса образования льда при инжекции воды в пористую среду, насыщенную льдом и газом // Вестник Башкирского государственного университета. 2013. Т. 18, № 1. С. 22–26.
    (http://bulletin-bsu.com/archive/2013/1/5/)
  14. Шагапов В.Ш., Галимзянов М.Н., Запивахина М.Н. Моделирование процесса образования льда при нагнетании воды в сухую пористую среду // Известия Уфимского научного центра РАН. 2016. № 4. С. 14–18.
    (http://sciencerb.ru/vyp/4_2016/14-18.pdf)