水圧刺激・水圧破砕技術の最新動向（1）

[3306-08-02] 超臨界地熱環境における花崗岩の水圧破砕および透水性増加

○後藤 遼太¹、渡邉 則昭¹、坂口 清敏¹、三浦 崇宏¹、山根 宏太¹、石橋 琢也²、陳 友晴³、駒井 武¹、土屋 範芳¹ (1. 東北大学、2. 産業技術総合研究所、3. 京都大学)

司会:陳 友晴(京都大学)

キーワード：超臨界地熱資源、水圧破砕、花崗岩、透水性

約2 MJ/kg以上の高い比エンタルピを有する400℃以上の超臨界水や過熱蒸気が存在する地熱環境は，新しい地熱エネルギーフロンティアとして注目されている。しかしながら，360℃程度で脆性－延性遷移を生じると考えられている大陸地殻の大部分を構成する花崗岩質岩石の場合，流体の貯留や流路を担う透水性き裂ネットワークは，少なくとも一時的には形成されうるものの[Watanabe et al., 2017, Nature Geoscience]，鉱物の塑性変形や溶解・析出の作用により失われやすいことが懸念されている。したがって，水圧破砕などの坑井刺激による透水性き裂ネットワークの形成あるいは再形成技術の検討が進められている。著者らは近年，封圧三軸応力下200℃～450℃（脆性／亜臨界～延性／超臨界条件）において花崗岩の水圧破砕実験を実施し，温度上昇にともないブレークダウンプレッシャが低下し，岩石からの熱抽出に有利な網状き裂が形成されるようになることや，この網状き裂の形成により少なくとも三桁程度の透水性の増加が生じることを発見した[Watanabe et al., 2017, Geophysical Research Letters]。最近では，真三軸応力下400℃以上における水圧破砕実験を新たに開始し，この新発見の水圧破砕現象のメカニズムやプロセスの詳細検討を進めている。