講演情報
[3201-08-07]プロパントの形状が固液混相流体に及ぼす粘性変化の評価
○新家 佑太朗1[修士課程]、武川 順一1 (1. 京都大学)
司会：久保 大樹（京都大学）
キーワード：
流体シミュレーション、水圧破砕法
水圧破砕法によってシェールガスやシェールオイルの開発が可能となり、近年の技術の向上により石油や天然ガスの採算性が向上した結果、この採掘法は大きな注目を集めている。水圧破砕法において貯留層内の亀裂が自然に収縮するのを防ぐために、プロパントと呼ばれる亀裂支持材は重要な役割を果たす。プロパントによって確保した貯留層内の地下資源を採取する水圧破砕亀裂内の流体透水性が高いほどより多くの資源が採取できるようになる。そこで、本研究ではプロパントの形状に対して流れる流体の粘性係数はどのように変化するのかを比較するために、数値シミュレーションによる流体流動解析を行なった。シミュレーション手法として粒子法の一種であるSPH法を採用した。
まず、亀裂のモデルとして並行平板を想定し、クエット流内の球体の回転を考えた。球体の回転が理論解を再現できているSPH粒子サイズを調べることで、シミュレーション計算の解像度をどこまでよくするかを調べることができ、計算時間を短縮することができる。次に並行平板内を流れるハーゲンポアゼイユ流を想定し、固液混相流体を一定の圧力勾配下で流動させることで粘性を評価した。
まず、亀裂のモデルとして並行平板を想定し、クエット流内の球体の回転を考えた。球体の回転が理論解を再現できているSPH粒子サイズを調べることで、シミュレーション計算の解像度をどこまでよくするかを調べることができ、計算時間を短縮することができる。次に並行平板内を流れるハーゲンポアゼイユ流を想定し、固液混相流体を一定の圧力勾配下で流動させることで粘性を評価した。