致密ガス貯留層へのCO2注入は、天然ガス資源の採収率を向上させるとともに、効果的な炭素貯留を実現できる。しかし、CO2の採収率向上および貯留効果は多くの要因に影響され、その作用メカニズムは明確でないため、さらなる深い研究が急務である。致密貯留層の気水二相流の埋め込み型離散割れ目モデルを構築し、気体成分の変化および人工割れ目の応力感受性を考慮したうえで、有限体積法を用いて構築した流動数学モデルを離散的に解き、商用ソフトウェアtNavigatorによってモデルの妥当性を検証した。これを基に、貯留層の含水量、人工割れ目、作業システムなど複数の要因がCO2の採収率向上および貯留効果に与える影響を重点的に解析した。結果は、採掘枯渇型開発と比較して、致密ガス貯留層へのCO2注入が気層の採収率を効果的に向上させ、炭素貯留を実現できることを示し、転注タイミング、初期含水飽和度および割れ目半長がCO2の採収率向上および貯留効果に影響する主要因であることを示している。CO2注入開発計画の設計および地質貯留候補地の評価においては、リスクの高い高含水域を避け、CO2の注入時期と破砕改造工法を合理的に最適化すべきである。

致密ガス貯留層;CO2注入;CO2貯留;採収率向上;主要因;数値シミュレーション