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2020 Fiscal Year Research-status Report

低塩分濃度水攻法の石油回収率向上を目指したデジタル岩石解析手法の開発

Research Project

Project/Area Number 19K15100
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

Jiang Fei  山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (60734358)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords多孔質媒体 / EOR / 多相流
Outline of Annual Research Achievements

油価低迷の中、石油の生産手法として、コスト削減と同時に回収率を向上かつ環境への負荷が少ない低濃度塩水攻法が注目を浴びている。しかし、この回収法は どのような油田(原油・油層水・岩石の特性)で効果を発揮するか,どの程度効果(回収率増加)があるのかとの評価が難しい。本研究では、岩石空隙構造の形状、流体の性質などの影響を考慮し、低濃度塩水攻法の回収率の評価及び向上を目的としたマルチスケールモデルの開発及び大規模デジタル岩石シミュレーター の構築を目指している。 令和2年度は開発した低濃度塩水攻法のためのマルチフィジックスモデルを超大規模デジタル岩石シミュレーターに拡張した。実岩石形状モデルでシミュレーションを行った結果、直接に低塩分水を圧入した場合は50%の石油増産効率が得られた。塩分濃度の拡散係数が石油増産効率へ与える影響についても調査した。その結果、油滴周囲の塩分濃度勾配による濡れ性の非均一性が新たな低濃度塩水攻法の増産メカニズムになることが示唆された。
また、従来の三相流浸透率の経験式では、粘性カップリング効果は無視されてきた。我々は開発したシミュレーターを応用し、粘性カップリング効果を考慮できるように、従来の浸透率の経験式を改良した。さらに空隙内部における粘性比が異なる三相流れを直接に解析した結果からデータベースを構築し、新たな機械学習手法を使用した三相流浸透率予測する方法を開発した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画では超大規模実岩石X線CTモデルで、低濃度塩水環境下油挙動のシミュレーション結果とcore scaleの実験結果を直接比較・検証する予定があったが、実験データは入手できなかったため、未実施となった。

Strategy for Future Research Activity

次年度では、デジタル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、流体の性質などによる低濃度塩水攻法の回収率への影響を明らかにし、回収率向上に寄与するキーパラメータを発見する。また、得られた結果から、塩水濃度と浸透率の関係式を考案し、貯留層解析へ応用することで、低濃度塩水攻法の石油生産挙動を予測する。

Causes of Carryover

参加予定の国際学会がオンライン開催となり、剰余の予算は次年度の消耗品または論文投稿料に充てる。

  • Research Products

    (11 results)

All 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 3 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Int'l Joint Research] Queen Mary University of London(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      Queen Mary University of London
  • [Int'l Joint Research] Xi'an Jiaotong University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Xi'an Jiaotong University
  • [Journal Article] Scale-independent relationship between permeability and resistivity in mated fractures with natural rough surfaces2021

    • Author(s)
      Sawayama K.、Ishibashi T.、Jiang F.、Tsuji T.、Nishizawa O.、Fujimitsu Y.
    • Journal Title

      Geothermics

      Volume: 94 Pages: 102065~102065

    • DOI

      10.1016/j.geothermics.2021.102065

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Relating Hydraulic Electrical Elastic Properties of Natural Rock Fractures at Elevated Stress and Associated Transient Changes of Fracture Flow2021

    • Author(s)
      Sawayama K.、Ishibashi T.、Jiang F.、Tsuji T.、Fujimitsu Y.
    • Journal Title

      Rock Mechanics and Rock Engineering

      Volume: 54 Pages: 2145~2164

    • DOI

      10.1007/s00603-021-02391-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Investigation of viscous coupling effects in three-phase flow by lattice Boltzmann direct simulation and machine learning technique2021

    • Author(s)
      Jiang Fei、Yang Jianhui、Boek Edo、Tsuji Takeshi
    • Journal Title

      Advances in Water Resources

      Volume: 147 Pages: 103797~103797

    • DOI

      10.1016/j.advwatres.2020.103797

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A GPU-accelerated fluid structure-interaction solver developed by coupling finite element and lattice Boltzmann methods2021

    • Author(s)
      Jiang Fei、Matsumura Kazuki、Ohgi Junji、Chen Xian
    • Journal Title

      Computer Physics Communications

      Volume: 259 Pages: 107661~107661

    • DOI

      10.1016/j.cpc.2020.107661

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simulation of Fluid Structure Interaction Problems with Thin Elastic Plate via the Coupling of Finite Element and Lattice Boltzmann Methods2020

    • Author(s)
      Jiang Fei、Liao Kangping、Matsumura Kazuki、Ohgi Junji、Chen Xian
    • Journal Title

      International Journal of Computational Methods

      Volume: 17 Pages: 2050013~2050013

    • DOI

      10.1142/S0219876220500139

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Estimation of Permeability and Water Saturation from the Resistivity and Elastic Wave Velocity: Insight from Laboratory Experiment and Digital Fracture Simulation2021

    • Author(s)
      Sawayama, K., Fei Jiang, Ikeda, T., Ishibashi, T., Tsuji, T., Fujimitsu, Y., and Asanuma, H.
    • Organizer
      World Geothermal Congress 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] An improved empirical model considering viscous coupling effect for hydraulic conductance of three-phase flow in pore network modeling2020

    • Author(s)
      Fei Jiang, Jianhui Yang, Edo Boek, Takeshi Tsuji
    • Organizer
      Interpore 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of two-phase fracture flow simulation method using Shan-Chen type lattice Boltzmann model2020

    • Author(s)
      Sawayama, K., Fei Jiang, Tsuji, T., and Fujimitsu, Y
    • Organizer
      International Symposium on Earth Science and Technology 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dynamic evolution of hydraulic and electrical properties of porous rock induced by mineral dissolution in pore-scale2020

    • Author(s)
      Yutian Zhang, Fei Jiang, Takeshi Tsuji
    • Organizer
      International Symposium on Earth Science and Technology 2020
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-12-27  

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