Автор: Сафарова Е.А. , Лесин В.И.
Моделирование электрохимических процессов, вызванных внутрипластовой генерацией водорода
DOI: 10.24412/2076-6785-2025-5-46-50
Аннотация
Исследован вещественный состав газа и водного раствора при моделировании потенциалов течения, сопровождающих процессы внутрипластовой генерации водорода в заводненном хранилище. В работе использовалась как смесь водорода с углекислым газом, так и чистый водород. Анализ проведен с использованием пластовых вод из ПХГ, как аналог природных геологических условий внутрипластовой генерации газов.
Моделирование осуществлялось путем создания электрического напряжения на погруженные в раствор алюминиевые и железные электроды, что позволяло моделировать не только распределение электрических зарядов водной среде, но и возникающие при этом процессы ионного обмена в глинах и пьезоэлектрические эффекты в песчаниках. Обнаружены процессы синтеза метана и пропана при комнатной температуре и выпадение в осадок минералов из водного раствора. Определен компонентный состав выделяющегося из раствора газа и минеральный состав осадка, исследована динамика изменения редокс-потенциала и водородного показателя водных растворов.
Материалы и методы
В работе использовались пробы пластовых вод Щелковского подземного хранилища газа, состав которого приведен в [1]. Раствор содержал: гидрокарбонаты (HCO3) — 59 мг/дм3; хлорид-ион
(Cl) — 79 г/дм3; хлорид ион в пересчете на NaCl — 131 г/дм3; сульфат-ион (SO4) — 1 585 мг/дм3; калий (K) — 802 мг/дм3; кальций (Ca) — 6 932 мг/дм3; Магний (Mg) — 1 076 мг/дм3; железо общее (Fe) — 19,9 мг/дм3, общее содержание примесей 135 г/л. Кроме вышеперечисленных в растворе веществ было обнаружено более 30 содержащих кислород органических примесей с концентрациями в диапазоне ≈1÷50 мкг/дм3, содержание ненасыщенного спирта СН2 = СН-СН2-ОН составляло 162 мкг/дм3.
Рентгенодифракционный количественный анализ проводился при использовании рентгеновского дифрактометра Ultima-IV фирмы Rigaku (Япония). Диагностика минерального состава проводилась методом сопоставления экспериментального и эталонных спектров из базы данных PDF-2 в программном пакете Jade 6.5, компании MDI. Количественный анализ осуществлялся методом полнопрофильной обработки рентгеновских картин от неориентированных препаратов по методу Ритвельда. Погрешность расчетов количественных содержаний по методу Ритвельда оценивается в 2–3 %. Измерения рН и редокс-потенциала Eh производились с помощью многофункционального калиброванного тестера C-600 при температуре 21÷23 °С. Измерения величин Eh и pH производились до начала и после обработки растворов УЗ колебаниями.
Ключевые слова
внутрипластовая генерация, подземное хранение, водный раствор, редокс-потенциал
Вернуться к списку статей
Аннотация
Исследован вещественный состав газа и водного раствора при моделировании потенциалов течения, сопровождающих процессы внутрипластовой генерации водорода в заводненном хранилище. В работе использовалась как смесь водорода с углекислым газом, так и чистый водород. Анализ проведен с использованием пластовых вод из ПХГ, как аналог природных геологических условий внутрипластовой генерации газов.
Моделирование осуществлялось путем создания электрического напряжения на погруженные в раствор алюминиевые и железные электроды, что позволяло моделировать не только распределение электрических зарядов водной среде, но и возникающие при этом процессы ионного обмена в глинах и пьезоэлектрические эффекты в песчаниках. Обнаружены процессы синтеза метана и пропана при комнатной температуре и выпадение в осадок минералов из водного раствора. Определен компонентный состав выделяющегося из раствора газа и минеральный состав осадка, исследована динамика изменения редокс-потенциала и водородного показателя водных растворов.
Материалы и методы
В работе использовались пробы пластовых вод Щелковского подземного хранилища газа, состав которого приведен в [1]. Раствор содержал: гидрокарбонаты (HCO3) — 59 мг/дм3; хлорид-ион
(Cl) — 79 г/дм3; хлорид ион в пересчете на NaCl — 131 г/дм3; сульфат-ион (SO4) — 1 585 мг/дм3; калий (K) — 802 мг/дм3; кальций (Ca) — 6 932 мг/дм3; Магний (Mg) — 1 076 мг/дм3; железо общее (Fe) — 19,9 мг/дм3, общее содержание примесей 135 г/л. Кроме вышеперечисленных в растворе веществ было обнаружено более 30 содержащих кислород органических примесей с концентрациями в диапазоне ≈1÷50 мкг/дм3, содержание ненасыщенного спирта СН2 = СН-СН2-ОН составляло 162 мкг/дм3.
Рентгенодифракционный количественный анализ проводился при использовании рентгеновского дифрактометра Ultima-IV фирмы Rigaku (Япония). Диагностика минерального состава проводилась методом сопоставления экспериментального и эталонных спектров из базы данных PDF-2 в программном пакете Jade 6.5, компании MDI. Количественный анализ осуществлялся методом полнопрофильной обработки рентгеновских картин от неориентированных препаратов по методу Ритвельда. Погрешность расчетов количественных содержаний по методу Ритвельда оценивается в 2–3 %. Измерения рН и редокс-потенциала Eh производились с помощью многофункционального калиброванного тестера C-600 при температуре 21÷23 °С. Измерения величин Eh и pH производились до начала и после обработки растворов УЗ колебаниями.
Ключевые слова
внутрипластовая генерация, подземное хранение, водный раствор, редокс-потенциал
