還元熱水の生産ゾーンへの混入率推定手法の開発研究

• Project/Area Number: 04650587
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 資源開発工学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 福田 道博 九州大学, 工学部, 教授 (40038584)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 糸井 龍一 九州大学, 工学部, 助教授 (50108768)
• Project Period (FY): 1992
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1992)
• Budget Amount: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000); Fiscal Year 1992: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 地熱生産井 / 熱水還元井 / 熱水混入率

Research Abstract

地熱生産井より墳出する地熱流体から発電用の蒸気を分離したのちの熱水は、公害防止と地熱貯留層かん養のために、還元井を通じて地下に還元している。しかし、その温度は貯留層に比較してかなり低く、それが過剰に生産井に流入することによる蒸気生産への悪影響が憂慮される。したがって、効率的地熱開発に最適な還元システムを維持するには、熱水の生産井への混入率(熱水混入量/生産量)及びその温度的影響を評価しておくことが重要な作業になる。
本研究では、還元井により地下還元した熱水が貯留層内を流動し生産井から墳出するまでの過程のエネルギーバランスを表現する数学モデルを構築し、まず熱水の貯留層内滞留時間をパラメータとして、それが生産井に到達する時のエンタルピ及び温度の経時変化のモデル計算を行った。その結果、貯留層及び上下岩盤温度が低下するために、熱水温度も経時的に低下する。とくに還元開始初期における低下が著しくなること、また滞留時間によって生産流体への温度的影響が大きく異なる、などの様子を定量的に示すことができた。さらに、上述の数学モデルを現在開発中の地熱地帯の数本の坑井間に適用し、還元熱水の生産流体へのエンタルピ及び温度的影響を推定した。その結果、エンタルピで約150kJ/kg温度で約30℃低下しているものが存在することが明らかになった。なお、これらの計算に必要な混入率は、坑井特性の経時的変化から求めることも可能であるが、当該年度までに収集した資料では不十分であったため、トレーサー試験で得たものを用いた。
本研究期間中に得た成果の学術雑誌等への公表は現在検討中であるが、その一部については、平成4年度日本地熱学会学術講演会(鹿児島大会)において講演発表済みである(演題:トレーサー試験及び坑井特性に基づく還元水の混入率の推定法)。