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超低粘度流体による岩石破砕現象の解明とCO2利用／誘発地震抑制型地熱開発への応用

超低粘度流体解释岩石破裂现象及其在CO2利用/诱发地震抑制型地热开发中的应用

基本信息

批准号：
21K18200
负责人：
渡邉則昭
金额：
$ 16.39万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18200/
关键词：
地熱貯留層二酸化炭素フラクチャリング誘発地震

项目摘要

近年の研究により，超臨界地熱資源は大陸地殻の大部分を占める花崗岩質岩石内でも形成されることがわかったが，生産に必要な透水性が十分でない場合に対応するための人工き裂システム形成法が必要とされている。研究代表者らはこれまでに，花崗岩の超高温水圧破砕実験を実施し，従来型の水圧破砕とは全く異なる，抽熱に有利な高透水性網状き裂を形成する超高温水圧破砕（比較的低い水圧でき裂が形成され，誘発地震のリスクが小さい）を解明し，水圧破砕に関する新しい学術体系を創出した。その結果，超高温でなくとも超低粘度の流体（例えば，CO2）を用いた場合，より低温の在来型地熱環境でも網状き裂が形成できる可能性を見出した。本研究では，CO2を用いた岩石破砕実験等を通じて，広範な地熱環境における超低粘度流体による岩石破砕現象と，本現象を利用したCO2利用／誘発地震抑制型・高透水性網状き裂システム形成法に関する新学術を開拓することを目的とする。本年度は昨年度の実施状況報告書に記載の通り，既存の水を破砕流体としたき裂形成法と比較した場合の， CO2を用いた網状き裂形成法の利点および課題の明確化と，その解決策の提案に取り組んだ。先行研究によれば，比較的低い圧力で広範囲に熱抽出に有利な高密度き裂ネットワークを形成でき，誘発地震発生のリスクが低いという利点があると考えているが，これが真実かどうかは実験データが不足しており不明である。そこで，き裂のせん断滑りによる誘発地震模擬実験を実施した結果，CO2は水と比較して，誘発地震発生のリスクに大きな違いはないが，き裂のせん断すべりと同時に網状き裂が形成できる利点があることがわかった。さらに昨年度明らかになった，比較的低温でのき裂形成の場合，き裂の密度や開口幅が小さくなるという課題を解決しうるキレート剤を用いたき裂開口幅増大法の検討を行い，最適pH条件を明らかにした。

In recent years, supercritical geothermal resources occupy most of the continental crust and are formed in granitic rocks. In this case, it is necessary to form artificial fractures. The research representative pointed out that the ultra-high temperature water pressure cracking of granite has been carried out, the new type of water pressure cracking has been completely different, and the heat extraction is beneficial to the formation of high permeability network cracks. The ultra-high temperature water pressure cracking (the formation of cracks at relatively low and medium water pressure, and the induction of earthquakes) has been explained, and a new academic system for water pressure cracking has been created. As a result, when ultra-high temperature and ultra-low viscosity fluids (e.g., CO2) are used, the possibility of network cracks forming in low-temperature geothermal environments is revealed. This study aims to explore new ways to utilize CO2 to induce seismic suppression of ultra-low viscosity fluids in geothermal environments. This year, compared with last year's implementation report, the existing water and gas cracking methods were compared, and the advantages of CO2-based network cracking methods were clarified, and the solutions were proposed. The first research is to compare the low and medium pressure, the range of thermal extraction, the favorable formation of high density crack, the induced earthquake occurrence, the low and medium pressure, the favorable point, the true and the insufficient. The simulation results show that CO2 is relatively low, and the induced earthquake is relatively high, and the network crack is formed at the same time. In the past year, when comparing the low temperature and crack formation, the problem of crack density and crack opening width was solved. The optimum pH condition was discussed.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Permeability Enhancement by Selective Mineral Dissolution of Rocks in Geothermal Environments

地热环境中岩石选择性矿物溶解提高渗透率

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
Proceedings of the SPWLA 26th Formation Evaluation Symposium of Japan
影响因子：
0
作者：
Luis Salala;Ryota Takahashi;Noriaki Watanabe;Kengo Nakamura;Noriyoshi Tsuchiya;Takeshi Komai
通讯作者：
Takeshi Komai

キレート剤による選択的鉱物溶解にともなう花崗岩の透水性増加のプロセスと最適pH

螯合剂选择性矿物溶解和最佳 pH 值导致花岗岩透水性增加的过程

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Luis Salala;Ryota Takahashi;Noriaki Watanabe;Kengo Nakamura;Noriyoshi Tsuchiya;Takeshi Komai;高橋亮太，渡邉則昭，中村謙吾，駒井武
通讯作者：
高橋亮太，渡邉則昭，中村謙吾，駒井武

UFZ/TU Bergakademie Freiberg(ドイツ)

UFZ/TU Bergakademie Freiberg（德国）