기공의 수치해석

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12632(2023) 이 기사 인용

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\(\text{CO}_{2}\) 주입을 통한 가스 범람은 일반적으로 지하 탄화수소 저장소에서 최적의 오일 회수를 달성하기 위해 수행됩니다. 그러나 최대 석유 회수를 달성하는 가장 효율적인 방법인 혼합성 범람은 압력 조건 유지 문제로 인해 모든 저장소에 적합하지 않습니다. 이러한 상황에서는 거의 혼합 가능한 공정이 더 실용적일 수 있습니다. 이 연구는 효과적인 거의 혼합 가능한 영역을 결정하기 위해 이용 가능한 문헌 기준을 사용하여 기공 규모의 거의 혼합 가능한 \(\text{CO}_{2}\)–오일 변위에 중점을 둡니다. 처음으로 두 가지 별도의 수치 접근법을 결합하여 지정된 영역의 저압 경계에서 \(\text{CO}_{2}\)–오일의 거동을 조사했습니다. 첫 번째 모듈인 Phase-field 모듈은 Navier-Stokes 방정식을 적용하여 변위 \(\text{CO}_{2}\)-석유 과정에서 유체의 움직임을 추적하기 위해 구현되었습니다. 다음은 \(\text{CO}_{2}\)의 변화를 추적하기 위해 고전 Fick의 법칙을 유체 인터페이스에 결합하여 오일상으로의 \(\text{CO}_{2}\) 질량 전달 효과를 통합하는 TDS 모듈입니다. _{2}\) 확산계수. 기공 규모의 오일 회수 메커니즘을 더 잘 인식하기 위해 정성 분석에서는 거의 혼합 가능한 영역의 낮은 계면 장력으로 인해 계면이 바이패스된 오일로 이동한다는 것을 나타냅니다. 더욱이, 주 유동 흐름 앞쪽 뒤쪽의 \(\text{CO}_{2}\) 상은 정상 기공에서 우회된 거의 모든 오일을 크게 대체하고 작은 기공에서 많은 양을 효과적으로 감소시킬 수 있습니다. 결과는 시뮬레이션에 물질 전달과 모세관 교차 흐름 메커니즘을 통합함으로써 기공에서 우회된 오일의 변위가 크게 개선되어 오일 회수율이 92%에서 98% 이상으로 증가한다는 것을 보여줍니다. 혼합성 가스 주입의 결과. 이 연구의 결과는 거의 혼합 가능한 작동 조건에서 \(\text{CO}_{2}\)-EOR 프로세스를 적용하는 것의 중요성을 강조합니다.

\(\text{CO}_{2}\) 가스 범람은 오랫동안 석유 회수를 개선하는 인기 있는 방법으로 여겨져 왔으며 가스 주입 시스템을 최적화하기 위한 많은 접근 방식이 제안되었습니다1,2,3,4,5. \(\text{CO}_{2}\) 주입은 EOR 방법6,7으로 석유 산업에서 수년 동안 광범위하게 사용되었습니다. \(\text{CO}_{2}\) 기반 EOR은 오일 점도를 줄이고 \(\text{CO}_{2}\)의 이동성을 감소시켜 오일 회수율을 향상시킬 수 있지만, 이는 오일 회수율을 줄이는 데 가장 중요합니다. 가스 배출 및 탄소 저장 및 \(\text{CO}_{2}\) 격리 응용 분야도 포함됩니다8,9,10. 더욱이, 최근 상당한 양의 \(\text{CO}_{2}\)를 지하에 배치하여 수화물 저장소에서 연도 가스의 지질학적 포집 및 저장이 조사되었습니다. 순 제로를 달성하기 위한 연구와 동일한 맥락에서 생산된 탄화수소(메탄)의 톤수입니다11,12.

또한, 저장소 다공성, 수평 투과성, 온도, 형성 응력, 수직 대 수평 투과성 비율, 모세관 압력 및 잔류 가스 포화도 등 7가지 저장소 매개변수가 지질 CO2 저장 용량에 미치는 영향을 조사하기 위해 민감도 분석을 실시했습니다.

수직 대 수평 투자율 또는 이방성 비율에 주의를 기울이면 결과는 다음과 같습니다.

CO2의 가스 포집 능력에 영향을 미치는 요인의 민감도는 형성 응력, 온도, 잔류 가스 포화도, 수평 투과성, 다공성 순으로 감소합니다13.

이에 대해 단일 다공성, 이중 투과성, 이중 다공성 모델을 실행하여 포괄적인 대규모 3차원 저류층 시뮬레이션과 계산 효율적인 DACE 기술을 결합한 또 다른 연구가 수행되었습니다("Design and Analysis of Computer Experiments"). 균열된 대수층의 CO2 저장 민감도를 분석합니다.