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室内実験とAE波形解析による水圧破砕で造成される亀裂評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H04614
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地球・資源システム工学
研究機関京都大学

研究代表者

直井 誠  京都大学, 防災研究所, 助教 (10734618)

研究分担者 石田 毅  京都大学, 工学研究科, 教授 (10232307)
陳 友晴  京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (80293926)
川方 裕則  立命館大学, 理工学部, 教授 (80346056)
研究協力者 森谷 祐一  
椋平 祐輔  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
キーワード水圧破砕 / アコースティック・エミッション / き裂直接観察 / 蛍光観察
研究成果の概要

水圧破砕によって造成されるき裂とその際に発生する微小地震の関係を明らかにするため,造成亀裂の直接観察が可能な室内水圧破砕実験を行い,破砕中に生じる微小破壊(アコースティック・エミッション;以下AE)を測定し,それらから得られる情報と流体浸入域の観察結果の比較を実施した.岩種や既存き裂の方位によって破砕流体の圧力推移や,流体浸入域の様相,AE活動,卓越するAEメカニズムなどが異なることが明らかになり,既存き裂の状態によって発生するAEの特性が変化するなど.微小地震から造成き裂を推定する場合に留意すべき点が明らかになった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では,破砕流体に蛍光剤添加樹脂を用いることで,造成き裂及びその周囲の流体浸入域が非常に明瞭に観察できる室内水圧破砕実験を実施し,破砕時に生じる微小破壊(アコースティック・エミッション;以下AE)を計測した.実際の資源の生産現場における水圧破砕オペレーションにおいては,微小地震を測定し,その活動をモニタリングすることでき裂の造成状況を推定するが,流体の浸入状況と破砕試験中に生じるAE活動を対比させることで,微小地震活動から造成き裂を評価するにあたって注意すべき点が明らかになった.また,岩種・既存き裂卓越状況がAE活動にどのような影響を与えるかを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Moment Tensor Analysis of Acoustic Emissions Induced by Laboratory-based Hydraulic Fracturing in Granite2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, M. Naoi, Y. Chen, K. Nishihara, S. Yano, H. Kawakata, T. Akai, I. Kurosawa, T. Ishida
    • 雑誌名

      Geophys. J. Int.

      巻: 216 号: 3 ページ: 1507-1516

    • DOI

      10.1093/gji/ggy493

    • NAID

      120007052721

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method for Visualizing Fractures Induced by Laboratory-Based Hydraulic Fracturing and Its Application to Shale Samples2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Chen, M. Naoi, Y. Tomonaga, T. Akai, H. Tanaka, S. Takagi, and T. Ishida
    • 雑誌名

      Energies

      巻: 11 号: 8 ページ: 1976-1976

    • DOI

      10.3390/en11081976

    • NAID

      120006542000

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Monitoring hydraulically-induced fractures in the laboratory using acoustic emissions and the fluorescent method2018

    • 著者名/発表者名
      M. Naoi, Y. Chen, K. Nishihara, K. Yamamoto, S. Yano, S. Watanabe, Y. Morishige, H. Kawakata, T. Akai, I. Kurosawa, T. Ishida
    • 雑誌名

      Int. J. Rock Mech. Min. Sci.

      巻: 104 ページ: 53-63

    • DOI

      10.1016/j.ijrmms.2018.02.015

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水圧破砕フラクチャーの可視化技術2018

    • 著者名/発表者名
      陳友晴,直井誠,石田毅,赤井崇嗣,黒澤功,高木是
    • 雑誌名

      石油技術協会誌

      巻: 82 ページ: 438-442

    • NAID

      130007649760

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 室内水圧破砕において生じるAEのモーメント・マグニチュード推定2018

    • 著者名/発表者名
      今北啓一,直井誠,陳友晴,山本和畝,森重有矢,堤直史,川方裕則,石田毅,田中浩之,有馬雄太郎,兵藤大祐
    • 学会等名
      資源・素材学会 第15回若手研究者・学生のための研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] イーグルフォード頁岩および黒髪島花崗岩を用いた室内水圧破砕実験時に生じるAcoustic Emissionの震源メカニズム推定2018

    • 著者名/発表者名
      山本和畝,直井誠,今北啓一,陳友晴,石田毅,川方裕則,田中浩之,有馬雄太郎,兵藤大祐
    • 学会等名
      資源・素材学会 第15回若手研究者・学生のための研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Acoustic Emissionセンサで測定されたデータへの相対モーメントテンソル解析の適用2018

    • 著者名/発表者名
      本庄佑馬,直井誠,石田毅
    • 学会等名
      資源・素材学会 第15回若手研究者・学生のための研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水圧破砕亀裂の可視化研究2018

    • 著者名/発表者名
      陳友晴,直井誠,川方裕則,石田毅,赤井崇嗣,田中浩之,有馬雄一郎,高木是
    • 学会等名
      資源・素材学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水圧破砕亀裂可視化研究のための真三軸水圧破砕実験システムの構築2018

    • 著者名/発表者名
      陳友晴,森重有矢,堤直史,直井誠,山本和畝,今北啓一,川方裕則,石田毅,田中浩之,有馬雄太郎
    • 学会等名
      2018年度材料学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水圧破砕によって頁岩供試体中に発達する亀裂の可視化と顕微鏡観察2018

    • 著者名/発表者名
      陳友晴,森重有矢,堤直史,直井誠,山本和畝,今北啓一,川方裕則,石田毅,田中浩之,有馬雄太郎,兵藤大祐
    • 学会等名
      2018年度石油技術協会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イーグルフォード頁岩供試体に対する,AE計測と蛍光観察による水圧破砕造成亀裂の観察2018

    • 著者名/発表者名
      今北啓一,直井誠,陳友晴,山本和畝,森重有矢,堤直史,川方裕則,石田毅,田中浩之,有馬雄太郎,兵藤大祐
    • 学会等名
      資源・素材学会春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of moment magnitude of acoustic emissions induced by hydraulic fracturing in the laboratory2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Naoi, Keiichi Imakita, Kazune Yamamoto, Hironori Kawakata, Youqing Chen, Yuya Morishige, Naofumi Tsutsumi, Tsuyoshi Ishida, Hiroyuki Tanaka, Yutaro Arima, Daisuke Hyodo
    • 学会等名
      JpGU 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イーグルフォード頁岩を用いた室内水圧破砕実験時に生じるAcoustic Emissionの震源メカニズム推定2017

    • 著者名/発表者名
      山本和畝,直井誠,今北啓一,陳友晴,石田毅,川方裕則,田中浩之,有馬雄太郎,兵藤大祐
    • 学会等名
      資源・素材学会 第14回若手研究者・学生のための研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水圧破砕フラクチャーの可視化技術2017

    • 著者名/発表者名
      陳友晴・直井誠・石田毅・赤井崇嗣・黒澤功・高木是
    • 学会等名
      石油技術協会春季講演会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 室内水圧破砕実験時に生じるAcoustic Emissionのモーメントテンソル解析2017

    • 著者名/発表者名
      山本和畝,直井誠,西原健吾,陳友晴,藤戸航,川方裕則,赤井崇嗣,黒澤功,石田毅
    • 学会等名
      石油技術協会春季講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Moment tensor analysis of acoustic emissions induced by hydraulic fracturing in laboratory experiments2017

    • 著者名/発表者名
      M. Naoi, K. Nishihara, K. Yamamoto, W. Fujito, Y. Chen, T. Ishida, H. Kawakata, T. Akai, I Kurosawa
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] P波速度異方性の卓越方向が異なる花崗岩を用いた室内水圧破砕実験2017

    • 著者名/発表者名
      山本和畝,直井誠,西原健吾,陳友晴,渡邉翔太,森重有矢,藤戸航,川方裕則,赤井崇嗣,黒澤功,石田毅
    • 学会等名
      資源・素材学会春季大会
    • 発表場所
      千葉工業大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水圧破砕亀裂の可視化に関する研究 (2)2016

    • 著者名/発表者名
      直井誠
    • 学会等名
      Jogmec TRC week 2016
    • 発表場所
      独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構技術センター
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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