2014 Fiscal Year Research-status Report
CO2地中貯留におけるキャップロックの長期シール性能評価
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26420847
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
徂徠 正夫 独立行政法人産業技術総合研究所, 地圏資源環境研究部門, 主任研究員 (30443196)
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Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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Keywords | CO2地中貯留 / 遮蔽性能 / キャップロック / スレッショルド圧 / 浸透率 / 地化学反応 / 炭酸塩鉱物 |
Outline of Annual Research Achievements |
地球温暖化対策としてのCO2地中貯留技術では、CO2が地表に漏洩することなく安定に隔離され続けることが前提となる。このような地下のシール性能を決める要素の一つが、貯留層を覆う低浸透性岩石の浸透率と毛管圧(スレッショルド圧)である。これまで貯留サイトの岩石に対する浸透実験からこれらのパラメータの計測が行われてきたが、CO2が溶解した間隙水中で長期にわたる化学プロセスを経た後も、同様のシール性能が保証されるかどうかは確認されていなかった。そこで本研究では、岩石が反応する際のシール性能変化を定量的に評価することを目的とする。 初年度は、国内各地の露頭から採取された岩石のうち、硬さおよび反応性の観点から、各2種類の泥岩(一志層群泥岩および五日町層群泥灰岩)と砂岩(灰爪層石灰質貝屑砂岩および大泊有孔虫砂岩)を選定した。これらの岩石を直径14 mm、高さ10 mmの円筒状に成形し、個々の岩石に対して複数の試料を作製した。次に、超臨界CO2シール圧測定システムを用いて、それぞれの岩石のスレッショルド圧および浸透率の測定を行った。 反応前の初期状態としての浸透率は、最も低い泥灰岩で5 nD、最も高い石灰質貝屑砂岩で1 Dと広範囲にわたり変化した。これに対応して、スレッショルド圧も10.8 MPaから7.5 kPaまで変化した。これらの結果から、浸透率とスレッショルド圧の間に相関性が認められる一方で、両パラメータは炭酸塩鉱物の含有量には依存しないことが明らかとなった。反応後のシール性能評価に関しては、最も炭酸塩含有量の多い砂岩および泥岩の各試料についての反応実験を実施中であり、反応が終了次第、両パラメータの測定を再度行う予定である。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今回の実験では、選定した岩石にきわめて浸透率が低いものが含まれていたことから、反応前の初期状態の測定において予想以上の膨大な時間を要することとなった。これに関しては、水の掃攻体積を減らすことで実験時間の短縮を図ることを検討している。
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Strategy for Future Research Activity |
引き続き、泥岩および砂岩試料を一般的な貯留深度である地下1000 mの10 MPa、40℃の条件下で最長3ヶ月間程度反応させ、溶解に伴うスレッショルド圧および浸透率の時間変化を調べる。次に、岩石試料をカルサイトおよび長石の溶解成分と共に反応させることで、岩石内部での二次鉱物充填によるシール能力強化の可能性を検証する。最終的に、各種岩石試料について、岩石の孔隙率や炭酸塩含有量が反応後のシール性能変化に及ぼす影響を体系化する。
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Causes of Carryover |
今回の実験では、反応前の初期状態の測定に膨大な時間を要したことから、当初予定の地化学反応を期間内に終了させることができなかった。その結果、反応後の試料の評価に関する外注業務が次年度に繰り越しとなった。
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Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究では、反応実験および浸透実験そのものに主眼を置いており、それ自体が研究要素とならない実験試料の基本的な物性や情報に関わるデータの取得については、外注業者や所属機関内の分析センターを最大限活用することを試みる。具体的には、実験終了後の岩石試料および同一岩石片から採取した原岩試料に対するモード測定(偏光顕微鏡下での鉱物組成分析)、粉末X線解析による鉱物同定、走査型電子顕微鏡観察と、所定時間ごとに回収した溶液試料に対するICP(高周波誘導結合プラズマ)発光による組成分析に関して、外注費を計上する。
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