CO2地中貯留における地化学反応を考慮した長期的なCO2流動特性に関する研究

考虑地球化学反应的CO2地下封存长期CO2流动特性研究

基本信息

批准号：
22K14325
负责人：
本田博之
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

CO2地中貯留における，貯留層の安全性や圧入性（経済性）を評価するうえで，長期間に渡るCO2の流動特性の把握が不可欠である。貯留層では，地層水－岩石―CO2が互いに地化学反応を起こし，空隙構造へ影響を与えていると予想されるが，詳しいメカニズムは明らかになっていない。そこで，本研究は空隙構造や鉱物組成の異なる複数の岩石に対し，連続フローを導入した長時間のCO2注入実験において，地化学反応が貯留層へ与えるCO2流動特性への影響を明らかにする。2022年度は，本研究で使用するCO2注入実験システムの開発とCO2との反応性が低い国内産の砂岩へのCO2注入実験を実施した。具体的には，①弾性波を取得するための機器の整備や計測システムの開発，②貯留層の条件を再現した長時間のCO2注入実験，③弾性波トモグラフィによる試験体の弾性波速度分布の分析となっている。①に関しては，MATLABによる弾性波システムの開発を実施するとともに，試験体のセンサー配置を工夫することで，試験体のCO2注入方向における弾性波を64箇所計測できるような仕様とした。①で開発したシステム用いて，②においてCO2が超臨界状態となる温度・圧力を再現し，1,000時間を超える注入実験を実施した。また，実験中に取得した弾性波のデータから，弾性波トモグラフィ（地層科学研究所：Geo-Tomography）による弾性波速度分布も把握可能となった。これまで，長時間のCO2注入実験において，連続して弾性波を取得した例はないことから有用な成果であるといえる。

了解CO2的长期流动特性对于评估地下CO2封存储层的安全性和注入效率（经济效益）至关重要。在储层中，地层水、岩石和二氧化碳预计会相互引起地球化学反应，影响孔隙结构，但详细机制尚不清楚。因此，在本研究中，我们进行了连续流入具有不同孔隙结构和矿物成分的多种岩石的长期CO2注入实验，以阐明地球化学反应对储层中CO2流动特征的影响。 2022财年，我们开发了本研究中使用的CO2注入实验系统，并对与CO2反应性较低的国产砂岩进行了CO2注入实验。具体来说，1）开发用于获取弹性波的设备和测量系统，2）重现油藏条件的长期二氧化碳注入实验，以及3）使用弹性波断层扫描测试样本的弹性波速度分布。关于①，通过使用 MATLAB 开发弹性波系统并设计传感器在测试件上的放置位置，我们能够在测试件 CO2 注入方向上的 64 个位置测量弹性波。使用①中开发的系统，我们在②中再现了CO2达到超临界状态的温度和压力，并进行了持续超过1,000小时的注入实验。此外，根据实验期间获得的弹性波数据，可以使用弹性波断层扫描（Geo-Tomography）来了解弹性波速度分布。这可以说是一个有用的结果，因为在长期的二氧化碳注入实验中，从来没有连续获得弹性波的情况。