水圧破砕はシェールガス層の開発において重要な技術であり、深部シェール貯留層の「狭長裂缝」内の支撑剤の敷設効果をいかに効果的に向上させるかが現在急務の課題である。本研究は深部シェール貯留層の狭長裂缝を模擬した平板実験装置を用い、破砕液の粘度、注入量、支撑剤粒径、砂混入質量濃度、裂缝幅、支撑剤の種類などのパラメータについて比較実験を行い、深部シェール貯留層の狭長裂缝内における支撑剤粒子の沈降・移動の法則を明らかにした。結果は以下の通りである。広い裂缝と比較して、同一条件下で深部シェール狭長裂缝内に形成される砂だまり前縁の勾配が低下し、前後の砂だまりの高さ差が減少し、支撑剤粒子の全体的な敷設効果がより均一で緩やかになった。深部シェール狭長裂缝内では、最終砂だまり面積が全体砂だまり面積に占める割合が破砕液の粘度や注入量の増加に伴い増大し、砂混入質量濃度の影響は低かった。微細粒径の支撑剤粒子も最終砂だまりの敷設促進に寄与し、全体砂だまりの均一な敷設に有利であった。深部シェール狭長裂缝内の裂缝幅の収縮は、収縮前の裂缝内の砂だまり敷設に明確な影響を与えなかったが、収縮後の裂缝内における支撑剤粒子の流動敷設を妨げた。収縮後の裂缝内砂だまりの覆面積は減少し、平衡高さは低下し、砂だまり全体の敷設はより均一となった。しかし支撑剤の沈降量は減少し、深部シェール貯留層裂缝の有効な破砕支撑は困難になった。本実験研究成果は深部シェール貯留層の破砕改造設計に有力な支撑を提供できる。

深部シェール;水圧破砕;狭長裂缝;支撑剤;沈降運移