ＣＯ２地中貯留を想定した岩石層中のガス拡散予測に対する粒子トレーサ法の研究

假设CO2埋藏在岩层中气体扩散的粒子示踪方法研究

• 批准号: 14F04379
• 负责人: 佐々木 久郎
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14F04379/
• 关键词: CO2地中貯留; 多孔質層; 粒子トレーサ法; 拡散; CO2圧入; 資源開発; 貯留層; 移流拡散; 数値シミュレーション; ラグランジュ法; 地下環境

本研究は、多孔質層における物質や温度の拡散係数を縮小スケールの実験装置によって測定し、その結果を予測するラグランジュ法を基礎とした数値シミュレーション手法を新たに開発し、多孔質層内部のガスおよび熱的拡散挙動を明らかにすることを目的として実施したものである。研究の流れと手法は、多孔質層の実験モデルを製作し、それを用いて塩水やトレーサを注入する拡散実験を実施し、本研究で開発した粒子トレーサ法(DTPM)による数値シミュレーション結果と実験結果との比較によって数値計算モデルの妥当性について議論した。とくに、本研究の特徴は、多孔質層における孔隙ネットワークモデルを構築した後に、ラグランジュ法を基礎とした孔隙ネットワーク内のランダムな粒子挙動を考慮した粒子トレーサ法に関わる数値シミュレーション手法を開発していることである。開発した粒子トレーサ法による数値シミュレーションによって各粒子の拡散を統計学的な性質を適用した数値計算によって多孔質層の孔隙内の物質や微細粒子の流動に伴う流動軌跡とそれによる移流・拡散の予測を可能とした。このとき、孔隙間の相互接続、その方向（孔隙方向と流れ方向の角度）、孔隙径と長さおよび流量は、一様な分布で表現し、ペクレ数とレイノルズ数にそれぞれ基づいた分散距離および数値計算時間ステップの最適値の範囲を提示するとともに、トレーサ粒子にランダムな動きを重畳する手法を開発した。さらに、地下帯水層などの貯留層に対しCO2を垂直井から圧入した場合のCO2バブルの移流・拡散状況を数値シミュレーションによって予測した。

In this study, the material and temperature of the porous layer were reduced and the diffusion coefficient was reduced. The equipment is used to measure the results and predict the results, and the basics of the method are as follows:た数値シミュレーションtechniqueを新たに开発し、のガスおよ inside the porous layerび热拡san挙动を明らかにすることをpurpose として実士したものである. Research on flow technique, production of porous layer, and application of porous layerて婩水やトレーサを injecting する拡san実験を実士し、This study is open to the public The DTPM particle method (DTPM) is the number of DTPM results.験RESULTS, COMPARISONS, NUMERICAL VALUES, ACCURACY, AND ADVANTAGES.とくに、The special features of this study、Porous layer pores ネットワークモデルをConstruction した后に、ラグランジュ法をBasic としたpore ネッTroubleshooting method The number of the わる number is the same as the ション technique.开発したparticle トレーサ法によるnumerical value シミュレーションによってThe statistical properties of each particle and the applicable したnumerical value calculation The flow of matter and fine particles in the pores of the porous layer is based on the flow path and the movement and scattering of the material, which is predicted and possible.このとき, the connection between the pores, the その direction (the angle between the pore direction and the flow direction), the hole Gap diameter, length, flow rate, distribution expression, and number of gaps.それぞれbaseづいたdispersion distanceおよびnumerical value calculation timeステップのoptimal valueのfan囲を提Show the するとともに, トレーサ particle にランダムな きを heavy 畳する technique を开発した.さらに、Underground water layer などの storage layer に対しCO2 をVertical well から姧 in した occasion のThe number of CO2 transfer and dispersion conditions is estimated based on the actual situation.

项目成果

Predicting gas dispersion in large scale underground ventilation: A particle tracking approach

• DOI: 10.1016/j.buildenv.2015.07.025
• 发表时间: 2016
• 期刊: Building and Environment
• 影响因子: 7.4
• 作者: Arif Widiatmojo;K. Sasaki;N. Widodo;Y. Sugai;Amin Yousefi Sahzabi;R. Nguele

Institut Teknologi Bandung(ITB）(Indonesia)

万隆技术研究所 (ITB)（印度尼西亚）

Simulating the Migration of CO2 in Geological Carbon Storage: A Particle Tracking Approach

模拟地质碳储存中二氧化碳的迁移：粒子追踪方法

• 发表时间: 2015
• 作者: Arif Widiatmojo;Kyuro Sasaki;Yuichi Sugai
• 通讯作者: Yuichi Sugai

Lagrangian numerical simulation of dispersion in a laboratory scale fractured porous media

实验室规模裂缝多孔介质中色散的拉格朗日数值模拟

• 发表时间: 2015
• 作者: Arif Widiatmojo;Kyuro Sasaki;Yuichi Sugai
• 通讯作者: Yuichi Sugai

Particle tracking simulation for tracer dispersion in porous media: A five-spot laboratory model

多孔介质中示踪剂分散的粒子跟踪模拟：五点实验室模型

• 发表时间: 2016
• 期刊: Application of Computers and Operations Research in the Mineral Industry – Proceedings of the 37th International Symposium, APCOM 2015
• 作者: Arif Widiatmojo;Kyuro Sasaki;Amin Yousefi-Sahzabi;Yuichi Sugai
• 通讯作者: Yuichi Sugai