CO2-EORにおける混和性ガス-油-水三相流解析手法の開発
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22K03927
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19010:Fluid engineering-related
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
Jiang Fei 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (60734358)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 健 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60455491)
望月 信介 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70190957)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | CO2-EOR / 多相流れ / 接触角 / 多孔質体 / 多相流解析 / CO2貯留 / 大規模シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
CO2を原油貯留層に圧入することで、原油を取り出すCO2-EOR石油増進回収法は、CO2の大気排出抑制と石油増産を実現する一石二鳥の技術として注目されている。しかし、CO2-EORの増油メカニズムはまだ不明なことが多い。本研究では、CO2溶解の影響を考慮し、CO2-EORのメカニズムの解明を目的とした混和性CO2-油-地下水三相流体解析モデルの構築を目指す。CO2溶解モデルの構築及びCO2濃度と油粘性・界面張力の関係の定式化を行い、CO2溶解が三相流挙動に与える影響を解明する。CO2-EORの回収率の評価及び向上を目指した高効率な混和性三相流シミュレーターを構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
二酸化炭素(CO2)排出を削減する方 法として、CO2の分離回収・資源化・貯留技術の確立は喫緊の課題である。CO2を原油貯留層に圧入することで、原油を取り出すCO2-EOR石油増進回収法は、CO2の大気排出抑制と石油増産を実現する一石二鳥の技術として注目されている。しかし、CO2-EORの増油メカニズムはいまだ不明なことが多い。本研究では、CO2溶解の影響を考慮し、CO2-EORのメカニズムの解明を目的とした混和性CO2-油-地下水三相流体解析モデルの構築を目指す。初年度はCO2溶解の分子動力学解析により、CO2濃度と油粘性・界面張力の関係の定式化を行なった。また、CO2濃度が原油滴の接触角に与える影響を明らかにした。CO2分子が界面に集まることにより、CO2濃度が増加するにつれて接触角が増加する傾向があることが分かった。また、非均一の接触角分布を考慮できるように多孔質体内の二相流シミュレーション方法を改良した。この接触角モデルは多孔質体の壁面法線ベクトルを取り入れることによって、従来のモデルより計算精度が高く、極端に小さい接触角も表現できるようになった。また、原油の粘性・壁濡れ性（接触角）などの物性は継時的に変化するため、構築したCO2濃度と粘性・濡れ性関係式を多相流モデルに組み込み、CO2濃度が排油過程に及ぼす影響を反映する。更に実岩石での大規模計算によって、岩石空隙構造の形状、油層の連続性、浸透率、圧入指数、流体の性質などのCO2―EORの回収率への影響を明らかにすることが可能となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、CO2濃度と油粘性・界面張力の関係の定式化及び接触角が再現できる混和性三相流体解析モデルの開発は成功した。目指している混和性CO2-油-地下水三相流体解析モデルの構築を達成するために必要なタスクの50％以上が完了した状態である。以上のことから本研究はおおむね順調に進展していると判断している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度では構築したCO2濃度と粘性・濡れ性の関係式を三相流モデルに組み込み、CO2濃度が排油過程に及ぼす影響を反映する。動的接触角の再現については、従来の物体内部の仮想点上に固体面の自由エネルギーを与えるのではなく、潤滑理論からの液膜モデルで実現する。溶解したCO2濃度空間分布の影響を考慮するため、濃度場計算モデルと三相流モデルを融合し、混和性三相流体解析モデルを開発する。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
