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1 国家ビジョン研究会ご説明資料 メタンハイドレート開発について 平成 2 4 年 9 月 1 3 日資源エネルギー庁石油 天然ガス課長松山泰浩 1

2 メタンハイドレートとは何か? 固体物質 : メタンガスと水が低温 高圧の状態で結晶化した氷状の物質 将来のクリーンエネルギー資源として期待 : メタンハイドレート (MH) はメタンと水によって構成されているため 火を近づけるとメタンが燃え 水が残る メタンハイドレート 1m 3 には 約 160~170 倍の体積のメタンガスが含まれている 1 メタンガス ( 天然ガスの主成分 ) は 石油や石炭に比べ燃焼時の二酸化炭素排出量が少ない 2 大水深海底下や極地の凍土層下の地層に広く存在し 日本でも 東部南海トラフ海域 に大規模な賦存が推定 BSR とは地震探査で観測される海底疑似反射面の略で メタンハイドレートの存在を示す指標として用いられる 東部南海トラフ海域 新たな生産技術の開発が必要 : メタンハイドレートは地中に固体で存在するため 在来型の石油 天然ガスとは異なり 井戸を掘っても自噴しない BSR( 詳細調査により海域の一部に濃集帯を推定 ) BSR( 濃集帯を示唆する特徴が海域の一部に認められる ) BSR( 濃集帯を示唆する特徴がない ) BSR( 調査データが少ない ) 日本周辺海域の BSR の分布 出所 :JOGMEC(2009 年 ) 2

3 BSR とは何か? 探査 地震探査法は 石油 天然ガスの分布調査にも利用されている手法 地震のような振動を人工的に発生させ 海底面下の地層の境界で反射して戻ってきた振動をストリーマーケーブルで受信することにより地層の状況を探査する BSR MH が分布する海域では 地震探査記録に BSR(Bottom Simulating Reflector: 海底擬似反射面 ) と呼ばれる特殊な反射記録が現れる この BSR により メタンハイドレートの分布を推測することが出来る 3

4 メタンハイドレートの分布予想と天然ガス資源量のトライアングル メタンハイドレートは世界の大水深海底下や極地の凍土層下の地層に広く存在し 日本でも 南海トラフ海域 に大規模な賦存が推定されている 非在来型天然ガスは固い岩からガスを取り出す作業を要するなど 採掘にコストを要するために開発が遅れていたが シェールガスなど 水圧破砕等の技術革新によって商用生産が可能になったものもある 少量 : 生産容易 高品質 中品質 高価格 高技術 大量 : 生産困難 タイトサンドガス コールベッドメタン コアで確認 BSR から推定 シェールガス 低品質 メタンハイドレート 出所 : 林他 (2007 年 ) 世界のメタンハイドレート分布予想 天然ガスの資源量トライアングル 4

5 メタンハイドレートの生産手法 天然ガスとメタンハイドレートの生産概念 メタンハイドレートは 固体で掘り出すのではなく 地層内で 分解 メタンガス化して 採取管 ( ライザーパイプ ) を通じて 気体で生産 回収する メタンハイドレートを分解する基本的な手法 1 温度を上げる ( 加熱法 ) 2 圧力を下げる ( 減圧法 ) 自噴 BSR 減圧 加熱による分解 ( ガス化 ) ハイドレート ( 固体 ) 濃集層 海面 m 1 ガス層 2000 m 油 ( 液体 ) 層 ガス ( 気体 ) 層 3000 m 4000 m 生産井 熱水 ( 海中 ) 海底面 生産井 採取されたメタンハイドレート試料 熱 ガス 熱 ガス 分解 1 加熱法 ( 温水循環法 ) 海底地層 ガス 2 減圧法 ガス 分解 5

6 我が国のメタンハイドレート開発計画 我が国は 平成 13 年 7 月に メタンハイドレート開発計画 を策定し メタンハイドレートを経 済的に掘削 生産回収するための本格的な研究開発に着手 事業終了は 平成 30 年度を見込む 我が国のメタンハイドレート開発計画 我が国周辺に相当量の賦存が期待されているメタンハイドレートについて 将来のエネルギー資源として位置付け その利用に向け 経済的に掘削 生産回収するための技術開発を推進し エネルギーの長期安定供給確保を図る < 計画の目標 > 1. 日本周辺海域における賦存状況と特性の明確化 2. 有望賦存海域のメタンガス賦存量の推定 3. 有望賦存海域からの資源フィールドの選択 並びにその経済性の検討 4. 選択された資源フィールドでの産出試験の実施 5. 商業的産出のための技術を整備 6. 環境保全に配慮した開発システムの確立 フェーズ 1 平成 13~20 年度 メタンハイドレートの賦存状況や物理特性の把握を中心とする基礎研究を推進 東部南海トラフ海域での資源量調査を実施 カナダでの陸上産出試験の実施 フェーズ 2 平成 21~27 年度 日本近海での海洋産出試験の実施 米国との国際協力を通じたアラスカでの長期陸上産出試験を実施 フェーズ 3 平成 28~30 年度 商業的産出のために必要な技術整備の検討 経済性 環境影響等の検証 6

7 フェーズ 1 の実施体制 資源エネルギー庁から業務を受託した ( 独 ) 石油天然ガス 金属鉱物資源機構 (JOGMEC) ( 独 ) 産業技術総合研究所 (AIST) ( 財 ) エンジニアリング振興協会 (ENAA) の3 者が プロジェクトリーダー田中彰一東京大学名誉教授の下で メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム (MH21 研究コンソーシアム ) を組織 メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム ( MH21 研究コンソーシアム ) コンソーシアム推進グループ事務局業務 運営協議会プロジェクトリーダー田中彰一東大名誉教授各研究開発グループリーダー ( 独 ) 石油天然ガス 金属鉱物資源機構 資源量評価グループ物理 地質 地化学探査手法の開発 賦存量評価の実施 開発技術の開発 生産手法開発グループ生産シミュレータの開発 ガス採収法の開発 環境影響評価グループ海域環境調査 環境への影響評価手法の開発 ( 独 ) 石油天然ガス 金属鉱物資源機構 ( 独 ) 産業技術総合研究所 ( 財 ) エンジニアリング振興協会 年度毎の計画 進捗の報告評価 助言 メタンハイドレート開発実施検討会 ( 座長 : 藤田和男東大名誉教授 ) 中間報告 最終報告中間評価 最終評価 メタンハイドレート開発促進事業評価検討会 ( 座長 : 在原典男早大教授 ) 産業構造審議会産業技術分科会評価小委員会 ( 委員長 : 平澤泠東大名誉教授 ) 7

8 メタンハイドレート開発促進事業 ( フェーズ 1 の成果 : 年表 ) 2001(H13) 年度第 1 回陸上産出試験 ( カナダ 日加米独印の 5 カ国による国際共同研究 ) - 世界で初めて 温水循環法 によるメタンガスの回収に成功した 2002(H14) 年度 東海沖 ~ 熊野灘 ( 東部南海トラフ ) 海域での 3 次元物理探査 2003(H15) 年度 東海沖 ~ 熊野灘 ( 東部南海トラフ ) 海域での基礎試錐 ( ボーリング調査 ) - 海底下の地層からメタンハイドレートコア試料を採取し 地質データを取得した 2005(H17) 年度プロジェクト研究中間評価 ( フェーズ 1 中間時 ) 2006(H18) 年度 東海沖 ~ 熊野灘 ( 東部南海トラフ ) 海域の詳細調査終了 - 当該海域の原始資源量 (1.1 兆 m3(40tcf): 我が国天然ガス消費量の約 13.5 年分に相当 ) を発表した 2006(H18)~ 2008(H20) 年度第 2 回陸上産出試験 ( カナダ 日加の 2 カ国による国際共同研究 ) - 世界で初めて 減圧法 によるメタンガスの連続生産に成功した 2008(H20) 年度プロジェクト研究中間評価 ( フェーズ 1 終了時 ) - フェーズ 1 の研究開発は概ね計画に沿って進んだと評価された 2009(H21) 年度 フェーズ 2 開始 海洋産出試験を中心とした 実証的な研究に着手 [ カナダにおける陸上産出試験 ] [ 基礎試錐を実施した掘削調査船 ] [ 採取されたメタンハイドレート試料 ] 8

9 フェーズ 1 の成果 1 東部南海トラフ海域の調査 静岡県沖から和歌山県沖に広がる 東部南海トラフ海域 をモデル海域としてメタンハイドレートの詳細な調査を実施 2002FY 地質調査 (3 次元物理探査 ) 2003FY 掘削調査 ( 基礎試錐 ) 原始資源量の評価 (2006FY) 生産手法の検討 ( 陸上産出試験へ適用 ) 詳細な賦存状態を把握 砂層の孔隙充填型メタンハイドレート 当該海域のメタンガス原始資源量を算定 : 1.1 兆 m 3 (40TCF) 日本の天然ガス消費量の約 13.5 年分に相当 原始資源量とは 地下に集積が期待される総量で 可採埋蔵量ではない 掘削試料の解析技術を確立 特性の把握 シミュレータの開発 主たる生産手法として減圧法を選択 9

10 フェーズ 1 の成果 2 カナダ陸上産出試験の実施 カナダ北西部 マッケンジーデルタ( 永久凍土地帯 ) で 地下のメタンハイドレートを分解し メタンガスを連続的に取り出す試験を世界に先駆けて実施 2001FY 第 1 回陸上産出試験 2006FY 2007FY 第 2 回陸上産出試験 第 1 回試験 (2001FY) 第 2 回試験 (2006FY 2007FY) 参加国 5 カ国 ( 日加米独印 ) 2 カ国 ( 日加 ) 生産手法温水循環法減圧法 メタンガス生産の様子 (2008 年 3 月 10 日 ~16 日 ) 結果 メタンガス生産に成功 ( 世界初 ) 減圧法の連続生産に成功 ( 世界初 ) 累計生産量 470m 3 (5 日間 ) 13,000m 3 (6 日間 ) 課題 生産の継続性エネルギー効率 長期生産試験の必要性 平成 20 年 6 月 7 日 : 日米両国によるメタンハイドレートの協力意図表明文書を締結 10

11 フェーズ 2 以降の計画 平成 21 年度 ~ 平成 27 年度平成 28 年度 ~ 平成 30 年度 海洋産出試験の準備 (21~23 年度 ) 大水深での生産試験を安全に実施するための計画立案 中間評価 海洋産出試験 (24~27 年度 ) 生産の実証試験 生産時の地層変形や海中メタン濃度など 周辺環境への影響を評価 最終評価 総合的検証の実施 技術課題 経済性評価 周辺環境への影響に関する調査 自噴 BSR 減圧 加熱による分解 ( ガス化 ) ハイドレート ( 固体 ) 濃集層 海面 最終評価 陸上産出試験 1000 m ガス層 2000 m 長期生産試験の実施 ガス ( 気体 ) 層 3000 m 油 ( 液体 ) 層 4000 m 天然ガスとメタンハイドレートの生産概念 我が国周辺の賦存海域 賦存量の把握 生産性と回収率を向上させるための掘削システム等の検討 11

12 フェーズ 2 の目標と研究課題 1 フェーズ 2 の目標 海洋産出試験の実施による生産技術の実証と商業的産出のための技術課題の抽出 フェーズ2の研究課題フィールド開発技術に関する研究開発 陸域 海域での産出試験に取り組み 生産技術の実証 貯留層の分解挙動評価 開発技術の検証などを実施する また 大水深浅層に対応する技術開発のほか 海洋開発システムの概念設計を行う 2 経済的かつ効率的な生産手法の提示 生産手法開発に関する研究開発 メタンガスを大量 安定的に生産する複合生産手法 ( 併用法 ) の開発 生産シミュレータ (MH21-HYDRES) の機能強化と産出試験との検証 メタンガス生産における広域の地層変形等の評価を実施する 我が国周辺海域でのメタンハイドレート賦存状況の把握 海洋産出試験を通じた環境影響評価手法の提示 我が国周辺海域のメタンハイドレートが安全かつ経済的に開発できる可能性の提示 資源量評価に関する研究開発 フェーズ 1 で蓄積された知見を活用し 物理探査データを用いて 東部南海トラ フ以外の海域のメタンハイドレート濃集帯の分布推定などを行い 我が国周辺海 域の賦存状況の総合的な評価を行う 環境影響評価に関する研究開発 海洋産出試験における環境影響評価等を通じて メタンハイドレート開発が環 境に及ぼす影響について科学的に説明し 環境影響リスクを最小化する海洋開 発システムを検討するための研究開発を実施する 経済性の評価フェーズ 2 研究開発の総合評価 (1.~5. を総合的にまとめる ) 12

13 フェーズ 2 の実施体制 経済産業省 運営 メタンハイドレート開発実施検討会 ( 座長 : 佐藤光三東大大学院教授 ) 産業構造審議会産業技術分科会評価小委員会 ( 委員長 : 平澤泠東大名誉教授 ) 中間 ( 最終 ) 評価 中間 ( 最終 ) 報告 委託 評価 助言 年度計画 進捗報告 プロジェクト評価検討会 ( 座長 : 在原典男早大名誉教授 ) 平成 23 年度 平成 27 年度 連携 運営協議会 ( プロジェクトリーダー : 増田昌敬東大准教授 ) 助言 推進グループ 業務連絡会 MH21 全体の企画 運営 広報のほか 環境影響評価と経済性検討に関する研究の統括を担当 ( 管理主体 :JOGMEC) フィールド開発技術グループ 陸上産出試験 海洋産出試験など フィールド開発技術に関する研究開発を担当 生産手法開発グループ 技術連絡会 ( 各グループの研究活動を報告 ) 経済的な生産手法の開発 シミュレータの強化など 生産手法開発に関する研究開発を担当 資源量評価グループ 我が国周辺のメタンハイドレート賦存状況の評価など 資源量評価に関する研究開発を担当 ( 管理主体 :JOGMEC) ( 管理主体 : 産総研 ) ( 管理主体 :JOGMEC) 環境有識者会議 環境評価に関する知見 成果を共有 13

14 開発実施検討会委員名簿 ( 平成 24 年 6 月時点 ) ( 座長 ) 佐藤光三東京大学大学院工学系研究科エネルギー 資源フロンティアセンター長 ( 委員 ) 東垣 ( 独 ) 海洋研究開発機構地球深部探査センター長 荒戸裕之 国際石油開発帝石 ( 株 ) 技術本部技術推進ユニット シニアコーディネーター 小野崎正樹 ( 財 ) エネルギー総合工学研究所プロジェクト試験研究部部長 木村健 関東天然瓦斯開発 ( 株 ) 茂原鉱業所取締役 浜田滋 東京ガス ( 株 ) 技術開発本部技術戦略部長 藤田和男 芝浦工業大学専門職大学院工学マネジメント研究科客員教授 松永烈 公益財団法人国際科学技術財団審査グループ主幹 宮本彰 大阪ガス ( 株 ) 資源 海外事業部計画部エグゼクティブ リサーチャー 森田裕二 ( 一社 ) 日本エネルギー経済研究所研究理事石油 ガスユニット担当 14

15 フェーズ 2 の主なスケジュール フェーズ2 全体で7 年間を計画前半 (2009~2011FY) : 海洋産出試験の準備と陸上産出試験の継続実施の検討後半 (2012~2015FY) : 海洋産出試験の実施と技術課題の抽出 フェーズ2では 海洋産出試験の実施等 フェーズ1に比べて規模が大きく 実証的な課題が多くなることから 引き続き産学官で連携した実施体制を構築するとともに 石油 天然ガス資源開発会社との連携をより深めることを目指す 2009FY 陸上産出試験の検討 陸上産出試験 ( アラスカなどを想定 ) 相手国の都合で実施に至らず 実施に向けた調整を実施中 海洋産出試験の準備 準備 ( 技術課題 試験環境の整備等 ) 解析 準備 海洋産出試験の実施 その他の研究開発 第 1 回 海洋産出試験 第 2 回 海洋産出試験 プロジェクト評価 フェーズ 2 中間評価 フェーズ 2 最終評価 15

16 When?( いつ行うのか ) 平成 24 年 2 月 ~3 月 : 事前掘削作業 平成 25 年 1 月 ~3 月 : 産出試験 平成 25 年度 : 廃坑作業 ( 1~3 月は気象 海象の比較的穏やかな時期 ) Where?( どこで行うのか ) 東部南海トラフの第二渥美海丘にて実施 第 1 回海洋産出試験実施地点 - 北緯 33 度 56 分東経 137 度 19 分 BSR 分布域 What?( 何を行うのか ) 浮遊式の掘削装置を用いて 約 2 週間程度の期間 数千 ~ 万 m 3 / 日のガス生産を想定 海洋産出試験の概要について 1 Who?( 誰が行うのか ) 経済産業省の委託を受け ( 独 ) 石油天然ガス 金属鉱物資源機構 ( 独 ) 産業技術総合研究所が共同で実施 オペレーターは石油資源開発株式会社 (JAPEX) を選定 平成 24 年 2 月 ~3 月の事前掘削及び平成 25 年 1 月 ~3 月産出試験では ちきゅう を使用 平成 25 年 1~3 月の産出試験について 平成 25 年 1/13~3/31 の 78 日間で産出試験を実施する予定 そのうち 約 2 週間フローテスト ( ガスの生産試験 ) を実施する予定 How?( どのように行うのか ) 減圧法 ( 地層内の圧力を下げることによって メタンハイドレートを水とガスに分解する手法 ) による産出試験を実施予定 平成 20 年にカナダ陸上で行った産出試験で 減圧法による連続生産に成功 資機材積込 移動 掘削準備 モニタリング作業 ( 検層 温度計接続 ) 安全装置等の降下 生産井仕上げ 出砂対策機器設置 坑内機器設置 フローテスト 機器回収 減圧試験期間 2 週間程度 安全装置等の回収 廃坑作業 モニタリング作業 ( 検層 温度計回収 ) 移動 資機材積下 17 日間 20 日間 23 日間 18 日間 < 現時点における海洋産出試験の全体計画概要 > 16

17 ( 参考 ) 海洋産出試験に向けた準備 平成 24 年 2 月 ~3 月の事前掘削 平成 25 年の産出試験に向けた準備 海面 0m モニタリング井 ( 分解範囲をモニタリング ) 生産井 海底 約 1,000m コアサンプルの取得 ( 平成 24 年 7 月 ) ( 分解範モ囲ニをタモリニンタグリ井ング ) ) 生産井 約 40m (20m 間隔 ) メタンハイドレート層 約 1,270m コア取得範囲 分解 分解 約 1,330m 1 モニタリング井 2 本を掘削済み 2 生産井はメタンハイドレート層の直前まで掘削済み 1コアサンプルの取得を実施済み ( 平成 24 年 7 月 ) 2 生産井の仕上げ ( 平成 25 年 1~2 月 ) 32 週間連続のガス生産実験の実施 ( 平成 25 年 2~3 月 ) 17

18 海洋産出試験の概要について 2( 減圧法の原理 ) 第 1 回海洋産出試験では 左に示す減圧法を用いて生産試験を実施する 減圧法ではメタンハイドレートを地層中でメタンガスと水に分解し メタンガスを回収する 18

19 海洋産出試験の概要について 3( 全体スケジュール ) FY2011 FY2012 FY2013 坑井 ( 試験生産井 ) 設計作業 掘削作業 坑井休止 再掘削 ( 仕上げ ) フローテスト 廃坑 物理検層 試験前後のケースドホール検層 物理検層とコア ( モニタリング井 ) 地層温度計 ( モニタリング井 ) 産出試験システム 装置設置装置製造装置設置装置設計 コアリング 検層データとコア分析計測陸上試験製造 調達 廃坑 物理探査モニタリング 4 成分地震探査装置製造 装置設置 計測 計測 装置回収 計測 環境 地層変形モニタリング 装置製造 渥美沖鉱山諸手続き FY2012 使用リグ決定 装置設置 計測 回収 19

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