The decrease in fracturing fluid flowback rate in the process of hydraulic fracturing and the improvement of initial gas production rate after well shut-in for a period of time were investigated using weight and nuclear magnetic resonance (NMR) T₂ spectra of dried shale cores and shale cores in the "as received" state after spontaneous oil and water imbibition. Experimental results indicated that the rate and weight during spontaneous water imbibition were much higher than those of spontaneous oil imbibition, contrary to capillary-driven imbibition models. Therefore, spontaneous water imbibition was related to both capillary pressure and additional hydration stress generated by clay swelling. NMR T₂ spectra of different imbibition fluids (oil and water) demonstrated that signals between 0.01 ms and 1 ms were total responses of pore fluids and irreducible water, and excess imbibed water was mainly present as irreducible water in shale. Excess imbibed water flowed into the matrix and reacted with minerals to generate many micro-fractures which may connect isolated organic pores to mitigate water blocking.

Tribological properties of tetrahedral diamond-like carbon (ta-C DLC) coating were investigated to assess the effects of the counter surfaces under the boundary condition in the presence of biodegradable oil. The tribological tests were performed using steel/steel, steel/DLC and DLC/DLC contacts, and found that the coefficient of friction was 0.062, 0.059 and 0.048, and the wear loss was 5.57 × 10⁻⁴, 9.81 × 10⁻⁴ and 6.02 × 10⁻⁴ mm³, respectively. DLC/DLC contacts showed the lowest friction coefficient and steel/steel contacts showed the lowest wear. The high wear of steel/DLC compared to the other two contacts might be due to the high affinity between iron and carbon. The high content of oleic acid may maintain the low friction in self-mated ta-C DLC contacts and tribochemical wear was prevented by nano-scale graphitization. Therefore, material combinations are important for tribological properties and canola oil is an effective lubricant for contacts coated with ta-C DLC films.

炭酸水を用いる増進回収法（EOR）は増油効果だけでなく二酸化炭素の削減による地球温暖化への解決策の観点からも注目されている。炭酸水圧入によるEORは実験室レベルの基礎的検討からフィールドでの適用まで報告されており，様々な増油メカニズムが提唱されているものの岩石と炭酸水との相互作用やその増油効果への影響についてはいまだ不明な点がある。本研究の目的は，炭酸塩岩を用いたコア掃攻実験や移流反応平衡モデルを用いた数値計算を通じて，炭酸水と岩石の相互作用を評価することである。岩石コア実験では，岩石コアのエイジング，原油の存在の有無，圧入水の種類が与える原油回収への影響について調べた。その結果，排出水のpHおよびカルシウムイオン濃度が増加するとともに浸透率が増加した。実験前後の孔隙率や岩石コアのSEM観察から炭酸水は岩石を溶解したことが分かった。排出水のカルシウムイオン濃度やpHの変化を再現させるため，移流と平衡反応に基づく数値計算結果と比較したところ良い相関が確認されたことから，炭酸塩岩貯留層に炭酸水を圧入した際に生じる炭酸水と岩石表面において生じる相互作用を再現できる可能性が示唆された。

固定層反応器内に充填したPt担持Al₂O₃またはTiO₂触媒を用い，トルエン水素化反応試験を常圧 · 398〜473 Kの条件で実施した。トルエン，水素，MCH分圧はそれぞれ60～91，9～23，9～17 kPaで変化させた。反応温度423 K上において，Pt担持触媒はPt/Al₂O₃，Pt/TiO₂（アナターゼ，A），Pt/TiO₂（アナターゼ／ルチル混合物，AR），Pt/TiO₂（ルチル，R）の順で高い活性を示したが，398 KではPt/TiO₂(A)が特筆して高い活性を示した。担体化学種がPt触媒活性に及ぼす影響を評価するために，速度論解析を行った。吸着挙動が触媒活性に及ぼす影響を議論するために，Langmuir-Hinshelwood型の反応速度式を適用した。速度論解析から，反応速度定数の大きさだけでは，観測した触媒活性の序列を説明できないことが分かった。このことから，速度定数だけでは反応速度の大きさを説明できないと考えた。また，吸着平衡定数から算出した被覆率と反応速度の相関から，トルエン · MCH被覆率が反応速度とほとんど相関がないのに対し，水素被覆率と反応速度には比較的強い相関があることが分かった。

本研究では，スギを原料に1-ブタノールを用いてオルガノソルブ処理をオートクレーブ中，無触媒またはシリカアルミナ触媒下で実施し，構成成分であるリグニンとヘミセルロースの可溶化による固形セルロースとの分離を検討した。また，可溶化リグニンを原料に酸化鉄系触媒による接触分解を実施し，フェノール類の製造を検討した。オルガノソルブ処理では，473 Kのとき無触媒条件下で可溶化リグニンの重量平均分子量が2501であったのに対して，シリカアルミナ触媒存在下では2060まで分解が促進された。さらに，503 K以上では固形セルロースの可溶化が進行し，可溶化リグニンとの分離が困難となるため，処理温度はセルロースを固体成分として回収できる473 K付近が適することが分かった。分子量分布と熱分解GC-MSの結果から，可溶化リグニンは1-ブタノール相に主に存在することが示された。そこで，可溶化リグニン成分の接触分解反応を高圧流通式反応器を用いて673 Kで実施した。その結果，可溶化リグニンに対してフェノール類を9.6 C-mol%の収率で得た。

予備蒸留塔の塔底にリボイラを備えた改良型Petlyukプロセスは，主塔からの予備蒸留塔への蒸気供給が不要となり操作性が向上することが知られている。しかしながら，予備蒸留塔の塔底のリボイラ操作が操作範囲に及ぼす影響は明らかになっていない。本研究では，ベンゼン–トルエン–p-キシレンの分離を対象に，予備蒸留塔の塔底にリボイラを備えた改良型Petlyukプロセスの操作範囲を明らかにする。外乱を想定しフィード流量が異なる条件において，予備蒸留塔の缶出液とフィードの流量比が改良型Petlyukプロセスの分離特性に及ぼす影響を評価した。フィード流量と予備蒸留塔の缶出液とフィードの流量比に対して，製品規格を満たす範囲を等高線図として示すことで，操作範囲を明らかにした。操作範囲の検討結果に基づき，外乱としてフィード流量が変化した場合，缶出液とフィード流量比の調整のみで製品規格を満たせることを非定常シミュレーションにおいても検証した。