CO2地中貯留における地化学反応を考慮した長期的なCO2流動特性に関する研究

考虑地球化学反应的CO2地下封存长期CO2流动特性研究

基本信息

批准号：
22K14325
负责人：
本田博之
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

CO2地中貯留における，貯留層の安全性や圧入性（経済性）を評価するうえで，長期間に渡るCO2の流動特性の把握が不可欠である。貯留層では，地層水－岩石―CO2が互いに地化学反応を起こし，空隙構造へ影響を与えていると予想されるが，詳しいメカニズムは明らかになっていない。そこで，本研究は空隙構造や鉱物組成の異なる複数の岩石に対し，連続フローを導入した長時間のCO2注入実験において，地化学反応が貯留層へ与えるCO2流動特性への影響を明らかにする。2022年度は，本研究で使用するCO2注入実験システムの開発とCO2との反応性が低い国内産の砂岩へのCO2注入実験を実施した。具体的には，①弾性波を取得するための機器の整備や計測システムの開発，②貯留層の条件を再現した長時間のCO2注入実験，③弾性波トモグラフィによる試験体の弾性波速度分布の分析となっている。①に関しては，MATLABによる弾性波システムの開発を実施するとともに，試験体のセンサー配置を工夫することで，試験体のCO2注入方向における弾性波を64箇所計測できるような仕様とした。①で開発したシステム用いて，②においてCO2が超臨界状態となる温度・圧力を再現し，1,000時間を超える注入実験を実施した。また，実験中に取得した弾性波のデータから，弾性波トモグラフィ（地層科学研究所：Geo-Tomography）による弾性波速度分布も把握可能となった。これまで，長時間のCO2注入実験において，連続して弾性波を取得した例はないことから有用な成果であるといえる。

在评估储层中陆地二氧化碳存储中储层的安全性和压力适应性（经济性）时，必须在很长一段时间内了解二氧化碳的流量特征。在储层中，预计地层，岩石和二氧化碳将引起地球化学反应，从而影响空隙结构，但详细的机制尚不清楚。因此，本研究将在长期的二氧化碳注入实验中阐明地球化学反应对二氧化碳流量特征对储层的影响，其中引入了具有不同空隙结构和矿物质组成的多种岩石的连续流。在2022财年，我们开发了二氧化碳注入实验系统将在本研究中使用，并将CO2注入实验与二氧化碳反应性较低的家用砂岩进行了二氧化碳注入实验。具体而言，该研究包括1）设备的制备和用于获取弹性波的测量系统的开发，2）使用弹性波浪造影的长期二氧化碳注入实验，重现储层条件的长期二氧化碳注入实验，以及3）样品的弹性波速度分布的分析。关于1，我们已经使用MATLAB实施了弹性波系统的开发，并通过设计样品的传感器排列，我们将规范设置为允许在测量样品的CO2注入方向上进行64个弹性波。使用在1中开发的系统，在2中，二氧化碳在2中变为超临界的温度和压力进行了再现，并进行了1,000小时以上的注射实验。此外，可以从实验期间获得的声波数据中掌握声波层析成像（地球层摄影）的弹性波速度分布。这是一个有用的结果，因为在迄今为止，在长期的二氧化碳注入实验中，尚未在不断获得声波的情况下。