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2017 年度 実績報告書

多孔質内CO2-油-水三相システムの挙動解明を目指したデジタルロック解析法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K18331
研究機関山口大学

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワードデジタルロック / EOR / 多孔質媒体シミュレーション
研究実績の概要

革新的な流体計算手法である格子ボルツマン法(LBM:Lattice Boltzmann Method)を基礎に、超大規模実岩石X線CTモデルでCO2-油-水 三相システムの流体シミュレーションを行った。岩石CT断面図から、間隙サイズ、均一性を分析し、画像処理技術によって間隙形状が明確に分かるように最適化することによって、岩石 3 次元形状モデルを再構築した。計算高速化するため、GPGPU(General Purpose Graphics Processing Unit)並列計算技術を利用し、開発したコードを東京工業大学のスーパーコンピュータ(TSUBAME)に実装した。高解像度且つ高効率の三相流計算モデル及び大規模デジタルロックシミュレーターを開発することで、実験では時間的・コスト面から実現が困難あるいは不可能な条件下のCO2-EOR(CO2圧入による石油回収率増進技術)シナリオを容易に再現することができた。三相流の界面張力、粘性及び岩石の濡れ性などのパラメータが岩石間隙内の複雑な流れの挙動に大きい影響を与えるため、これらのパラメータを調整し、CO2-EORにおける原油の生産排出過程のシミュレーションを行った。また、実の岩石空隙スケールレベルでの流れ計算によって、三相浸透率を正確に推定することに成功した。また、トポロジー理論で岩石の非均一性を定量評価する方法を開発した。
得られた結果を従来のマクロモデル(貯留層シミュレーター)に組み込み、より正確且つ信頼性の高い情報をCO2-EORプロジェクト評価に提供できる。CO2-EORのメカニズムの更なる解明に貢献できる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Characterization of fluid behavior in 3D digitalized fracture using Lattice Boltzmann Method: Evolution of permeability by shear deformation and its representative elementary volume2018

    • 著者名/発表者名
      Kengo Ikuo, Fei Jiang, and Takeshi Tsuji
    • 雑誌名

      Journal of MMIJ

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pore Geometry Characterization by Persistent Homology Theory2018

    • 著者名/発表者名
      Fei Jiang, Takeshi Tsuji, Tomoyuki Shirai
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of three-phase relative permeability by simulating fluid dynamics directly on rock-microstructure images2017

    • 著者名/発表者名
      Jiang F.、Tsuji T.
    • 雑誌名

      Water Resources Research

      巻: 53 ページ: 11~32

    • DOI

      10.1002/2016WR019098

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of the kinetic boundary condition on porous media flow in the lattice Boltzmann formulation2017

    • 著者名/発表者名
      Singh Shiwani、Jiang Fei、Tsuji Takeshi
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 96 ページ: 013303(1~11)

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.96.013303

    • 査読あり
  • [学会発表] Fluid-structure interaction simulation via the coupling of finite element and lattice Boltzmann methods2017

    • 著者名/発表者名
      Fei Jiang, Xian Chen, Junji Ohgi
    • 学会等名
      8th Int Conf Computational Methods (ICCM2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] GPGPUによる有限要素法動解析の陰解法と陽解法の演算性能評価2017

    • 著者名/発表者名
      松村一輝,蒋飛,陳献,大木順司
    • 学会等名
      第30回計算力学講演会

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公開日: 2018-12-17  

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