The Japanese people has a long history of using geothermal energy for hot spring bathing. The end of the 19th century saw the start of hot water well drilling using a technique known as“Kazusabori”. The first geothermal well for industrial use was drilled at the natural steaming ground in the Beppu geothermal field on Kyushu Island by Lieutenant General Masuji Yamauchi in 1918, whilst in 1925, Dr. Heiji Tachikawa succeeded in generating 1.12kW of geothermal power using steam from the Yamauchi well. The first geothermal power station for practical use in Japan was built in Matsukawa, Honshu Island in 1966. Since then, geothermal prospectings and developments have been carried out all over the country, both by the Japanese government and by private companies. At present, there are 11 power stations, responsible for a total output of about 270MW; by the end of the century, following the construction of an additional 9 power stations, total output is expected to reach about 530MW.

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本論文は熱移動を伴う二次元多孔質体から得られるトレーサー応答について述べたものである.実験は平均粒径1mmあるいは0.3mmのガラス粒子充填層(150mm×150mm×12mm)を用いて行う.その充填層をおおよそ340Kの恒温槽に垂直に浸し.一定の圧力勾配のもと.室温の蒸留水を連続的かつ局所的に入れ.流出口から生産させる.充填層内の温度が定常に到達したとき.0.1mol/1のKCI水溶液をトレーサーとして数分間注入する.その濃度は充填層の流出口に設置した電極により数分毎に測定する.トレーサーの応答および温度分布の実験結果は著者らが既に提案した数値モデルにより解析する.この数値モデルは垂直二次元の浸透媒体における物質および熱移動を基にしている.本論文ではその計算値がトレーサー応答および温度の実験値をよく表すことを示す.得られた応答の中に.温度が一様に分布している場合の応答とは全く異なる場合が存在する.

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地熱資源の要素は.熱.流体.き裂である.しかしながら.き裂には.性質の異なる二つの役割がある.その一つは.地熱貯留層内に存在する大小さまざまな大きさのき裂の全てが.一つの集合体として.深部にある熱源からの効果的な熱輸送を司る自然対流の発生のために必要な透水性に寄与することである.もう一つは.ある程度以上の大きさの透水性を持つき裂が.貯留層と坑井をつなぐ.坑井への流体の流入・出のための流路となり.地熱流体の生産・還元に寄与することである.このような貯留層内の透水性のため.貯留層内の圧力分布はほぼ一様である.また.貯留層内に発達する自然対流のため.貯留層圧力の垂直勾配は超静水柱圧状態である.
静止状態の坑井内温度から.ここでは.葛根田地熱貯留層内に発達する自然対流の上昇流の流速を推定した.さらに.その結果と開発前の貯留層圧力勾配に基づき.貯留層内の垂直方向の浸透率を推定したところ.約10^-14m²となった.ここではまた.透水性の良いき裂に遭遇しなかった葛根田地域の坑井に対して.き裂透水性の改善を目的として水圧破砕を実施した.水圧破砕実施中ならびに終了後に実施した温度・スピンナー検層により.この水圧破砕によって.当初の予定通りの深度に良好な透水性を持つき裂が開口したことが明らかになった.注水終了後に実施したフォールオフテスト結果から本坑井のkh(浸透率・有効層厚積)は40×10^-12m³であることが明らかになった.この結果を.スピンナー検層により明らかになったき裂ゾーンの厚さである15mで割ると.き裂ゾーンの浸透率は2.7×10^-12m²と推定される.この結果は.上に述べた.貯留層内の自然対流現象を解析して得られた値に比べ約300倍大きい.

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In the course of field experiments demonstrating engineering feasibility of HDR (Hot Dry Rock) geothermal heat extraction conducted in USA, UK and Japan, low recovery rate of water, which circulates through the heat extraction system consisting of injection and production wellbores and reservoir cracks, has been revealed to be one of the most serious problems against realizing the concept of HDR geothermal heat extraction. Thus it is definitely desirable to be able to estimate the amount of waterloss from the reservoir cracks beforehand prior to hydraulic fracturing for creating the reservoir cracks. The recovery rate of water is directly relating to the in-situ hydraulic properties of the rock mass which is surrounding the reservoir cracks. In the present paper, we propose a new method for measuring insitu hydraulic properties of a rock mass at great depth, more than a thousand meters. The method is based on the analysis of flow of water from the pressurized interval of a straddle packer system, set in a wellbore, back to the sections of wellbore outside the straddle packer system due to permeation through the rock. The method utilizes the time variation of the volumetric flow rate of the back flow stated above for a given level of pressure in the pressurized interval. Since this method can be applied to a variety of levels of the pressure in the pressurized interval, it will be possible to estimate the dependency of hydraulic properties on the reservoir pressure by applying the method proposed in the present paper.

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揚水試験によって得られる貯留係数や透水係数の帯水層パラメータはその試験が行われる点での水理地質的情報を与えるにしても.地下水の挙動を完全に制御するための空間的な水理地質特性を推定するには不十分である.したがって.多くの場合.観測地下水位を通して.空間水理地質特性が明らかにされる手法が必要である.
本論文では.地下水位分布を用い.拡張カルマンフィルターによる確率地下水流微分方程式のパラメータの同定と確率ランダム外部雑音のフィルタリング手法を議論している.本手法の種々の特性を検討するため.その手法を模擬発生させた地下水位に適用している.結果はフーリエ級数による地下水位の定式化は種々の利点があり.パラメータ同定に有効である.また.正確な同定に対する影響因子についても言及している.

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