2021 Fiscal Year Research-status Report
天然ガスハイドレート備蓄における岩盤タンクの低温下挙動評価技術の確立
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19K05350
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
木下 尚樹 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 准教授 (30263958)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ガス浸透 / 砂岩 / 低温 / 湿潤 / 弾性波速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベレア砂岩の低温下湿潤状態でのガス浸透実験を行なった。また，ガス浸透実験の際に弾性波伝播速度も計測した。ガス浸透実験において，浸透圧の増加に伴い，浸透率が減少する傾向が確認された。これは，Klinkenberg効果によるものと考えられる。また，20°Cで測定された初期浸透率と比較し，-20°Cで測定された浸透率は小さい値を示した。これは，温度が低下すると空隙径が収縮し，ガスが浸透しにくくなったことが考えられる。また，水飽和度の増加に伴い浸透率，正規化浸透率が減少することが確認され，空隙水が凍結することにより，気体が浸透できる連続空隙が遮断されたものと考えられる。低温下のP波速度は，空隙占有比の増加に伴い増加する傾向にあり，空隙占有比が70 %以上では，正規化P波速度は 2.0 程度となった。つぎに，ガス浸透実験の結果から，Klinkenberg effectを考慮してliquid permeabilityを推定し，Kozeny-Carman equationを用いて，透過率と空隙占有比の関係を検討した。その結果，回帰曲線から推定した空隙占有比が0での浸透率は，水の浸透実験から求めた浸透率とほぼ一致していた。また，Dvorkin and Nur (1996)により提案された推定式を用いて，P波速度を推定し，実験結果と比較した結果，空隙率が0.1～0.2の範囲では，実験値は推定値の範囲内であったが，空隙率が0.1以下の範囲では，実験値は推定値を上回っていた。を用いて，熱・水理・力学連成ガス漏気シミュレーションを実施する。COMSOLマルチフィジクスを用いてNGHを地下岩盤タンクに貯蔵した環境を模擬した解析モデルを作成し，設定した温度・地下水位・地圧・NGHの気化現象を考慮した数値解析を実施することで，想定岩盤タンクの堅牢性および気密性能を評価する。
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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
これまでに，-20℃環境下の対象岩盤の透水・透気（浸透）特性についての実験を実施してきた。成果として，低温下における岩石亀裂の透水・透気係数，二層流の相対浸透率を把握した。内容的には岩石用透水試験装置に気・液二層流混合装置および低温温度制御装置を設置し，室温～-20℃の温度変化に伴う透気・透水試験を実施し，透水・透気係数および気・液二層流の相対浸透率を求めた。これにより低温下の透水・透気（浸透）特性を明らかにしてきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
熱・水理・力学・化学連成ガス漏気シミュレーションを実施する。目的は岩盤タンクの力学的安定性および気化ガスの岩盤内の移動挙動の把握である。成果として岩盤タンクの低温下における挙動特性，地下水および気化ガスの移動特性を期待している。具体的には力学試験および透水・透気試験より得られた熱膨張，変形・強度特性および透水・透気特性を用いて，熱・水理・力学連成ガス漏気シミュレーションを実施する。COMSOLマルチフィジクスを用いてNGHを地下岩盤タンクに貯蔵した環境を模擬した解析モデルを作成し，設定した温度・地下水位・地圧・NGHの気化現象を考慮した数値解析を実施することで，想定岩盤タンクの堅牢性および気密性能を評価する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で，実験用物品の納期が大幅に遅れたため，この分の代金分を次年度に繰り越した。研究の延長申請をし，承認を得ている。
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Research Products
(2 results)
