CCUS井における耐CO₂セメントの利用について

抄録

CCUS 井の数が世界中で増加している中，井戸の健全性の重要性は環境および経済的な観点からますます重要になっている。本論文の目的は，CO₂ の漏洩を防ぐためにCCUS 井で耐 CO₂ セメントを使用する必要性について包括的かつ公正な議論を提供することである。

多くの研究が，ポルトランドセメントの CO₂ 腐食に対する脆弱性と，実験室でのテストを通じて耐 CO₂ セメントの有効性を示している。一方で，主にマイクロアニュラスのセルフシール効果により，CO₂ リッチな環境下においてもポルトランドセメントの使用に問題はないと主張している研究も多い。しかし，いくつかの論文は，マイクロアニュラスの間隙が大きい場合にはポルトランドセメントのセルフシール効果によって十分にシールされない可能性があると報告している。また，セルフシール効果は高温では見られないことが判明している。

多くの論文は，CO₂ 漏洩が最も発生しやすいのはマイクロアニュラスを通じてであると示唆している。したがって，CO₂ 漏洩を防ぐためには，マイクロアニュラスを最小限に抑えることが不可欠である。マイクロアニュラスを最小限に抑えるためには，セメントシステムにエクスパンダブルセメントの添加剤を追加することが有効である。

ポルトランドセメントの CO₂ 腐食の進行は小さいことがいくつかの論文で示されており，ポルトランドセメントが貯留層から地表まで CO₂ によって腐食することは考えにくい。しかし，セメントが腐食して，貯留層から既存のマイクロアニュラスまでの経路がつながり，CO₂ がマイクロアニュラスを通じて地表に移動する可能性はある。したがって，CO₂ 漏洩リスクを最小限に抑えるためには，クリティカルな区間（例：貯留層からキャップロックまでの一定の高さ）に耐 CO₂ セメントを使用する必要がある。