Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

地下貯留 / トラップメカニズム / 残留ガス / X線CT / 格子ボルツマン法 / CO2 / 二酸化炭素排出削減 / 地球温暖化 / 環境技術 / 残留ガストラップ / 貯留量

漏洩リスクの無い安定的な貯留メカニズムである残留ガストラップと溶解トラップに注目し、これらのメカニズムによる貯留量の定量的な計測を行い、貯留量を実験的に明らかにするともに、格子ボルツマン法を用いた数値シミュレーションを通じて、貯留メカニズムの解明を行った。典型的な岩石としてベレア砂岩、多胡砂岩を対象として、残留ガス飽和度の計測を行った。ガスの残留量を計測する手法として、等温膨張を用いる手法を提案するとともに、この方法により、高精度で残留ガス量を計測できることを明らかにした。計測の結果、実験条件によらずベレア砂岩の場合、25-30%の二酸化炭素が界面張力によりトラップされることが明らかとなった。これらの実験結果に基づいて日本の残留および溶解トラップによる二酸化炭素地下貯留量を推定したところ、716.7億トンの貯留ポテンシャルが存在することが明らかとなった。キャップロックによる物理トラップと併せて、1018億トンの貯留ポテンシャルが存在し、これは日本の二酸化炭素排出量の約76年分に相当する。一方、ミクロなレベルからトラップメカニズムを解明するために、格子ボルツマン法による数値シミュレーションを試みた。本年度の成果として、地下1000mに対応する水と二酸化炭素の粘性、密度、界面張力を考慮した数値解析に成功し、残留ガストラップ状態を再現することに成功した。このように、残留ガストラップと溶解トラップを用いることにより、漏洩リスクの無い日本に適した二酸化炭素貯留が可能であることが示された。

二酸化炭素 / 地球温暖化 / 地下貯留 / MRI / コア解析 / CO_2 / 岩石 / 飽和度

平成15年度においてMRIを用いた岩石内を流動する超臨界CO_2を直接可視化できることが明らかとなった.平成16年度はこれらの知見を基に,計測の高度化を行うとともに,計測結果を基に,定量的な解釈を試みた.
第一に,平成15年度に用いたスピンエコー法による可視化手法を用いると計測時間が1分程度度と長くなり,時間分解能が足りなくなる.一方,円筒形の岩石コアに圧入されたCO_2は流れ水平面方向に均一であることが確認されている.よって,これを解決するために,スピンエコー法の中で,プロジェクション法と呼ばれる,水平面内にMR信号を積分して取得する方法を適用し,計測の高速化を図った.これにより,約10秒間隔でのデータの取得が可能となった.
次に,地下900mに相当する高温高圧条件に置いて,CO_2の圧入過程をMRIを用いて計測した.これらのデータを基に,Goodfieldらが提案しているデータ解析手法の適用を行った.隔離したCO_2の長期挙動予測には漏洩を誘発する浮力の影響と漏洩を防ぐキャップロックの毛管圧の効果を正確に把握する必要がある.しかしながら,従来の計測方法ではこれらを独立して評価することが困難であった.本研究では,岩石内の任意の位置における飽和度をMRIにより時系列データとして取得することにより,これまでの手法では分離が困難であった,粘性,浮力,毛管圧の効果を区別して解釈することが可能であることを実験的に示した.

【研究分担者】
平井秀一郎	東京工業大学	炭素循環エネルギー研究センター	教授	(Kakenデータベース)
津島将司	東京工業大学	炭素循環エネルギー研究センター	准教授	(Kakenデータベース)