[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）

[HSC05-16] CO2海底下貯留を想定した流動場におけるCO2ハイドレートの生成挙動に関する実験的研究

*真柄 雄一¹、西村 拓¹、今野 義浩¹、神 裕介²、鳥羽瀬 孝臣³ (1.東京大学大学院新領域創成科学研究科、2.産業技術総合研究所、3.電源開発株式会社)

キーワード：海底下貯留、CO2ハイドレート、シール機能

CO2地中貯留の日本国内での実現のため、帯水層貯留に加え、ハイドレートを利用した海底下貯留を提案する。本手法では、地層に圧入したCO2が上昇過程でハイドレートを生成し、孔隙を目詰まりさせることにより、自らシール層となることが期待される。そのため、キャップロックが不要となり、貯留サイトの拡大と貯留コストの低減が期待されるが、CO2ハイドレートのシール機能の不足による漏洩が懸念される。

そこで本研究では、水深600 m、海底下150 mを想定した圧力・温度条件で、コアホルダーに封入した豊浦砂に液体CO2を圧入し、CO2ハイドレートを生成させることで、CO2ハイドレートがキャップロックとしてのシール機能を発現するかどうかを実験的に検証した。

これまでの実験では、短尺コア(高さ200 mm、直径50 mm)に液体CO2を浮力による上昇と同じ速度で圧入した。短尺コアでは体積の関係から、液体CO2を連続して圧入することができないため、断続的に圧入したところ、圧入開始から約36時間後にCO2ハイドレートの生成を確認した。CO2ハイドレートの生成確認後、再び液体CO2を圧入したところ、コアの入口付近の圧力が急激に上昇し、CO2ハイドレートによる閉塞が認められた。しかし、断続的に液体CO2を圧入する手法は、連続的に液体CO2を圧入する実際の運用とは異なる。

そこで、本研究では、長尺コア（高さ734 mm、直径50 mm）を用いて、連続的に液体CO2を圧入し、流動場におけるハイドレートの生成とシール機能を実験的に検証した。その結果、圧入開始から約17.5時間後、コア上流側付近にCO2ハイドレートの生成を確認した。その後、コア下流側においてもハイドレートの生成を確認した。しかし、ハイドレート生成による閉塞は確認されなかった。このことから、液体CO2の流動場では、ハイドレートが不均質に生成することが示唆された。また、時間経過によるハイドレートの再分配と推定される現象が確認された。