岩石熱水間の力学および化学的相互作用を考慮した断裂型地熱貯留層シミュレータの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555325
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: ウィリ-リチャード ジョナサン 東北大学, 工学部, 助教授 (90261594)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 花野 峰行 (株)地熱エンジニアリング, 探査部, 技師 ; 北野 晃一 (財)電力中央研究所, 地質地盤部, 主任研究員 ; 渡辺 公雄 東北大学, 工学部, 助手 (00270819) ; 橋田 俊之 東北大学, 工学部, 助教授 (40180814)
• Keywords: フラクタル / 地熱 / 高温岩体 / 貯留層 / マルチクラック / 水圧破砕 / 岩石熱水反応 / き裂

Research Abstract

平成7年度は各研究課題ごとに以下の結果を得た。
[1]貯留層内マルチクラックの数値モデル化
本年度は2次元における乱数を用いた統計的なき裂群モデルを構築した。このモデルでは、こまれでの研究で明らかになりつつある地下き裂群のフラクタル的な特徴を考慮した。特に、実際の岩体中に存在するき裂の大きさ分布や空間的な分布がフラクタルである事実を重視し、この特徴を再現できる数値モデルを完成させた。
[2]き裂内水圧によるマルチクラック力学挙動の数値解析
簡単なき裂内圧とき裂幅の関係式およびき裂進展の法則を用いることにより、上記モデルを用いた水圧破砕の数値シミュレーションが可能となった。この結果は、平成7年秋に米科学雑誌Journal of Geophysical Researchに投稿され、平成8年2月に受理された。
[3]実験に基づくき裂内の岩石溶解沈積反応則の導出
初期段階の実験として、流れに沿った温度勾配のない系での実験を行った。これまでの岩石溶解実験で得られていた岩石溶解速度に比べて、今回実験で得られたの狭い隙間内での岩石溶解速度は小さくなることが明らかになった。また、反応速度定数の温度および表面流速の影響が明かとなった。
[4]貯留層内3次元熱伝導解析法の基礎の構築
3次元空間と立方体格子に分割し、隣り合う要素間にき裂による透水性を与えることにより、3次元き裂群内の流体の流れ解析手法を開発した。また、前進差分法を用いることにより3次元非定常熱伝導解析手法を開発した。

Research Products

• [Publications] Kimio Watanabe: "Parametric Study of the Energy Extraction from Hot Dry Rock based on Fractal Fracture Network Model" Geothermics. 24. 223-236 (1995)
• [Publications] Jonathan Willis-Richards: "Progress towards a Stochastic Rock Mechanics Model of Engineered Geothermal Systems" Journal of Geophysical Research. (未定). (1996)