2016 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of caprock's sealing ability over the long term on geological CO2 storage
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26420847
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
徂徠 正夫 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地圏資源環境研究部門, 研究グループ長 (30443196)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | CO2地中貯留 / 遮蔽性能 / 地化学反応 / スレッショルド圧 / 浸透率 / キャップロック / 炭酸塩 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
CO2地中貯留におけるキャップロックの遮蔽性能および貯留層の圧入性の観点から、岩石が反応する際の水理特性の変化を検証した。用いた岩石は、日本各地の露頭から採取した浪花層(NM)、大原層(OM)および一志層群(IM)の泥岩、五日町層群泥灰岩(IR)、および大泊有孔虫砂岩(OS)と灰爪層石灰質貝屑砂岩(HC)である。これらを円筒状に成形し、個々の岩石に対して4個の試料を、それぞれ168、336および672時間、CO2－水系で反応させた。実験中は温度を40℃に保持し、超臨界CO2で10 MPaに加圧維持した。次に、反応後の試料に対して浸透率とスレッショルド圧を測定した。今年度は特に、浸透実験後の試料に対する水銀ポロシメータによる細孔径分布測定と、反応終了時ごとに採取した溶液の化学組成分析を行った。
結果として、NM、OMおよびHCは672時間の反応で水理特性がほとんど変化しなかった。これらの岩石では高いCa溶出量から炭酸塩の溶解が示唆されたが、流路に影響するほどの体積変化は生じなかったと考えられる。その他の岩石では反応により浸透率が増加し、スレッショルド圧が減少した。IMおよびOSは、168時間までの反応で大孔径側の流路体積が大幅に増加したことから、定常状態に到達前にクラックが形成した可能性がある。一方、IRでは、細孔径分布におけるピーク孔径が反応の経過と共に大孔径側に移動した。ピーク孔径が数10 nmと小さいことから、炭酸塩のわずかな溶解でも孔径に相対的に大きな変化が生じたと考えられる。
このように、反応に伴う水理特性の変化は孔径と鉱物組成の関係で決まることが示された。長期的な遮蔽性能に関する知見は不足しており、本成果は有用である。ただし、今回は溶媒が純水であったためより激しく溶解が進行した可能性がある。今後は塩水を用いることで、二次鉱物の沈殿までを含めた評価が必要である。
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