2016 Fiscal Year Research-status Report
ティップスクリーンアウトの可視化による現象解明とフラクチャリング制御の検討
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16K14520
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
伊藤 高敏 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (00184664)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | スクリーンアウト / フラクチャリング / 石油天然ガス開発 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究が対象とするティップスクリーンアウト（TSO）とは、流体圧によって人工的に作成した地下フラクチャー（き裂）の先端に起こる目詰まりのことである。それがフラクチャー成長に及ぼす効果は非常に大きく、フラクチャー長の5％に過ぎない目詰まりであっても50％増しの圧力を負荷しないとフラクチャーが伸展しなくなる。また、事実として異常に大きな流体圧を負荷してもフラクチャーが伸展しない場合があり、それがTSOによると言われている。しかし、TSOを実際に観察した例は見当たらず、実際の姿は推論の域を出ていない。これを打破するために本研究では、CTスキャナを用いて試験片内部を可視化しながら流体圧でフラクチャーを形成する室内実験を行うことで、TSOの真の姿を明らかにすることを目的としている。この目的と達成するために本年度は、要となる実験装置の設計と製作を行った。そこで、砂材を装置内で押し固めた物を試験片とすること、試験には軸方向と半径方向で独立した圧縮応力を負荷できること、その上で試験片内部に流体を圧入して軸方向に成長するフラクチャーを形成し、その間にX線を透過させて試験片の軸方向断面のCT画像を得ること、さらに、実験後に装置から試験片を取り出し、解体することで内部を観察できることなどの仕様を決定し、それを満足する装置を実際に製作した。さらに、この装置をCTスキャナ装置に実際に取り付けて実験を行い、破砕流体として単一の機械油および微粒子を含む典型的なベントナイト泥水をそれぞれ用いた場合の比較検討を行った。その結果、機械油では比較的なめらかに流体圧が変化するのに対してベントナイト泥水では細かな振動が起こること、また、前者に比べて後者の場合にフラクチャーの開口幅が全体的に大きくなることなどが明らかになった。そのような違いは、ベントナイト泥水を使ったことでTSOが発生したためと解釈できる。
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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
当初計画で予定していたように実験装置を作製し、予備実験を行って動作確認を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
作製した装置の動作確認を行った結果、概ね想定通りであったが、試験片に半径方向の圧縮応力を負荷する部分から、作動流体の水が漏れる不具合が確認された。このため、まず不具合の修復を行う。その後、粘性を調整した機械油、ベントナイトを水に混合した流体、あるいは天然ガス／オイル開発で用いられる高分子系の流体、ならびに、それらに固体粒子を混合した流体を用いたフラクチャー形成実験と結果の分析を行う。
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| Causes of Carryover |
差額は１万円強で有り、ほぼ予算通りである。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
消耗品費として利用する。
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