ИКД
5013 Информационная
карта диссертации
04 кандидатская
05 докторская
5418 Исходящий номер.
дата.
 
5715 Язык
диссертации
 русский
5715 Инвентарный
номер
 
5409 Дата защиты
 2011‑12‑16 14:30
6444 Шифр научной
специальности
 25.00.08
7425 На соискание
степени
 кгмн
2061 Предствлено к защите:
61 Рукопись, в т.ч. научный доклад
52 Монография
43 Учебник
6147 Фамилия, Имя, Отчество соискателя
Гурьева Ольга Михайловна
Фамилия, инициалы
Ученая степень
Шифр научной специальности
6156 Научные руководители
Чувилин Е. М

6165 Официальные оппоненты
Якушев В. С
Голубев В. Н

6255
кгмн

4662
дгмн
дгн

6453

4626

5733 Кол‑во томов
5742 Кол‑во стр.
1
173
Номер тома
Кол‑во стр.

5751 Приложений
5787 Источников

171
5778 Таблиц
5760 Иллюстраций
31
55
Сведения об организации, в совете которой проходила защита
2457 Код ОКПО

2934 Телефон

2394 Телефакс

2754 Город
ауд. 415, геологический факультет МГУ
1332 Сокращенное наименование министерства (ведомства)

7452 Шифр совета
Д 501.001.30
2151 Полное наименование организации
Д 501.001.30
2358 Сокращенное наименование организации

2403 Код ВНТИЦ

2655 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

Сведения об организации, в которой работает соискатль
2988 Телефон

3087 Телефакс

2781 Город

2187 Наименование организации

2385 Сокращенное наименование организации

2682 Адрес организации (индекс, республика, область, город, улица, дом)

9045 Наименование диссертации
Процессы гидратообразования при захоронении СО2 в криолитозоне
9117 Реферат
Объект исследования и цель работы. Методы исследования и аппаратура. Теоретические и практические результаты и их новизна. Степень и эффективность внедрения. Область применения.
Актуальность исследования. В результате хозяйственной деятельности человека образуется большое количество диоксида углерода. Основными источниками выбросов CO2, в том числе   
в областях распространения многолетнемерзлых пород, являются крупные промышленные предприятия и тепловые электростанции. Дополнительным источником антропогенного CO2 могут   
стать предприятия по сжижению газа. Природные газы многих газовых и газоконденсатных месторождений России, в том числе на севере Западной Сибири, содержат примеси CO2 (порядка   
0,5  1,0 мол.%). В настоящее время активно обсуждаются проекты разработки ряда месторождений полуострова Ямал со сжижением природного газа и последующей доставкой потребителям   
танкерами. Технология сжижения предполагает практически полное отсутствие CO2 в природном газе, поэтому при подготовке газа к сжижению природный газ предварительно очищается   
от CO2. При этом образуется большое количество CO2, которое необходимо утилизировать.   
  
В связи с этим в мире разрабатываются проекты по захоронению CO2 в геологических формациях, некоторые из которых уже имеют применение в промышленном масштабе. В последнее   
время подмерзлотные горизонты также рассматриваются в качестве возможной среды для захоронения CO2, в том числе в виде газовых гидратов. Аргументами в пользу захоронения CO2   
в подмерзлотные горизонты является низкая проницаемость вышележащих мерзлых толщ, низкие температуры и, соответственно, устойчивость газогидратных образований, а также возможность   
захоронения на небольшую глубину.   
  
Захоронение CO2 в криолитозоне  технически очень сложная задача. Для лучшего понимания процессов гидратообразования, которые происходят при захоронении в криолитозоне, необходимо   
проведение специальных экспериментальных исследований.   
  
Цель работы состоит в экспериментальном изучении процессов образования и разложения гидратов CO2 в поровом пространстве дисперсных пород в связи с возможным захоронением CO2   
в криолитозоне.   
  
Основные задачи исследования:   
1. Разработать методику экспериментального изучения процессов гидратообразования в поровом пространстве пород из жидкого и газообразного CO2 при положительных и отрицательных   
температурах, а также процессов разложения гидратов CO2 в мерзлых породах.   
2. Установить закономерности гидратонакопления в системе: жидкий CO2  поровая вода.   
3. Выявить закономерности накопления гидрата CO2 в газонасыщенных породах при охлаждении и замерзании.   
4. Выявить особенности накопления гидрата CO2 в системе: газообразный CO2  поровый лед.   
5. Установить закономерности разложения гидратов CO2 в мерзлых породах при снижении равновесного давления и нагревании.   
  
Фактический материал и личный вклад автора.   
  
В основу диссертационной работы положены результаты экспериментальных исследований, проведенных автором в составе экспериментальной группы на кафедре геокриологии геологического   
факультета Московского Государственного Университета с 2005 по 2011 гг., а также в Национальном Исследовательском Центре Канады в 2008  2009 гг.   
  
При непосредственном участии автора в лаборатории кафедры геокриологии было проведено, обработано и проанализировано более 30 длительных экспериментов (продолжительность некоторых   
опытов составляла около 2 месяцев). Было выполнено более 500 определений газо‑ и гидратосодержания в дисперсных породах. В Национальном Исследовательском Центре Канады было   
проведено 37 экспериментов по изучению гидратообразования из жидкого CO2 при помощи метода ядерного магнитного резонанса.   
  
Методы исследования.   
  
В работе применялись методы лабораторного изучения процессов образования и разложения гидрата CO2 в поровом пространстве, а также свойств гидратосодержащих пород. Основным   
методом исследования являлся PVT метод, адаптированный для исследования кинетики накопления гидрата CO2 в поровом пространстве промерзающих и мерзлых пород, а также для изучения   
диссоциации газовых гидратов в мерзлых образцах грунта при неравновесном давлении и при термическом воздействии. Исследование кинетики гидратообразования в поровом пространстве   
из жидкого и газообразного CO2 и поровой воды проводилось с помощью метода ЯМР‑томографии. Для оценки проницаемости использовалась специальная экспериментальная установка   
по фильтрации газа в грунтовых образцах в условиях гидратообразования и замораживания.   
  
Научная новизна исследования:   
  
1. Разработана методика изучения гидратообразования в системе "жидкий CO2  поровая вода" и "газообразный CO2  поровый лед".   
  
2. Выявлено, что при насыщении поровой влаги диоксидом углерода температура замерзания понижается на 1,5  3 оС. Также установлено, что температура замерзания остаточной поровой   
влаги в CO2 ‑гидратосодержащих образцах достигает ‑2,5 ‑ ‑3 оС.   
  
3. Выявлены зависимости гидратообразования из газообразного CO2 от термобарических условий, дисперсности, минерального состава и влагонасыщенности пород, а также от фазовых   
переходов вода‑лед. При этом установлено, что при замерзании остаточной поровой влаги в CO2 ‑гидратонасыщенных грунтах интенсифицируется процесс гидратообразования, и дополнительно   
образуется до 30% газогидрата.   
  
4. Впервые получены экспериментальные данные по особенностям образования гидрата CO2 в мерзлых породах. При этом выявлено, что при отрицательных температурах, когда в поровом   
пространстве влага находится в основном в форме льда, протекают активные процессы накопления гидрата CO2.   
  
5. Впервые получены экспериментальные данные по гидратообразованию из жидкого CO2 и поровой воды. При этом показано, что скорость гидратообразования увеличивается при снижении   
температуры и влагонасыщенности песчаных пород, и практически не зависит от давления (в интервале 4,0 ‑ 5,4 МПа)   
  
Практическая значимость исследования:   
  
Выполненные экспериментальные исследования существенно расширили представления о механизмах и закономерностях накопления газогидратов, в том числе и гидрата CO2 в поровом   
пространстве горных пород, а также об условиях их разложения. Полученные результаты могут быть использованы для моделирования захоронения CO2 в виде газогидрата в криолитозоне   
и прогноза поведения гидратной залежи при изменении термобарических условий. Методические разработки были использованы ОАО "Газпром" для оценки метастабильности газовых гидратов   
криолитозоны в пределах Бованенковского газоконденсатного месторождения.   
  
Защищаемые положения:   
  
1. Комплексная методика изучения образования гидрата CO2 в поровом пространстве пород при положительных и отрицательных температурах и его диссоциации при снижении давления   
ниже равновесного и повышении температуры.   
  
2. Закономерности гидратообразования из жидкого CO2 и поровой воды.   
  
3. Закономерности гидратообразования в поровом пространстве пород при положительных и отрицательных температурах и оценка влияния фазовых переходов вода  лед на накопление   
порового гидрата CO2.   
  
4. Особенности проявления эффекта самоконсервации гидрата CO2 в мерзлых породах при снижении давления ниже равновесного.   
  
Апробация результатов исследования. Результаты и основные положения работы представлялись на международных и российских конференциях: Международная конференция "Рудные минералы   
Мирового океана  перспективы развития" (Санкт‑Петербург, 2006); 11 и 12 Международные конференции по физике и химии льда (Бремерхафен, 2006 и Саппоро, 2010); Международная   
конференция по газовым гидратам (Иркутск, 2007); Международная конференция по газовым гидратам (Тайвань, 2007); Международные научные конференции студентов, аспирантов и молодых   
ученых Ломоносов‑2007, 2008, 2009; Девятая Международная конференция по мерзлотоведению (Аляска, 2008); Шестая и Седьмая Международные конференции по газовым гидратам (Ванкувер,   
2008 и Эдинбург, 2011); Международная конференция "Перспективы освоения газогидратных месторождений" (Москва, 2009); Третья Европейская конференция по мерзлотоведению (Свальбард,   
2010); Конференция Европейского геологического союза (Вена, 2010).   
  
Публикации. Основные положения работы изложены в 20 публикациях, в том числе в 1 статье, рекомендованной ВАК и 2 статьях в международных рецензируемых сборниках.   
  
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит 173 страницы текста, состоит из введения, 6 глав и заключения. Работа содержит 55 рисунков и 31 таблицу. Список использованной   
литературы включает 44 отечественных и 127 зарубежных наименований.   
  
Благодарности. Работа выполнена под руководством кандидата геолого‑минералогических наук доцента Е.М. Чувилина, которому автор выражает искреннюю благодарность за помощь и   
всестороннюю поддержку, терпение и понимание в процессе выполнения и написания работы. Особая благодарность Б.А. Буханову, М.В. Лупачик и другим членам экспериментальной группы   
за помощь в выполнении экспериментальной программы. Автор признательна всем преподавателям и сотрудникам кафедры геокриологии геологического факультета МГУ за полученные знания   
в процессе обучения. Автор благодарна сотрудникам Национального Исследовательского Центра Канады: И.Л. Мудраковскому за помощь с проведением экспериментов, J. Ripmeester и   
H. Lu за консультации и помощь с постановкой экспериментов. Также автор выражает признательность профессорам В.А. Истомину и T. Uchida (университет Хоккайдо) за консультации   
и рекомендации.  
5436
Фамилия, инициалы
Должность
Уч. степень
Подпись МП
Руководитель организации
6111 
6311 
6210   кархн

Председатель
диссертационного совета
6264 
6320 
6462   кархн

5634 Индексы УДК
7434 Дата
7506 Входящий номер

5616 Коды тематических рубрик

5643 Ключевое слово