マルチクラック貯留層制御

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05232103
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 林 一夫 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30111256)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松木 浩二 東北大学, 工学部, 教授 (10108475) ; 佐藤 一彦 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (30002009) ; 新妻 弘明 東北大学, 工学部, 教授 (90108473) ; 水田 義明 山口大学, 工学部, 教授 (20107733) ; 荻野 文丸 京都大学, 工学部, 教授 (50026069)
• Keywords: 地熱貯留層 / 地下人工き裂 / き裂内流動 / き裂内伝熱 / き裂面性状 / アコースティックエミッション / フラクタルき裂面 / 接触剛性

Research Abstract

(1)多数の弱面を有する岩体の水圧破砕モデルを湯の森フィールド水圧破砕に適用し,同フィールドの人工貯留層の形成プロセスを明らかにした.AE震源分布から推定される貯留層構造と良く整合する結果が得られた.(2)本年度は,二次き裂群を伴う主流路内一方向流れの水の伝熱(物質移動)特性を実験的に解明した.さらに,岩体内の伝熱も考慮した数値解析を行い,き裂出口における有効回収熱量を試算した.(3)水圧破砕によって坑道側面と平行に作成された人工き裂の伸展範囲や開口幅分布と注水時の圧入圧,き裂内圧力,流量,き裂開口幅の関係を明らかにするために坑道側面の岩盤表面変位の計測を行った.(4)東八幡平フィールドで人工き裂周囲のき裂システムキャラクタリゼーション法の評価実験を実施した.き裂を透過するP波,S波について,き裂開口に対応すると思われる伝播遅延の生じることを見いだした.(5)き裂波の三次元粒子運動を解析し,そのコヒーレンス行列の第1固有ベクトルがき裂面の法線方向を良く近似できることを明らかにした.花崗岩試料の水圧破砕試験では,AEの空間分布と時系列はフラクタルであることを見いだした.水圧変化に伴うフラクタル次元の変化を明らかにした.(6)水圧破砕き裂について三次元的間隙データを用いた接触のシミュレーションならびに部分的に接触したき裂内の透水性評価のためのシミュレーションコードを開発した.(7)地熱構造特性を考慮した初期応力モデルとして弾性球殻モデルを考案した.釜石鉱山で実施した岩盤応力測定結果に,弾性球殻モデルを適用して,釜石地区における初期応力場の深度構造を明らかにした.(8)不連続性岩盤の構成式のモデル化を完成し,水圧破砕の解析を行い,実際の水圧破砕結果と比較した,水圧破砕が開始する限界水圧は実測値とほぼ一致しており,また、解析による破砕領域はこのAEソースの分布とよく対応している.

Research Products

• [Publications] K.Hayashi: "Transition of fundamental nature of a reservoir system consisting of multiple cracks due hydraulic stimulation with application to a model field" Proc.3rd International HDR Forum. (発表予定). (1996)
• [Publications] 林 一夫: "水圧破砕地殻応力計測法により得られた地殻応力成分の信頼性評価" 日本機械学会論文集(A編). 61. 79-84 (1995)
• [Publications] 荻野文丸: "き裂内を流れる流体の圧力損失" 化学工学会第60年会講演要旨集. 3. 80 (1995)
• [Publications] 荻野文丸: "スリット状充てん層におけるトレーサ応答" 化学工学シンポジウムシリーズ45,化学工学における流れの数値シミュレーションの現状と課題. 7-12 (1995)
• [Publications] 石田 毅: "AEゾンデによる水圧破砕亀裂方向推定のための論理的・実験的検討" 土木学会論文集. III-33. 165-176 (1995)
• [Publications] H.Asanuma: "Triaxial seismic measurement while drilling and estimation of subsurface structure" Geothermal Science & Technology. 5. 31-51 (1995)
• [Publications] H.Moriya: "Characterization of subsurface crack system by combining triaxial doublets analysis and focal mechanism analysis" Geothermal Science & Technology. 5. 123-145 (1995)
• [Publications] K.Nagano: "Characterization of thermal cracking by AE time series analysis" Journal of Acoustic Emission. 13. S54-S59 (1995)
• [Publications] 松木浩二: "花崗岩中の小規模水圧破砕き裂の表面粗さと初期間隙分布" 日本地熱学会誌. 17. 213-232 (1995)
• [Publications] 小島 隆: "花崗岩中の小規模水圧破砕き裂の垂直剛性と透水性に関する実験的研究" 日本地熱学会誌. 17. 285-295 (1995)
• [Publications] 菅原勝彦: "直交異方性球殻モデルによる初期応力解析" 資源と素材. III. 1001-1006 (1995)
• [Publications] 菅原勝彦: "等方性球殻理論による初期応力測定値の分析と考察" 資源と素材. III. 913-918 (1995)
• [Publications] H.Yoshida: "Micromechanics-Based continuum theory for jointed rock mass and analysis of large-scale cavern excavation" Proceedings of Eighth International Congress on Rock Mechanics,Tokyo,Japan,1995,A.A.Balkema. 2. 689-692 (1995)
• [Publications] P.Nanakorn: "A fracture mechaniscs-based design method for SFRC tunnel linings" Proc.of JSCE. 30. 221-233 (1996)