メタンハイドレート長期生産時における海底貯留層変形の数値解析

甲烷水合物长期开采过程中海底储层变形的数值分析

基本信息

批准号：
15F15368
负责人：
兵動正幸
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

メタンハイドレートは、種々の粒度分布を持つ地盤の中に存在しており、メタンハイドレートによる固結力がそれらの土に及ぼす影響を知ることと、生産時の分解により、どのように固結力が消失していくのかを知ることは重要なことである。本研究では、まず、種々の細粒分を有する砂にメタンハイドレートを生成させ、三軸圧縮試験を行なった。その結果、細粒分含有率の高いホスト砂程、メタンハイドレートによる固結力が高くなるという知見が得られた。また、自然のホスト砂以外にガラスビーズを用いた実験も行った。その結果、表面の滑らかなガラスビーズに対する固結力は、ひずみの増加に伴い急速に消失することが明らかとなった。これらの実験結果を用いて、簡易な構成モデルを作成した。このモデルは、メタンハイドレート胚胎砂のせん断強度やせん断剛性、ダイレイタンシー特性におよぼすホスト砂の細粒分含有率の影響を拘束圧の違いにより表すことが可能なものとなった。さらに、円筒模型実験装置を用いてガスハイドレート生産実験を行った。豊浦砂をホスト砂とした場合、試料作成から、ハイドレート生成、減圧法によるハイドレート分解実験終了まで、４週間程度で実験を行うことが出来るようになった。ホスト砂として、南海トラフのメタンハイドレート貯留層を模擬して細粒分を含む砂を準備し、その中にハイドレートを生成し、装置中央の坑井より減圧を行うことによってハイドレートの分解実験を行った。坑井から放射状に間隙水圧計と熱電対を設置したが、細粒分を有する試料では、坑井からの距離が長いほどハイドレートの分解に至るまでの時間遅れが認められ、最終的に坑井から全てのガスを回収できない結果となった。坑井近傍の砂の粒径を大きくして透水係数を上げたところ、ハイドレートの分解を促進することができ、また最終的により多くのガスの回収が可能となった。

甲烷水合物以各种粒度分布存在于地下，了解甲烷水合物的固结力如何影响土壤以及在生产过程中如何通过分解进行固结非常重要，了解功率是否正在耗散也很重要。。在这项研究中，我们首先在具有各种细粒成分的砂中生成甲烷水合物，并进行三轴压缩试验。结果发现，母砂中细颗粒的含量越高，甲烷水合物产生的固结力就越高。除了天然砂之外，我们还使用玻璃珠进行了实验。结果表明，随着应变的增加，表面光滑的玻璃珠的固结力迅速消失。利用这些实验结果，我们创建了一个简单的配置模型。该模型可以通过改变围压来表达母砂细粒含量对含甲烷水合物砂的抗剪强度、抗剪刚度和剪胀特性的影响。此外，利用圆柱模型实验装置进行了天然气水合物生产实验。当使用丰浦砂作为基质砂时，从样品制备到水合物生成以及利用真空法完成水合物分解实验，现在可以在大约四个星期内完成实验。作为主体砂，制备含有细颗粒的砂，模拟南开海槽的甲烷水合物储层，在砂中生成水合物，通过从装置中心的井减压来生成水合物进行分解实验。进行了。孔隙水压力计和热电偶从井筒径向安装，但对于细颗粒的样品，距井筒距离越远，观察到水合物分解的时间延迟就越长，这导致无法全部回收。来自井的气体。通过增加井眼附近砂粒的粒径以增加其导水率，他们能够加速水合物的分解，最终使回收更多的气体成为可能。