A New Chemical Stimulation Method for Geothermal Reservoirs: Selective Mineral Dissolution with Environmentally Friendly Chelating Agents

高温ではあるものの浸透性が低い地熱貯留層を地熱発電に利用できるよう造成するためには，井戸を通じて貯留層の岩石を刺激し，高浸透性き裂網を形成する必要がある。そこで研究代表者らは最近，環境調和型キレート剤による選択的鉱物溶解を利用した新化学的刺激法を発明した。しかし，なぜ，一部の鉱物の溶解に起因して，大きな浸透性の増加が生じるのかという問いに対する明確な答えが存在せず，新化学的刺激法の有効性や課題を完全には明らかにできていない。本研究は，地熱貯留層条件下での岩石へのキレート剤流通実験を実施することで，選択的鉱物溶解と浸透性の増加の特徴を把握し，浸透性増加のプロセスを解明することを目的とする。また，新化学的刺激法の有効性や課題を明確にし，その課題に対する解決策を検討することも目的とする。本年度は，花崗岩における黒雲母の選択的溶解および浸透性増加のpH依存性を調査した。その結果，以下の2段階プロセスで浸透性の増加が生じることが明らかになった。つまり，まず，黒雲母が溶解することで孔隙が形成され，この孔隙を連結する流路の流動抵抗が低下し，卓越流路が形成される。その後，キレート剤は，程度の差はあるものの多種類の鉱物に対して溶解促進効果を持つため，卓越流路の幅が拡大し，浸透性が増加するというプロセスである。またこのプロセスに基づいて，浸透性の増加のための最適pHは単一のpHではなく，黒雲母の溶解による孔隙形成に適した弱酸性のpHと，キレート剤では達成できない石英の溶解促進に適したアルカリ性のpH（例えば，pH 4とpH 8）の組み合わせであることを明らかにした。加えて，花崗岩以外の岩石に対しても新化学的刺激法が適用可能であることを見出し，CO2の地中貯留および鉱物固定に関する特許を出願した。

高温ではあるものの浸透性が低い地熱貯留層を地熱発電に利用できるよう造成するためには，井戸を通じて貯留層の岩石を刺激し，高浸透性き裂網を形成する必要がある。そこで研究代表者らは最近，環境調和型キレート剤による選択的鉱物溶解を利用した新化学的刺激法を発明した。しかし，なぜ，一部の鉱物の溶解に起因して，大きな浸透性の増加が生じるのかという問いに対する明確な答えが存在せず，新化学的刺激法の有効性や課題を完全には明らかにできていない。本研究は，地熱貯留層条件下での岩石へのキレート剤流通実験を実施することで，選択的鉱物溶解と浸透性の増加の特徴を把握し，浸透性増加のプロセスを解明することを目的とする。また，新化学的刺激法の有効性や課題を明確にし，その課題に対する解決策を検討することも目的とする。本年度は，花崗岩における黒雲母の選択的溶解および浸透性増加のpH依存性を調査した。その結果，以下の2段階プロセスで浸透性の増加が生じることが明らかになった。つまり，まず，黒雲母が溶解することで孔隙が形成され，この孔隙を連結する流路の流動抵抗が低下し，卓越流路が形成される。その後，キレート剤は，程度の差はあるものの多種類の鉱物に対して溶解促進効果を持つため，卓越流路の幅が拡大し，浸透性が増加するというプロセスである。またこのプロセスに基づいて，浸透性の増加のための最適pHは単一のpHではなく，黒雲母の溶解による孔隙形成に適した弱酸性のpHと，キレート剤では達成できない石英の溶解促進に適したアルカリ性のpH（例えば，pH 4とpH 8）の組み合わせであることを明らかにした。加えて，花崗岩以外の岩石に対しても新化学的刺激法が適用可能であることを見出し，CO2の地中貯留および鉱物固定に関する特許を出願した。