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The evaluation of extent of geothermal reservoirs is very important to develop geothermal energy extraction systems. Tracer tests are one of the most useful ways to evaluate geothermal reservoirs. In this study, the models of underground fractures were made in the laboratory, and we performed tracer tests by using the models. Also, numerical simulation on tracer response curves was carried out. Good agreement was found between the test data and the numerical simulation. On the basis of the results obtained, a new method to identify the extent of underground fractures by use of tracer response has been proposed. 1.緒 言 地殻内の高温岩体から多量の熱エネルギーを抽出する高温岩体型地熱エネルギー開発において は,高 温岩体に熱交換面としてのフラクチャーを設計 ・作成 しこれを制御 ・保持する技術が不可 欠であり,こ れまでに,地 下人工フラクチャーに関する多数の研究が行われてきた(例 え ば, Nemat-Nasserら,1983)。 近年,こ の高温岩体型地熱貯留層のみならず,従 来型の熱水卓越型 *東北大学工学部 〒980仙 台市青葉区荒巻字青葉 (Faculty of Engineering, Tohoku University; Aramaki Aza Aoba, Aoba-ku, Sendai 980) **東 北大学大学院 (現 日産 自動車(株)) 〒980仙 台市青葉区荒巻字青葉 (Graduate School,TohokuUniversity; Aramaki Aza Aoba, Aoba-ku, Sendai 980) 110 地 熱 貯 留 層 に お い て も,天 然 の フ ラ クチ ャ ーが か な り発 達 して い る こ とが 明 らか に な って きて お り,大 き な フ ラ クチ ャー を考 慮 した 地 熱 貯 留 層 の モ デル 化 が 必 要 とな って い る(Sato,1982;中 村 ら,1984)。 地 熱 貯 留 層 内 の流 体 の 流 れ を把 握 す る有 力 な 方 法 に トレーサ ー 試 験 が あ る。 これ は 同 時 に,地 熱貯 留 層 の 構 造 に関 す る有 力 な 情 報 を も た らす 試 験 で もあ る。 これ まで の トレ ーサ ー試 験 解 析 を 概 観 す る と,そ の 中 心 は トレーサ ー応 答 曲 線 に関 す る もの で あ り,生 産 井 に お け る ト レーサ ー応 答 曲 線 と,数 値 シ ミュ レー シ ョ ンに よ る トレーサ ー応 答 曲 線 を カ ー ブマ ッチ ン グ法 に よ って 一 致 させ,流 路 に関 す る パ ラメ ー タ 値 を推 定 す る もの で あ る。 その 際 貯 留 層 内 の 流 路 につ いて の モ デル 化 が 問 題 とな るが,現 時 点 まで の 研 究 で は地 熱 貯 留 層 内 に単 一 の 一 次 元 流 路 を 考 え るか,あ る い は複 数 の 流路 が 独 立 して 存 在 して い る とす る のが 一 般 的 で あ る(例 え ば,藤 井,1982;Horn e et al.,1982;Tester et al.,1982;和 田 ほ か,1984;千 田 ほ か,1986;Seetharam and Deans, 1989;Mishra et al.,1990;福 田 ほ か,1992)。 本 研 究 で は二 次 元 的 な形 状 を もっ た地 下 の偏 平 な フ ラク チ ャー を模 擬 した空 隙 を実 験 室 規 模 で 再 現 し,各 種 の空 隙 形 状 の 模 擬 空 隙 面 に対 して トレー サ ー試 験 を実 施 した。 ま た,実 験 に よ り得 られ た トレー サ ー応 答 曲線 の数 値 シ ミュ レー シ ョ ンを行 っ た。 以 上 の 結 果 を基 礎 に して,こ れ ま で の トレー サ ー試 験 解 析 で は行 わ れ て い な い トレー サ ー応 答 曲 線 か らフ ラク チ ャーの 二 次 元 的 な 広 が りを 同定 す る方 法 に つ い て検 討 した。 2.ト レー サ ー応 答 の模 擬 実 験 2-(1)実 験装 置 地 下 フ ラク チ ャー を模 擬 した空 隙 面 に対 す る トレー サ ー試 験 は,Fig.1に 示 す 実 験 装 置 を用 い て 実 施 した。 水 お よ び トレー サ ー の 入 った水 槽 は水 平 に固 定 した模 擬 空 隙 面 よ り高 所 に設 置 し, その 水 位 が 常 に一 定 とな る よ うに した 。 これ に よ り,ホ ー スを通 して 模 擬 空 隙 面 に常 に一 定 の水 圧 で 水 お よ び トレー サ ー を供 給 す る こ とがで き る。 トレー サ ー は途 中 に設 け られ た ス イ ッチ コ ッ ク を切 り替 え る こ とに よ り,決め られ た 時 間 だ け注 入.する こ とが で き る よ うに して あ る。 トレー サ ー の濃 度 を 測定 す る セ ンサ ーは 注 水 口 と出 水 口 に設 置 した 。 注 水 口 の濃 度 セ ンサ ー は注 入す る トレー サ ー の濃 度 と トレー サ ーの 注 入 を開始 す る時 間 を 測定 す るた め の もの で,出 水 口 の濃 度 セ ンサ ー は排 出 され た水 に含 ま れ る トレー サ ーの濃 度 を 測 定 す るた め の もの で あ る。 ト レー サ ー と して は濃 度 一 定 の塩 化 ナ ト リウ ム水 溶 液 を使 用 した 。 な お,流 量 の 測 定 の た めの セ ン サ ー は 出 水 口 の 先 に設 け た。 模 擬 空 隙面 は,一 辺 が110cmの 正 方 形 の ア ク リル板 の 中央 部 を くり抜 き,そ れ を同 じ大 き さの a)ト レーサー濃度は,セ ンサーで トレーサーの電気伝導率を測定 して間接的 に求めた。

Identification of Extent of Underground Fractures by Use of Tracer Response