2020 Fiscal Year Research-status Report
メタンハイドレート生産に加熱法は適さないのか？－熱・流体移動特性の解明と評価－
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20K04683
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
吉本 憲正 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (00325242)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中田 幸男 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (90274183)
梶山 慎太郎 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50803532)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | メタンハイドレート / 生産 / 熱 / 地盤 / 流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，海底下のメタンハイドレート濃集層を模擬し，加熱法によるハイドレート分解実験を行うことで，ハイドレート分解中の温度・圧力挙動について調べ，生産時に生じる現象を確認することと試料の熱物性を獲得することを目的としている．本研究の現時点での実績として，得られた結果をまとめる．
A)恒温高圧平面ひずみ実験機を用いた加熱分解実験
供試体内にメタンハイドレートを含む場合，砂のみの場合と比べて，温度挙動が変化し一定時間温度が停滞または低下する現象が確認された．また，メタンハイドレート分解時には圧力上昇がみられ，その大きさは供試体を形成する細粒分含有率に依存することが確認された．上昇した圧力が元に戻る瞬間とメタンガス産出率が急激に増加する瞬間が対応していることが確認された．そして，細粒分が含まれない場合，メタンハイドレートが分解した際に生じるガスが，メタンハイドレート安定境界線よりも低い温度の供試体上部に急速に移動するため，メタンハイドレートが再生成され，間隙を閉塞し，供試体内の連続性が失われることで，結果として産出終了時間が遅くなることが考えられる．
B)一次元の温度制御透水カラム実験機を用いた加熱分解実験
一次元の温度制御透水カラム実験機の実験結果から，豊浦砂，Tcの熱挙動には大きな差異がないことが確認された．また，供試体内にキセノンハイドレートを生成した場合，熱の伝達が早くなることが確認された．
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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
本研究では，恒温高圧平面ひずみ試験装置や一次元のカラム実験装置を用いて，境界条件の異なる環境で実験を進めている．それぞれの実験により，以下のような研究成果が得られている．
恒温高圧平面ひずみ試験装置を用いた検討では，メタンガスハイドレートを含む砂の供試体に対して，供試体下部より加熱することにより，メタンガスハイドレートを分解し，その際の供試体内の温度分布について調べ，温度変化挙動を明らかにした．
一次元のカラム実験装置を用いた検討では，キセノンガスハイドレートを含む砂の供試体に対して，供試体下部より加熱することにより，キセノンガスハイドレートを分解し，その際の供試体内の温度分布について調べ，温度変化挙動を明らかにした．
これらのことから，研究は，おおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では，恒温高圧平面ひずみ試験装置や一次元のカラム実験装置を用いて，砂のみ及びハイドレートを含む砂において，熱及び分解したガス等の流体の移動特性を実験的に解明し，それらのモデルを構築する．2021年度は，2020年度の研究結果を踏まえて，以下に掲げるように，より発展的に研究を進める．
1. MHを含む砂における熱の移動特性の解明・・・種々の実験装置を用いた熱拡散実験を種々の条件で実施し，熱伝導率等を定量的に求め，熱の移動特性を解明する．
2. 砂中のMHの分解速度に及ぼす影響要因の抽出と定量的評価・・・種々の実験装置を用い，分解領域に達する熱を供給し，種々の条件でハイドレートの分解速度を評価する実験を実施する．分解速度に影響を与える要因の分析とそれらの各要因に対する定量的評価を実施する．
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| Causes of Carryover |
実験時のハイドレートの生成など，実験にようする時間が当初の予定よりかかり，実験に必要な消耗品の購入量などが少なくなったため．研究結果は，順調に取得できていることから，2021年度の研究に必要な物品や消耗品の購入に使用する予定である．
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[Presentation] Time-dependent behaviors study on natural gas hydrate-bearing sediments under plane strain shear test2020
Author(s)
Wu, Q., Yoshimoto, N., Nakano, N., Kajiyama, S., Xu, J., Nakata, Y.
Organizer
the 30th (2020) International Offshore and Polar Engineering Conference
Int'l Joint Research
