坑井堀削により生じるき裂を用いた大深度地殻応力計測評価法の開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08559001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Section: 試験
• 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): 岡部 高志 地熱技術開発(株), 技術開発部, 研究員 ; 伊藤 高敏 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (00184664)
• Keywords: 地殻応力 / 岩体応力 / 岩圧 / 現位置応力 / 水圧破砕 / 現位置計測 / ブレークアウト

Research Abstract

本研究は、地下数キロメートル以深の高温・高封圧条件下での現位置地殻応力計測を可能ならしめる新しい方法を開発することを目的とする。具他的にはDTF(drilling induced tensile fracture)の保持する地殻応力に関する情報を利用する。得られた知見を要約すると以下のようになる。
1.DTFは、その坑井周方向発生位置(θ)及び斜め小き裂が坑井軸方向となす角度(γ)で特徴づけられ、その形態には3つのタイプがある。すなわち、坑井軸一致型、結合型、雁行型の3つである。
2.θは応力主軸方向に敏感であり、一方γは主応力比に敏感である。
3.主応力比がそれほど大きくない場合は、岩体の抗張力及びポアソン比の違いがDTFのθ及びγに与える影響は小さい。従って、岩体の抗張力及びポアソン比に適当な値を与えて、応力主軸方向及び主応力比を評価することが可能である。主応力比が大きいと想定される場合、精度良い評価結果を得るためには、岩体の抗張力及びポアソン比を適切に選定しなければならない。
4.DTFの観測データに基づく3次元応力場の順問題解析法を開発した。さらに、これを実フィールド(湯ノ森HDR/HWRフィールド)へ適用した。すなわち、同フィールドでのコア試験による応力評価結果を基準データとして、試行錯誤的に応力場を変化させθ及びγを求め、これをフィールドで観測された値に整合させることにより、同フィールドの応力場を求めた。東北地方の大局的応力場と良く整合する結果が得られた。

Research Products

• [Publications] Takashi Okabe: "Earth's crust stress field estimation by using vertical fractures caused by borehold drilling" Proc. VIII th Inter. Symp. Obsev Cont. Crust Through Drilling. 265-270 (1996)
• [Publications] Takashi Okabe: "Estimtion of a stress field by using drilling-induced tensile fractures initiated in a borehole wall" Proc. Second Well Logging Symp. Japan. K- (1996)
• [Publications] Takashi Okabe: "Complex analysis of both drilling-induced tensile fractures and stress-induced borehole breakouts for estimating of 3-D in-situ stress state" Geother. Res. Counc. Trans.20. 387-392 (1996)