細孔の数値解析

Scientific Reports volume 13、記事番号: 12632 (2023) この記事を引用

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\(\text{CO}_{2}\) の注入によるガスの注入は、一般に地下の炭化水素貯留層から最適な石油回収を達成するために実行されます。 しかし、混和フラッディングは最大の石油回収を達成する最も効率的な方法ですが、圧力条件を維持することが難しいため、すべての油層に適しているわけではありません。 この状況では、混和に近いプロセスの方が実用的である可能性があります。 この研究は、有効な近混和領域を決定するために利用可能な文献基準を使用して、細孔スケールの近混和 \(\text{CO}_{2}\)-油の変位に焦点を当てています。 指定された領域の低圧境界における \(\text{CO}_{2}\)-石油の挙動を調べるために、2 つの別々の数値的アプローチが初めて結合されました。 最初のモジュールである位相場モジュールは、ナビエ・ストークス方程式を適用することで、変位 \(\text{CO}_{2}\)-石油プロセスにおける流体の動きを追跡するために実装されました。 次は TDS モジュールです。これは、古典的なフィックの法則を流体界面に結合することで、油相への \(\text{CO}_{2}\) の物質移動の効果を組み込み、\(\text{CO} の変動を追跡します) _{2}\) 拡散係数。 細孔スケールでの油回収メカニズムをよりよく理解するために、定性分析では、近混和領域の界面張力が低いために界面がバイパスされた油に移動することが示されています。 さらに、主流の前部の背後にある \(\text{CO}_{2}\) 相は、通常の細孔内のバイパスされた油のほぼすべてを大幅に置き換え、小さな細孔内の大量の油を効果的に減少させることができます。 結果は、シミュレーションに物質移動と毛細管クロスフロー機構を組み込むことにより、細孔内でバイパスされた油の移動が大幅に改善され、油回収率が 92 % から 98% 以上に増加し、これは従来の油回収率に匹敵することを示しています。混和性ガス注入の結果。 この研究の結果は、混和に近い動作条件下で \(\text{CO}_{2}\)-EOR プロセスを適用することの重要性を強調しています。

\(\text{CO}_{2}\) ガスフラッディングは、石油回収率を向上させる一般的な方法として長い間考えられており、ガス注入システムを最適化するために多くのアプローチが提案されてきました1、2、3、4、5。 \(\text{CO}_{2}\) 注入は、石油業界で EOR 手法として長年にわたって広く使用されてきました6,7。 \(\text{CO}_{2}\) ベースの EOR は、オイルの粘度を低下させ、\(\text{CO}_{2}\) の移動性を低下させることで、オイルの回収率を向上させることができますが、ガス排出と炭素貯蔵、および \(\text{CO}_{2}\) 隔離アプリケーションも同様です8,9,10。 さらに、最近では、地質学的な \(\text{CO}_{2}\) のハイドレート貯留層での排ガスの捕捉と貯蔵が、かなりの量の \(\text{CO}_{2}\) を地下に置くことによって調査されています。生成される炭化水素（メタン）のトンは、正味ゼロを達成するための研究と同じ趣旨です11、12。

さらに、7つの貯留層パラメータ、すなわち貯留層間隙率、水平透水性、温度、地層応力、垂直透水性と水平透水性の比、毛管圧力、残留ガス飽和が地質学的CO2貯留容量に及ぼす影響を調査するために感度分析が実施された。

なお、垂直透過率と水平透過率の比、あるいは異方性比に着目すると、次のような結果が得られる。

CO2 のガス捕捉能力に影響を与える要因の感度は、地層応力、温度、残留ガス飽和、水平透過率、空隙率の順に低下します13。

この点に関して、単一気孔率、二重透過性、二重気孔率モデルを実行することによる包括的な大規模 3D 貯留層シミュレーションと、計算効率の高い DACE 手法を組み合わせた別の研究が実施されました (「コンピュータ実験の設計と解析」)破壊された帯水層における CO2 貯留の感度を分析する。