JP4939522B2 - 二酸化炭素圧入井および二酸化炭素の地中圧入方法 - Google Patents
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Description
二酸化炭素の地中貯留は、貯留効率と地上への漏洩阻止の観点から、深度1000m程度以深に超臨界状態で貯留されるのが望ましいとされている。
ところが、二酸化炭素の地中への圧入は、地中の間隙水圧の大きな上昇を引き起こし、地下水圧の変動、地盤***、遮蔽層の破壊等が生じるおそれがある。
また、揚水井と注入井とが所定の間隔を有して形成されているため、注入井近傍の圧力上昇が生じることが懸念されていた。
また、二酸化炭素の圧入により上昇した間隙水圧を、圧入口の下方に配設された減圧口を介して減圧するため、間隙水圧が上昇する範囲を小範囲にとどめることができる。
また、減圧口が圧入口の下方に設けられているため、圧入口から注入された二酸化炭素が減圧口から流出することが防止される。
本実施形態では、深度1000m程度以深に存在する二酸化炭素貯留対象領域(以下、単に「貯留層」という)に二酸化炭素を圧入する場合に使用する二酸化炭素圧入井および二酸化炭素の地中圧入方法について説明する。
なお、二酸化炭素40を貯留する貯留層D2の地質は、二酸化炭素40の注入が可能であれが限定されるものではない。また、貯留層D2の深度や、地山状況等も限定されるものではない。
外管20の下端部(先端部)には、圧入路2を介して圧送された二酸化炭素40を貯留層D2に排出(圧入)するための複数の圧入孔(圧入口)21,21,…と、内管30を介して排出される地下水50を二酸化炭素圧入井1内に導入するための減圧孔(減圧口)22,22,…が形成されている。
なお、本実施形態では、電気伝導度を測定することにより二酸化炭素の検知を行うものとしたが、二酸化炭素のプリュームが減圧口へ接近したか否かを測定する検知手段の構成は、これに限定するものではない。
なお、排水路開閉装置32は必要に応じて配設すればよく、省略してもよい。また、排水路開閉装置32の設置箇所は、内管30の坑口や中間部に設置するなど、限定されるものではない。
例えば、ケーシングパイプ等を利用して掘削孔を削孔し、このケーシングパイプと二重管10とを交換する方法を採用してもよい。また、ケーシングパイプ等を介して掘削孔を形成した後、ケーシングパイプ等の内側に二酸化炭素圧入井1を構成する二重管10を挿入した後、外側のケーシングパイプを抜き出す方法を採用してもよい。また、二重管を介して形成された掘削孔に対して、二重管の内管を二酸化炭素圧入井1を構成する二重管10に置き換える方法を採用してもよい。
本実施形態の二酸化炭素の地中圧入方法は、圧入路2を介して輸送された二酸化炭素40を、圧入孔21,21,…から貯留層D2に圧入するとともに、この圧入孔21,21,…の下方に形成された減圧孔22,22,…を介して二酸化炭素圧入井1内に流入した地下水50を、排水路3を介して汲み上げるものである。
二酸化炭素40を貯留層D2に圧入することにより上昇した地下水圧は、排水路3から地下水50を排出することにより減圧する。
一方、地下水50の排水圧力(排水路3内の圧力)は、静水圧F+βとなるように制御する。βは、間隙水圧の低減目標を勘案し、地下水50の排出流量を二酸化炭素の圧入量で割った数値により定める。なお、二酸化炭素40のプリューム41の内圧力は、静水圧Fよりも若干高めの圧力を保持する必要があるため、βの値は、試験施工等により現地の状況に応じて設定する必要がある。
二酸化炭素40を溶解した水は、電気伝導度が上昇するため、電気センサS2により電気伝導度の変化の傾向を測定し、二酸化炭素40のプリューム41の下面(プリューム41と地下水50との境界面)の接近を測定する。
また、二酸化炭素の検知方法は、1つの方法により単独で行ってもよいし、複数の方法を組み合わせて行ってもよい。
また、二酸化炭素40の圧入域の直下で減圧を行うため、圧力上昇域の範囲を最小限に抑えることが可能となる。
例えば、前記実施形態では、二酸化炭素圧入井として、二重管を採用する場合について説明したが、二酸化炭素圧入井は、圧入路と排水路とを内部に備えたものであれば必ずしも二重管である必要はなく、二重管に限定されるものではない。
また、検知手段は必要に応じて配設すればよく、省略することも可能である。
同様に吸水孔の形状も限定されるものではない。
2 圧入路
3 排水路
10 二重管
20 外管
21 圧入孔(圧入口)
22 減圧孔(減圧口)
23 仕切リング
30 内管
31 吸水孔
32 排水路開閉装置
40 二酸化炭素
41 プリューム
50 地下水
D1 遮蔽層
D2 貯留層(二酸化炭素貯留対象領域)
D3 貯留下部層
S1 圧力センサ
S2 電気センサ(検知手段)
S3 温度センサ(検知手段)
S4 圧力センサ
Claims (4)
- 内部に排水路と圧入路とが設けられ、先端部が二酸化炭素貯留対象領域に配置されるように形成された二酸化炭素圧入井であって、
前記圧入路を介して圧送された二酸化炭素を前記二酸化炭素貯留対象領域に圧入するための圧入口と、前記二酸化炭素貯留対象領域の地下水を前記排水路に導入するための減圧口と、を前記先端部に有し、
前記圧入口と前記減圧口とが間隔をあけて上下に配置されていることを特徴とする、二酸化炭素圧入井。 - 前記圧入口が、前記減圧口の上方に配置されており、
前記減圧口または前記減圧口の周囲に、前記二酸化炭素を検知する検知手段が配設されていることを特徴とする、請求項1に記載の二酸化炭素圧入井。 - 内部に二つの隔離された流路を備える二酸化炭素圧入井を利用して地中に二酸化炭素を圧入する二酸化炭素の地中圧入方法であって、
一方の前記流路を介して輸送された二酸化炭素を、前記二酸化炭素圧入井の先端部に形成された圧入口から地中に圧入するとともに、
前記二酸化炭素圧入井の先端部であって前記圧入口の下方に形成された減圧口から当該二酸化炭素圧入井内に流入した地下水を、他方の前記流路を介して汲み上げることを特徴とする、二酸化炭素の地中圧入方法。 - 前記減圧口または前記減圧口の周囲に、前記二酸化炭素を検知する検知手段が配設されており、
前記検知手段が二酸化炭素を検知した場合には、前記圧入口からの二酸化炭素の注入圧力を低下させるとともに、前記減圧口からの排水量を低下させることを特徴とする、請求項3に記載の二酸化炭素の地中圧入方法。
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