Mechanism of two phase thermo-fluid behavior in porous media and its high accuracy numerical analysis based on multi-scale effect

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本研究の目的は，新しい地層内原油回収法を開発することである。その手法として、熱流体注入法とVAPEX法に着目してきた。特に2022年度は後者によるビチューメン回収問題にフォーカスし，数値解析と多孔質内高粘性流動実験装置の開発に着手した．ビチューメンを直接利用することが困難なため，ビチューメンの粘性と類似した高粘性シロップを用いこととし，2021年度は数値解析に必要なビチューメンとシロップの物性値として拡散係数，粘性係数，密度を測定するための基礎実験を行ってきた．2022年度では，高出力マイクロX線CT用高粘度流体注入可視化実験装置を試作し，砂の間隙構造内におけるシロップの移流拡散実験を実施した．装置の設計当初、使用する流体の高粘性を配慮し，本実験は圧力勾配下において実施する計画であったが，圧力勾配の安定が得られなかったため，注入条件をロータリーポンプによる定流量注入条件に変更した。これにより、ロータリーポンプによる圧力変化の周期的な変化はあるものの、供試体への注入圧力、貫通後の圧力低下と、そのタイミングで撮影したX線CT画像より、供試体内部で局所的な流動現象が生じていることが明らかとなった。以下に結論を述べる．(1)CT室内で実施可能な高粘性流体流動実験装置を開発することができた．(2)スケルトナイズ法により間隙構造を可視化，定量評価することができた．(3)今回の解析ケースでは間隙径，間隙率は間隙内流動挙動に一定の影響を与えており，間隙率の方が優位的に流動挙動に影響を与えている．(4)流れ方向の配向性はヨウ化カリウム水溶液流入量との相関がみられないが，間隙の屈曲度は小さいほうが流入量が多くなる傾向がみられた．(5)高粘性流体を含んだ間隙内の溶媒の流動挙動は流入部近傍の間隙構造が影響を与え，間隙のセグメント数は拡散速度を上昇させることが分かった．