[H-SC05] 地球温暖化防⽌と地学（CO2地中貯留・有効利⽤、地球⼯学）

[HSC05-10] CO₂地中貯留モニタリングへの電磁探査法適用に向けた水平多層構造における数値シミュレーション

*宅間 晴史¹、上田 匠¹、中島 崇裕^2,3 (1.早稲田大学、2.二酸化炭素地中貯留技術研究組合、3.（公財）地球環境産業技術研究機構)

キーワード：電磁探査、二酸化炭素地中貯留、周波数領域電磁探査、水平多層構造

本研究では，CO₂の圧入モニタリングという課題に焦点をあて，電磁探査法によるモニタリングについて水平多層構造における3次元送受信配置に対応する計算プログラムの開発と数値シミュレーションによる検討を行なった。水平多層構造用プログラムの精度を均質大地の地表における磁場応答の解析解と数値解の検証によって確認し，CO₂貯留層の上部に遮蔽層が存在する水平多層構造モデルでのシミュレーションを実施した。

CCSのモニタリングでは，複合的観点・手法による観測と評価が必要であり，物理探査においても，主要手法である反射法地震探査（弾性波探査）に加えて，重力探査や電磁探査の併用が検討されている。電磁探査法はCO₂の圧入によって引き起こされる地下の比抵抗変化，すなわち，地下水と，相対的に比抵抗が高いCO₂との置換による比抵抗変化の影響の検知が期待される。また，主要なモニタリング手法とされる反射法地震探査に比べて，探査コストが抑えられることに加え，反射法地震探査における弾性波速（密度）構造に対して，比抵抗という異なる物性値からのモニタリングが実施できるという利点も存在する。

本研究では，CCSにおけるCO₂の圧入モデルに対し，周波数領域電磁探査(FDEM)法の適用における送信器配置と送信周波数を様々に変化させ，各々の条件でのモニタリングの可能性について検討する。送信器を地上，貯留層上位，貯留層下位の3箇所，周波数を0.1，1，10， Hzの3種類に設定し，送信位置と周波数の組み合わせによる合計9つの条件において，CO₂の圧入による磁場およびその変化率を算出し，最適なモニタリング条件を考察した。

FDEM法は時間領域電磁探査法に比較してその原理・解析は単純であるが，測定の際，地下構造の影響を含まない1次磁場と地下構造の応答である2次磁場を別々に取得することはできず，1次磁場と2次磁場を含んだ全体場として取得される。全体場の振幅とは応答自身の大きさを表し，送信磁場を1次磁場として，地下の比抵抗構造に起因する磁場を2次磁場とすると，それらの足し合わせで表現できる。また，1次磁場は既知であることが多いため，比抵抗構造を推定する際は全体場から1次磁場の影響を除去した値を2次磁場とみなして解析を行う。電磁場は振幅と位相によって測定され，複素数と見なすことができるが，その虚数成分には大地の応答のみが含まれている。したがって，比抵抗構造の解析においては全体場の虚数成分を用いることが多く，本研究では全体場応答の虚数成分の振幅を用いて地下比抵抗構造による磁場応答とその変化率を算出した。それらを用いて，CO₂圧入層および高比抵抗・低比抵抗の遮蔽層の影響を評価し，電磁探査法によるCO₂圧入モニタリングについて検討した。