[HSC07-17] ガスハイドレートを利用したCO2地中貯留に関する地盤変形解析
キーワード：CO2地中貯留、ガスハイドレート、地盤変形、数値解析
二酸化炭素地中貯留（CCS）の方法の一つとして，CO2をハイドレート化して海底地盤中に貯留する方法が提案されている．この方法では，低温高圧のハイドレート安定領域でCO2と海水を反応させ，固体のハイドレートとして化学的に固定するため，超臨界状態や気体の場合より漏洩しにくいことが考えられる．また，遮へい層は必要ではないため，実用化されれば貯留適地の拡大が期待できる．
本研究では，ガスハイドレートを利用したCO2地中貯留時の地盤変形について，化学-熱-力学連成解析法により検討を行った．本解析手法では，固相（土，ハイドレート）と二つの液相（CO2，水）を取り扱う．土骨格の変形については弾性および弾粘塑性構成式を用い，ハイドレート生成時の相変化および圧入圧力による骨格応力変化による変形を取り扱う．二相流体のCapillary pressure- saturation 関係式にはvan Genuchtenを用いた．空間離散化には有限要素法，時間離散化にはNewmark’s β法を用いている．
解析例として，Tohidi et al. (2010)の室内試験について1次元モデルを用いてシミュレーションを行った．この試験では，水で飽和したガラスビーズ供試体内（直径75 mm，高さ500 mm）の下部から液体CO2を6.3MPaで圧入し，液体CO2の移流によりハイドレートを生成させている．解析結果より，供試体内の水圧，CO2液圧，飽和度，骨格応力の変化，変形について考察した．
Tohidi, B. et al., CO2 Hydrates Could Provide Secondary Safety Factor in Subsurface Sequestration of CO2, Environ. Sci. Technol., 44, 1509–1514, 2010.
本研究では，ガスハイドレートを利用したCO2地中貯留時の地盤変形について，化学-熱-力学連成解析法により検討を行った．本解析手法では，固相（土，ハイドレート）と二つの液相（CO2，水）を取り扱う．土骨格の変形については弾性および弾粘塑性構成式を用い，ハイドレート生成時の相変化および圧入圧力による骨格応力変化による変形を取り扱う．二相流体のCapillary pressure- saturation 関係式にはvan Genuchtenを用いた．空間離散化には有限要素法，時間離散化にはNewmark’s β法を用いている．
解析例として，Tohidi et al. (2010)の室内試験について1次元モデルを用いてシミュレーションを行った．この試験では，水で飽和したガラスビーズ供試体内（直径75 mm，高さ500 mm）の下部から液体CO2を6.3MPaで圧入し，液体CO2の移流によりハイドレートを生成させている．解析結果より，供試体内の水圧，CO2液圧，飽和度，骨格応力の変化，変形について考察した．
Tohidi, B. et al., CO2 Hydrates Could Provide Secondary Safety Factor in Subsurface Sequestration of CO2, Environ. Sci. Technol., 44, 1509–1514, 2010.