2022 Fiscal Year Annual Research 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 | ベレア砂岩 / 氷飽和度 / ガス浸透 / P波速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然ガスハイドレートを地下岩盤タンク内に備蓄する新たな技術の確立のためには，低温下における岩盤の気・液浸透特性，力学・変形特性を精密に定量評価，把握することが必要であり，それらを踏まえた，岩盤タンクの挙動，堅牢性，気密性の評価技術が不可欠となる。
本研究では，これまで実施されていない低温下でベレア砂岩を用いたガス浸透実験を行い，浸透率に及ぼす氷飽和度の影響を評価した。その結果，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。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。さらに，氷飽和度の増加に伴い浸透率が減少することが確認された。また，Klinkenberg効果を考慮して水の浸透率を推定し，Kozeny-Carman equationを用いて浸透率の変化を検討した。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。
つぎに弾性波伝播速度を測定し，P波速度と氷飽和度の関係を見出し，cementation theoryに基づいた推定式により，実験結果の妥当性を考察した。その結果，低温下のP波速度は，氷飽和度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，2.0 倍となった。また，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。
本研究では，インタクトな岩石の低温下ガス浸透特性を明らかにしたが，今後は亀裂を含む岩石の低温下浸透特性を明らかにする必要がある。
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