非構造性帯水層への炭酸ガス地中貯留のメカニズム解明のための研究

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2017年度は、低浸透率砂岩中の水（塩水）並びにCO2の透過・貯留特性の把握と、その再現を目的とし、室内実験とシミュレーションを実施した。まず、実験では、地下の温度・圧力条件下を再現し、岩石コア中のCO2流動に関するパラメータ（注入圧や飽和度）や力学特性パラメータ（歪み等）を測定した。また、 同時に、P波速度と電気インピーダンス測定による物理探査モニタリングを実施している。実験の結果、Drainage（排水過程）における岩石コア中の不均一なCO2流動や、その後の安定（定常）状態までのCO2挙動から、各フェーズに作用する影響の違いを明らかにした。さらに、低浸透率砂岩へのCO2注入で生じる高い注入圧は、CO2の注入と停止を繰り返すことで、飽和度が上昇し、注入圧が着実に下降することを確認した。この結果は、大量に存在する低浸透率砂岩が、注入のしにくさ（高い注入圧）からCO2地中貯留対象としては敬遠されがちな状況から、現実的な貯留対象としてカウントできることを示唆する。このことに加え、昨年度の成果（注入流量を上げることで、飽和度は着実に上昇する）から、適切な注入オペレーションにより低浸透率砂岩のCO2貯留ポテンシャルを十分に利用することができ、低浸透率砂岩が本来持ち合わせる高い貯留性と合わせて、安定的かつ経済的なCO2地中貯留が可能となるといえる。次に、実験にて確認された低浸透率砂岩中のCO2流動に関して、インベージョン（侵攻型）パーコレーションによる再現を試みた。シミュレーションは、X線CTスキャナにより把握した岩石コアの空隙分布マップに対して実施した。インベージョンパーコレーションによるDrainageのCO2浸透シミュレーションの結果、これまでの汎用シミュレータでは再現できなかったCO2の選択的な流路形成を描写することができ、今後の流路予測に繋がる成果となっている。