成果報告書詳細
管理番号20110000001053
タイトル平成22年度成果報告書 国際連携クリーンコール技術開発プロジェクト クリーンコール技術に関する基盤的国際共同研究  CO2地下貯留の安全性・周辺環境影響の予測および評価手法の研究開発
公開日2011/7/28
報告書年度2010 - 2010
委託先名大成建設株式会社
プロジェクト番号P10017
部署名環境部
和文要約本研究では、多相流体~地盤力学連成解析コードの開発、豪州ゼロジェンプロジェクトを対象とした広域影響モニタリングの手法調査ならびに貯留候補サイトでの予備的な貯留シミュレーション結果を実施した。得られた成果を以下にまとめると以下の通りである。(1) 環境影響予測シミュレータの開発:環境影響予測シミュレータの概念設計を行い、既存の実績のある地盤力学解析コードを選定し、これを並列計算化などの必要な改修を施した上で、大規模並列計算が可能な多相流体シミュレータTOUGH2-MP と弱連成する方針とした。地盤力学解析コードとしては、我が国で開発され、並列計算性能に優れた実績を有するGeoFEM と、米国で開発され、放射性廃棄物の地層処分研究などで多くの実績を有するROCMASの2つのコードを選定した。そして、これらの力学解析コードを多相流体シミュレータTOUGH2-MP と弱連成するための改修を行うとともに、連成解析を行うインターフェースプログラムを開発した。さらに、このインターフェースプログラムを用いてGeoFEM とTOUGH2-MP の連成させた試解析を行い、その妥当性を確認した。(2)CO2貯留による環境影響の観測:豪州クイーンズランド州のゼロジェンプロジェクトのCO2 貯留サイトとして予定されているN地域を対象に、大規模貯留時の地表面変形と微小地震の検知ならびに観測可能性についての机上検討を行った。地表面変位観測に関しては、衛星画像を用いた地表面変形観測(干渉SAR)の適用を想定し、ベースライン調査と将来のモニタリングに関するフィジビリティ調査を行った。その結果、N地域の地表状況(植生被覆)を考慮すると,将来のモニタリングに際しては精度の高いLバンドでの観測が最適と考えられる。微小地震観測に関しては、過去の公共地震動データの活用を想定し、その入手方法について調査した。CO2 貯留時の周辺地盤にかかわる環境リスク解析に供するための、現地周辺における微小地震観測記録、既往地震観測データ及びバックグラウンドの地盤振動特性データ等の入手先を確認した。(3)観測データによるシミュレータの検証:本年度は、将来的に行う観測データのシミュレーションのための準備作業として、3次元シミュレーションモデルの構築を行うとともに、予備シミュレーションを実施した。豪州クイーンズランド州のN地域を対象とし、ゼロジェン社が作成した。貯留層モデルやサイト内の井戸データを組み込んだ広域地質モデルを構築した。そして、構築した地質モデルをシミュレーション用の大規模解析格子(約150 万格子)に変換する作業を実施した。予備シミュレーションでは、年間25 万tのCO2 を30 年間連続圧入する中規模圧入条件での予察的解析を行った結果、CO2 は長期間にわたって貯留層内に保持され、周辺地下水圧上昇量も比較的小さいことがわかった。しかし、年間200~300万t規模の大規模圧入の場合には全く違った規模(10 倍以上)の圧力上昇になるものと考えられ、このことは今後の課題とする。この予備シミュレーションで、モデル化からシミュレーションに至る一連の手順を確立した。
英文要約((Task 1)) Development of numerical Measurement of impacts of CO2 storage on regional environment: A new simulator that links TOUGH2-MP with two types of geomechanical simulator is currently under development. In this year, an interface for sequential coupling of fluid flow and geomechanical simulators was developed. The interface was applied to link TOUGH2-MP with a parallelized geomechanical simulator, GeoFEM (developed by RIST). The interface was validated through solving some test problems. In parallel, a sophisticated geomechanical simulator, ROCMAS (developed by LBNL) is in preparation for parallelization and link with TOUGH2-MP in the next step of this study. ((Task 2)) Measurement of impacts of CO2 storage on regional environment: In accordance with ZeroGen's original monitoring program, we investigated the potential feasibilities of the following additional monitoring of regional environment. (Task 2.1) Monitoring of microseismicity by installing surface or downhole sensors: Public sources of regional seismicity in the state of Queensland, including Geoscience Australia, have been investigated. (Task 2.2) Monitoring of surface deformation by DInSAR: Feasibility of DInSAR (differential Interferometric synthetic aperture radar) technology to monitor surface deformation at NDT region has been investigated. Satellite SAR observations that have been historically acquired in NDT region have been listed up, with further investigating the coherency of these SAR data. ((Task 3)) Validation of the numerical simulator based on monitoring data (Task 3.1) Development of large-scale hydrogeological model of NDT: A three-dimensional, large-scale hydro-geological model of NDT site has been constructed for TOUGH2 simulations. A geological model of NDT developed by ZeroGen contains the three-dimensional geometry and properties of the reservoir formations, caprocks, and overburdens up to the ground surface. Taisei developed a tool for grid conversions and prepared a three-dimensional corner-point grid system for TOUGH2 simulations. (Task 3.2) Preliminary simulation of CO2 injection: Using the three-dimensional hydro-geological model with 1.5 million gridblocks developed in Task 3.1, preliminary simulations were performed to roughly demonstrate the workflow of numerical simulation. In the simulations, we assumed a medium-scale injection of CO2 with the rate of 250 kilo tons/year for a continuous 30 years. From the simulation, it is suggested CO2 can be stably stored in the reservoir, with moderate buildup of regional groundwater pressure. However, for an industrial-scale injection with the rate of 2 to 3 million tons/year, extensive pressure buildup of groundwater is expected that needs further simulation work and considerations in the future.
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