[H-SC08] [JJ] 地球温暖化防止と地学（CO2地中貯留・有効利用、地球工学）

[HSC08-09] CO₂注入速度が多孔質砂岩中のCO₂飽和度と間隙圧に与える影響

*北村 圭吾¹、本田 博之²、高木 進之介²、今里 光紀²、三谷 泰浩³ (1.九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所、2.九州大学大学院工学府、3.九州大学大学院工学研究院)

キーワード：CO2飽和度、間隙差圧、注入速度、二相流

地下深部の貯留層に圧入されたCO₂の挙動を理解する事はCCSの安全性と経済性を評価する上で重要である．地下深部貯留層に圧入されたCO₂は地下水と二相流を形成し貯留層内部へ侵入する．この時，貯留層内部のCO₂飽和度 (S_CO2)と間隙流体圧力 (P_p)が上昇する．CO₂飽和度の変化を把握する事はCO2貯留量の推定のために不可欠である．また間隙流体圧のモニタリングは貯留層の健全性を評価する上で重要である．近年，CO2の注入速度がCO2飽和度や間隙水圧に影響を与えている事が実験的および理論的研究から示唆されている．そこで本研究は塩水で飽和したベレア砂岩 (Φ=18.1%)に対して，CO₂の注入速度(FR)を変化させながら超臨界CO₂の注入を行い，S_CO2と間隙差圧（δP)の測定を行った．同時にP波速度（V_p）の測定を実施し，岩石試料中のCO₂挙動のモニタリングとV_pによるS_CO2の推定について検討した.CO₂の注入速度は10μl/minから段階的に5000μl/minまで変化させた．同時にP波速度（V_p）の測定を実施し，岩石試料中のCO₂挙動のモニタリングとV_pによるS_CO2の推定について検討した.P波速度は岩石試料上に異なった高さに設置した3チャンネルで測定した．極定流量(10μl/min)でCO₂を注入したとき，S_CO2は9％までしか増加せず，δPは10kPaであった．この時，V_pの低下は４-5％程度であった．注入速度を500μl/minまで増加させたとき，S_CO2は25％，δPは30kPaまで増加した｡一方，V_pの低下率は5％であった．注入速度が1000μ/l/minより大きくなるとS_CO2は35％から47％まで増加したがδPも50-500kPaまで急激に増加した．5000μl/minの時，各chのVpの低下率は6-8％であった．これらの結果はCO₂の注入速度が岩石中のCO₂挙動に大きな影響を与えている事を示している．またFRの500μl/minと1000μl/minの間にS_CO2とδP​の増加量の閾値がある事を示唆された．