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2012 年度 実績報告書

超臨界二酸化炭素の岩盤内圧入効率の改善と安全性確保に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360446
研究機関京都大学

研究代表者

石田 毅  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10232307)

研究期間 (年度) 2009-04-01 – 2013-03-31
キーワード二酸化炭素地中貯留 / 岩盤力学 / Acoustic Emission / 微小破壊
研究概要

二酸化炭素(CO2)による地球温暖化の緊急避難的な対策として,火力発電所や製鉄所などから排出されるCO2を分離回収し,地中に貯留する方法が考えられている.安全確実な地中貯留を行うためには,圧入されたCO2の地中での挙動を,把握しておくことが望ましい.CO2が圧入される地下深部では,その圧力と温度からCO2は一般に超臨界状態になるが,岩盤温度が低い特殊な場合には液体状態になることもある.そこで本研究では,一辺17cmの立方体花崗岩に地下深部の地圧を模擬して3方向から6,4,3MPaの拘束圧を加え,その状態で供試体中央の円孔から超臨界CO2,液体CO2,水,粘性の高い油を高圧で圧入して破砕する実験を行った.その結果,次の結果が得られた.
(1) 破砕流体の粘性は超臨界CO2,液体CO2,水,油の順に1オーダーずつ大きくなるが,水圧破砕試験の破砕圧力は粘性が小さいほど小さくなる傾向がみられ,超臨界CO2による破砕圧力は最も小さかった.
(2) 破砕時にAE(Acoustic Emission) を観測してその震源を決定し,AE震源の空間分布に対して近似平面を求めその平面からの震源の平均距離を求めるとともに,震源分布のフラクタル次元を求めた.その結果,油などの粘性の大きな流体の破砕では亀裂が平面的に分布するのに対し,超臨界CO2などの粘性の小さい流体の破砕では平面から逸脱して細かく分岐してより立体的に分布する傾向がみられた.
現実の二酸化炭素の地中貯留では,圧力の調整は圧入流量を調節することにより行うため,平成24年度は流量の違いによる破砕圧力や亀裂状態の変化を検討した.その結果,今年度の室内実験の範囲では,圧入流量は流体の粘性に比べて破砕圧力や亀裂の状態に対する影響が少ないことが分かった.

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Acoustic emission monitoring of hydraulic fracturing laboratory experiment with supercritical and liquid CO22012

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi ISHIDA
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 39 ページ: L16309

    • DOI

      10.1029/2012GL052788

    • 査読あり
  • [学会発表] 二酸化炭素や水による花崗岩の水圧破砕実験2013

    • 著者名/発表者名
      永谷侑也
    • 学会等名
      平成25年度石油技術協会春季講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20130627-20130628
  • [学会発表] 二酸化炭素, 水及び油による水圧破砕実験2013

    • 著者名/発表者名
      乾周平
    • 学会等名
      日本材料学会第62期学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      20130517-20130519
  • [学会発表] 超臨界及び液体二酸化炭素と水,粘性の大きな油による水圧破砕実験2013

    • 著者名/発表者名
      永谷侑也
    • 学会等名
      第13回岩の力学国内シンポジウム
    • 発表場所
      沖縄
    • 年月日
      20130109-20130112
  • [学会発表] 超臨界及び液体二酸化炭素と水,粘性の大きな油による水圧破砕実験2012

    • 著者名/発表者名
      永谷侑也
    • 学会等名
      資源・素材学会関西支部第9回(平成24年度)若手研究者・学生のための研究発表会発概要集
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      20121127-20121127
  • [学会発表] 超臨界二酸化炭素と水による水圧破砕実験2012

    • 著者名/発表者名
      永谷侑也
    • 学会等名
      資源・素材学会秋大会
    • 発表場所
      秋田大学
    • 年月日
      20120911-20120913
  • [学会発表] AE monitoring of hydraulic fracturing laboratory experiment in granite with supercritical and liquid state carbon dioxide2012

    • 著者名/発表者名
      Tsuyoshi ISHIDA
    • 学会等名
      Eurock2012
    • 発表場所
      Stockholm
    • 年月日
      20120527-20120530

URL: 

公開日: 2014-07-24  

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