مدل سازی و شبیه سازی تجزیه حرارتی هیدرات اطراف لوله های استخراج گاز اعماق اقیانوس ها به روش اورتوگونال کولوکیشن

تجزیه کنترل نشده و خود بخودی هیدرات های متان کف اقیانوس ها و تبدیل آن ها به آب و گاز متان می تواند خطرها و مشکلاتی در برداشته باشد که از جمله آن ها می توان به آسیب و صدمه به تجهیزات استخراج سوخت از مخازن زیر دریاها اشاره کرد. در این پژوهش به دلیل آنکه یکی از مهمترین عوامل تجزیه هیدرات ها، گرم شدن آن ها به وسیله خطوط استخراج و انتقال نفت و گاز می باشد، لذا عبور خطوط استخراج نفت و گاز و تجزیه هیدرات های اطراف آنها و خطرات احتمالی مربوطه، بررسی شده است. همچنین در پژوهش های مشابه، تنها تغییرات دما بر حسب زمان و شعاع بررسی شده اند، اما در این پژوهش دما تابعی از زمان و جهت های شعاعی و محوری در نظر گرفته شده است. پس از آشنایی با حجم کنترل و مدل سازی ریاضی مسئله، معادلات بدست آمده از مدل ریاضی، با روش های ftcs و اورتوگونال کولوکیشن و همچنین با استفاده از نرم افزار کامسول حل شده اند و پاسخ های آنها با یکدیگر مقایسه شده است. با استفاده از نتایج بدست آمده، حجم هیدرات تجزیه شده، حجم گاز آزاد شده و فشاری که گاز آزاد شده بر لایه رسوبات وارد می کند، بدست آمده اند. با مقایسه کمترین فشاری که می تواند موجب شکست رسوبات شود با فشاری که گاز آزاد شده بر لایه رسوبات وارد می کند، نتیجه گرفته شد که با فرضیات و داده های تجربی استفاده شده، احتمال لغزش لایه موجود بسیار کم می باشد. البته باید به این نکته نیز توجه شود که در صورت عبور چندین خط لوله در یک منطقه، هیدرات های بیشتری تجزیه شده و احتمال رانش لایه ها، نشست و خطرات دیگر افزایش می یابد. در این پژوهش همچنین تاثیر پارامترهای سرعت گاز عبوری در لوله، تخلخل لایه رسوبات و ثابت هدایت حرارتی گاز درون لوله در مقدار و شکل تجزیه هیدرات نیز مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس آن افزایش سرعت گاز عبوری در لوله، موجب تغییر شکل منطقه تجزیه شده هیدرات از مخروط به استوانه شده و باعث افزایش حجم هیدرات تجزیه شده می شود. ضمنا با افزایش تخلخل، شعاع و حجم هیدرات تجزیه شده، کاهش یافته. و افزایش مقدار ضریب هدایت حرارتی گاز درون لوله، اثری همانند افزایش سرعت گاز بر روی نرخ انتقال حرارت و تجزیه هیدرات دارد.