頁岩貯留層にはナノスケールの孔隙が広く発達しており、強い制限効果により流体の相状態特性がバルク条件から大きく乖離し、従来の相状態理論は頁岩油層には適用困難である。制限された流体の相挙動を探るため、マイクロナノ流体制御技術を用いて10 μmおよび100 nm孔径スケールで露点実験を実施し、制限孔内の流体凝縮挙動および液相分布特性を系統的に観察した。露点実験の結果は以下のとおりである：異なる孔径における凝縮メカニズムは概ね一致し、すべて液膜または液橋の生成・拡大を経て最終的に液柱へと進化する典型的な段階を経る。しかし、孔径スケールの違いは流体凝縮の動力学および液相分布特性に顕著な影響を及ぼす。例えば10 μm孔隙では凝縮は優先的に隅で発生するが、孔内の最終液相占有率は低い。一方、100 nm孔隙では凝縮位置がもはや隅に限定されず、入口部で優先的に発生し、孔内液析出量が明らかに増加し、液相分布がより均一となる。計測された露点圧力とPeng-Robinson状態方程式モデルの予測値の比較は、従来モデルがナノスケールの制限された相挙動の記述に限界があることを示す。正確な制限空間における流体相挙動の予測を実現するため、従来モデルに毛管力、吸着効果および臨界性質の移動などの影響を総合的に導入し、制限空間に適用可能な流体相平衡予測モデルを構築した。検証結果は修正モデルが制限流体相挙動を精確に表現可能であり、最大相対誤差は5.30%であることを示した。さらに解析により、制限効果は低温低圧条件で最も顕著であり、温度上昇と共に徐々に弱まることが判明した。本研究は理論モデリングと実験検証の融合により、ナノ孔隙内の流体相平衡記述に実験的根拠と理論的参考を提供し、頁岩貯留層における相状態予測モデルの修正と応用に新たな視点を与える。

頁岩貯留層;制限効果;流体相挙動;Peng-Robinson状態方程式;微ナノ流体制御実験