A field experiment on geological carbon dioxide storage monitoring by distributed acoustic sensing using optical fibers deployed on surface

光ファイバーセンシング技術は，長期設置可能かつ高センサー密度の特徴を持つ低コスト探査技術として注目されており，その特徴からCO2地下貯留事業でのモニタリング技術として検討されている。特にDAS（Distributed Acoustic Sensing）計測は，地下の速度変化を通じた圧入CO2の貯留層内での拡がりや漏洩のモニタリングに有効と考えられる。本研究では，地表に設置した光ファイバーを用いたDAS計測（Surface DAS；S-DAS計測）の技術検証の一環として，試験フィールドでの気体圧入に伴う地下速度変化をS-DAS計測によって捉える実験を行った。7,000 Lの窒素を地下水面より5 m程度深い深度に対して2時間程度で圧入し，その前後含めおよそ8時間，小型発震機による発震を実施しS-DAS計測にて発震記録の連続観測を行った。同様の実験を，気体圧入孔―発震点のオフセットを変更して2回実施し，オフセットの変化による記録の変化を確認した。実験の結果，S-DAS記録上で圧入気体の地下での拡がりによるものと思われる波形変化が確認された。これは実験に先立ち実施した数値シミュレーションで確認された変化と合致する結果であった。得られた記録の変化はP-S変換反射波に相当すると解釈されたことから，S-DASを用いたモニタリング計画では同反射波を考慮することが重要であることが示唆された。本研究から，S-DAS計測はCO2地下モニタリングにおいて有望な手法であることが示された一方，実事業での活用においては，より大規模なスケールでの実証，発震の再現性の担保を始めとした4Dノイズの回避という一般的な課題に加え，S-DAS計測に適したノイズ低減処理やイメージング処理が今後の研究課題と考えられる。