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2022 年度 実績報告書

物理モデルと機械学習の融合による物性分布推定手法の高度化

研究課題

研究課題/領域番号 20K15219
研究機関京都大学

研究代表者

石塚 師也  京都大学, 工学研究科, 講師 (90756470)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードベイズ統計学 / 岩石物性 / 熱水システム / 深層学習 / 不確実性 / 空隙率
研究実績の概要

本研究課題では、ベイズ理論を基にして、地球物理データや検層データから地下の空隙率等の物性分布を推定する手法の開発を行い、実地熱フィールドでの有効性を評価した。ベイズ理論を用いることにより、推定値の不確実性を評価できるようになり、データや用いる先験情報によって、どの程度まで信頼性をもって推定できているかを評価できるようになった。実フィールドでの評価では、既存の地質分布と整合的な空隙率や塩濃度を推定し、従来知られているよりも深部に位置する地熱系の存在を示唆した。また、推定値の不確実性は、用いるデータの精度や位置にも影響されるため、観測データの確度や空間密度を上げることが重要であることを示した。また、ベイズ理論と深層学習を融合することによって、物理モデルを考慮しつつも制約が少ない手法を開発した。この手法は、数値モデルへの適用を行い、手法の有効性を示した。
また、本研究では、観測データの確度の評価や空間密度の向上の重要性から、本研究課題でデータ取得の高度化を行った。成果の1つは、岩石の非弾性変形を利用して推定する原位置応力の信頼区間の評価を可能とするフレームワークの開発である。2つ目は、岩石コアのX線CT画像を用いた岩石物性の評価手法の開発である。3つ目は、掘削時に得られるカッティングスを用いた熱伝導率計測手法の開発である。カッティングスを用いて熱伝導率を得られるようになることで、岩石コアが得られていない深度区間においても熱伝導率が得ることをが可能となることを示した。これらの手法によって、より空間的に高密度に観測値を得られることが期待される。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Measurement of thermal conductivities of drill cuttings and quantification of the contribution of thermal conduction to the temperature log of the Hachimantai geothermal field, Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Haruo Sugamoto, Kazuya Ishitsuka, Weiren Lin, Takemi Sakai
    • 雑誌名

      Geothermics

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] X線CT画像を用いた砂岩の熱伝導率の推定における解像度の違いによる推定精度への影響に関する検討2023

    • 著者名/発表者名
      酒井雄飛,石塚師也,林為人
    • 学会等名
      資源・素材学会2023年度春季大会
  • [学会発表] カッティングス試料を用いた熱伝導率測定手法の検証と岩手県八幡平地域の地熱坑井への適用2022

    • 著者名/発表者名
      菅本大仁,石塚師也,林為人,坂井健海
    • 学会等名
      資源・素材学会 関西支部 第19回若手研究者・学生のための研究発表会
  • [学会発表] 数値モデルを事前情報とした深層学習による地熱地域のモデリング手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      嶋章裕,石塚師也,林為人,Elvar Bjarkason,鈴木杏奈
    • 学会等名
      2022年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
  • [学会発表] 深部地熱資源評価におけるAIの活用2022

    • 著者名/発表者名
      石塚師也, 山谷祐介, 渡邉教弘, 小林洋介, Elvar Bjarkason, 鈴木杏奈, 茂木透, 浅沼宏, 梶原竜哉, 杉本健, 齋藤遼一
    • 学会等名
      資源地質学会第71回年会学術講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 非定常面熱源法を用いたカッティングス試料の熱物性測定および N19-HA-1 坑井の温度プロファイルの考察2022

    • 著者名/発表者名
      菅本大仁,石塚師也,林為人,坂井健海
    • 学会等名
      日本地熱学会令和4年学術講演会
  • [学会発表] Examining the effectiveness of digital rock physics without segmentation for thermal conductivity estimation of sandstones2022

    • 著者名/発表者名
      Yuhi Sakai, Kazuya Ishitsuka, Weiren Lin
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Noise removal of InSAR surface displacement images using Noise2Noise deep learning2022

    • 著者名/発表者名
      永田智季, 重光勇太朗, 石塚師也, 林為人
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 数値モデルを事前情報としたphysics-informedニューラルネットワークによる地熱地域のモデリング手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      嶋章裕,石塚師也,林為人,Elvar K. Bjarkason,鈴木杏奈
    • 学会等名
      日本地熱学会令和4年学術講演会

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公開日: 2023-12-25  

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