Новосибирские ученые изучают свойства газовых гидратов

угольСпециалисты Института нефтеовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН и Института неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН провели эксперименты по изучению акустических свойств угольных образцов, содержащих гидрат метана.

О ходе, значении и некоторых результатах этой работы рассказал Гэсэр Александрович Дугаров – старший научный сотрудник лаборатории динамических проблем сейсмики ИНГГ СО РАН, кандидат физико-математических наук.

– Гэсэр Александрович, почему овые гидраты вообще нужно изучать?

– Природные овые гидраты широко распространены в донных осадках водоемов и многолетнемерзлых породах. Для их существования необходимы повышенное давление, достаточно низкая температура, а также наличие свободной воды и а гидратообразователя (например, метан, из которого в основном и состоит природный ).

В земной коре подходящие давления и температуры существуют в пределах так называемой зоны стабильности гидратов, которая в районах вечной мерзлоты может начинаться на глубине от 250 м и иметь мощность порядка 400–800 м, а в отдельных случаях и более 1 км. В природных углях присутствует вода и метан, образующиеся в процессе метаморфизма угольного вещества. Таким образом, для угольных пластов в области многолетнемерзлых пород (например, Печорский угольный бассейн) удовлетворяются необходимые условия для формирования овых гидратов. Все это придает актуальность м физических свойств угольных гидратосодержащих образцов.

  Ярэнерго завершает строительство ПС 110 кВ Новоселки

Вместе с сотрудниками ИНХ СО РАН мы провели первую серию экспериментов по изучению акустических свойств гидратосодержащих образцов, сформированных из угля. Для этого использовалась созданная ранее специализированная . На ней мы уже провели аналогичные эксперименты по изучению акустических свойств гидратосодержащих образцов из песка.

– Как проходил эксперимент с угольными образцами?

– В угле изначально содержится некоторое количество воды в адсорбированном е. Чтобы создать однородный образец с контролируемыми свойствами, уголь был предварительно измельчен и просеян (размер фракции – от 0.2 до 1 мм), а затем высушен при 110°C под вакуумом. Это в дальнейшем позволило нам контролировать содержание воды в образцах.

При формировании образцов из просеянных частиц угля между ними остается поровое пространство, в котором может содержаться вода. Также в каждой отдельной частичке угля имеются поры размером от нм до мкм. Такое сложное многомасштабное строение порового пространства существенно осложняет работу с углем.

Мы рассматривали образцы трех основных типов: сухой; с адсорбированной водой (вода впитывается из влажной атмосферы) и «свободной» водой (вода добавляется на этапе загрузки угля в ячейку).

Подготовленный образец спрессовывался ручным гидравлическим прессом, чтобы получить более монолитный образец и обеспечить прохождение акустических волн. Подготовленная ячейка с образцом помещалась в камеру установки, которая позволяла создавать необходимые условия для формирования гидрата метана и одновременного измерения скоростей акустических волн в образце.

  Энергетики «Россети Московский регион» выявили хищение более 380 млн кВтч электрической энергии

– Удалось ли обнаружить интересные эффекты?

– Во-первых, мы обнаружили температурную зависиь скоростей продольных и поперечных волн. Использованная позволяет в автоматическом режиме проводить акустические измерения, поэтому при медленном изменении температуры образца (порядка 0.5°C в час) мы смогли наблюдать за медленным изменением скоростей.

Также нам хотелось понять, есть ли различия в свойствах образцов при содержании в них льда или гидрата. Наиболее интересные результаты были получены при сравнении данных при разморозке льда и разложении гидрата. Оба этих процесса должны сопровождаться падением скоростей при переходе через фазовую границу, но для образца с адсорбированной водой при разморозке льда резкого падения скоростей не наблюдалось, а вот в том же образце после наработки гидрата этот эффект уже был.

Мы объяснили это уже известным для угля эффектом конкурентной сорбции, при котором и вода конкурируют за поры малого размера. В нашем случае в угле уже присутствовала вода в адсорбированном е, которая не превращалась в лед при заморозке. Но после закачки (под давлением) метана в образец, вытеснил часть адсорбированной воды из малых пор в угольных частичках в пространство между частичками. В этом пространстве вода уже начинает формировать гидрат. В итоге нам удалось получить подтверждение эффекта конкурентной сорбции в угле на акустических экспериментах.

  ФСК ЕЭС построит новую ЛЭП для подключения северных районов Красноярского края

– Как будут развиваться в дальнейшем?

– На данный момент мы рассмотрели только уголь марки «К» из Кузнецкого угольного бассейна, а различных типов углей существует множество. Поэтому мы намерены продолжить эксперименты с овыми гидратами в различных типах углей, а также в других породах.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 19–77–00068.

Беседовал Павел Красин

Читайте наш Телеграм-канал https://t.me/ieport_new

Читайте также: Носледние новости Украины России и мира сегодня.

Pin It

Добавить комментарий