地圏移動論 / Geosphere Transport Phenomena

前期 火曜日 ２講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 渡邉 則昭. 履修年度: 2024.

使用言語/Language

日本語 Japanese

授業題目/Class Subject

地圏移動論 Geosphere transport phenomena

授業の目的・概要及び達成方法等/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study(J)

多孔質体における流動の基礎方程式を理解する。そして，地下におけるき裂内流動，多相流体，物質移行および熱移動等の移動現象を定量的に整理する基礎を身に付ける。
地下の移動現象の解析は，石油開発，天然ガス開発，地熱開発に必要とされるのみならず，地下水汚染修復、放射性廃棄物などの地層処分場システムの安全評価など，エネルギーフローに関する環境工学の基礎となる。本講義ではこれらのトピックスを取り込みながら講義を行う。最初に流体エネルギー資源の開発概要についても述べる。

授業の目的・概要及び達成方法等（E）/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study

This lecture intends to understand the basic equations of fluid flow in porous media, and to master the fundamentals for analyzing quantitatively mass and heat transport phenomena in underground structures containing fracturing and multiphase flow.
Numerical analysis can provide fundamental information on the production of oil and gas, the extraction of geothermal energy, and the problems of soil contamination and carbon sequestration. A lot of practical examples on the topics are explained in this class.

授業計画/Contents and progress schedule of class(J)

１．地圏移動現象論の概要
２．地圏移動現象における最近の話題（石油開発、メタンハイドレートなど）
３．地圏移動現象における最近の話題（土壌・地下水汚染修復、CO2地中貯留など）
４．流体の性質
５．貯留岩の性質
６．多孔質体内の単相流（多孔質体としての地質媒体，ダルシーの法則）
７．多孔質体内の単相流（絶対浸透率，孔隙率）
８．多孔質体内の多相流（濡れ相と非濡れ相，毛管圧，飽和率）
９．多孔質体内の多相流（相対浸透率曲線，毛管圧曲線）
１０．き裂内の単相流
１１．き裂内の多相流
１２．移流・拡散／分散・反応の連成現象（移流現象，拡散／分散現象，地化学反応）
１３．移流・拡散／分散・反応の連成現象（移流‐拡散／分散‐反応方程式）
１４．貯留層モデリング
１５．討論

授業計画（E）/Contents and progress schedule of class

1. Abstract of geo-fluid transport
2. Recent topics of geo-fluid transport phenomena ( Oil production, gas hydrates)
3. Recent topics of geo-fluid transport phenomena ( Soil contamination, CO2 storage)
4. Properties of geo-fluids
5. Properties of reservoirs
6. Single-phase flow in porous media (Geologic porous media, Darcy’s law)
7. Single-phase flow in porous media ( Absolute permeability, porosity)
8. Multi-phase flow in porous media ( Fluid phase, capillarity, fluid saturation)
9. Multi-phase flow in porous media ( Relative permeability and capillary pressure curves)
10. Single-phase flow in fractures
11. Multi-phase flow in fractures
12. Coupled phenomena of transport and reaction (Advection, diffusion/dispersion, geochemical reaction)
13. Coupled phenomena of transport and reaction
(Advection-diffusion/dispersion-geochemical reaction coupling)
14. Reservoir modelling
15. Discussion

授業時間外学修/Self study(J)

授業および配布資料の内容に基づいて予習・復習・課題に取り組むこと。

授業時間外学修（E）/Self study

Students should prepare, review, and work on assignments based on the content of the class and handouts.

成績評価方法及び基準/Record and evaluation method(J)

出席状況を勘案し(10%)、小テスト(20%)、および総合試験またはレポート(70%)により評価する。

成績評価方法及び基準（E）/Record and evaluation method

attendance (10%), short test(20%), and examination and/or report(70%)

教科書および参考書/Textbook and References

教科書　無し

参考書
1.『Fundamentals of Reservoir Engineering ((Developments in Petroleum Science)』
L.P. Dake Elsevier Science
044441830X 参考書
2. 『Flow and Transport in Porous Media and Fractured Rock: From Classical Methods to Modern Approaches』 Muhammad Sahimi Wiley-VCH 3527404856 参考書
3. 『地球化学反応速度と移動現象』 千田 佶 コロナ社 4339065846 参考書

その他/In Addition

本講義は、【対面形式】で実施する予定です。ただし、新型コロナウイルス感染症等の状況により、実施方法等を変更する場合がありますので、当該講義のGoogle Classroomを随時確認してください。
This class will be conducted 【in person】. However, the way to attend a class might be changed due to infection control for COVID-19. Please check out class information by Google Classroom.

流体力学を履修していることが望ましい。
It is recommended to master fluid dynamics in advance.