機密性1

JOGMEC地熱発電技術開発について
2023年12月15日（金）第４期中期期間における業務実績及び第5期中期期間に向けた取組に係る地熱事業成果報告会（JOGMEC：Japan Organization for Metals and Energy Security）
再生可能エネルギー事業本部
地熱技術部技術課 吉川 竜太

JOGMECの地熱分野における取組み

JOGMECの地熱関連技術開発の系譜
第４中期期間

事業名

内容・目標

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 2024 2025

探査精度向上坑井近傍探査

弾性波探査

弾性波探査 •小規模な断裂系を三次元で坑井近傍探査 解析、可視化
システム設計
高効率高密度 •弾性波探査、MT探査の高効率化、高精度化
探査

実 証 試 験システム設計 実証試験
課題抽出 対策技術、実証

地熱用SQUITEM
送信機実用化

酸性地熱流体 •酸性地熱流体の性状、分布状況を把握
探査

酸性流体発生機構の解明

課題抽出 対策技術、実証

掘削加速・高度化

PDCビット開発•掘削能率2倍、機器寿命5倍の地熱用ビットを開発

逸泥対策•掘削時の逸泥対策に要する期間を短縮

材料開発

実証試験

小型ハイパワーリグ•日本特有の山岳地帯を輸送可能な小型リグを開発

概念設計

実証試験

試 作

実証試験

利用率向上

•長期涵養実証試験を実施
し生産井の減衰率を改善

透水性改善•加圧注水等の手法を確立し生産・還元能力を改善

調査、室内実験、シミュレーション
設計

掘削

注水試験・改善工事

注水試験
改善工事

本格的連続注水開始

手法検討

実証試験

長期的な効果の検証
貯留層モニタリング、将来予測の高度化
フォローアップ•蒸気・熱水の無い(熱のみ)革新

カーボンリサイクル
エリアでの発電技術確立
CO2発電技術 •CO2の地中固定にも寄与
クローズド方式 •クローズド方式の技術的・経済的評価
発電技術

製品版PDCビッドの現場投入

フォローアップ

大偏距掘削のト 大偏距掘削によるトルク・ドラ
ルク・ドラグ軽減 グ軽減機器の調査・検証
人工涵養

DAS-VSP技術
現場実装：ガイドライン、総括報告書の公表

課題抽出技術・経済性検討

透水性改善技術の現場導入

要素技術開発、実証試験

第４中期に完了した事業の概要
地熱用PDCビット開発

逸泥対策技術• 掘削時に循環が必要な泥水が地中の亀裂などに逸失する逸泥現象が、掘削コストの増加要因となるため、逸水対策としての水中不分離セメントを地熱向けに改良。総括報告書
をホームページに掲載

通常の地熱用セメント（左）水中不分離セメント（右）• 耐摩耗性・耐衝撃性・安定性に優れた地熱用PDC（多結晶ダイヤモンド焼結体）
ビットの開発を実施。 「掘削能率：従来技術の 2 倍向上」かつ「耐久性：従来技術の 5 倍増」で掘削が可能な地熱井用PDC
ビットを開発し、令和5年に最初の製品の現場使用が実現

現場使用された製品版PDCビット

透水性改善技術• 有望な亀裂に逢着しなかった坑井において透水性を水圧等による破砕や刺激により改善し、生産や還元の能力を再生あるいは拡張するための技術を開発。令和3年12月に技術ガイドラインを地熱ホームページに掲載、令和５年に現場実装済。より安全かつ効果的な注水方法の検討に関して、フォローアップ調査を実施

小型ハイパワーリグ開発• 山間地が多い我が国の環境に適応した掘削リグの小型化を図ると共に、国産の制御プログラム開発。設計コンセプトに関する総括報告書をホームページに掲載

小型ハイパワーリグの模型

坑井近傍探査技術• 高耐熱(300℃)の分布型光ファイバ音
響センサを坑井内に設置し、弾性波を坑内受振する弾性波探査(DAS-VSP法)により、断裂構造を高分解能での3次元可視化に成功• 令和４年、地熱事業者により現場導入が実現• 「高効率高密度探査技術」において技術開発を継続

坑井近傍探査技術のコンセプト

現在の技術開発事業①
地熱貯留層探査技術開発事業
酸性地熱流体探査技術
 地化学：地表の地質・地科学データ、坑井地質データに基づいて、酸性地熱流体の腑存・分布状況を把握することを目的とした技術。酸性地熱流体の腑存リスクを把握するための地化学フローチャートモデルを作成。
 シミュレーション：酸性地熱流体分布の推定をシミュレーションにより３次元的に把握することが目的の技術。ＨＣｌ型、ＳＯ4型の代表フィールドを対象に検証作業を実施。

３次元THCシミュレーション（ｐH）（例）高効率高密度探査技術
 弾性波：DAS-VSPを利用した断裂系探査技術の高度化・高密度化に向けた技術開発を実施するとともに、人工震源を必要としない微動探査技術開発の地熱探査への導入を図るための技術開発を行っている。
 小型MT探査機器：地熱探査において重要な物理探査手法の一つであるMT法において、探査機器の小型化や測定・処理・解析方法の見直しなどを行い、新たな探査技術を開発することを目標としている。
DAS-VSPによるイメージング（例）現在の技術開発事業②
地熱貯留層掘削技術開発事業
大偏距掘削技術開発：日本の地熱井掘削で標準的に使用される掘削機材を用いた大偏距掘削実現可能性の向上を目指す技術。
 トルク・ドラグ軽減機器の検証：大偏距井掘削などで用いられるトルク・ドラグの軽減に寄与する坑内機器の機構及び機構の差異について調査し、実坑井における適用可能性も検討。
 坑内計測ツール降下技術：地熱環境における高傾斜井における坑内計測ツールの効果に際する課題の整理と代替方法の検討を実施。

大偏距掘削のイメージ図

地熱貯留層評価・管理技術開発事業
 人工涵養技術：地熱発電所における地熱流体利用と自然涵養のアンバランスによる蒸気減衰に対して、地表水を地下深部に注水することで貯留層の活性化・安定化を図る技術を開発。令和２年より連続注水を実施しており、長期的涵養効果を評価中。
人工涵養のイメージ図現在の技術開発事業③
革新的地熱発電技術開発事業
 カーボンリサイクルCO2地熱発電技術：地熱貯留層のない高温地域等においても地熱発電を可能とするため、水の代わりにCO2を熱媒体として利用する革新的な発電技術を開発するため、以下の３テーマを中心に技術開発を実施。
 CO2地熱発電のための全体システム設計
 超臨界CO2を破砕流体とした神子地熱貯留槽造成技術
 地熱貯留槽内でのCO2流体挙動把握技術
最終的には、数万kW級の地熱発電の社会実装を目指す。
CRCO2地熱発電の概念図

 クローズド方式地熱発電計画策定：従来の熱水系に頼らない地熱発電に関する技術について、坑井内を熱媒体が循環するクローズド方式等地熱発電技術の、国内での技術的・経済的適用可能性を検討。令和5年8月に検討結果を公表済。

地熱発電の促進に資する技術支援事業
地熱発電開発促進を担う地熱事業者は、探査開発の現場において多くの技術的な課題に直面しているが、これまでその課題を拾い上げるような支援スキームは存在せず、十分な研究開発予算を保有しない地熱事業者により、課題が放置されている状況であった。
現場に存在する技術的課題を解決することは実用化に直結することが期待され、直接的に事業者が実施する地熱探査開発を加速化させることが可能になるのみならず、成果を地熱業界で共有することにより、地熱業界全体の技術的底上げが達成されることが期待できる。
2030年地熱発電導入目標量の達成に向け、共同研究スキーム「地熱発電の促進に資する技術支援事業」を令和６年度より開始予定：
 概要：大規模地熱開発（1,000kW以上）を目的とした探査・掘削・貯留槽評価管理等に対する技術支援（新規性のある技術の開発、新規性のある機器の製造、新規性のある技術の導入や応用に関する可能性調査、現地試験、実証試験などが対象）を目的とした共同研究。
 応募資格：国内のスタディ対象フィールドにおいて、大規模地熱開発を目的とした坑井掘削を伴う探査開発や大規模地熱発電を実施している本邦法人あるいは同法人に出資する本邦法人。
 実施期間：単年度契約が原則。最長2年間の提案可、ただし2年目以降の契約は保証しない。
 費用負担：機構負担は50％原則、費用上限額は検討中。
 報告書：毎年度末、報告書を提出して頂いてホームページ上に公開することとするが、報告書の内容に関しては相談の上決定する。

令和６年第１四半期中に公募を開始する予定

地熱井掘削のための自主保安指針について
 JOGMECは、令和３年度に「地熱井掘削における自主保安指針」を作成公表。令和５年６月２９日に北海道で発生した蒸気噴出事故を受け、同指針の改定作業を実施中。
 学術研究、地熱開発事業、掘削事業の３分野の専門家９名で構成される「蒸気噴出対策技術検討委員会」を結成し、同指針の改定に関する議論を実施。
 令和５年１０月１２日に第１回の、１１月９日に第２回の委員会を開催し、その配布資料・議事要旨は機構ホームページですでに公開済（右図参照）。
 令和５年１２月１９日に第３回委員会を開催したのち、改定した同指針を令和５年度中を目途に機構ホームページに公表する予定としている。
（https://www.jogmec.go.jp/news/release/content/300386024.pdf）

ご清聴、誠にありがとうございました