【技術開発】地熱貯留層評価･管理技術の成果

柳津西山地点涵養試験の進捗状況

平成29年6月8日

1

報告内容
１．事業概要２．平成28年度までの実施内容
３．涵養試験の経過と今後の方針
４．成果の概要

2３．涵養試験の経過と今後の方針（１）涵養試験の経過概要• 平成27年6月4日〜8月31日：第1回涵養試験• 平成27年9月1日〜11月26日：発電所予防保全点検（涵養注水、蒸気生産停止）• 平成27年11月27日〜12月26日：第2回涵養試験• 平成27年12月25日よりWell 8において生産障害が確認されたため、12月26日に注水を停止した。
120

予防保全点検涵養注水①100240

涵養注水②200

80160

60

120

4080

20

40

0
5/1

6/1

7/1

8/1

9/1

10/1

11/1

12/1

1/1

2/1

3/1

4/1

03

３．涵養試験の経過と今後の方針（２）涵養井および近隣坑井位置

Well-8

１４JN-R1（涵養井）4（３） 近隣生産井状況および地化学分析
40

付加率(%)

Well 12 改修工事

10030752050予防
保全0
2015年4月

250

2015年7月 2015年10月 2016年1月

2016年4月

2016年7月 2016年10月 2017年1月

2017年4月

地化学モニタリング状況(H, O同位体比)
Well 3Well 5Well 6

Well 830%

抜管・検層
予防保全

75

検層
検層

20%

5010%

250%
2015年4月

2015年7月 2015年10月 2016年1月

2016年4月

2016年7月 2016年10月 2017年1月

0

2017年4月

注水流量 (t/h)

14JN-R1 注水

18

Well 12 改修工事

10040%

天水δO

Well 8Well 6

14JN-R1 注水

10元の組成Well 5

注水流量 (t/h)

蒸気流量 (t/h)

Well 3

天水付加率(%)

δD３．涵養試験の経過と今後の方針

5

（４）涵養効果①

３．涵養試験の経過と今後の方針• 蒸気生産量の増加– Well-8における涵養試験前後の蒸気生産量および同減衰カーブの比較から、約42%の蒸気量増加を確認した。
2016/7/1560

予防保全点検による長期生産停止に伴う貯留層圧力上昇など他の要因も考えられるが、トレーサやNCG濃度変化など（後述）を勘案すると、涵養効果が大きく寄与していると考えられる。

蒸気流量[t/h]
蒸気流量[t/h]

5040

涵養期間
涵養期間
30（約42%上昇）
約20t/h20

約14t/h

100

涵養
開始

02/1

03/1

04/1 04/12 06/1

07/1

08/1 08/12 10/1

11/1

12/1 12/12 14/1

15/1

中止

16/1 16/12

6

（５）涵養効果②

３．涵養試験の経過と今後の方針• 非凝縮性ガス（NCG）濃度変化– Well-8における蒸気量増加によってNCGが8.9wt%から7.0wt%に低下したと仮定すると、23%の蒸気増産効果に相当する。
• 涵養水の蒸気化による生産量増加– マルチトレーサ試験結果から、涵養水の蒸気化による生産量の増加は、Well-8で約7.6%、Well-5で約1.3％と推定される。
• 蒸気凝縮水の地化学成分の変化– Well-5において涵養試験中断後にpHの低下傾向およびClガス濃度の上昇が見られた。これは、過熱化に伴い問題化しつつあるHCｌガスの発生が、涵養によって抑えられる傾向を示すと考えられる。
7

３．涵養試験の経過と今後の方針（６）Well-8の生産障害について• 平成27年12月25日よりWell 8において生産障害が確認されたため、12月26日に注水を停止した。それ以来、現在も涵養注水は停止している。
• 調査および検討の結果、涵養井浅部から涵養水が流出し、Well-8へ干渉していることが判明した。
※詳細については後述• 涵養を再開するためには、涵養井浅部からの流出を遮蔽する必要がある。

8

３．涵養試験の経過と今後の方針（７）今後の方針• 涵養井の9-5/8”CSGシューからの流体流出を遮蔽することが重要となる。
• パッカーによる改修工事も検討したが、確実性とリスクを考慮してサイドトラックによる改修を選択した。
• 対象地域は全量逸泥が多発し、逸泥対策による近隣生産井への影響もあるため、従来通りの掘削方法とせざるをえない（逸泥掘り、低比重セメント）。
⇒CSGシューはセメンチングとともにパッカーを使用することで確実に遮蔽することにした。
⇒涵養井の坑内温度(300℃)を考慮してメタルパッカーを選択した。
9

（８）涵養井の改修(1)現状
26"坑159.00m

20"CSG
150.00m

26"坑159.00m

20"CSG
150.00m

ECP743m
17-1/2"坑 13-3/8"CSG
1,000.00m
1002.00m(3)パッカー＋ケーシング
により遮蔽(2)サイドトラック
20"CSG
154.39m

13-3/8"CSG
997.32m

３．涵養試験の経過と今後の方針

20"CSG
154.39m

26"坑
159.00m20"CSG
150.00m

ECP
743m
17-1/2"坑 13-3/8"CSG
1,000.00m
1002.00m

20"CSG
154.39m

ECP
743m

13-3/8"CSG
997.32m

17-1/2"坑 13-3/8"CSG
1002.00m
1,000.00m

13-3/8"CSG
997.32m

サイドトラック坑
12-1/4"坑1560.00m〜1,610m

12-1/4"坑1890.00m

9-5/8"CSG
1880.54m

12-1/4"坑1890.00m

7"孔明管2100.26m
8-1/2"坑2100.26m

涵養水の流れメタルパッカー

12-1/4"坑1560.00m〜1,610m

12-1/4"坑1560.00m〜1,610m

9-5/8"CSG
1880.54m

12-1/4"坑1890.00m

7"孔明管2100.26m
8-1/2"坑2100.26m

セメンチング背後の流出箇所

9-5/8"CSG
1880.54m
7"孔明管2100.26m

8-1/2"坑2100.26m

元坑（埋め戻し）10

４．成果の概要①

涵養試験を平成27年6月4日〜平成27年12月26日に実施し、各種モニタリングデー
タを解析した結果、以下の効果を確認することができた。

②

ü

Well-8における蒸気生産量の増加およびNCGの低下

ü

Well-5 におけるpHの低下傾向およびClガス濃度の上昇の緩和

üWell-5,8における涵養水の蒸気化による生産量増加

奥会津地熱地域の地熱構造モデルを更新し、キャップロックの形状、生産ゾーンと還元ゾーンの関係、流体の移動範囲・境界等を明らかにした。

③

地熱構造モデルの更新および超臨界モジュールの開発により、貯留層シミュレーションの精度を向上させた。

④

第2回涵養試験後半で発生したWell-8の生産障害の要因は、涵養井のケーシングセメンチングの破断（導通）、これによる透水性の高いき裂を通じてのWell-8への涵養水の侵入であることを明らかにした。

⑤

上記④に基づき、今後の方針として涵養井を改修することとし、確実に涵養井浅部の遮水を実施するために、メタルパッカー＋セメントによる工法を策定した。

11

４．成果の概要

４．１ 地熱構造モデルの更新および貯留層シミュレーションの精度向上
地熱構造モデルの更新の目的① 詳細な構造（キャップロックの形状、生産ゾーンと還元ゾーンの関係、流体の移動範囲・境界等）の把握② 貯留層シミュレーション高精度化（より精度の高い貯留層モデルを構築する）③ 干渉要因の絞り込み（涵養水の経路、断層との関係、干渉の経過等の考察・絞り込み）

12

（１）流体の移動範囲および境界（平面図、標高-1,000m）

４．成果の概要

A-A’断面

生産ゾーンと還元ゾーンの関係、流体の移動範囲・境界等を把握

13

４．成果の概要（２）キャップロックの形状と流体の移動範囲（断面、A-A’断面）

キャップロック

キャップロックの形状、生産ゾーンと還元ゾーンの関係、流体の移動範囲・境界等を把握

14

４．成果の概要（３） 超臨界モジュールを用いた貯留層シミュレーション結果
A

A-A’断面における3次元自然状態モデルの温度分布．
黒実線・カラーコンターがモデル温度分布，白点線が予測温度分布を示す。

A’

A-A’断面位置図

A’A

地熱構造モデルの更新（キャップロック深度、透水性境界）および超臨界モジュールの開発（超臨界領域の反映）により、貯留層シミュレーションの精度が向上した。
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４．２ 涵養による干渉の要因

４．成果の概要• Well-8の生産障害は、涵養による干渉が原因と考えられ、坑内調査の結果、涵養井浅部からの流出が示唆されている。
• 干渉について考察するために以下を実施した。
–––––

地質情報の更新（坑井・断層分布図の作成）
涵養井における坑内調査（流体流出深度、ケーシングセメンチング状況調査）
涵養井のき裂評価、断層、Well-8との位置関係の整理
涵養井の透水性解析
Well-8の生産障害の経過と要因についての考察• 干渉の引き金となった要因は、河川水注水に伴う熱衝撃（急冷）による涵
養井のケーシングセメントの破断（導通）で、ケーシング裏面を移動した河川水が透水性の高いき裂・断層を通じてWell-8に侵入し、干渉が開始した可能性が考えられる。
• 第２回の涵養試験開始後約１か月の段階で、生産障害が顕在化した。要因として、河川水の経路（涵養水の注水ポイント・ケーシングの裏面・亀裂（流出点）、断層、Well-8の亀裂（流入点））のいずれかの場所の透水性が増加し、より多くの河川水がWell-8に侵入し、これにより貯留層の温度と圧力が低下し、生産障害が発生したと考えられる。

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（１）坑井・断層分布図

４．成果の概要

98m

AE震源分布（平成27年10月、予防保全点検時）

地質構造モデルの更新 ⇒ 新規の推定断層を追加（推定断層1,2）
流体流出入点、逸水深度の整理・可視化

17４．成果の概要（２）涵養井の透水性解析結果
120100806040
2003/1

第1回涵養試験

6/1

11

第2回涵養試験

9/1

3/1

6/1

9/1

400

圧力上昇傾向1012/1

240
200
16012080
400300

圧力減少傾向

9200

873/1

100②①6/1

9/1

12/1

③

3/1

6/1

9/1

解析データ

①涵養試験前（注水試験時）②第1回涵養試験（試験終了時）③第2回涵養試験（試験終了時）解析モデル

ラジアルモデルラジアルモデルラジアルモデル

浸透率(mDarcy)

2.39(2.36E-15 m2)

4.81(4.75E-15 m2)

6.65(6.56E-15 m2)

浸透率・層厚積(mDarcy-m)

502.43(4.96E-13 m3)

1,009.13(9.96E-13 m3)

1,398.33(13.80E-13 m3)

スキンファクタ-4.15-2.26-2.99018参考資料

19参考資料： ３．涵養試験の経過と今後の方針

涵養井サイドトラック坑跡案
・当初計画坑跡と実績坑跡の中間をターゲットとする
・元坑の2,040m逸水層(主涵養ターゲット)との逢着を期待

(実績)
(実績)

KOP 深度1560m
・1,600mの漏えい部より浅い深度からサイドトラック
・セメント状況も良

坑底 深度
2200m

20参考資料： ３．涵養試験の経過と今後の方針

メタルパッカーの設置

950m LH

WellTec社製メタルパッカー

・300℃でパッカーの拡張/耐圧性およびシール性が確認されている。 Port Collar
・坑径に対する適用範囲が狭いた
め、キャリパー検層を実施して適性坑径の深度を選定する。
・セメント養生中に拡張して設置。
⇒ セメント+メタルパッカーでアニュラスの遮水性を増強。
・パッカー以深で逸水がある場合はポートカラーを開いてパッカー以浅にセメント充填。

1950m
MetalPacker

8-1/2”OH7”ケーシング+ポートカラー+パッカー編成を降下し、セメント送入

ライナーセメンチン
グ

セメント養生中に加圧してパッカー
拡張21

参考資料：４．１ 地熱構造モデルの更新および貯留層シミュレーションの精度向上

地熱構造モデルの作成と手順（概要）【地熱構造モデルの作成】【貯留層シミュレーション】（新しい情報）①地質断面図、坑井・断層分布図②MT法比抵抗分布図③AE/微小地震分布図

・各地層の物性の解釈
・難透水性、低透水性、従来の自然状態貯留層高透水性領域の推定

モデル

・流体の移動範囲の推定④気相トレーサ再湧出分布図⑤変質帯深度分布⑥BHTV検層結果⑦AMT法比抵抗断面図⑧重力探査結果

・キャップロックの形状、自然状態貯留層モデル

下面深度の決定（初期モデル）の更新

・透水性によるブロック分け、境界の推定・坑井き裂と断層との関係の整理①坑井データ（逸水深度、流体流入深度、電気検層結果等）

地熱構造モデルの作成（シミュレーション）
自然状態貯留層モデル（最終モデル）の構築（ヒストリーマッチング）
貯留層モデルの更新②地層温度分布図（坑井データによる）（従来の情報）地熱構造モデルの更新（熱水の移動を考慮）（超臨界モジュール組込み）

22参考資料：４．１ 地熱構造モデルの更新および貯留層シミュレーションの精度向上

地熱構造モデル＋データ（ＭＴ，ＡＥ，地層温度）（Ａ−Ａ断面）23参考資料：４．２ 涵養による干渉の要因

涵養井の掘削状況と検層データの比較

24参考資料：４．２ 涵養による干渉の要因

涵養井と断層およびWell-8との位置関係
涵養井Well-825