メタンハイドレート開発のためのCO2ハイドレートを利用した浸透特性改質の研究

日本近海の深海底面下にあるメタンハイドレート(MH)が天然ガス代替エネルギーとして期待されている.MH層にフラクチャーを導入できれば,刺激の負荷とメタンガスの生産を効率よく実施できるはずである.しかし,MH層ではフラクチャー表面からの逸水が大きく,フラクチャーを十分に大きくすることが容易ではないことが予想される.一方,MHが存在する温度・圧力環境ではCO2もハイドレート化を起こす.本研究では、この性質を利用してフラクチャー面からの逸水を抑制する可能性を検討した.昨年度には,噴霧ノズルを用いることで微粒状のCO2を分散させた水(CO2エマルション)を作成できること,また,そのエマルションを適当な温度・圧力環境に置くことでCO2ハイドレートが形成され,攪拌を行えば十分間程度の短い時間でハイドレートの形成が起こることを明らかにした.それを踏まえて本年度では,エマルションを多孔質体に圧入したときの挙動を調べる室内実験を行った.そこで,圧入に必要な量のエマルションを作成するための装置,ならびに,そのエマルションを円柱状多孔質体に開けた坑井に圧入するための装置を作製した.実験の結果,水を流しただけでは何も変化が起きなかったのに対して,エマルションを流した場合には,攪拌や保持時間を要すことなく,流量一定の条件でも注入圧が徐々に大きくなっていくことがわかった.この現象は,発生したCO2ハイドレートが多孔質体の間隙を埋め,浸透率を低下させたことで起きたものと考えられる.これらのことから,CO2ハイドレートによってフラクチャー面からの逸水を抑制できる可能性が明らかとなった.

日本近海の深海底面下にあるメタンハイドレート(MH)が天然ガス代替エネルギーとして期待されている.MH層にフラクチャーを導入できれば,刺激の負荷とメタンガスの生産を効率よく実施できるはずである.しかし,MH層ではフラクチャー表面からの逸水が大きく,フラクチャーを十分に大きくすることが容易ではないことが予想される.一方,MHが存在する温度・圧力環境ではCO2もハイドレート化を起こす.本研究では、この性質を利用してフラクチャー面からの逸水を抑制する可能性を検討した.昨年度には,噴霧ノズルを用いることで微粒状のCO2を分散させた水(CO2エマルション)を作成できること,また,そのエマルションを適当な温度・圧力環境に置くことでCO2ハイドレートが形成され,攪拌を行えば十分間程度の短い時間でハイドレートの形成が起こることを明らかにした.それを踏まえて本年度では,エマルションを多孔質体に圧入したときの挙動を調べる室内実験を行った.そこで,圧入に必要な量のエマルションを作成するための装置,ならびに,そのエマルションを円柱状多孔質体に開けた坑井に圧入するための装置を作製した.実験の結果,水を流しただけでは何も変化が起きなかったのに対して,エマルションを流した場合には,攪拌や保持時間を要すことなく,流量一定の条件でも注入圧が徐々に大きくなっていくことがわかった.この現象は,発生したCO2ハイドレートが多孔質体の間隙を埋め,浸透率を低下させたことで起きたものと考えられる.これらのことから,CO2ハイドレートによってフラクチャー面からの逸水を抑制できる可能性が明らかとなった.