地殻環境エネルギー研究分野

未到エネルギー研究センター

Innovative Energy Research Center

地殻環境エネルギー研究分野

Energy Resources Geomechanics Laboratory

教 授
伊藤 高敏
Professor
Takatoshi
Ito
助 教
椋平 祐輔
Assistant Professor
Yusuke
Mukuhira

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ます。特に、地球温暖化対策の切り札と目されるCO2地中貯留、再生可能エネルギーで日本に豊富な地熱、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ます。

We investigate smart methodologies to know and control large scale fluid flow in subsurface at few km deep, and we apply the methodologies to solve the problems on earth environment and energy. Our works are currently focusing on (i) CO2 geological storage as a means of climate change mitigation, (ii) geothermal energy which is renewable and abundant in Japan, and (iii) methane hydrate seated below deep sea floor, which is expected to be a next-generation energy resource to replace oil and natural gas.

CO2地中貯留のための漏洩修復技術
Seepage Prevention and Remediation for CO2 Geological Storage

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す。その実現のため、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ます。

For trapping to inhibit the upward migration of CO2, the reservoirs should be covered with a sufficiently impermeable seal, i.e. caprock. However, the caprock may contain imperfections such as faults and fractures which will be a pathway for leakage of the injected CO2 from the reservoirs. We study an innovative concept to reduce the permeability along potential such leakage paths.

微小地震を利用した地熱貯留層の流路構造評価
Detection of Subsurface Flow Pathway Structure from Induced Micro-Seismicity

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す。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ありません。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から流路構造を評価する新手法の研究を行っています。

If we have a technique to detect fluid flow through subsurface fractures at few km depth, it will improve drastically the procedure to design and control the Enhanced Geothermal System. We develop a new technique to realize that idea with the aid of microseismic events observed during hydraulic stimulation which is carried out to maintain and create the flow pathways.

石油・メタンハイドレート開発のための未固結地層フラクチャリング
Study of Hydraulic Fracturing in Unconsolidated Formation
for Oil and Methane Hydrate Development

フラクチャリング法は、比較的固い地層にある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開発されました。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ります。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ます。

The technique of hydraulic fracturing has been originally developed assuming cohesive rocks. On the other hand, recent trends of petroleum industry is directed toward unconventional resources such as heavy oil and methane hydrate in weakly-consolidated to unconsolidated sands. Thus we examine experimentally and theoretically the hydraulic fracturing behavior in unconsolidated sands.

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