2017 Fiscal Year Annual Research Report
Research for realization of carbon dioxide capture and storage in non-structural aquifer
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17H01291
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
三谷 泰浩 九州大学, 工学研究院, 教授 (20301343)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 肇 大成建設株式会社技術センター, その他部局等, チームリーダー (10417090)
佐藤 晃 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (40305008)
北村 圭吾 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 助教 (60618825)
池見 洋明 九州大学, 工学研究院, 助教 (90380576)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 炭酸ガス地中貯留 / 透過特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1)実験装置の改良
研究に使用するための既存の実験装置に対して，改良を加えた。今回の改良点の最も大きな点は，多様な実験に対応するための三軸セルの改良であり，直径5cm，高さ10cmの円柱試験体が使用できるように設計するとともに，弾性波，比抵抗の実験，実験時のひずみを計測できるよう改良を加えた。具体的には円筒サイズを大きくし，三軸セルの上下底板部分を必要に応じて変更できるよう改良を加えた。もう1点，従来の装置では，注入する炭酸ガスがシリンジポンプの容量を超えた場合，一旦実験を停止して注入する必要があり，この点を改良するために連続フローを行えるようなシステムに改良した。3点目は，恒温室の改良を行い，装置全体を断熱材で覆うことで3重の恒温室を設け，実験中の人の出入りによる温度変化を最小限に抑えるように改良した。
２）確認実験とメカニズムの検討
改良した実験装置の確認を兼ねて，CO2を同一流量で同じ試験体に3回注入する実験を行い，CO2の透過メカニズムについて検討を行った，さらに，実験で用いた試験体をCTスキャナを用いて計測を行い，間隙分布の変化を捉えた。その結果，同一の流量での注入と停止を繰り返すことで，試験体内での不均一なCO2分布が解消され，CO2飽和度が大きくなり，同時に差圧も小さくなる挙動を確認した。これは，1回目の注入停止後のP波速度が微小ではあるが，回復を示すことから，注入を停止した際，CO2が浮力や圧力勾配により拡散し，2回目の注入において，新たな流路形成を助長したためと考えられる．また，3回目の注入では，CO2飽和度やP波速度，ひずみに変化が生じなくなることから，同一の流量によるCO2注入は，CO2が既存の流路を優先的に流動することが確認でき，低浸透率砂岩においても，CO2流動においてキャピラリー圧の影響から粘性抵抗の影響を受ける流動に移行することが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験装置の改良は，来年度も必要であるが，ほぼ予定通りの改良を行うことができた。実験については，岩石の種類を幾つか変えて検討を行う必要があると考えられ，研究分担者のＣＴなどを積極的に活用しながら進めていくことが重要である。研究分担者との連携もうまくとれており，進捗状況はおおむね順調であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は，弾性波試験装置の高度化を図りながら，試験装置の改良を加える。さらに，注入条件，岩石の種類（空隙状況が異なるもの）などをパラメータとして基本的な実験を行い，CO2注入のメカニズムを明らかにする。また，空隙分布による透過挙動をシミュレートできるような数値解析手法の開発にも取り組む予定である。
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