複雑系流動研究部門
Complex Flow Division

大規模環境流動研究分野
Large-Scale Environmental Fluid Dynamics Laboratory


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教 授
伊藤 高敏

助 教
清水 浩之

 当研究分野では、地球環境問題とエネルギー問題の解決を目指した、地殻の高度利用のための大規模流動現象の解明と予測および制御に関する研究を行っている。特に、次世代エネルギー資源として注目されるメタンハイドレート、再生可能エネルギーで日本に豊富な地熱、地球温暖化対策の切り札と目されるCO2地中貯留などに関わる課題について従来にない新たなアプローチで取り組んでいる。

未固結地層フラクチャリング挙動の解明と石油・メタンハイドレート開発への応用

 フラクチャリング法は、坑井と貯留層の間に導通性の良い流路を確保し、石油・ガスの生産性を向上させる技術として1940年代に初めて導入された。一方、近年の石油産業は、重質油やメタンハイドレートなど、在来型の資源に比べて浅く未固結あるいは弱く固結した地層中の資源を開発の対象としつつある。そこで、未固結地層におけるフラクチャリング挙動を解明し、新たな理論を構築する研究を行っている。

未固結地層フラクチャリング挙動の解明と石油・メタンハイドレート開発への応用


CO2地中貯留のための漏洩修復技術

 地球温暖化対策の切り札と目されるCO2地中貯留は、深度800〜3000mにある地下帯水層にCO2を注入して固定化する計画である。しかし、地殻変動の激しい日本では特に、キャップロックを縦断する活断層が存在、あるいは、地震等によって新たな断層が発生し、そこを通してCO2の漏洩が起こる可能性が大きい。そこで、地下水よりも比重の小さいCO2の浮力上昇をミクロンからキロオーダーに及ぶ様々な天然/人工バリアーを利用して抑制し、長期に渡って安定化させるための研究を行っている。

 
CO2地中貯留のための漏洩修復技術
 

微小地震を利用した地熱貯留層の流路構造評価法

 キロメートルオーダーの深度にある地熱貯留層内の流路を構成するフラクチャーは、大きさも方向も一様ではなく複雑に分布しており、かつ、その厚みは高々数ミリメートルに過ぎない極めて薄い構造体である。そのように特異な構造のフラクチャーとその内部の流れを、可視光はむろんのこと電波も通さない、数千メートル厚の岩体を隔てた地表から直接的に評価できる方法はない。この課題を解決すべく、フラクチャリング時に発生する微小地震を詳しく解析することで流路構造を評価する手法の研究を行っている。


微小地震を利用した地熱貯留層の流路構造評価法


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