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

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15100
• 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, 准教授 (60734358)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 多孔質媒体 / EOR / 多相流

研究実績の概要

最終年度はGPU並列計算技術で超大規模デジタル岩石シミュレーターを構築した。スパコン高性能演算を駆使し、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異なる岩石種類における低濃度塩水攻法シナリオを容易に再現することができた。開発した低濃度塩水攻法シミュレーターを応用し、原油回収率向上のためのパラメータスタディを行った。具体的には超大規模実岩石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を行い、流体の物性（粘性、密度、イオン濃度）、岩石間隙の形状（大きさ、分布）、濡れ特性（ウェッタビリティ）に代表される岩石の性質、水圧入速度、界面張力等のパラメータが原油回収率に与える影響を数値解析で調査した。ミクロスケールにおける鉱物界面と油が低濃度塩水環境下での相互作用をマクロ的な濡れ性変化モデルを取り入れることで、油拡散層がない場合、特定のウェッタビリティ条件下では、毛細管数の増加によって油の回収が促進される現象が確認できた。また、粘性比(M)と毛細管数(Ca)の相対浸透率の影響を調査し、CaとMのダイアグラムを作成し、原油の流動性を正確に評価することが可能となった。塩水濃度と浸透率の関係を明らかにし、最適な低濃度塩水攻法の条件を解明した。本研究で得られた知見は実際のフィールドスケールの貯留層解析へ応用することが可能で、現場の低濃度塩水攻法の石油生産挙動の予測に貢献できると考えられる。

研究成果

• [国際共同研究] Xi'an Jiaotong University(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: Xi'an Jiaotong University
• [雑誌論文] Elastic Wave Velocity Changes Due to the Fracture Aperture and Density, and Direct Correlation With Permeability: An Energetic Approach to Mated Rock Fractures (2022)
  • 著者名/発表者名: Sawayama K.、Ikeda T.、Tsuji T.、Jiang F.、Nishizawa O.、Fujimitsu Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Solid Earth 巻: 127 ページ: e2021JB022639
  • DOI: 10.1029/2021JB022639
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of pore space heterogeneity on mineral dissolution and permeability evolution investigated using lattice Boltzmann method (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhang Yutian、Jiang Fei、Tsuji Takeshi
  • 雑誌名: Chemical Engineering Science 巻: 247 ページ: 117048～117048
  • DOI: 10.1016/j.ces.2021.117048
  • 査読あり
• [雑誌論文] A coupled LBM-DEM method for simulating the multiphase fluid-solid interaction problem (2022)
  • 著者名/発表者名: Jiang Fei、Liu Haihu、Chen Xian、Tsuji Takeshi
  • 雑誌名: Journal of Computational Physics 巻: 454 ページ: 110963～110963
  • DOI: 10.1016/j.jcp.2022.110963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling of three-phase displacement in three-dimensional irregular geometries using a lattice Boltzmann method (2021)
  • 著者名/発表者名: Li Sheng、Liu Haihu、Zhang Jinggang、Jiang Fei、Xi Guang
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 33 ページ: 122108～122108
  • DOI: 10.1063/5.0068759
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Pore-Scale Modeling of Two-Phase Flows with Soluble Surfactants in Porous Media (2021)
  • 著者名/発表者名: Zhang Jinggang、Liu Haihu、Wei Bei、Hou Jian、Jiang Fei
  • 雑誌名: Energy & Fuels 巻: 35 ページ: 19374～19388
  • DOI: 10.1021/acs.energyfuels.1c02587
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Lattice Boltzmann simulation of three-phase flows with moving contact lines on curved surfaces (2021)
  • 著者名/発表者名: Li Sheng、Lu Yang、Jiang Fei、Liu Haihu
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 104 ページ: 015310
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.104.015310
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Prediction of three-phase relative permeabilities of Berea sandstone using lattice Boltzmann method (2021)
  • 著者名/発表者名: Li Sheng、Jiang Fei、Wei Bei、Hou Jian、Liu Haihu
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 33 ページ: 063302～063302
  • DOI: 10.1063/5.0050727
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Investigation of Viscosity Ratio and Capillary Number Influence on Relative Permeability in a 2-phase Flow System using Lattice Boltzmann Method (2021)
  • 著者名/発表者名: N Suwandi, F Jiang, T Tsuji
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Investigate the effect of pore structure heterogeneity on hydraulic and electrical conductivities evolution induced by mineral dissolution (2021)
  • 著者名/発表者名: Y Zhang, F Jiang, T Tsuji
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会