Численное моделирование образования гидрата при нагнетании холодного газа в снежный массив

Решена задача об образовании гидрата в снежном массиве, в исходном состоянии насыщенном газом, при нагнетании этого же газа. Построенная математическая модель основывается на уравнениях механики сплошной среды. Для осесимметричной задачи с протяженной областью фазовых переходов построены автомодельные решения, описывающие поля температур и давлений, а также насыщенностей снега, гидрата и газа в массиве. Численное решение задачи было реализовано методом стрельбы. Показано, что в зависимости от исходного термобарического состояния системы «газ–лед», а также интенсивности нагнетания газа, определяемой массовым его расходом, в области фильтрации можно выделить три характерные зоны, отличающиеся по своей структуре и протяженности: ближняя, в которой снег полностью перешёл в состав гидрата, и, следовательно, присутствуют только фазы гидрата и газа, промежуточная, в которой происходит образование гидрата из газа и льда, и дальняя, насыщенная фазами газа и льда. Изучено влияние массового расхода нагнетаемого газа, начальной снегонасыщенности и исходной температуры массива на протяженность объемной зоны образования гидрата в условиях отрицательной температуры, а также на величину температуры и гидратонасыщенности на границе, разделяющей ближнюю и промежуточную зоны.