Thermodynamic and geomechanical processes research in the development of gas hydrate deposits in the conditions of the Black Sea

Purpose. Research of thermodynamic and geomechanical processes occurring in a gas hydrate body under the influence of an activating agent (sea water from surface layers) in the conditions of the Black Sea by mathematical modeling using finite element method. Methods. The modeling of thermodynamic and geomechanical processes is performed with the use of ANSYS v17.0 software and in accordance with the climatic, hydrogeological and physic-mechanical properties of the numerical model elements in the Black Sea gas hydrate deposit under consideration, which are similar to natural ones. The thermodynamic processes were studied in the section “Steady-State Thermal”, and the geomechanical (stress-strain state) in “Static Structural”. Findings. The spatial model is developed, which allows to simulate thermodynamic and geomechanical processes in a gas hydrate body under the influence of a thermal agent. As a result of modeling, it was determined that under these conditions the temperature in the gas hydrate body varies with the distance from the production well similarly in both directions according to the polynomial dependence. What is more, at a distance from the well of 18.7 m the temperature is stable and equals +22°С, and in the range of 18.7 – 24.9 m – decreases by 3.1 times and reaches a value of +7°С. It was found out that deformations in a gas hydrate body under the influence of an activating agent, which is fed under pressure above the initial, are directed from the lateral boundaries to the center of the gas hydrate body in the direction of productive dissociation zones. This, in its turn, results in the displacement of the gas hydrate volume to the reaction proceeding center, improving the quality of the decomposition process and allows mining of 87 – 91% gas hydrate volume, which is presented in the model. Originality. For the first time, for the conditions of the Black Sea gas hydrate deposits, an analytical assessment of the dissociation zone distribution from the production well under the influence of the thermal agent and the changes of the stress-strain state of the gas hydrated body during its decomposition, has been carried out. This allows to improve the technology of the gas hydrate deposits development in the conditions under consideration. Practical implications. The technological scheme for the development of a gas hydrate body based on the combined approach to the effects of activators (temperature and pressure) is proposed, which eliminates the need to warm the boundary sections of the deposit and increases the amount of the supplied activating agent and its temperatures, which in its turn leads to a decrease in the resource and energy consumption.Мета. Дослідження термодинамічних і геомеханічних процесів, що протікають у газогідратному тілі при впливі активуючого агента (морської води з поверхневих шарів) в умовах Чорного моря шляхом математичного моделювання методом кінцевих елементів. Методика. Моделювання термодинамічних і геомеханічних процесів виконано за допомогою програмного забезпечення ANSYS v17.0 з відповідністю кліматичних, гідрогеологічних та фізико-механічних властивостей елементів чисельної моделі у розглянутому газогідратному родовищі Чорного моря, які є аналогічними натурним. Термодинамічні процеси досліджувалися у розділі програми “Steady-State Thermal”, а геомеханічні (напружено-деформований стан) – в “Static Structural”. Результати. Розроблена просторова модель, що дозволяє моделювати термодинамічні та геомеханічні процеси у газогідратному тілі при впливі теплового агента. В результаті моделювання встановлено, що у розглянутих умовах температура в газогідратному тілі змінюється з відстанню від видобувної свердловини аналогічно в обидві сторони за поліноміальною залежністю, причому на відстані від свердловини 18.7 м температура стабільна і становить +22°С, а в інтервалі 18.7 – 24.9 м – знижується у 3.1 рази і досягає значення +7°С. Виявлено, що деформації у газогідратному тілі при впливі активуючого агента, який подається під тиском, що перевищує початковий, спрямовані від бокових меж у центр газогідратного тіла у напрямі продуктивних зон дисоціації, що, в свою чергу, призводить до зміщення об’єму газогідрату в центр протікання реакції, покращуючи якість процесу розкладання і дозволяючи відпрацювати 87 – 91% об’єму газогідрата, представленого в моделі. Наукова новизна. Вперше для умов газогідратних родовищ Чорного моря проведена аналітична оцінка характеру поширення зони дисоціації від видобувної свердловини при впливі теплового агента та змін напружено-деформованого стану газогідратного тіла при його розкладанні, що дозволяє удосконалити технологію розробки газогідратних покладів у розглянутих умовах. Практична значимість. Запропоновано технологічну схему розробки газогідратного тіла на основі комбінованого підходу до впливу активаторами (температурою та тиском), що усуває необхідність прогріву граничних ділянок покладу і збільшення кількості активуючого агента, що подається, та його температури, що, в свою чергу, веде до зниження ресурсо- й енерговитрат.Цель. Исследование термодинамических и геомеханических процессов, протекающих в газогидратном теле при воздействии активирующего агента (морской воды с поверхностных слоев) в условиях Черного моря посредством математического моделирования методом конечных элементов. Методика. Моделирование термодинамических и геомеханических процессов выполнено при помощи программного обеспечения ANSYS v17.0 с соответствием климатических, гидрогеологических и физико-механических свойств элементов численной модели в рассматриваемом газогидратном месторождении Черного моря, которые являются аналогичными натурным. Термодинамические процессы исследовались в разделе программы “Steady-State Thermal”, а геомеханические (напряженно-деформированное состояние) – в “Static Structural”. Результаты. Разработана пространственная модель, позволяющая моделировать термодинамические и геомеханические процессы в газогидратном теле при воздействии теплового агента. В результате моделирования установлено, что в рассматриваемых условиях температура в газогидратном теле изменяется с расстоянием от добывающей скважины аналогично в обе стороны по полиномиальной зависимости, причем на расстоянии от скважины 18.7 м температура стабильна и составляет +22°С, а в интервале 18.7 – 24.9 м – снижается в 3.1 раза и достигает значения +7°С. Выявлено, что деформации в газогидратном теле при воздействии активирующего агента, подаваемого под давлением, превышающее начальное, направлены от боковых границ в центр газогидратного тела в направлении продуктивных зон диссоциации, что, в свою очередь, приводит к смещению объема газогидрата в центр протекания реакции, улучшая качество процесса разложения и позволяя отработать 87 – 91% объема газогидрата, представленного в модели. Научная новизна. Впервые для условий газогидратных месторождений Черного моря проведена аналитическая оценка характера распространения зоны диссоциации от добывающей скважины при воздействии теплового агента и изменений напряженно-деформированного состояния газогидратного тела при его разложении, что позволяет усовершенствовать технологию разработки газогидратных залежей в рассматриваемых условиях. Практическая значимость. Предложена технологическая схема разработки газогидратного тела на основании комбинированного подхода к воздействию активаторами (температурой и давлением), устраняющая необходимость прогрева граничных участков залежи и увеличения подаваемого количества активирующего агента и его температуры, что, в свою очередь, ведет к снижению ресурсо- и энергозатрат.The results of the current researches were obtained within the framework of the research works of GP-473 Development of scientific principles of phase transformations of technogenic and natural gas hydrates and creation of the newest technologies of their extraction” (State Registration No.0115U002294) and GP-487 “Scientific substantiation and development of energy saving and low waste technologies of hydrocarbon and mineral raw materials extraction” (State Registration No.0116U008041)

Stochastic generation in a Josephson-like antiferromagnetic spin Hall oscillator driven by a pure AC current

We demonstrate numerically that a pure time-harmonic bias AC current of some particular amplitude $\tau_f$ and angular frequency $\omega_f$ can excite the chaotic magnetization dynamics in a Josephson-like antiferromagnetic (AFM) spin Hall oscillator (SHO) having a biaxial magnetic anisotropy of an AFM layer. The nature of such a stochastic generation regime in a Josephson-like AFM SHO could be explained by the random hopping of the SHO's work point between several quasi-stable states under the action of applied AC current. We revealed that depending on the $\omega_f/\tau_f$ ratio several stochastic generation regimes interspersed with regular generation regimes can be achieved in an AFM SHO that can be used in spintronic sources of random signals and various nano-scale devices utilizing random signals including the spintronic p-bit device considered in this paper. The obtained results are important for the development and optimization of spintronic devices able to generate and process (sub-)THz-frequency random signals promising for ultra-fast probabilistic computing, cryptography, secure communications, etc.Comment: 9 pages, 7 figure

Оцінка динаміки розвитку ринку цінних паперів на сучасному етапі в Україні

У статті розглядається сучасний стан ринку цінних паперів. Проаналізовано динаміку розвитку ринку за останні декілька років. На підставі аналізу запропоновані пропозиції щодо активізації вітчизняного ринку цінних паперів. (The article investigates the current situation of the stock market. The dynamics of its development is analysed during last years. As a result, the author offers ways to activate the national securities market.

Оцінка динаміки розвитку ринку цінних паперів на сучасному етапі в Україні

У статті розглядається сучасний стан ринку цінних паперів. Проаналізовано динаміку розвитку ринку за останні декілька років. На підставі аналізу запропоновані пропозиції щодо активізації вітчизняного ринку цінних паперів. (The article investigates the current situation of the stock market. The dynamics of its development is analysed during last years. As a result, the author offers ways to activate the national securities market.

The impact of music on cognitive processes

Рассматривается влияние музыки на человека и его жизнедеятельность. Раскрывается механизм восприятия музыкальной информации разными областями головного мозга человека. Отмечается зависимость предпочтения жанров музыки от типа темпераментаThe article discusses the work of authors studying the impact of music on people and their livelihoods. Studied work according to the mechanism of perception of music information in different areas of the human brain. It is noted the dependence of the preferences of music genres from the type of temperamen

Environmental Improvement Of Opencast Mining

Existing classifications of waste dumps in the quarries are given and their phenomenological nature is clarified. The need to identify the essence of the term "dump" is shown as well as the idea of "dump" as an artificial formation with everted and mixed rocks distanced from the quarry. Essential classification of man-made rock formations in quarries is developed. Characteristic of variations of man-made waste formations in quarries is developed. To reduce harmful effects of open-pit mining, dumps should be substituted with strat-lays - man-made structures relevant to natural stratification of litho-substances. Construction of strat-lays would improve ecological and technological culture of open cast mining

Electromechanically tunable dielectric microwave devices

High-tunable low-loss microwave dielectric devices are designed by electromechanical alteration in the configuration of device components. Specifically, this device consists of dielectric and metallic parts with an air gap between them. The gap location provides the largest perturbation in the electromagnetic field and a mini-actuator controls the device. Through experiments conducted, we test and apply the high-tunable dielectric resonators and filters as well as wide-band low-loss phase shifters