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本研究では(1)格子ボルツマン法及び(2)有限差分法による波動シミュレーションを用い、(1)地下岩石中でのCO2挙動への詳細な理解、及び(2)モニタリングで必要となるCO2挙動と地震波速度とのより精密な関係を議論した。
(1)球状粒子をパッキングすることで得られた粒子充填モデルを岩石モデルとして用い、圧入圧力を変え格子ボルツマンシミュレーションを適用したところ、圧入圧力が高いケース(Case1)では、Viscous Fingeringが得られ、低いケース(Case2)ではCapillary FingeringとViscous Fingeringのクロスオーバーが見られた。この時平衡状態でのCO2飽和度を比較すると、Case1が95%、Case2が56%と大きな違いが見られた。当該研究では、後者における低飽和度の一因として、Hainesジャンプと呼ばれる間隙スケールでの現象を議論した。結果として、この間隙スケールでの現象がコアスケールでの飽和度に大きな影響を及ぼし得ることがわかった。
(2)格子ボルツマンシミュレーションにより得られたCO2/水/固相分布に対し、有限差分法を用いた波動シミュレーションをおこなうことでCO2圧入に伴う地震波速度変化を議論した。結果として、飽和度が同じ場合に両者を比較すると、Case1ではCase2に比べ地震波速度が低くなることがわかった。本研究では、これを飽和状態の違いによるものと考えた。既往の研究から、波動の波長＞流体のバブルサイズとなるときには均質飽和と呼ばれ、地震波速度がより低くなることが知られている。Case1及び2でのCO2のバブルサイズを比較したところ、Case1の方がCase2に比べ、より小さいCO2バブルの形成が確認され、得られた結果と整合的となった。
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