木地山地域でのdas-vsp現場実験結果 -...
TRANSCRIPT
(株)地球科学総合研究所
2019/6/5
独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構平成30年度地熱統括部事業成果報告会
木地山地域でのDAS-VSP現場実験結果
内容
1. 注目する調査手法と期待される効果
2. H30木地山実験
2
注目する坑井近傍探査技術
3
VSP: Vertical Seismic ProfilingSSP: Surface Seismic Profiling
AE探査 VSP（+SSP）
失敗した坑井でのサイドトラックや既設発電所での補充井のターゲット選定において活用が期待
速度構造推定範囲
3次元VSPイメージング範囲
3次元SSPイメージング範囲
加圧注水
VSP法とSSP法の反射法イメージの特徴
4
VSP法とSSP法の推定速度モデルの特徴
5
【推定される速度モデルの特徴】VSP: 水平多層モデルSSP： 浅部不均質モデルVSP+SSP： 坑跡より上位の不均質モデル
H30木地山DAS-VSP+SSP実験
実験概要
►耐熱300℃の光ファイバアーマードケーブルを用いたDAS-VSP現場実験を国内の地熱地域において初めて実施
►地表弾性波探査（SSP）に対するDAS-VSPの優位性と、SSP同時取得の利点を検証
DAS(分布型音響センシング）のあらまし
6(Li et al., 2015)
• 光ファイバ内で生じる後方散乱光を利用し、光ファイバ全長にわたり任意の位置を計測部として作用
• 位相差とひずみ量の相関を利用し振動を計測
DAS-VSPに期待される効果
対象への接近
►高分解能な解析結果
坑井内全区間同時観測
►詳細な波動場の観察
調査期間の短縮
► 3D VSP調査等を安価に実現
7
光ファイバセンサ
トモグラフィ解析 反射法イメージング
皆瀬川層
三途川層
泥湯層
溶結凝灰岩
小安
大湯川原毛
荒湯
木地山地域の重力異常
小安岳高重力帯
木地山低重力帯
泥湯
泥湯断層
H30年実験サイト周辺の地質概要
広域構造はNW-SE方向の木地山低重力帯と小安岳高重力帯で特徴づけられ，その境界は泥湯断層と一致
実験地は木地山低重力帯の南東端に位置
皆瀬川層上部の溶結凝灰岩層は沈降部で厚い
小川健三・駒沢正夫・須田芳朗（1978）に加筆して引用
D
D’
D D’
NEDO 地熱開発促進調査「皆瀬地域」地質断面図を加筆して引用
地質断面図
8
泥湯断層
木地山DAS-VSP+SSP実験 調査測線図
9
平面図
NESW立面図
試験地： 秋田県湯沢市木地山地熱地域周辺探査対象範囲 ： 南北約 1 km × 東西約 1.3 km探査対象深度： 1 km 以上実験期間： 平成30年11月9～19日（11日間）
-500
0
500
1000
Dep
th(m
)
L-1
L-2
250m
250m
250m
調査仕様
【DAS-VSP】受振点数： 215 ch受振器： SM光ファイバー（NK Systems製）
坑内ケーブル長： 1,098 m受振点間隔： 5.1 m発振点数： 26 点
インテロゲータ： hDVS (Schlumberger 製)Sweep周波数： 8-100 Hz（リニアスウィープ）
Sweep 長： 26 秒
【SSP】受振点数： 171 ch受振器： SG-5（固有周波数5Hz）総測線長： 3,430 m（2測線）
受振点間隔: 20 m（標準）
発振点数： 166 点
発振点間隔： 20 m(標準）
探鉱器： RT System 2（Wireless Seismic 製）
Sweep周波数： 8-100 Hz（リニアスウィープ）
Sweep 長： 21 秒
10
Stainlesstube
Opticalfiber cable
地熱井温度検層用光ファイバ 温度検層用ワイヤライン断面模式図
(カーボンコート+ポリイミド皮膜)
光ファイバ心線
発振作業：バイブレータ SSP探鉱器RT2
DAS-VSP発振記録例
11V1 V4 V23
直達P波直達S波
V4
V23
V1
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0
0.25
0.5
0.75
1.0
0
0.25
0.5
0.75
1.0
0
0.25
0.5
0.75
1.0
Tim
e (s
)平面図
V1 V4 V23
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
12
反射波
PS変換波
V4
V23
V1
DAS-VSP発振記録例
0
0.25
0.5
0.75
1.0
0
0.25
0.5
0.75
1.0
0
0.25
0.5
0.75
1.0
Tim
e (s
)平面図
分離された上方進行波
13
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0 250 500 750 1000Depth (mMD)
0
0.25
0.5
0.75
1.0
0
0.25
0.5
0.75
1.0
0
0.25
0.5
0.75
1.0V1 V4 V23
Tim
e (s
)
V4
V23
V1
平面図
反射波
速度推定におけるVSP/SSP同時計測の効果検証
14
DAS-VSP＋SSPDAS-VSPのみ SSPのみ
平面図
速度トモグラフィ解析（e.g. 白石ほか2010, 2012）による不均質速度構造の推定精度は、DAS-VSP / SSP それぞれの走時データを組み合わせることで高められている。
推定された3次元速度構造
15
速度断面（A~F)坑跡沿い速度断面
1000
5000
2000
3000
4000
Velocity[m
/s]
三途川層上面
皆瀬川層上面
溶結凝灰岩
地表
DAS-VSP の3次元反射法イメージ
16
DAS-VSP 上方進行波記録
速度関連情報
SSPに基く発振点表層補正値
マイグレーション速度モデル
反射法断面の鳥観図表示
重合前深度マイグレーション
DAS-VSP / SSP イメージ比較
17
GL
NE1 100 1 1005050150
Crossline number
Elev
atio
n [m
]
SW
2000 4500Migration velocity [m/s]
DAS-VSP SSP DAS-VSP SSP
近隣坑井
実験坑井
H25地熱部報告会資料より
総合断面図と弾性波探査記録の比較
18
SW NE
H25地熱部報告会資料より
総合断面図と弾性波探査記録の比較
19
SW NE推定断層の位置
3次元反射法イメージに基づく断裂系評価
Amplitude+-TFL 10.6 0 [m]
Fracture Density0.2 0.5
面構造分布 面構造密度
面構造走行
20
（参考記録）S波スプリッティング分布
H25JOGMEC地熱部事業成果報告会
平面図 平面図
鳥観図 鳥観図TFL > 0.6 FD > 0.44
Shallow Deep
方位分布
標高0m 標高0m
木地山DAS-VSP実験のまとめ
国内地熱地域で初のDAS-VSP調査の実施
►地熱井温度検層用光ファイバ（耐温・耐圧・耐硫化水素）を使用
►発振点 26点、観測点215レベルを13時間で取得
► 3次元的に溶結凝灰岩分布や断層位置を特定
DAS-VSPの優位性
►坑井周辺の詳細な断裂構造を可視化
SSP同時取得の利点
►詳細な速度構造推定
►地質構造の広がりの把握
21
謝辞
東北自然エネルギー株式会社には坑井を借用させていただいた。また、DAS計測作業はシュルンベルジェ株式会社に、ワイヤーライン作業は株式会社WELMAに担当いただいた。ここに記して謝意を表する。
22
参考文献
Li, M., Wang, H., Tao, G. (2015). Current and future applications of distributed acoustic sensing as a new reservoir geophysics tool. The Open Petroleum Engineering Journal, 8(1).
NEDO（1990）: 地熱開発促進調査報告書No.20皆瀬地域. p.112 小川健三・駒沢正夫・須田芳朗（1978): 小安地域の重力異常（基盤深
度図）, 地調月報， 29(5), 373-374． 白石和也・阿部 進・岩崎貴哉・斉藤秀雄・佐藤比呂志・越谷 信・加
藤直子・新井隆太・川中 卓（2010）: 屈折初動走時トモグラフィ解析における初期モデルランダム化による解の信頼性評価, 物理探査 , 63(4), 345-356.
白石和也・斉藤秀雄・東中基倫・阿部 進 (2012): マルチステージ・グ
ループマーチング法による屈折波と反射波の走時計算および波線追跡, 物理探査学会第126回学術講演会論文集.
高橋智広・佐藤龍也（2014）: 木地山・下の岱地域調査で適用したS波スプリッティング解析について,平成25年度地熱部事業成果報告会
23