| Project/Area Number |
21KK0090
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 31:Nuclear engineering, earth resources engineering, energy engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
小池 克明 京都大学, 工学研究科, 教授 (80205294)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏谷 公希 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40447074)
後藤 忠徳 兵庫県立大学, 理学研究科, 教授 (90303685)
多田 洋平 京都大学, 工学研究科, 特定研究員 (50648582)
久保 大樹 京都大学, 工学研究科, 助教 (90758393)
石塚 師也 京都大学, 工学研究科, 助教 (90756470)
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| Project Period (FY) |
2021-10-07 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 地下深部温度 / 数理・情報地質学 / 比抵抗分布 / 地化学分析 / リモートセンシング / 熱水流動シミュレーション / インドネシア / バンドン盆地 / 流体流動シミュレーション |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は数理・情報地質学，地球物理学，地球化学，リモートセンシング，数値シミュレーションでの先端技術の応用と統合により，臨界スポットの検出技術の開発，臨界スポットからの流体上昇経路の解明と検証，および持続的資源利用のための発電量予測技術の開発の3点を目的に掲げる。これらにより，地熱貯留層深部で大きなエネルギーをもつ箇所へのボーリング到達を高い確率で成功させ，現在の発電量を倍以上に増加させるとともに，発電可能量とその時間変化を正確に見積もり，長期にわたる持続可能な地熱資源利用法を特定し，低炭素化社会構築への貢献を目指す。研究はバンドン工科大学と共同で行い，バンドン盆地周辺の地熱地区を対象に選ぶ。
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| Outline of Annual Research Achievements |
当初の研究計画に沿い，下記5項目の研究を共同研究機関であるバンドン工科大学と，バンドン盆地南側に位置するPatuhaおよびバリ島で大規模カルデラを伴うBedugulの2つの地熱フィールドを対象として実施した。
①地下深部の温度分布の解明に関しては，研究代表者らによるニューラルクリギング（NK）による深部温度の推定精度が高いことを実証したとともに，ベイズ推論による温度検層データとMT探査による比抵抗データの組合せが最も有効であることがわかった。②物理探査による地下深部の透水性の推定に関してはPatuhaフィールドを対象とし，各測点でのMT探査データから3次元の比抵抗分布を高い空間分解能で推定できた。地中ガスのラドン濃度測定も行い，比抵抗分布と組み合わせることで，高温で透水性の高いゾーンを特定できるようになった。③地球化学分析による深部起源流体の検出に関しては，ガスと水試料の化学組成分析データに複数の地質温度計を適用し，最適解を求めた結果，貯留層温度の推定精度を向上させることができた。④リモートセンシングによる地下亀裂分布形態推定と熱水パス抽出の高精度化に関しては，ハイパースペクトル衛星画像から植生ストレスの程度を従来よりも高精度で抽出できる手法を開発し，Patuhaフィールドに適用することで熱水やガスの上昇通路となる亀裂候補を特定できた。現地調査により，植生ストレス推定法の有効性を検証できた。また，合成開口レーダ画像の差分干渉処理を改良し，得られた地形変化から特に高温の熱源の位置と大きさを推定できるようになった。⑤超高温・高圧域用の熱水流動シミュレーションとしては，高温の地熱系が形成されているBedugulフィールドに対して検討した結果，二重空隙モデルと水・水蒸気を合わせた状態方程式の利用，および浸透率や熱源などの適切な設定が計算精度を向上させる主な要因であることを特定できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度の後半にようやくコロナウィルス禍が下火になったため，年度末近くにインドネシアに渡航でき，バンドン工科大学と共同で現地フィールドにて調査・計測を実施できた。バンドン工科大学の共同研究者は研究対象の地熱フィールドでガスと熱水試料のサンプリング・分析を進め，さらにJST aXisプロジェクトにより2021年度末にPatuhaフィールドで実施した，2地点でのボーリング調査による計500 m長のコア試料を京大側と共同で分析中である。XRDによる鉱物組成，XRFによる化学組成，および岩石薄片を利用した流体包有物の均質化温度を求めているところであり，平行して得られた温度検層データとも組み合わせて貯留層とさらにその深部の温度推定，熱水上昇の通路の特定などを行う。これまでの共同研究の結果，差分干渉SAR処理による地形変化から熱源の位置と大きさを高精度で推定できる手法を開発できたとともに，臨界点に近い高温域までの熱水流動シミュレーションと発電量の予測を可能にした。これらは地熱科学・工学分野を代表する国際誌に3本の論文として投稿し，査読意見に基づいて現在修整中である。また，ハイパースペクトル衛星画像から植生ストレスの程度を推定し，これと高空間分解能DEMからのリニアメント分布とを組み合わせることで高連続性・透水性亀裂を特定できた成果も国際誌に投稿間近である。さらに，地熱科学・工学分野では最大規模でレベルの高い世界地熱会議（World Geothermal Congress）が2023年9月に北京で開催されるが，これに本研究課題の成果に関連する5件の発表が受理された。地球化学分野で代表的な国際会議の一つであるGoldschmidt会議でも要旨が受理され，発表できた。これらに加えて，下記のように国内学会で12件の発表を行った。以上より研究は概ね順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に引き続き，インドネシアの地熱フィールドを対象として当初の研究計画に沿い，下記の5項目の研究を実施する。
①複数地点での温度検層データと広域物理探査データを収集し，NKやベイズ推論を応用して超臨界域までの温度分布を対象フィールド全体にわたり明らかにする。②MT探査と重力探査データを用いて，地下深部までの比抵抗分布と密度分布をそれぞれ明らかにする。これらと①の推定温度分布を組み合わせ，さらに岩石温度と比抵抗の実験関係式も適用することで臨界スポットの要件を満たす高温－高透水性の箇所を特定する。③噴気帯，温泉などからガスの採取を継続し，構成成分の濃度と同位体組成の分析，およびガス地質温度計の適用による地下温度分布からガス起源深度を推定する。この起源深度と②に基づく臨界スポット候補箇所を統合する。また，熱水を採取・分析し，各元素濃度や同位体比と複数の地質温度計を用いることで熱水起源の推定温度を求め，これと臨界スポット付近の温度との整合性に基づいて，臨界スポット候補を絞り込む。④高空間分解能DEMを用いた亀裂の3次元分布形態推定，ハイパースペクトル衛星画像からの地熱兆候地の抽出，差分干渉SAR処理による地形変化からの熱源の位置と大きさの特定を発展させ，臨界スポットまで繋がる長くて透水性の高い亀裂を特定する。また，その亀裂の地表位置で地中ガスのラドン濃度と二酸化炭素濃度の測定およびガス組成分析を多くの測点で行い，流体の上昇通路になっていることを検証する。ボーリングコア試料の鉱物組成・化学組成，流体包有物分析も行い，上昇流体の温度と化学的性質を推定する。⑤超臨界域を含む広い深度範囲での流体の流動形態，気相と液相の混合率，貯留層の温度・圧力を高精度で明らかにするための計算法開発に引き続き取り組む。これを，臨界スポットから得られる発電量とその時間変化の予測に応用する。
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