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Crack expansion and fracturing mode of hydraulic refracturing from Acoustic Emission monitoring in a small-scale field experiment

小規模原位置試験のAE観測から推定される水圧破砕亀裂の再破砕時の亀裂進展挙動

石田 毅*; 藤戸 航*; 山下 寛人*; 直井 誠*; 藤井 宏和*; 鈴木 健一郎*; 松井 裕哉

Ishida, Tsuyoshi*; Fujito, Wataru*; Yamashita, Hiroto*; Naoi, Makoto*; Fujii, Hirokazu*; Suzuki, Kenichiro*; Matsui, Hiroya

瑞浪超深地層研究所の深度500mレベル坑道底盤より鉛直下向きにボーリング孔を掘削し水圧破砕を実施した。その際、注入孔から1m離れた4つのボーリング孔内に16個のセンサーを配置し、AEイベントを観測した。最初のブレークダウンは10mL/minの流量で生じ、流量を10mL/minから30mL/minに増加させルことにより、最初のブレークダウンよりも大きな2回目のブレークダウン時に再破砕が生じた。AEの震源位置は最初と2回目のブレークダウンとも破壊していない領域のみに生じ、流量が維持された状態で注入されている時はそれ以外の領域には発生しなかった。破壊されていない領域に発生した最初と2回目のブレークダウン時のAEのP波初動の押し引きより推定される破砕メカニズムは、引張型の破壊と推定された。これらの結果は、流量の増加が水圧破砕亀裂の再破砕に効果的であることを示している。加えて、再破砕時のブレークダウンプレッシャーは1回目よりも大きく、引張型の亀裂進展を示しており、これは水圧破砕に関する古典的な弾性理論と調和的な結果である。

We pressurized and injected water in a hole drilled downward from a floor of the 500 m level gallery in MIU, central Japan. Acoustic emissions (AEs) monitored with 16 sensors in four boreholes located 1 m away from the HF hole exhibited two-dimensional distributions, which likely delineate a crack induced by the fracturing. Expansions of the regions in which AEs occurred were observed only immediately after the first and second BDs. Many AE events in other periods were distributed within the regions where AE events had already occurred. The initial motion polarities of P-waves indicate that tensile-dominant AE events occurred when the regions expanded and they were distributed primarily on the frontiers of the regions where AE events had already occurred. The experimental results suggest that increasing the injection flow rate is effective for generating new cracks in the refracturing, with the new crack expansions being induced by tensile fracturing.

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