(57)【要約】【課題】精度が良く、早期に漏気を探知できる岩盤空洞を用いた岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置、及び漏気検知方法を提供する。【解決手段】漏気検知装置２は、ボーリング孔３と、電極４と、計測装置６とより構成される。岩盤内気体貯蔵施設１は、岩盤８を円筒状に掘削した岩盤中の空洞部を利用しており、空洞部には貯蔵ガス５が充たされている。岩盤内気体貯蔵施設１の外周近傍には、岩盤内気体貯蔵施設１を中心に所定の距離を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在し、貯蔵施設を取り囲むように複数のボーリング孔３が設けられている。ボーリング孔３は、岩盤内気体貯蔵施設１の設置位置よりも深く削孔されており、その内方には孔口から孔底まで所定の間隔で複数の電極４が配置されている。電極４は、地上の計測装置６に連結されており、計測装置６により、電極４を通じて地盤８中に電流を流した際の電位応答を測定する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩盤内に設けられた気体貯蔵施設の漏気を検知する岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置であって、
前記岩盤内気体貯蔵施設を中心に所定の間隔を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在し、貯蔵施設を取り囲むように離間配置される複数のボーリング孔と、
該ボーリング孔の内方で所定の間隔で複数配置された電極とにより構成されることを特徴とする岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置。
【請求項２】
岩盤内に設けられた気体貯蔵施設の漏気を検知する岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置を用いた漏気検知方法であって、
前記岩盤内気体貯蔵施設を中心に、所定の間隔を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在する複数のボーリング孔を、貯蔵施設を取り囲むように離間配置するとともに、該ボーリング孔の内方で所定の間隔で電極を複数配置し、
前記岩盤内気体貯蔵施設の操業前と操業開始後の両者で、前記電極を通じて岩盤内に電流を流し、測定された電位応答から比抵抗トモグラフィー手法により比抵抗値の分布状況を推定し、両者の変化量によって漏気を検知することを特徴とする岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法。
【請求項３】
請求項２に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法において、
前記岩盤内気体貯蔵施設の操業前と操業開始後の比抵抗値の分布状況の変化量を、操業前に対する操業開始後の比抵抗値の分布状況の変化率とし、操業前と操業開始後の比抵抗値の分布状況を相対比較とすることを特徴とする岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、精度が良く、早期に漏気を探知できる岩盤空洞を用いた岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置、及び漏気検知方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、都市ガスや石油ガス、発電に用いる高圧空気などを大規模に貯蔵する施設として、岩盤内に掘削した空洞を貯蔵施設として用いる方法が多く見られる。この方法は、高圧あるいは可燃性気体を大量・安全に保管し、かつ地上景観を損なわない施設として有効である。一方で、これら貯蔵ガスを長期間にわたって安全に貯蔵操業していくために、空洞周辺岩盤の漏気に対する健全性を的確に把握していくことが必要となる。
【０００３】
なかでも、空洞周辺の地下水圧によって貯蔵油及びガスを封じ込める水封式石油地下備蓄方式では、水封機能の健全性を評価するため、空洞周辺の地下水位、空洞内への湧水量、水封水供給量の変化を常時計測している。このような方法は、操業時の運転データを用いて異常を検知する方法であるため、異常の早期発見には有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際に異常が検知された際に、その異常がどの場所でどの程度の規模で発生しているかを特定するには、精度上困難である。このため、異常が検知された後、その部分の修復を効率よく行うためには、より精度の高い検知方法が求められる。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、精度が良く、早期に漏気を探知できる岩盤空洞を用いた岩盤内気体貯蔵施設の漏気検地装置、及び漏気検知方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置は、岩盤内に設けられた気体貯蔵施設の漏気を検知する岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置であって、前記岩盤内気体貯蔵施設を中心に所定の間隔を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在し、貯蔵施設を取り囲むように離間配置される複数のボーリング孔と、該ボーリング孔の内方で所定の間隔で複数配置された電極とにより構成されることを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法は、岩盤内に設けられた気体貯蔵施設の漏気を検知する岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置を用いた漏気検知方法であって、前記岩盤内気体貯蔵施設を中心に、所定の間隔を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在する複数のボーリング孔を、貯蔵施設を取り囲むように離間配置するとともに、該ボーリング孔の内方で所定の間隔で電極を複数配置し、前記岩盤内気体貯蔵施設の操業前と操業開始後の両者で、前記電極を通じて岩盤内に電流を流し、測定された電位応答から比抵抗トモグラフィー手法により比抵抗値の分布状況を推定し、両者の変化量によって漏気を検知することを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法は、前記岩盤内気体貯蔵施設の操業前と操業開始後の比抵抗値の分布状況の変化量を、操業前に対する操業開始後の比抵抗値の分布状況の変化率とし、操業前と操業開始後の比抵抗値の分布状況を相対比較とすることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置、及び漏気検知方法を、図１から図３を用いて詳述する。本実施の形態は、円筒状やサイロ状、もしくはこれらに近似した形状に掘削された岩盤空洞を気体貯蔵施設として用いた場合における、漏気検知方法と、これに用いる漏気検知装置を示すものである。
【００１０】
なお、本実施の形態で用いる岩盤内気体貯蔵施設１の漏気検知装置２は、一般に知られている比抵抗トモグラフィーによる地盤調査方法を念頭に置き、構成されている。ここで、比抵抗トモグラフィー手法は、複数のボーリング孔や地表等に多数の発信点と受信点を配置し、ボーリング孔間や地表とボーリング孔間で電流を流すことにより電位応答を計測し、逆解析手法を用いて任意の２本のボーリング孔間における比抵抗値の分布を把握することにより、岩盤の健全性等を把握する手法である。
【００１１】
図１に示すように、岩盤内気体貯蔵施設１の漏気検知装置２は、ボーリング孔３と、電極４と、計測装置６とより構成される。
前記岩盤内気体貯蔵施設１は、岩盤８を円筒状に掘削した岩盤中の空洞部を利用しており、空洞部には貯蔵ガス５が充たされている。前記岩盤内気体貯蔵施設１の外周近傍には、岩盤内気体貯蔵施設１を中心に一定の距離を設けて鉛直方向に延在するように、周方向に複数のボーリング孔３が設けられている。
【００１２】
該ボーリング孔３は、前記岩盤内気体貯蔵施設１の設置位置よりも深く削孔されており、その内方には孔口から孔底まで鉛直方向に等間隔で複数の電極４が配置されている。該電極４は、地上の計測装置６に連結されており、該計測装置６により、前記電極４を通じて地盤８中に電流を流した際の電位応答を測定する。
【００１３】
上述する岩盤内気体貯蔵施設１の漏気検知装置２を用いた漏気検知方法を以下に詳述する。
前記岩盤内気体貯蔵施設１の建設後、施設を操業する前に、該岩盤内気体貯蔵施設１の外周近傍で、周方向に所定の離間距離をもって複数のボーリング孔３を削孔し、その内方に配置された複数の電極４のうちの１つから電流を流し、他の全ての電極４における電位応答を前記計測装置６により測定する。
【００１４】
つまり、ボーリング孔３ａの第１の電極４ａから電流を流し、ボーリング孔３ａの第１以外の電極４、及び他のボーリング孔３ｂ、３ｃ、３ｄの内方に配置された全ての電極４で電位応答を測定する。次に、ボーリング孔３ａの第２の電極４ｂから電流を流し、ボーリング孔３ａの第２以外の電極４、及び他のボーリング孔３ｂ、３ｃ、３ｄの内方に配置された全ての電極４における電位応答を測定する。
【００１５】
このように、前記ボーリング孔３に設けられている電極４から電流を流し、その電位応答を電流を流している電極４以外の電極４で測定する作業を全てのボーリング孔３で終了した後、任意の２本のボーリング孔３間に挟まれた平面空間における岩盤８の比抵抗値の分布状況を、比抵抗トモグラフィー手法において一般に用いられる２孔間の逆解析手法を用いて推定する。
【００１６】
前記ボーリング孔３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの２孔間に全ての組み合わせに対して上記解析を行うことにより、前記岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤８における、比抵抗値の分布状況を三次元的に把握することが可能となる。前記岩盤内気体貯蔵施設１のある断面から比抵抗値の分布状況を、図２（ａ）に示す。これらは、前記計測装置６に連結された出力装置７により出力されるが、出力装置７はモニターやプリンター等何れを用いても良い。
【００１７】
また、前記岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤８における、比抵抗値の分布状況を三次元的に把握する方法としては、上記に示す方法のみでなく、前記岩盤内気体貯蔵施設１の外周に、少なくとも３本の前記ボーリング孔３を、これらが形成する平面視三角形が岩盤内気体貯蔵施設１を内包するように配置すれば、３本のボーリング孔３間に挟まれた空間に対して、一般に用いられる３次元トモグラフィー解析を行うことによって、岩盤８の比抵抗値を３次元分布として把握することも可能である。
【００１８】
なお、３次元トモグラフィー解析は、３本以上の前記ボーリング孔３のデータを同時に扱うことができるため、複数の前記ボーリング孔３を、これらが形成する平面視多角形が岩盤内気体貯蔵施設１を内包するように配置すれば、３次元トモグラフィー解析を用いて、容易に岩盤８の比抵抗値を３次元分布として把握することが可能である。
【００１９】
ここで、岩盤８の飽和度と比抵抗値との間には、図３に示すように岩盤８の飽和度が小さいとその比抵抗値が大幅に増加する関係を有している。これは、岩盤８の比抵抗値が、岩盤８の間隙を埋める間隙水の量に左右されるためである。これを応用すると、前記岩盤内気体貯蔵施設１から、貯蔵ガス５が漏出した際には、漏出した貯蔵ガス５が岩盤８の間隙を伝わって漏れていくものと推測される。このとき、間隙を埋めていた間隙水は、漏出した貯蔵ガス５と置換されるため、岩盤８の飽和度が低下することとなり、比抵抗値は上昇する。
【００２０】
これらの特性を利用し、岩盤内気体貯蔵施設１の操業開始後、何らかの異常が検知された場合に、先に述べたものと同様の方法で比抵抗値を測定する。異常発生後の前記岩盤内気体貯蔵施設１のある断面における比抵抗値の分布状況を、図２（ｂ）に示す。これらの結果から、操業前と異常発見後の比抵抗値の変化量を算定することによって、貯蔵ガス５の漏気を検知する。
なお、これらの漏気検知方法は、岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤８における岩種や地質構造によって、比抵抗値の分布が大きくばらつくことも考えられる。
【００２１】
そこで、異常発見後の操業前に対する比抵抗値の変化率を（（１）式）に従って算出しておき、変化の程度を相対的に把握することによっても、漏気の箇所、及びその程度を特定できる。
【００２２】
変化率　＝　（（異常発見後の測定値−操業前の測定値）
／操業前の測定値）・・・・（１）式
【００２３】
このような変化率を適用する漏気検知方法は、図２（ｃ）に示すように、岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤における、漏気に起因する比抵抗値の変化を明確に把握することができる。
【００２４】
なお、岩盤内気体貯蔵施設１の異常発見後における電位応答の測定、及び比抵抗値の分布状況の把握は、異常が検知された場合にのみ行うのではなく、操業開始後に定期的に測定を行い、モニタリングシステムを構築しても良い。
【００２５】
上述する構成によれば、比抵抗トモグラフィー手法の利用を念頭に置いた漏気検知装置２を用いて、岩盤内気体貯蔵施設１の操業の前後で地盤における比抵抗値の分布状況を把握することから、両者の変化を客観的に把握することができ、漏気箇所やその程度を精度良く推定することが可能となる。
【００２６】
前記漏気検知装置２は簡略な構成で、精度良く岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤８の比抵抗値の分布状況を３次元的に把握することができ、貯蔵ガス５の漏気箇所の分布を的確に把握することが可能となる。
【００２７】
また、３本以上のボーリング孔３を、これらが形成する平面視多角形が岩盤内気体貯蔵施設１を内包するように配置し、岩盤８の比抵抗値の分布状況を３次元トモグラフィー解析を用いて、容易に３次元的に把握することが可能となり、貯蔵ガス５の漏気箇所の分布をさらに的確に把握することが可能となる。
【００２８】
前記漏気検知装置２を用いた漏気検知方法において、操業の前後における岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤８の比抵抗値の分布状況の変化を変化率として把握することにより、岩盤内気体貯蔵施設１周辺の岩盤８の岩種や地質構造等に影響されることなく、貯蔵ガスの漏気に起因する岩盤８の変化を精度良く検知することが可能となる。
【００２９】
なお、図１に示した漏気検知装置は一例であって、ボーリング孔の配置、本数、電極間隔等はこれに限ったものではなく、岩盤内気体貯蔵施設、貯蔵施設周辺の岩盤の状況等に応じて最適な配置を検討し、実施することはいうまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置は、岩盤内に設けられた気体貯蔵施設の漏気を検知する岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置であって、前記岩盤内気体貯蔵施設を中心に所定の間隔を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在し、貯蔵施設を取り囲むように離間配置される複数のボーリング孔と、該ボーリング孔の内方で所定の間隔で複数配置された電極とにより構成されることから、簡略な構成で、岩盤内気体貯蔵施設の操業の前後で地盤における比抵抗値の分布状況を把握できることから、両者の変化を客観的に把握することができ、漏気箇所やその程度を精度良く推定することが可能となる。
【００３１】
請求項２に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法は、岩盤内に設けられた気体貯蔵施設の漏気を検知する岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置を用いた漏気検知方法であって、前記岩盤内気体貯蔵施設を中心に、所定の間隔を設けて鉛直あるいは斜め方向に延在する複数のボーリング孔を、貯蔵施設を取り囲むように離間配置するとともに、該ボーリング孔の内方で所定の間隔で電極を複数配置し、前記岩盤内気体貯蔵施設の操業前と操業開始後の両者で、前記電極を通じて岩盤内に電流を流し、測定された電位応答から比抵抗トモグラフィー手法により比抵抗値の分布状況を推定し、両者の変化量によって漏気を検知することから、精度良く岩盤内気体貯蔵施設周辺の岩盤の比抵抗値の分布状況を３次元的に把握することができ、貯蔵ガスの漏気箇所の分布を的確に把握することが可能となる。
【００３２】
また、３本以上のボーリング孔を、これらが形成する平面視多角形が岩盤内気体貯蔵施設を内包するように配置すれば、岩盤の比抵抗値の分布状況を３次元トモグラフィー解析を用いて、容易に３次元的に把握することが可能となり、貯蔵ガスの漏気箇所の分布をさらに的確に把握することが可能となる。
【００３３】
請求項３に記載の岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知方法は、前記岩盤内気体貯蔵施設の操業前と操業開始後の比抵抗値の分布状況の変化量を、操業前に対する操業開始後の比抵抗値の分布状況の比とし、操業前と操業開始後の比抵抗値の分布状況を相対比較とすることから、岩盤内気体貯蔵施設周辺の岩盤の岩種や地質構造等に影響されることなく、貯蔵ガスの漏気に起因する岩盤の変化を精度良く検知することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る岩盤内気体貯蔵施設の漏気検知装置の概略を示す図である。
【図２】本発明に係る岩盤内気体貯蔵施設周辺の比抵抗値の分布状況を示す図である。
【図３】本発明に係る岩盤の飽和度と比抵抗値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１　岩盤内気体貯蔵施設
２　漏気検知装置
３　ボーリング孔
３ａ　ボーリング孔
３ｂ　ボーリング孔
３ｃ　ボーリング孔
３ｄ　ボーリング孔
４　電極
４ａ　電極
４ｂ　電極
５　貯蔵ガス
６　計測装置
７　出力装置
８　岩盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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