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

研究阐明非结构化含水层二氧化碳地下储存机制

• 批准号: 16J05780
• 负责人: 本田 博之
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05780/
• 关键词: CO2地中貯留; 低浸透率砂岩; 多相流; 超臨界CO2; 室内実験; 物理探査; Ｘ線CT; インベージョンパーコレーション; 難透水性堆積岩

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。

在2017财年，进行了室内实验和模拟，以了解和重现低渗透性砂岩中水（盐水）和二氧化碳的渗透和储存特性。首先，在实验中，在地下温度和压力条件下测量了与岩芯（注入压力和饱和）和机械性能参数（例如应变）相关的参数。同时，使用P波速度和电阻抗测量进行地球物理勘探监测。实验结果表明，在排水过程中，岩芯中异质的二氧化碳流以及稳定状态（稳态）状态的二氧化碳行为的影响每个阶段的影响差异。此外，已经证实，二氧化碳注射到低渗透率砂岩产生的高注射压力会增加饱和水平，并且由于反复注射和二氧化碳的停止，注射压力稳步降低。该结果表明，大量低渗透性砂岩可以将其视为现实的存储目标，因为它通常被避开是二氧化碳陆地储存目标，因为它的困难（高注入压力）。除此之外，去年的结果（增加注入流量会导致饱和度稳定增加），从而使足够的输注操作利用低渗透率砂岩的CO2储存潜力，以及与先天的低渗透性砂岩的储存，可以说可以说稳定和经济的CO2存储。接下来，我们试图在实验中通过入侵（侵入性）渗透证实的低通透性砂岩中的二氧化碳流。模拟是在X射线CT扫描仪抓住的岩石岩心的孔分布图上进行的。由于使用侵入渗透的排水二氧化碳渗透模拟的结果，可以描绘二氧化碳的选择性流道路径形成，而二氧化碳的选择性无法用先前的通用通用模拟器来复制，从而导致未来的流动路径预测。

项目成果

Experimental study on the measurements of electrical impedance and P-wave velocity of a low permeable rock core during the displacement of saturated brine by CO2 injection

CO2驱替饱和盐水过程中低渗透岩心电阻抗和纵波速度测量实验研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 今里光紀;本田博之;三谷泰浩;池見洋明;北村圭吾;Hiroyuki Honda;Hiroyuki Honda
• 通讯作者: Hiroyuki Honda

Experimental Study on CO2 Saturation of Low-Permeability Sandstone under Supercritical CO2 Injection

• DOI: 10.35840/2631-5033/1816
• 发表时间: 2018-06
• 期刊: International Journal of Earth Science and Geophysics
• 作者: Honda Hiroyuki;Kitamura Keigo;Ikemi Hiro;Mitani Yasuhiro

Impact of the injection speed on CO2 saturation and pore pressure

注入速度对CO2饱和度和孔隙压力的影响

• 发表时间: 2017
• 作者: Keigo Kitamura;Hiroyuki Honda;Shinnosuke Takaki;Mitsunori Imasato;Yasuhiro Mitani
• 通讯作者: Yasuhiro Mitani

Measurement of electrical impedance and P-wave velocity of a low permeable sandstone core during the displacement of saturated brine by CO2 injection

CO2 驱替饱和盐水过程中低渗透砂岩岩心的电阻抗和纵波速度测量

• DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1629
• 发表时间: 2017
• 期刊: Energy Procedia
• 作者: Hai Huy Nguyen Pham;Shintaro Hisatake;Igor V. Minin;Oleg V. Minin;and Tadao Nagatsuma;Hiroyuki Honda
• 通讯作者: Hiroyuki Honda

Monitoring CO2 penetration and storage in the low permeable sandstone

监测低渗透砂岩中的二氧化碳渗透和储存

• 发表时间: 2017
• 作者: Hiroyuki Honda;Keigo Kitamura;Mitsunori Imasato;Hiro Ikemi;Yasuhiro Mitani
• 通讯作者: Yasuhiro Mitani