2012 Fiscal Year Annual Research Report
CO2地中貯留リスク評価のための花崗岩層のガス移流拡散フィールド試験
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24360372
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
佐々木 久郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (60178639)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅井 裕一 九州大学, 工学研究院, 助教 (70333862)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 資源開発工学 / 地中貯留 / 二酸化炭素 / 水素 / 拡散 / 移流 / 花崗岩 / CCS |
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| Research Abstract |
平成24年度は、100mの坑井2本、20mの坑井3本および表層土に挿入したモニタリング管93本を設置した試験フィールドにおいて、CO2ガスなどの模擬漏洩試験を実施した。モニタリング管はゴム栓で覆い、土壌中ガスと拡散・平衡状態となった空気を定期的に吸引し土壌中ガスを測定した。模擬漏洩試験に先立ち、表層土壌中の自然CO2のバックグラウンド濃度を測定した。降雨後に土壌中のCO2濃度が低下する傾向が認められた他、気温の年間変動にともない約1000ppm変動することが明らかになった。試験フィールドの表層土を用いた室内実験においても環境温度や試料土壌に含まれる水分により試験フィールドと同様のCO2濃度変動が見られたことから、バックグランド濃度の年間変動の主な要因が明らかになった。
深度20mの坑井から純CO2を注入し、表層へ漏出したCO2によって土壌中CO2濃度が短期な上昇を示したものの、その変化量は自然CO2の濃度変動と明瞭に区別できるとは言えないレベルであった。石油精製プラントなどで回収されるCO2には1%程度のH2などの不純物ガスが混入することが予測されており、純H2ガスを用いた同様の注入試験を実施したところ、地表土壌中にH2ガスを検出することができた。すなわち、自然界でH2ガスはほぼ存在せず、検出されたH2は模擬的に注入されたH2ガスであることから、CO2に比較してより明確なトレーサガスとして利用できることが明らかになった。さらに、実際の苫小牧沖のCO2地中貯留で想定している1%程度のH2ガスが混入するCO2ガスをモデルとして、CO2:H2:N2=49.5:0.5:50とした混合ガスを20mの坑井から模擬漏洩させる試験を実施した結果、純H2ガスを注入した場合と同程度のピーク濃度でH2ガスが検出された。これは、混合ガスが岩盤中を移流・拡散し上昇する過程でCO2ガスからH2ガスが次第に濃縮され早く漏出したものと考えられ、H2ガスをトレーサとしてモニタリングすることによって地中貯留されたCO2の漏洩に先立って早期に検出できる可能性が示された。
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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
CO2にH2が螂程度含まれる混合ガスを用いた模擬漏洩試験を実施した結果、純H2ガスを注入した場合と同程度のピーク濃度でH2ガスが検出できたことから、混合ガスが岩盤中を移流・拡散し上昇する過程でCO2ガスからH2ガスが次第に濃縮され早期に漏出したものと考えられ、H2ガスをトレーサとしてモニタリングするシステムが地中貯留されたCO2の漏洩を早期に検出できる有力なスキームとなり得ることが研究成果として得られた。これを基に、特許出願を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成24年度に得られたフィールド試験結果にもとづき、試験結果の数値シミュレーションモデルの構築をPVT試験とともに進め、より実証的なCO2漏洩検出モニタリングシステムを開発する。さらに、地表土壌中の微生物活動を伴うCO2生成量についての実験的な研究を実施する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
フィールド試験において、トレーサガスを用いて漏洩経路を確定するため、高感度のガス濃度測定装置を購入する備品費、CO2.H2あるいはCH4ガスなどの消耗品費、PVT試験用の部品費、テクニカルスタッフの雇用費と実験補助に対する謝金、成果発表のための旅費などを使用予定である。
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