メタンハイドレート長期生産時における海底貯留層変形の数値解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15F15368
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 兵動 正幸 山口大学, 理工学研究科, 教授 (40130091)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WU YANG 山口大学, 理工学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2015-11-09 – 2018-03-31
• Keywords: メタンハイドレート / 数値解析 / 連成解析 / 構成則 / 固結力 / ストレス・ダイレイタンシー関係

Outline of Annual Research Achievements

1.メタンハイドレートを含む場合と含まない場合の深海底地盤を対象とした熱・水・ガス・土連成解析を実施した。
２．メタンハイドレート胚胎土におけるストレスーダイレイタンシー関係に及ぼすメタンハイドレート飽和率の影響を実験的に調べた。その結果、メタンハイドレート飽和率の増加に伴い、ストレスーダイレイタンシー関係の傾きが増加することが明らかとなった。これらの知見に基づきメタンハイドレート胚胎土の簡易な構成モデルを作成した。提案モデルは、メタンハイドレート飽和度の増加に伴う期剛性、ピーク強度、ダイレイタンシー特性の変化をうまく表すことが可能なものとなった。このモデルは限界状態モデルを援用した簡易で有用なモデルである。
３．ガラスビーズにメタンハイドレートを生成させせん断試験を行った。その結果、メタンハイドレートの固結力による急激なせん断強度の増加が自然砂に生成性させた場合よりもより顕著に現れた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

メタンハイドレート生産に伴う地層変形を評価するための連成解析が可能となった。また、メタンハイドレート胚胎土のメタンハイドレート飽和率の変化に対応した構成則を作成することができた。今後、構成則を連成解析に取り込み、具体的なメタンハイドレート生産に対応できるようパラメータの設定法やモデルの改良を行っていくことにより、精度向上を図る。

Strategy for Future Research Activity

粒子形状や粒度分布の異なるホスト砂に生成したメタンハイドレート胚胎土の構成則を作成し、連成解析の中に取り込む。メタンハイドレート生成および分解過程の解析が精度よく行うことが可能な形に改良を加える。完成した解析法を用い以下の解析を行う。
１.模型実験と実際の深海底におけるメタンハイドレート分解時の解析を行う。坑井からの減圧速度や全減圧量を変化させた解析を行い、効率的な生産手法を調べる。
２．これまでに作成した下負荷面弾塑性構成モデルを拡張し、時間効果や異方性が考慮できるモデルとし、メタンハイドレート貯留層の長期変形解析を実施する。また、ホスト砂やメタンハイドレート飽和率、生産法の違いによる物性および時間効果パラメータを種々変化させたパラメトリック解析を行い、種々の環境下でのメタンハイドレートの生産を模擬した解析を行う。