水圧刺激・水圧破砕技術の最新動向（2）

[3309-15-05] 水と二酸化炭素を用いた小規模現場実験のAE (Acoustic Emission) 観測からみた水圧破砕の破壊メカニズム

○石田 毅¹、直井 誠¹、岸本 恭暢¹、藤戸 航¹、出崎 秀一¹、山下 寛人¹、鈴木 健一郎²、藤井 宏和³、松井 裕哉⁴ (1. 京都大学、2. (株)大林組、3. (株)レーザック、4. 日本原子力研究開発機構)

司会:陳 友晴(京都大学)

キーワード：水圧破砕、破壊メカニズム、Acousitic Emission 、現場実験、二酸化炭素

シェールガスや地熱の開発など水圧破砕を用いたエネルギー開発を効果的に行うには、水圧破砕のき裂造成メカニズムを把握することが望ましい。古典的な弾性論では，水圧破砕の亀裂造成は引張破壊によるとされるが，水圧破砕に伴うAE(Acoustic Emission)の測定ではせん断破壊を示すAEが測定されることが多く，破壊メカニズムは十分解明されていない．筆者らは，2か所の地下坑道において坑道底面から下向きに深度約10ｍのボーリング孔を掘削して水圧破砕を行い，破砕孔から約１ｍ離れた位置に4本のボーリング孔を掘削し，破砕位置を3次元的に取り囲むように1孔に4個ずつ計16個のセンサーを設置してAEを測定した．その結果，水を用いた水圧破砕では流量レートを増大すると引張破壊に伴い亀裂が拡大すること，また同じ流量で水と二酸化炭素を圧入すると，二酸化炭素の方が水に比べて大きな水圧破砕領域が生じること，また二酸化炭素による破砕では注入を停止してもAEの発生が継続し，水による破砕では観測されないImplosion(内破もしくは亀裂閉塞)型のAEが多数観測されることが分かった．