既存コアとコア変形法による東北・北海道の地殻応力マップの生成と地熱開発への応用

利用现有岩心和岩心变形方法生成东北和北海道地壳应力图及其在地热开发中的应用

• 批准号: 21K04958
• 负责人: 伊藤 高敏
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04958/
• 关键词: 地殻応力; コア; 地熱開発

他機関が過去に掘削で採取した岩石コアを入手し、その直径から地殻応力状態を評価するために、東北の八幡平地域の3カ所それぞれでJOGMEC（（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構）が掘削したヒートホール（A,BおよびC井と呼ぶ）の深度約1000～1400ｍの範囲で採取されたコアを既に入手した。同様に八幡平以外の東北および北海道のヒートホールで採取されたコアについても入手できる見込みを得ている。これらのコアの直径分布を測定し、その結果とコア変形法によってコア直交面内の地殻応力差を評価する作業を進めている。また、BおよびC井では、一部の深度でディスキングつまりコアが直径方向に割れて薄い円盤になる現象が起こっていた。この現象は地殻応力状態を表す１つの指標とされ、坑井軸方向と直交方向の地殻応力差が極端に大きい場合に起こると理解されている。しかし、1000mを越える大きな深度でディスキングが起こる原因は明らかではない。そこで、ディスキングと、それに隣接する正常なコアの両者を入手して、コアから得られる地殻応力情報と数値シミュレーションに基づいてディスキングの発生原因を調べている。これが明らかになればとコア変形情報を組み合わせることで地殻応力状態を評価する解析を進めている。一方、コア形状から地殻応力差を求める際には、コアのヤング率が必となる。その測定を行うには、コアから円柱試験片を切り出し、それで一軸圧縮試験を行うという煩雑で時間を要する作業が必要となる。また、このことが原理的には非常にシンプルなコア変形法を煩雑にする要因となっている。そこで、より簡便にコアのヤング率を測定する方法を考案し、まず既存の装置を応用して検証した。これによれば、コア表面にひずみゲージを貼り付けるだけで、非破壊で測定することが可能となる。この結果を踏まえて、その方法を実行する専用の測定装置を昨年度に完成させた。

JOGMEC（日本石油、天然气和金属国家机构）通过钻探获得了其他组织以前收集的岩心，并在东北八幡平地区的三个地点进行了研究，根据其直径评估了地应力状态。岩心取自该公司钻探的热孔（称为 A、B 和 C 井），深度约为 1,000 至 1,400 米。同样，从八幡平以外的东北和北海道的热洞收集的核心也有望获得。我们目前正在致力于测量这些岩心的直径分布，并利用结果和岩心变形方法来评估与岩心正交的平面内地应力的差异。此外，在 B 井和 C 井中，在某些深度发生了裂片现象，即岩心沿直径方向破裂并变成薄盘的现象。这种现象被认为是地应力状态的指标，并且被认为是在井轴方向与正交方向之间的地应力差异极大时发生的。然而，深度大于 1000 m 时发生圆盘破裂的原因尚不清楚。因此，我们获得了盘状结构和与其相邻的正常岩心，并根据从岩心获得的地应力信息和数值模拟来研究盘状结构的成因。一旦弄清楚这一点，我们将结合岩心变形信息进行分析以评估地应力状态。另一方面，当确定地应力与核心形状的差异时，需要核心的杨氏模量。为了进行这种测量，需要从芯上切出圆柱形测试件并对其进行单轴压缩测试，这是一个复杂且耗时的过程。而且，这也是使得原理上非常简单的型芯变形方法变得复杂的一个因素。因此，我们设计了一种更容易测量磁芯杨氏模量的方法，并首先通过应用现有设备进行验证。据此，仅通过将应变仪附接到芯表面就可以执行非破坏性测量。基于这些结果，去年我们完成了专用测量设备来执行该方法。