CO2-EORフラッディングの連成数値シミュレーション：マルチフィジックス相互作用の統合

科学分野:

• 石油工学
• 化学工学
• 地球科学

背景:

• CO2強化石油回収（CO2-EOR）は、炭化水素油田開発にとって重要です。
• CO2変位中の多相飽和度ダイナミクスの理解が鍵となります。
• EORプロセスと炭素隔離を最適化するには、正確なモデリングが必要です。

研究 の 目的:

• CO2-EORのシミュレーションのための新しい計算フレームワークを開発すること。
• 多相飽和度の時空間的進化を定量化すること。
• CO2変位に対する様々な物理的および化学的要因の影響を分析すること。

主な方法:

• ダルシーの法則と質量保存則を用いた1次元三重相数学モデルを開発しました。
• インプリシットプレッシャーエクスポジットサチュレーション（IMPES）有限差分スキームを採用しました。
• 化学反応速度論、粘度-圧力カップリング、動的相対浸透率を組み込みました。

主要な成果:

• シミュレーションにより、CO2と岩石の相互作用による細孔-スロートの膨張が明らかになり、フラッディング半径が増加しました。
• 坑井-地層間の圧力差がCO2プルームの伝播とアニュラスの厚さを制御することがわかりました。
• 貯留層の多孔率の増加は、スループットの増加にもかかわらず、閉じ込めと変位効率を低下させました。

結論:

• シミュレーション結果に基づいて、CO2-EORの注入パラメータを最適化できます。
• 不均一な地層における長期的な炭素隔離の完全性を向上させることができます。
• 本研究は、理論的モデリングと実践的な油田規模の実装戦略を橋渡しするものです。