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メタンハイドレート開発坑井周辺物質流動解析法の開発・貯留層特性に応じた生産挙動評価

  • 佐藤 徹教授、今野 義浩准教授
メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム(MH21)による、経済産業省から委託事業 (平成28~30年度)
我が国におけるメタンハイドレート開発計画



 我が国周辺海域のメタンハイドレート層からメタンガスを生産するためには、生産手法の最適化や生産増進法の開発により、相当量のガスを生産するための大量生産技術を開発する必要があります。その際、ハイドレート胚胎地層内の気固液三相流の流動が重要となります。本委託研究は、細粒砂が流動して骨格砂の孔隙に蓄積することによる浸透率低下および、ハイドレートが分解してガスとなって流動流にハイドレートが再生成することによる浸透率低下を再現することができるマイクロスケールシミュレーターを開発し、実験結果と比較、検討することにより、それらによる流動閉塞現象のメカニズムの解明を試みています。

 さらにメタンハイドレート貯留層からメタンガスを安定かつ安全に生産するためには、生産に伴う坑井近傍の地層変形を定量的かつ高精度で解析する必要があります。坑井近傍の地層は砂泥互層を成すために、その力学挙動を検討するためには、砂と泥の粒子の移動と堆積現象及び砂泥界面における泥の浸食現象を明らかにする必要があります。そこで、砂泥界面におけるせん断応力によって泥層が徐々に浸食されていく過程を再現するための、水、ガス、移流細粒砂および剥離した泥粒子の流動現象を記述する流動解析シミュレータを開発しています。

 また、実フィールドの特性を反映した貯留層モデルを構築し、実規模の生産挙動予測シミュレーションを行うことで、貯留層特性に応じた最適な生産増進手法の検討を行ったり、その手法を適用した場合の生産性の評価を実施しています。

図1 骨格砂の孔隙間を移流する細粒流砂(左)と気液二相流(右)
図1 骨格砂の孔隙間を移流する細粒流砂(左)と気液二相流(右)
図2 砂層中にハイドレートが再生成していく様子の計算結果
図2 砂層中にハイドレートが再生成していく様子の計算結果


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