Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України

Метою дослідження було створення способу отримання гідратів метану або інших вуглеводневих газів для подальшого використання, зберігання і транспортування. В роботі досліджено кінетику гідратоутворення та вирішено проблему прискорення формування штучних газових гідратів, шляхом фізичного та хімічног...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Геотехнічна механіка
Datum:	2018
Hauptverfasser:	Максимова, Е.О., Овчинніков, М.П., Лисенко, Р.С., Прокопенко, К.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russisch
Veröffentlicht:	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України 2018
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174362
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України / Е.О. Максимова, М.П. Овчинніков, Р.С. Лисенко, К.М. Прокопенко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 139. — С. 49-58. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

_version_	1860118475821809664
author	Максимова, Е.О. Овчинніков, М.П. Лисенко, Р.С. Прокопенко, К.М.
author_facet	Максимова, Е.О. Овчинніков, М.П. Лисенко, Р.С. Прокопенко, К.М.
citation_txt	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України / Е.О. Максимова, М.П. Овчинніков, Р.С. Лисенко, К.М. Прокопенко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 139. — С. 49-58. — Бібліогр.: 10 назв. — укр.
collection	DSpace DC
container_title	Геотехнічна механіка
description	Метою дослідження було створення способу отримання гідратів метану або інших вуглеводневих газів для подальшого використання, зберігання і транспортування. В роботі досліджено кінетику гідратоутворення та вирішено проблему прискорення формування штучних газових гідратів, шляхом фізичного та хімічного впливу на процес їх структурування з одночасним утворенням однорідної маси за рахунок поверхневої активізації молекул води, яка призводить до виключення зворотності процесу та значно підвищує вихід і якість готового продукту. Сконструйована відповідна лабораторна установка для створення газових гідратів з газу різного хімічного складу і процентного вмісту метану. Вирішена задача утилізації шахтного метану в безперервному циклі безпосередньо з дегазаційних свердловин при проведенні відповідних операцій. Целью исследования было создание способа получения гидратов метана или других углеводородных газов для дальнейшего использования, хранения и транспортировки. В работе исследована кинетика гидратообразования и решена проблема ускорения формирования искусственных газовых гидратов, путем физического и химического воздействия на процесс их структурирования с одновременным образованием однородной массы за счет поверхностной активизации молекул воды, которая приводит к исключению обратимости процесса и значительно повышает выход и качество готового продукта. Сконструирована соответствующая лабораторная установка для создания газовых гидратов из газа различного химического состава и процентного содержания метана. Решена задача утилизации шахтного метана в непрерывном цикле непосредственно из дегазационных скважин при проведении соответствующих операций. The aim of this study was to create a method for producing hydrates from methane or other hydrocarbon gases for further use, storage and transportation. In this scientific paper, kinetics of hydrate formation was studied and a problem of accelerating the formation of artificial gas hydrates was solved by way of physical and chemical impact on the process of their structuring with simultaneous formation of homogeneous mass due to the surface activation of water molecules, which eliminated reversibility of the process and significantly increased amount and quality of the finished product. The needed laboratory equipment was designed in order to create gas hydrates from gas of different chemical composition and percentage of methane content. Problem of mine methane utilization in continuous cycle directly from the degassing wells while carrying out the corresponding operations was solved.
first_indexed	2025-12-07T17:38:08Z
format	Article
fulltext	ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 49 УДК 502.174:622.324.5 ШТУЧНІ МЕТАНОГІДРАТИ – ЯК ДОДАТКОВИЙ ЕНЕРГОРЕСУРС ДЛЯ УКРАЇНИ 1Максимова Е.О., 1Овчинніков М.П., 1Лисенко Р.С., 1Прокопенко К.М. 1 Національний технічний університет «Дніпровська політехніка» ИСКУССТВЕННЫЕ МЕТАНОГИДРАТЫ – КАК ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ЕНЕРГОРЕСУРС ДЛЯ УКРАИНЫ 1Максимова Э.А., 1Овчинников Н.П., 1Лысенко Р.С., 1Прокопенко К.Н. 1 Национальный технический университет «Днепровская політехника» ARTIFICIAL METHANE HYDRATE AS ADDITIONAL ENERGY SOURCE FOR UKRAINE 1Maksymova Е.O., 1Ovchynnikov M.P., 1Lysenko R.S., 1Prokopenko K.M. 1 National Technical University «Dnipro Polytechnic» Анотація. Метан є одним з основних газів, які надають значний вплив на парниковий ефект в атмосферному середовищі планети Земля. Його негативний потенціал оцінюється вченими у 20 разів вище, ніж відповідний вплив від діоксиду вуглецю. При розробці вугільних родовищ відбувається викид попутних вуглеводневих газів у навколишнє середовище. З шахт України надходить на поверхню приблизно 2060 млн м³, з яких приблизно лише 15% збирається системами дегазації та 7% утилізується. Метою дослідження було створення способу отримання гідратів метану або інших вуглеводневих газів для подальшого використання, зберігання і транспортування. В роботі досліджено кінетику гідратоутворення та вирішено проблему прискорення формування штучних газових гідратів, шляхом фізичного та хімічного впливу на процес їх структурування з одночасним утворенням однорідної маси за рахунок поверхневої активізації молекул води, яка призводить до виключення зворотності процесу та значно підвищує вихід і якість готового продукту. Сконструйована відповідна лабораторна установка для створення газових гідратів з газу різного хімічного складу і процентного вмісту метану. Вирішена задача утилізації шахтного метану в безперервному циклі безпосередньо з дегазаційних свердловин при проведенні відповідних операцій. Результати досліджень будуть використані для розроблення та створення промислової мобільної установки зі створення газових гідратів, яка забезпечить утилізацію та використання метану з газо-вугільних родовищ і газових запасів малого та середнього об’єму, що раніше були визначені як неліквідні. Вони дають можливість не тільки використовувати газ з дегазаційних свердловин як додаткове джерело енергії, але й зменшити шкідливі викиди метану в атмосферу шляхом його переведення в газогідратний стан. Крім того, рекомендована газогідратна технологія дозволяє підвищити безпеку при транспортуванні газу та зменшити його витрати. Для удосконалення процесу утворення штучних газогідратів, планується створення промислово-експериментальної установки з обладнанням, яке б дозволило проводити дослідження на молекулярному рівні. Ключові слова: додатковий енергоресурс, газогідрат, шахтний метан, утилізація метану, дегазаційна свердловина. Вступ. Метан є одним з основних газів, які надають значний вплив на парниковий ефект в атмосферному середовищі планети Земля. Його негативний потенціал оцінюється вченими у 20 разів вище, ніж відповідний вплив від діоксиду вуглецю [1, 2]. При розробці вугільних родовищ відбувається викид попутних вуглеводневих газів у навколишнє середовище. З шахт України надходить на поверхню приблизно 2060 млн м³, з яких приблизно лише 15% збирається системами дегазації та 7% утилізується. На сьогоднішній день до атмосфери надходить 95% метану, що виділяється при експлуатації шахт. Видобуток вугільними підприємствами і використання шахтного метану може істотно скоротити об’єми його надходження до атмосфери. Метан, який є голо- © Е.О. Максимова, М.П. Овчинніков, Р.С. Лисенко, К.М. Прокопенко, 2018 50 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 вним компонентом вихідної газової суміші, розглядається авторами з одного боку, як цінніший енергоресурс, а з другого, в свою чергу, який призводить до негативних екологічних наслідків. Для вирішення цих найважливіших завдань, авторами ведуться дослідження зі створення штучних газових гідратів, що наддасть можливості впровадити нову технологію збору, утилізації та транспортування метану вугільних шахт. Таким чином, шахтний метан розглядається як додатковий енергоресурс, а цінність і актуальність таких досліджень є очевидною. Аналіз попередніх досліджень та публікацій. Зберігання природного газу у вигляді газогідратів вперше було запропоновано ще у 1938 р., як спосіб для покращення газопостачання [3]. На сьогодні доведено, що перевагою гідратів є можливість зберігання газу при температурах, вищих ніж температура зберігання зрідженого газу. Відкриття ефекту самоконсервації, а пізніше й примусової консервації, дало значний поштовх розвитку технологій зберігання й транспортування природного газу у вигляді штучних гідратів [4]. В 1990-х роках компанії Японії, Норвегії, Англії та інші почали розробку промислових технологій виробництва, консервації, зберігання, транспортування та використання гідратів природного газу [5]. Саме тому, на даний момент існує надзвичайно актуальна проблема утилізації шахтного метану дегазаційних свердловин та вентиляційних струменів, вирішення якої, при правильному підході, може заощадити величезні кошти на купівлю природного газу та вирішити значну частину екологічних проблем. Питання переробки метану вугільних родовищ для вугільно видобувних компаній країни є одним з ключових. Безліч досліджень ведеться для забезпечення безпеки експлуатації шахт, комплексного освоєння мінеральних ресурсів і охорони навколишнього середовища. Найбільш перспективним напрямом зниження негативного впливу, що спричиняється викидами газу вугільних пластів у атмосферу, є отримання газових гідратів з шахтного метану дегазаційних свердловин. Розробка необхідної технології значно покращить не лише екологічну, а й економічну ситуацію в Україні. У 60 – 70 -ті роки минулого століття багатьма науковими колективами велика увага приділялася умовам утворення газових гідратів з бінарних і багатокомпонентних сумішей, в тому числі і в присутності інгібіторів гідратоутворення. Роботи були спрямовані на боротьбу з утворенням газогідратних пробок в газопроводах. Експериментальні дослідження проводилися фахівцями Б.В. Дегтярьовим, Е.Б. Бухгалтером, В.А. Хорошиловим, В.І. Сьоміним і ін. На базі цих досліджень були запропоновані перші емпіричні методи розрахунку фазової рівноваги газових гідратів і розроблені інструкції з попередження гідратоутворення в системах видобутку газу. Постановка задачі. Для вдосконалення методів попередження гідратоутворення стосовно систем збору і промислової обробки газів знадобилися експериментальні дані за умовами гідратоутворення у ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 51 висококонцентрованих розчинах метанолу в широкому діапазоні температур і тисків. В ході експериментальних досліджень, з’ясувалися серйозні методичні труднощі одержання представницьких даних при температурах нижче мінус 20°C. У зв’язку з цим, була розроблена нова методика досліджень фазової рівноваги газових гідратів з багатокомпонентних газових сумішей з реєстрацією теплових потоків в гідратній камері і при цьому виявлено можливість існування метастабільних форм газових гідратів (на стадії їх утворення), що підтверджується попередніми дослідженнями зарубіжних авторів [3]. Аналіз і узагальнення нових експериментальних і промислових даних (як вітчизняних, так і зарубіжних) дали можливість авторам роботи створити відповідну лабораторію газогідратних технологій в Національному гірничому університеті. Виклад основного матеріалу та результатів. На сьогодні у лабораторії кафедри підземної розробки родовищ ДВНЗ «НГУ» розроблена інноваційна технологія гідратоутворення [6]. Технологія полягає в тому, що на відповідному модулі реактора, виробляються щільні брикети замороженого газогідрату [7], потім ці брикети завантажуються у автомобільні контейнери з охолодженням (рефрижератори) і перевозяться до місця газифікації – електростанції або до житлових кварталів на різні відстані від місця виробництва гідратів. Там, шляхом відповідного процесу дисоціації, газогідрати поступово розкладаються всередині контейнерів, виділяючи необхідні обсяги газу. Потім контейнери з водою, що залишилася, транспортуються назад до місця виробництва гідратів. Використовуючи дану технологію, можна переводити в гідрат різні гази, в тому числі і їх суміші. У складі газу, що виділяється зі дегазаційної свердловин, вміст метану коливається в діапазоні від 50 до 95%. Дебіти газу також змінюються в широкому діапазоні. Газ необхідно переводити в газогідрат, з урахуванням його дебіту, безпосередньо на свердловині з подальшим його оптимальним транспортуванням промисловим і енергетичним компаніям для використання в якості енергоносія [8]. У зв’язку з цим, постає задача знайти такий спосіб гідратоутворення на свердловині, який би дозволив довести цей процес до значень природного дебіту газу, а саме – найактуальнішою задачею стає досягнення практично миттєвого процесу створення гідратних сполучень. В роботі поставлена мета дослідити особливості інтенсифікації протікання процесу гідратоутворення шляхом використання розробленого блок-модулю, що створює відповідні фізико-хімічні умови у реакторі лабораторної установки. Авторами сконструйовані та зібрані реактор та відповідні технологічні блоки та обладнання для них, завдяки яким проводяться експерименти та отримуються гідрати газів різноманітного складу. Камера реактора першого покоління наведена на рис. 1, а проба штучного метаногідрату – на рис. 2. 52 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 Рисунок 1 – Камера реактора гідратоутворення в лабораторії інноваційних технологій ДВНЗ «НГУ» Рисунок 2 – Штучний метаногідрат, отриманий в лабораторії інноваційних технологій ДВНЗ «НГУ» В процесі досліджень було виявлено декілька способів прискорення процесу гідратоутворення [9, 10]. Для максимально швидкого гідратоутворення та безпосереднього спостереження процесу і своєчасного зняття показників кристалізації, було сконструйовано додаткові модулі. Такий підхід надав можливість глибокого розуміння кінетики гідратоутворення та можливість обробки показників, з метою встановлення закономірностей. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 53 Отримання газових гідратів з газу та води різного хімічного складу і дослідження фазової рівноваги при різних процесах гідратоутворення виконувались за схемою, що наведена на рис. 3. Установка для виробництва штучних газових гідратів складається з чотирьох блоків (I, II, III, IV). Блоки I та II розміщуються за умов атмосферного тиску та температури навколишнього середовища. Блок III монтується у відповідну кліматологічну камеру, де підтримується температура 0…+3°С. I – газовий блок; II – блок підготовки та подачі води; III – блок процесу гідратоутворення; IV – блок пресування та готової продукції; 1 – газовий акумулятор; 2 – редуктор тиску газу із ротаметром; 3 – газоаналізатор; 4 – вентилі; 5 – ввід води; 6 – бак для води; 7 – водяний фільтр; 8 – водяний насос; 9 – редуктор тиску води; 10 – штуцер вводу газу; 11 – форсунка високого тиску води; 12 – реактор гідратоутворення у вигляді циклону з нержавіючої сталі; 13 – виведення газу, що виділяється зі зразків; 14 – трубка виводу газу, що не прореагував; 15 – вікно для спостережень; 16 – камера та комп’ютер; 17 – компресор; 18 – герметично дозуючий пристрій; 19 – шнек; 20 – камера зберігання зразків газових гідратів; 21 – манометри Рисунок 3 – Схема гідратоутворення Блок IV – морозильна термокамера для зберігання газових гідратів з механізмом формування брикетів, яка також розміщена у кліматичній камері та підтримує температуру в інтервалі від –15 до –20°С. Даний діапазон температур є оптимальним для процесу самоконсервації газових гідратів при атмосферному тиску, що дає змогу їх зберігання у стабільному стані та подальшого транспортування. На початку процесу гідратоутворення з газового блока I до реактора 12, що знаходиться у блоку III, газ подається під тиском не менше ніж 5 МПа. Газовий акумулятор 1, ємність якого 200 л, витримує тиск близько 10 МПа. 54 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 Одночасно до реактора 12 з блока II за допомогою насоса 8 надходить вода з бака 6, фільтрована через фільтр 7. Редуктором тиску води 9, вода подається під тиском не менше ніж 6 МПа при регульованій продуктивності – до 2 л/хв. Форсунка для розпилення води 11, що витримує тиск до 10 МПа, розпилює воду до дрібнодисперсного стану. Для цієї мети використовуються тонкоструйні форсунки високого тиску Лехлер. Штуцер газу 10 розташовується таким чином, щоб газовий потік надходив до реактора 12 дотично, з метою закручування суміші у циклоні. Реактор гідратоутворення 12 являє собою роз’ємну конструкцію, що витримує тиск до 10 МПа, основною частиною якого є циклон з нержавіючої сталі. До реактора гідратоутворення 12,обов’язково дотично до його стінок, надходять метан з газового акумулятора 1 під тиском 5 МПа через штуцер вводу газу 10 та вода під тиском не менш ніж 6 МПа через форсунку високого тиску 11. Редуктор із ротаметром 2 забезпечує тиск газу 5 МПа та замір витрат, а хімічний склад газу постійно контролюється завдяки газоаналізатору 3. Конструкція реактора 12 виконана у вигляді циклону з нержавіючої сталі, в якому газовий потік закручується енергією потоку газу і змішується з тонко розпиленою водою, утворюючи водно-газову дрібнодисперсну суміш. Активна взаємодія газової фази з площею поверхні води сприяє насиченню гідрату газом та прискорює процес зародкоутворення. Подача води регулюється таким чином, щоб не утворювалось надлишку води. Тиск всієї системи постійно контролюється манометрами 21. Збоку реактор має вікно для фіксації процесу гідратоутворення 15, через яке підключена відеокамера та комп’ютер 16. Вода і газ утворюють водогазову суміш, що заповнює простір реактора 12, яка при заданому тиску та температурі утворює газовий гідрат. Надлишковий газ, що не прореагував з водою, через трубка виводу газу 14 за допомогою компресора 17 відкачуюсь з реактора 12 до газового блока I та повторно використовують для синтезу гідратів. Циклічність процесу дозволяє перевести весь газ в газогідратний стан без втрат. Гідратна маса, що утворюється, збирається у нижній частині реактора та надходить в герметично дозуючий пристрій 18, далі шнеком 19 пресується у форму брикетів та збирається у морозильній термокамері для зберігання зразків 20, де отриманні готові газові гідрати перебувають у стабільному стані при атмосферному тиску та температурі в інтервалі від –15 до –20°С. При цьому через низький температурний режим у термокамері 20 відбувається ефект самоконсервації – гідрати починають розкладатися і формувати на своїй поверхні тонку захисну плівку льоду, яка зупиняє подальше розкладання. Морозильна термокамера для зберігання брикетів газових гідратів 20 може від’єднуватися та безпечно пересуватися. З метою можливого корегування процесу гідратоутворення необхідно досліджувати властивості отриманих зразків та спостерігати термобаричні параметри всього циклу. Реалізація промислової установки на базі лабораторної дозволить не лише отримувати газові гідрати при безпосередньому підключені до свердловини, а й транспортувати їх до споживача. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 55 Дослідження кінетики гідратоутворення проводились: – із застосуванням непрямих методів, заснованих на вимірах витрати газу- гідратоутворювача і води; – при різних параметрах тиску, температури, оборотів циклону; – із зміною pН середовища і з додаванням поверхнево-активних речовин; – під дією фізичних полів: при інтенсивному перемішуванні, коливанні, вібрації; – в магнітному та електричному полях. Висновки. 1. Отримано штучні газові гідрати в лабораторних умовах. 2. Проведено два напрямки досліджень: – тривале підведення гідратоутворюючих компонентів шляхом дифузії, а відведення при фазовому переході тепла за законами теплопровідності; – динамічне гідратоутворення, коли вплив дифузії і теплопровідності корегувався шляхом перемішування речовини та механохімічною активацією. Перевагою першого напряму є можливість дослідження процесу гідратоутворення на етапі народження центрів кристалізації, а також можливість проведення візуальних спостережень і кінетики морфологічних змін. Такий підхід надав розуміння кінетики гідратоутворення та можливість встановлення закономірностей. 3. Дослідження довели, що один і той же газ, а по ходу експерименту й газогідрат, в залежності від умов, встановлених в реакторі, може перебувати в різних станах, тобто мати різні макроскопічні властивості (наприклад: щільність, в’язкість, теплопровідність і т.п.), і навпаки, при заданих зовнішніх умовах в тепловій рівновазі речовина може існувати не як однорідне тіло, а розпадатися на дві або більше дотичні однорідні частини, що знаходяться в різних макроскопічних станах. Таким чином й були досліджені фазові стани отриманих газових гідратів. 4. Отримані зразки газових гідратів з газу та води різного хімічного складу при різних показниках тиску та температури. Внаслідок проведених експериментальних досліджень, було отримано різні агрегатні стани вихідних речовин як ізольовано, так і в присутності хімічних реагентів та механохімічної активації. 5. Отримані та досліджені різні як аморфні, так і кристалічні модифікації твердого газогідрату. Доведено, що поняття фазового стану набагато ширше, ніж поняття агрегатного стану речовини. Можна сказати, що фазовий стан – це поняття, засноване на відмінності в характері структурної організації газового гідрату на молекулярному рівні. Наприклад, газогідрат з поліморфною кристалічною модифікацією газу і води, може бути з різними фазовими станами, які відрізняються характером взаємного розташування атомів і молекул. 6. Штучні газові гідрати, які отримані з газу в лабораторних умовах, при зберіганні у холодильних камерах, довгий час залишаються у стабільному стані і можуть використовуватись для транспортування газу на значні відстані. 56 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 7. Результати досліджень будуть використані для розроблення та створення промислової мобільної установки зі створення газових гідратів, яка забезпечить утилізацію та використання метану з газо-вугільних родовищ і газових запасів малого та середнього об’єму, що раніше були визначені як неліквідні. Метан мало дебітних родовищ є потенційним джерелом енергії і викликає інтерес промисловості, оскільки він може бути успішно перетворений в твердий газогідратний стан з подальшим перевезенням. Переведення природного газу у форму гідратів для подальшого транспортування та зберігання на даний час розглядається як альтернатива технологіям зрідження, або стискання газу, і є економічно вигіднішою та містить низку технологічних переваг у першу чергу щодо енерговитрат. ––––––––––––––––––––––––––––––– СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Sloan, E.D. Clathrate hydrates of natural gases / E.D. Sloan, C. Koh. – New York: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2008. – 758 p. 2. Taylor, C.E. Advances in the study of gas hydrates / C.E. Taylor, J.T. Kwan. – New York: CRC Press, Taylor & Francis Group, 2004. – 254 р. 3. Тохиди, Б. Газогидратные исследования в университете Хериот Ватт (Эдинбург) / Б. Тохиди, Р. Андерсон, А. Масоуди [и др.] // Российский химический журнал. – 2003. – Т. XLVII, №3. – С. 49-58. 4. Pedchenko, M. Technological complex for production, transportation and storage of gas from the offshore gas and gas hydrates fields / M. Pedchenko, L. Pedchenko // Mining of Mineral Deposits. – 2016. – Vol. 10, Issue 3. – P. 20-30. 5. Макогон, Ю.Ф. Газогидраты. История изучения и перспективы освоения / Ю.Ф. Макогон // Геология и полезные ископаемые мирового океана. – 2010. – №2. – С. 5-20. 6. Сай, Е.С. Утилизация шахтного метана и его транспортирование в газогидратном состоянии / Е.С. Сай, К.А. Ганушевич // Розробка родовищ. – 2014. – Т. 8, №3. – С. 299-307. 7. Клименко, В.В. Коагуляционная составляющая процесса образования газовых гидратов / В.В. Клименко, С.В. Лопатенко // Наукові записки Кіровоградського державного технічного університету. – 2002. – №3. – С. 108-115. 8. Максимова, Э.А. Освоение газогидратных технологий – путь к получению дополнительного энергоресурса в Украине / Э.А. Максимова, К.А. Ганушевич, Е.С. Сай // Геотехнічна механіка: міжвід. зб. наук. праць / ШГТМ імю М.С. Полякова НАН України. – Дніпропетровськ, 2013. – Вип. 110. – С. 107-115. 9. Бондаренко, В.І. Розробка математичної моделі інтенсифікації процесу гідратоутворення за результатами експериментальних досліджень / В.І. Бондаренко, К.С. Сай, К.А. Ганушевич, М.П. Овчинніков // Розробка родовищ. – 2015. – Т. 9, №1. – С. 259-266. 10. 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. – Vol. 5, Issue 6(89). – P. 48-55. REFERENCES 1. Sloan, E.D. and Koh, C. (2008), Clathrate hydrates of natural gases, CRC Press, Taylor & Francis Group, New York, USA. 2. Taylor, C.E. and Kwan, J.T. (2004), Advances in the study of gas hydrates, CRC Press, Taylor & Francis Group, New York USA. 3. Tokhidi, B., Anderson, R. and Masoudi, A. (2003), “Gas hydrate research at Heriot Watt University (Edinburgh)”, Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal, vol. XLVII, no. 3, pp. 49-58. 4. Pedchenko, M. and Pedchenko, L. (2016), “Technological complex for production, transportation and storage of gas from the offshore gas and gas hydrates fields”, Mining of Mineral Deposits, vol. 10, no. 3, pp. 20-30. 5. Makogon, Yu.F. (2010), “Gas hydrates. History of study and prospects for development”, Geologiya i poleznye iskopaemye mirovogo okeana, no. 2, pp. 5-20. 6. Sai, K.S. and Ganushevich, K.A. (2014), “Utilization of mine methane and their transportation in gas hydrates state”, Mining of Mineral Deposits, vol. 8, no. 3, pp. 299-307. 7. Klimenko, V.V. and Lopatenko, S.V. (2002), “Coagulation component of the process of gas hydrates formation”, Naukovi zapysky Kirovohradskoho derzhavnoho tekhnichnoho universytetu, no. 3, pp. 108-115. 8. Maksimova, E.A., Ganushevich, K.A. and Sai, K.S. (2013), “The development of gas hydrate technologies is the way to obtaining additional energy resources in Ukraine”, Geo-Technical Mechanics, no. 110, pp. 107-115. 9. Bondarenko, V.I., Sai, K.S., Ganushevych, K.A. and Ovchynnikov, M.P. (2015), “Mathematical model development of hydrate formation process intensification based on the results of experimental studies”, Mining of Mineral Deposits, vol. 9, no. 1, pp. 259-266. 10. 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, no. 6(89), pp. 48-55. ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 57 ––––––––––––––––––––––––––––––– Про авторів Максимова Елла Олександрівна, кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент кафедри будівництва, геотехніки і геомеханіки, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна, elmaks@i.ua Овчинніков Микола Павлович, кандидат технічних наук, доцент кафедри підземної розробки родовищ, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна, gazogidrat3@gmail.com Лисенко Роман Сергійович, аспірант кафедри підземної розробки родовищ, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна, rom.lysenko.23@gmail.com Прокопенко Костянтин Миколайович, молодший науковий співробітник кафедри підземної розробки родовищ, Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна, npakon2536@gmail.com About the authors Maksymova Ella Oleksandrivna, Candidate of Geology and Mineralogy Sciences (Ph.D), Associate Professor in the Department of Construction, Geotechnics and Geomechanics, National Technical University «Dnipro Polytechnic», Dnipro, Ukraine, elmaks@i.ua Ovchynnikov Mykola Pavlovych, Candidate of Technical Sciences (Ph.D), Associate Professor of the Underground Mining Department, National Technical University «Dnipro Polytechnic», Dnipro, Ukraine, gazogidrat3@gmail.com Lysenko Roman Serhiiovych, Junior Researcher, Doctoral Student of the Underground Mining Department, National Technical University «Dnipro Polytechnic», Dnipro, Ukraine, rom.lysenko.23@gmail.com Prokopenko Kostyantyn Mykolaiovych, Junior Researcher, Master of Science of the Underground Mining Department, National Technical University «Dnipro Polytechnic», Dnipro, Ukraine, npakon2536@gmail.com ––––––––––––––––––––––––––––––– Аннотация. Метан является одним из основных газов, оказывающих значительное влияние на парниковый эффект в атмосферной среде планеты Земля. Его негативный потенциал оценивается учеными в 20 раз выше, чем соответствующее влияние диоксида углерода. При разработке угольных месторождений происходит выброс попутных углеводородных газов в окружающую среду. Из шахт Украины поступает на поверхность приблизительно 2060 млн. м3, из которых приблизительно лишь 15% отбирается системами дегазации и 7% утилизируется. Целью исследования было создание способа получения гидратов метана или других углеводородных газов для дальнейшего использования, хранения и транспортировки. В работе исследована кинетика гидратообразования и решена проблема ускорения формирования искусственных газовых гидратов, путем физического и химического воздействия на процесс их структурирования с одновременным образованием однородной массы за счет поверхностной активизации молекул воды, которая приводит к исключению обратимости процесса и значительно повышает выход и качество готового продукта. Сконструирована соответствующая лабораторная установка для создания газовых гидратов из газа различного химического состава и процентного содержания метана. Решена задача утилизации шахтного метана в непрерывном цикле непосредственно из дегазационных скважин при проведении соответствующих операций. Результаты исследований будут использованы для разработки и создания промышленной мобильной установки для создания газовых гидратов, которая обеспечит утилизацию и использование метана газоугольных месторождений и газовых запасов малого и среднего объема, ранее считавшмхся неликвидными. Они дают возможность не только использовать газ из дегазационных скважин как дополнительный источник энергии, но и уменьшить вредные выбросы метана в атмосферу путем его перевода в газогидратное состояние. Кроме того, рекомендованная газогидратная технология позволяет повысить безопасность при транспортировке газа и уменьшить его расход. Для усовершенствования процесса образования искусственных газогидратов, планируется создание промышленно-экспериментальной установки с оборудованием, которое бы позволило проводить исследования на молекулярном уровне. Ключевые слова: дополнительный энергоресурс, газогидрат, шахтный метан, утилизация метана, дегазационная скважина. Annotation. Methane is one of basic gases having considerable influence on a hotbed effect in the atmospheric environment of the planet Earth. His negative potential is estimated by scientists in 20 times higher, than the proper influencing of dioxide of carbon. There is the troop landing of passing hydrocarbon gases in an environment at development of coal deposits. From the mines of Ukraine approximately 2060 million сubic meters acts on a surface.from which approximately only 15% is extracted by the systems of degassing and 7% is utilized. The aim of this study was to create a method for producing hydrates from methane or other hydrocarbon gases for further use, storage and transportation. mailto:elmaks@i.ua mailto:gazogidrat3@gmail.com mailto:rom.lysenko.23@gmail.com mailto:npakon2536@gmail.com mailto:elmaks@i.ua mailto:gazogidrat3@gmail.com mailto:rom.lysenko.23@gmail.com mailto:npakon2536@gmail.com 58 ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2018. № 139 In this scientific paper, kinetics of hydrate formation was studied and a problem of accelerating the formation of artificial gas hydrates was solved by way of physical and chemical impact on the process of their structuring with simultaneous formation of homogeneous mass due to the surface activation of water molecules, which eliminated reversibility of the process and significantly increased amount and quality of the finished product. The needed laboratory equipment was designed in order to create gas hydrates from gas of different chemical composition and percentage of methane content. Problem of mine methane utilization in continuous cycle directly from the degassing wells while carrying out the corresponding operations was solved. Will be drawn on result of researches for development and creation of the industrial mobile setting for creation of gas hydrates, which will provide utilization and use of methane of gas-coal deposits and gas supplies of small and middle volume, before regards non-liquid. They make it possible not only to use gas from the degassing wells as an additional source of energy, but also to reduce harmful emissions of methane into the atmosphere by transferring it to the gas hydrate state. In addition, the recommended gas hydrate technology makes it possible to increase safety during transportation of gas and to reduce its consumption. To improve the process of artificial gas hydrates formation, it is proposed to create an industrial and experimental installation with equipment that would allow to conduct studies at the molecular level. Key words: additional energy source, gas hydrate, mine methane, methane utilization, degasification well. Стаття надійшла до редакції 30.02. 2018. Рекомендовано до друку д-ром геол. наук Л.І. Пимоненко.
id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-174362
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
issn	1607-4556
language	Russian
last_indexed	2025-12-07T17:38:08Z
publishDate	2018
publisher	Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
record_format	dspace
spelling	Максимова, Е.О. Овчинніков, М.П. Лисенко, Р.С. Прокопенко, К.М. 2021-01-15T19:01:44Z 2021-01-15T19:01:44Z 2018 Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України / Е.О. Максимова, М.П. Овчинніков, Р.С. Лисенко, К.М. Прокопенко // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпро: ИГТМ НАНУ, 2018. — Вип. 139. — С. 49-58. — Бібліогр.: 10 назв. — укр. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174362 502.174:622.324.5 Метою дослідження було створення способу отримання гідратів метану або інших вуглеводневих газів для подальшого використання, зберігання і транспортування. В роботі досліджено кінетику гідратоутворення та вирішено проблему прискорення формування штучних газових гідратів, шляхом фізичного та хімічного впливу на процес їх структурування з одночасним утворенням однорідної маси за рахунок поверхневої активізації молекул води, яка призводить до виключення зворотності процесу та значно підвищує вихід і якість готового продукту. Сконструйована відповідна лабораторна установка для створення газових гідратів з газу різного хімічного складу і процентного вмісту метану. Вирішена задача утилізації шахтного метану в безперервному циклі безпосередньо з дегазаційних свердловин при проведенні відповідних операцій. Целью исследования было создание способа получения гидратов метана или других углеводородных газов для дальнейшего использования, хранения и транспортировки. В работе исследована кинетика гидратообразования и решена проблема ускорения формирования искусственных газовых гидратов, путем физического и химического воздействия на процесс их структурирования с одновременным образованием однородной массы за счет поверхностной активизации молекул воды, которая приводит к исключению обратимости процесса и значительно повышает выход и качество готового продукта. Сконструирована соответствующая лабораторная установка для создания газовых гидратов из газа различного химического состава и процентного содержания метана. Решена задача утилизации шахтного метана в непрерывном цикле непосредственно из дегазационных скважин при проведении соответствующих операций. The aim of this study was to create a method for producing hydrates from methane or other hydrocarbon gases for further use, storage and transportation. In this scientific paper, kinetics of hydrate formation was studied and a problem of accelerating the formation of artificial gas hydrates was solved by way of physical and chemical impact on the process of their structuring with simultaneous formation of homogeneous mass due to the surface activation of water molecules, which eliminated reversibility of the process and significantly increased amount and quality of the finished product. The needed laboratory equipment was designed in order to create gas hydrates from gas of different chemical composition and percentage of methane content. Problem of mine methane utilization in continuous cycle directly from the degassing wells while carrying out the corresponding operations was solved. ru Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України Геотехнічна механіка Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України Искусственные метаногидраты – как дополнительный енергоресурс для Украины Artificial methane hydrate as additional energy source for Ukraine Article published earlier
spellingShingle	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України Максимова, Е.О. Овчинніков, М.П. Лисенко, Р.С. Прокопенко, К.М.
title	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України
title_alt	Искусственные метаногидраты – как дополнительный енергоресурс для Украины Artificial methane hydrate as additional energy source for Ukraine
title_full	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України
title_fullStr	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України
title_full_unstemmed	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України
title_short	Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України
title_sort	штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для україни
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/174362
work_keys_str_mv	AT maksimovaeo štučnímetanogídratiâkdodatkoviienergoresursdlâukraíni AT ovčinníkovmp štučnímetanogídratiâkdodatkoviienergoresursdlâukraíni AT lisenkors štučnímetanogídratiâkdodatkoviienergoresursdlâukraíni AT prokopenkokm štučnímetanogídratiâkdodatkoviienergoresursdlâukraíni AT maksimovaeo iskusstvennyemetanogidratykakdopolnitelʹnyienergoresursdlâukrainy AT ovčinníkovmp iskusstvennyemetanogidratykakdopolnitelʹnyienergoresursdlâukrainy AT lisenkors iskusstvennyemetanogidratykakdopolnitelʹnyienergoresursdlâukrainy AT prokopenkokm iskusstvennyemetanogidratykakdopolnitelʹnyienergoresursdlâukrainy AT maksimovaeo artificialmethanehydrateasadditionalenergysourceforukraine AT ovčinníkovmp artificialmethanehydrateasadditionalenergysourceforukraine AT lisenkors artificialmethanehydrateasadditionalenergysourceforukraine AT prokopenkokm artificialmethanehydrateasadditionalenergysourceforukraine

Штучні метаногідрати – як додатковий енергоресурс для України

Institution

Ähnliche Einträge