開発機械／岩盤工学／資源経済と社会システム／資源開発技術

[3K0201-06-04] 3D Hydraulic Fracturing Simulation Using Hamiltonian Particle Method

○Kosuke Kayama¹, Hitoshi Mikada¹, Junichi Takekawa¹ (1. Kyoto university)

The chairman: Akihiro HAMANAKA (Kyushu University)

Keywords:Hamiltonian particle method, hydraulic fracturing, numerical simulation

シェールオイルやシェールガスの生産井や地熱発電の開発において、頁岩や貯留岩の浸透性を向上させるために、水圧破砕技術が広く使用されている。水圧破砕では、坑井内の水圧によって発生する引張亀裂の伸展方向を推定することが重要である。そのため、引張亀裂がどのように伸展するのかを確認するために、岩石の破壊メカニズムを取り入れた数値計算スキームが、近年では数多く提案されている。しかし、特に３次元モデルにおける計算コストは大きな問題であり、プリプロセスを含め単純かつ効率の良い計算スキームを開発する必要がある。また，著者らのグループでは，坑井側壁に生じた亀裂が音波検層に及ぼす影響を調べているが，そのような波動伝播解析までをシームレスに扱える手法の開発が望まれる。本研究では、スタッガード粒子を用いたHamiltonian particle method(HPM)を使用し、３次元の水圧破壊シミュレーションを行った。その結果、計算コスト的な優位性と計算結果の妥当性が確認され、水圧破砕プログラムにおけるHPMの新たな可能性が示唆された。