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革新的環境技術シンポジウム◆

CO2地中貯留技術開発の世界動向とRITEの取組み(公財)地球環境産業技術研究機構（RITE）
CO2貯留研究グループ

村井

重夫

目

次

１．はじめに
２．CO2地中貯留技術開発の世界動向
３．RITEの取組み：CO2地中貯留技術開発
・モデリング技術
・モニタリング技術
・シミュレーション技術
・海域CO2影響評価手法
・ＣＣＳ技術マニュアル
４．まとめ
CCS：Carbon dioxide Capture and Storage、二酸化炭素回収・貯留

2ＣＯ２地中貯留のイメージ
分離・回収

貯留サイト（陸域）

圧入

輸送

分離・回収

貯留サイト（海域）

□
□

圧入井

パイプライン輸送

CO2
シール層（流体や気体をほとんど通さない泥岩層）

CO2

貯留層
（塩水を含んだ砂岩層）

RITE：長岡プロジェクトと基礎研究

日本CCS調査㈱：大規模実証試験の調査と計画

H12 (2000）年度～

H20 (2008）年度～

3長岡プロジェクト（ＣＯ２地中貯留実証試験）〔 試験サイト}〔プロジェクト概要〕

CO2貯留槽CO2圧入ポンプ
気化器

長岡
サイト

実施主体

（財）地球環境産業技術研究機構

プロジェクト期間

2000年FY～2007年FY

CO2圧入期間

2003/7～2005/1

CO2圧入量

約10,400t-CO2

CO2圧入レート

20～40t-CO2/日

CO2調達

市販品購入

モニタリング
CO2圧入井その他〔坑井配置とモニタリング〕〔圧入実証試験の概略〕
観
観
測
測
井
井

圧
圧
入
入
井
井

観測井４
物理検層
60m
液化CO2タンク
液化炭酸ガス
輸送ローリー

ヒータ ポンプ

地表

物理検層
観測井３

120m

物理検層
観測井２
40m

物理検層、弾性波トモグラフィー、
微動観測、地層水サンプリング他
2004/10/23に発生した新潟県中越地震（震度6）による影響なし〔CO2挙動の予測シミュレーション〕
１００ｍ

圧入終了時

圧入井１

｛弾性波トモグラフィー：CO2分布｝

ｷｬｯﾌﾟﾛｯｸ ( 泥岩 )

深度約1,100m
圧入層：Zone-2（背斜構造）

液体や気体を通さない層（厚さ約１４０ｍ）（ 層厚：12m ）（傾斜：１５°）（孔隙率：約20%、浸透率：約7md）

１００ｍ

１０００年後

帯水層
（砂岩）
帯水層
深部地下塩水層：約６０ｍ
深部地下塩水層：約６０ｍ

CO2 圧入部

圧入CO

2
地圧：11.3MPa、地温：47℃＜H17年度RITE成果報告書参照＞

4

＜大規模実証試験＞

日本ＣＣＳ調査（株）の大規模実証試験に向けた調査会社設立： 2008年5月26日、民間企業３６社（現在）●出資企業 (2011.7.) ：電力会社:11, 石油会社：6, エンジニアリング会社：5,
鉄鋼会社：4, 商社:4、ガス会社:2, 石油開発会社 ：2, 化学会社：1, セメント会社:1●設立趣旨：CO2の分離、回収、輸送、地中貯留の実証プロジェクトの調査他●現行事業 ：実証試験のための調査事業(1) 貯留層の評価に必要な地質調査等(2)実証試験に必要な設備の検討等
Fukushima Pref.
●連携機関：RITE、産総研、JOGMEC等

苫小牧

Depleted gas field

（北海道）

Iwaki

3次元弾性波探査他
Surveyarea:2×３km

沿岸域貯留のイメージ

北九州（福岡県） ボーリング調査

70km

N

IGCC
(Nakoso Plant)

勿来・いわき沖（福島県）.

海底パイプラインのルート調査他（中断中）＜http://www.japanccs.com/参照＞

5

＜大規模実証試験＞

我が国における大規模実証試験の動き
経済産業省の「CCS実証試験実施に向けた専門検討会」開催趣旨（抜粋）＜第1回検討会(H23.10.26.)資料３参照＞

１．背景と経緯：（１）ＣＣＳ大規模実証試験の実施の背景（２）ＣＣＳ大規模実証試験のこれまでの進捗状況① 苫小牧、勿来・いわき沖、北九州の実地調査を進めてきた。
② 勿来・いわき沖は当面調査を中止、北九州は更なる調査が必要③ 日本ＣＣＳ調査㈱から「貯留層総合評価」及び「実証試験計画（案）」が提出された。

２．検討会の目的：（１）「貯留層総合評価」及び「実証試験計画（案）」の妥当性について確認・評価を行う。
（２）ＣＣＳ大規模実証試験を進める上で評価すべき課題について、議論し、必要に応じて計画に反映する。
３．開催スケジュール：本年10月から12月に４回開催＜出典：経産省ＷＥＢサイト http://www.meti.go.jp/committee/kenkyukai/sangi/ccs/001_haifu.html＞

6

目

次

１．はじめに
２．CO2地中貯留技術開発の世界動向
３．RITEの取組み：CO2地中貯留技術開発
・モデリング技術
・モニタリング技術
・シミュレーション技術
・海域CO2影響評価手法
・ＣＣＳ技術マニュアル
４．まとめ
CCS：Carbon dioxide Capture and Storage、二酸化炭素回収・貯留

7

2050年CO2排出削減
半減のためのシナリオ（IEA）

排出量（Gt-CO2／年）

CCSの世界展開（案）CCS:19%62Gt

9.12Ｇｔ
48Gt
削減

28Gt

14Gt
2010

2020

2050

＜出典：IEA Energy Technology Perspective 2008＞

上記の達成に必要なCCSプロジェクト
プロジェクト
数2020年

発電CCS数
2020年

プロジェク
ト数2050年

CO2貯留量
累積2050年

理論貯留
可能量

総投資額
2010-2050

OECD北米

２９

１７

５９０

３８Gt

～４,６５０Gt

1130 USD ｂｎ

OECD西欧

１４

９

３２０

１６Gt

～９４０Gt475 USD ｂｎ

OECD太平洋

７

２

２８０

１４Gt

～９００Gt530 USD ｂｎ

中国・インド

２１

６

９５０

３８Gt

～３,０２０Gt

1170 USD bn

非OECD

２９

４

１２６０

３９Gt

～５,９９０Gt

1765 USD bn

世界（合計）

１００

３８

３４００

145Gt

～15,500Gt

5070 USD bn（註）OECD太平洋：オーストラリア、日本、ニュージーランド、韓国＜出典：IEA CCS Roadmap 2009＞8CCSプロジェクト数の推移
大規模ＣＯ２回収-貯留プロジェクトの件数増減は、新規プロジェクトの増加とプロジェクトの取消や遅延によって、約７５件にとどまっている。
運転中

設計・建設
計画確定

企画・評価
提案・調査

大規模ＣＯ２回収-貯留プロジェクトの数
2011年（74件）

2010年（77件）

2009年（64件）＜出典：GCCSI’ｓ Report “The Global Status of CCS :2011” （August, 2011）＞【2011年の新規プロジェクト例】 ①Medicine Bow CTL Facility (米)：EOR、②Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｓｈｅｎｇｌｉ Ｏｉｌ
Ｆｉｅｌｄ（中）：Post-combustion/EOR、③UK Ｏｘｙ ＣＣＳ Ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ(Drax)（英）：NER300 提案、ほか、８件【取消や遅延のプロジェクト例】 ①Ｍｏｕｎｔａiｎｅｅｒ PJ-Phase II（米国）、 ②Entergy Nelson 6 CCS
Project (米国)、③Emshaven Nuon magnum （蘭）ほか、11件

9CSLF閣僚会議において議論された課題
第4回CSLF閣僚会議開催：2011年9月22日、北京（Carbon Sequestration Leadership Forum、炭素隔離リーダーシップフォーラム）・参加者：エネルギー/環境担当大臣（CSLFメンバー：２４カ国＋EU）
・コミュニケ：「CCUS（炭素・回収・利用・貯留）の研究、実証、実現の10年における協力」

CSLFにおいて議論された内容：
１）ファイナンシャルギャップ削減のための対策をする。
・CCSにEOR等のCO2利用を加えてCCUSとする。
・CCSのCDM等財政メカニズムへの早期導入の働きかけをする。
・官民からの財政支援を支える政策の策定を進める。
２）その他の課題解決を進める。
・プロジェクトに関する情報の国際的な共有を促進
・CCS技術の研究・開発・実証のための世界的ロードマップの作成
・発展途上国へのキャパシティビルディングを促進、等＜http://www.cslforum.org/meetings/beijing2011/index.html ＞

10

CCSプロジェクトの現状（世界）CSLF認定プロジェクト他（主なプロジェクト）
Sask Power

Sleipner

WeyburnKetzinJanschwalde

TEAPOT
DOME

長岡プロジェクトMOUNTAINEERROADPort Tolle

RITE CO2分離膜
プロジェクトFrio
Otway

In Salah●完了プロジェクト（１０件）
1) Ketzin (ドイツ）2) Frio （米国） 他●実施中プロジェクト（20件）
1) Sleipner (ノルウェー）
2) Weyburn (カナダ）
3) In Salah (アルジェリア）
4） Otway (豪州） 他＜情報ベース：CSLF会合（2011.9.21.)＞●新規認定プロジェクト（６件）
1) Port Tolle (イタリア）
2) Janschwalde (ドイツ）
3) ROAD (オランダ）
4) Sask Power (カナダ） 他

CSLF Carbon Sequestration Leadership Forum): 炭素隔離リーダーシップフォーラム

11

米国DOEのCCS研究開発ロードマップ
2030年頃の本格的CCS実用化を目標にロードマップが作成されている。
2010

2015

2020

2025

2030

先進CO2回収技術のベンチ試験及びラボ試験
先進CO
2回収技術のベンチ試験及びラボ試験
先進CO
2回収技術の先進CO2回収技術のパイロット規模フィールド試験
パイロット規模フィールド試験

先進CO
2回収技術の実証試験
CO2地中貯留に関するベスト・
プラクティス・マニュアルの完成
第1世代CO2回収技術の実証実験
先進CO2回収技術の実証試験
第1世代CO2回収技術の実証実験
2010年を目処にした第1世代
地層への先進CO2注入
CO2回収技術の展開準備完了
大規模フィールド試験
2010年を目処にした第1世代
CO2地中貯留に関するベスト・
CO2回収技術の展開準備完了
プラクティス・マニュアルの完成

2030年を目処にした2030年を目処にした
先進型CO
2回収技術の先進型CO2回収技術の展開準備完了展開準備完了新規地層へのＣＯ２注入
大規模フィールド試験
新規地層へのＣＯ２注入
大規模フィールド試験

原図の各テーマの配置を回収と貯留に整理＜出典：DOE/NETL “Carbon Dioxide Capture and Storage RD&D Roadmap” Dec. 2010＞12

米国DOEのCO2貯留技術開発目標
貯留CO2量算定やCO2貯留能力予測の信頼性を確保し、ベスト・プラクティス・マニュアル（BPM）を策定することが目標になっている。
年

炭素貯留研究開発活動の目標

2011年

大規模フィールド試験で2009年からの累積で少なくとも100万トンのCO2を注入
リージョナル炭素隔離パートナーシップ（RCSP）実証段階フィールド試験他で得た教訓に基づいてベスト・プラクティス・マニュアル（BPM)を作成する。

2013年

大規模CO2地中貯留プロジェクトを開始する。

2014年

少なくとも600万トンのCO2を地中貯留する

2015年

MVA(モニタリング・検証・算定)技術を開発し、貯留CO2の99パーセントを正味排出量削減として認められるようにする。
CO2トラップおよび貯留能力の改善を準商業規模で検証し、CO2貯留能力の予測が±30パーセントの精度で可能であることを実証する。

2017年

主要R&D、RCSPプロジェクト他で得た教訓を用いてBPMを更新する。

2020年

RCSPプロジェクトの注入後モニタリングに基づいて最終指針(BPM)を策定する。

自然漏れ経路および既存の坑井に関する漏洩軽減技術を実証する。
2025年

ECBM（炭層メタン増進回収）、ESBM（シェール層メタン増進回収）、または、玄武岩などの新しい貯留層をテストして、貯留コストの低減や鉱物化による長期貯留性の向上によって経済的ベネフィットを追求する。

＜出典：DOE/NETL “Carbon Dioxide Capture and Storage RD&D Roadmap” Dec.2010＞

13

目

次

１．はじめに
２．CO2地中貯留技術開発の世界動向
３．RITEの取組み：CO2地中貯留技術開発
・モデリング技術
・モニタリング技術
・シミュレーション技術
・海域CO2影響評価手法
・ＣＣＳ技術マニュアル
４．まとめ
CCS：Carbon dioxide Capture and Storage、二酸化炭素回収・貯留

14

CCS実証事業の安全・環境に関わる基準＜H21年8月7日経済産業省公表＞
公表資料：「CCS実証事業の安全な実施にあたって」
趣旨：CCSの大規模実証事業を実施する際に安全面・環境面から遵守することが望ましい基準を示したもの（１） CCS関連施設設置にかかる安全確保（８） 異常が発生した場合に採るべき措置（９） 周辺環境への影響評価（２） CO2輸送にかかる安全確保（３） 圧入するCO2の濃度基準（４） CO2圧入・運用時の安全確保（５） 坑井の掘削・閉鎖にあたっての安全確保（６） CO2貯留に際して地質面から検討すべき事項（７） モニタリング

安全性評価技術の開発: ①地質構造モデル、②CO2 モニタリング、③長期挙動予測技術、④CO2 移行シミュレーション、 ⑤環境影響評価15

＜研究体系＞

地中貯留安全性評価技術の開発

貯留性能評価手法

2011年11月10日改定

CO2移行解析
移行シナリオ作成（FEP)

地震波探査・
既存地質ﾃﾞｰﾀ・ｺｱ分析ﾃﾞｰﾀ

移行経路設定地層モデル構築X線CT、Petrel
シール層
遮蔽性能評価

地質モデル

地層モデル設定
地下水流動解析
断層影響評価坑井健全性モニタリング技術開発
常設OBC・光ファイバ・弾性波トモグラフィ

長期挙動予測ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ技術開発
TOUGH2
ヒストリーマッチング

ＣＯ2移行
シミュレーション技術開発
漏出ﾌﾗｯｸｽ
漏出範囲

環境影響評価手法開発
海域CO2監視技術開発

リスク評価

貯留層内CO2挙動解析技術

長期挙動予測手法の開発

貯留技術・安全評価のマニュアル化
標準化（CCS-ISO）

CO2移行解析手法の開発
環境省許認可対応

JCCS技術連携

16

ＲＩＴＥにおけるＣＯ２地中貯留技術の開発手法
ＲＩＴＥでは、貯留層モデルをベースにして、ＣＯ２分布のシミュレーションを行い、その結果を坑底圧他によってヒストリーマッチングし、貯留層モデルの高精度化を進めている。
「ヒストリーマッチングによる貯留層モデルの高精度化」

 貯留層モデル構築
ＣＯ２分布シミュレーション技術開発
ヒストリーマッチング
・坑底圧
・貯留層圧

・ＣＯ２ブレークスルー時間
・震探トモグラフィー✓貯留層モデルの高精度化✓浸透率の異方性考慮

貯留層モデルの展開＜http://www.rite.or.jp/Japanese/labo/choryu/workshop/indonesia-japanws2011/files/Dr.%20Ziqiu%20Xue%20Presentation.pdf＞

17

＜モデリング技術＞

地層モデリング技術の動向

CCSのための地層モデリング技術は、石油生産のための地層モデリング技術を利用してきている。石油生産の分野では、近年、岩石物性や地層傾斜等まで加味したモデルを作成する動向にあるが、CCSの分野では高精度化の研究が始まったところである。

長岡実証サイトの貯留層分布（OB-4,OB-3,IW-1,OB-2の物理探査と坑井データ）

堆積相解析（IW-1深度1103～1104ｍ(MD)の岩相）

RITEでは、長岡プロジェクトの各種データについて深度の整合性を取るとともに、堆積層の岩相データ等を統一してモデル化することを始めた。
＜H22年度RITE成果報告書「二酸化炭素貯留隔離技術研究開発」＞

18

＜モデリング技術＞

地層モデリング技術の開発

目的：堆積地層全体の把握（堆積の過程とCO2圧入後の変化を理解するため）
目標：長岡サイトにおける地質層序の全体把握
地層モデリング技術構築の進め方：
震探データ

岩石データ
試料データ

掘削位置
坑井の方位
坑井の健全性
裸坑時の物理検層記録

3次元地震探査
坑井VSP

カッティングスコア
地表地質データ
岩相、微化石掘削地点での深度方向の層序・坑井間の対比

サイト全体の地層の累重形態を把握

坑井データ

NO.4 Core(2/2)

4-6
4-7
4-8
4-9
4-11

岩相・堆積時期・環境の確定
坑井間の対比Petrel＊を用いてデータを統合＊Schlumberger 社の地質モデル構築ソフトウｴア

貯留層をモデル化した事例＊Schulumberger社の地質モデル構築ソフトウエア

4-10
4-12

（例）コア試料の詳細データ等をPetrelへ入力
1,000年後のCO2分布

１００ｍ

CO2挙動予測シミュレーション等への適用

19＜モデリング技術／岩石データ評価＞

RITEによるCO2-水置換メカニズムの研究（弾性波-比抵抗・X線CTによる基礎的研究）

シーリング

電極取付け

測定試料

圧入された超臨界CO2 の分布変化(岩石：ベリア砂岩)

実験装置全景
圧力容器

圧力制御系

RITE
-JAPEX-JOGMEC
協力研究

超臨界CO2測量器

地下環境再現用高圧容器
CO2 圧入圧入CO2の分布

X-線 CT装置

20＜モデリング技術／岩石データ評価＞

遮蔽性能評価技術の開発
遮蔽層の超臨界CO2スレッショルド圧力測定

遠隔操作による計測・制御
測定試料

圧力容器（中央），
4台のシリンジポンプ（右上），操作バルブ（左）で構成
測定方法： 段階昇圧法／残差圧力法
通常測定条件： ２５ＭＰａ、４０℃
通常測定範囲： 0.1～2MPa、0.5～2.0μD

測定中の恒温試験室

21

＜モニタリング技術＞

CO2モニタリング技術の動向

海底下CO2地中貯留のCO2モニタリング技術としては、マルチストリーマー方式の反射法
地震探査が一般的であるが、日本CCS調査会社による苫小牧沖でのモニタリングでは再設置型OBC（Ocean Bottom Cable）方式の地震探査が採用されている。一方、石油生産分野の油層モニタリングでは常設型OBC方式の地震探査が採用され始めている。
マルチストリーマー方式

発振船

再設置型OBC方式＊OBC：Ocean Bottom Cable、海底ケーブル

OBC

油層
Valhall油田（北海）の常設OBCによる油層モニタリング＜BP社Valhall：Life of Field Seismic 資料より＞

22

＜モニタリング技術＞

常設OBCモニタリング技術の開発
目的：沿岸域海底下CO2地中貯留のモニタリング技術を開発する。

目標：（１）実海域における常設型OBCケーブルの性能を評価する。
（２）観測データの解析・有効利用技術を開発する。
（３）常設OBCケーブルの計測レイアウト最適化技術を開発する。
Ｈ22年度成果：（１） 実海域実験（可能性探索）
H23年度計画：（１） 実海域観測（長期観測）、（２）データ解析

常設OBC観測システム概念図
観測システム概念図
発振船
発振船（50t程度）（50t程度）

圧縮空気を用いる
圧縮空気を用いる
小型振源
小型発振源

海底ケーブル（約1.6km／H22年度）
海底ケーブル（約1.6km ）観測小屋（データ収集）観測小屋

常設型OBCケーブル（アーマード式）

センサーモジュール23

＜モニタリング技術＞

陸上からの埋設作業

圧縮空気を用いる小型発振作業

発振船（兼測量船）

圧縮空気を用いる小型振源（４８０cu.in)

圧縮空気を用いる
小形振動発射状況

24

＜モニタリング技術＞

21:20:00

陸側

自然地震観測記録例
Hydrophone (BPF:5-8-45-50Hz)

海側

P波

S波

21:21:00

表示トレースの相対振幅は保存

空知地方南部（M2.6）（註１）Y1、Y2、X(inline）も観測

2010 8 30 21:20 1.0 43゜ 2.8'N 142゜ 5.8'E 152km 2.6M
（註２）胆振地方中東部のM0.8の自然地震も観測

25

＜モニタリング技術＞

微小振動観測（日米CCS協力）

場 所： ミシシッピー州 Cranfield oil field
圧 入： Phase1:2008年3月～（Phase 6：2012年）
CO2 源：天然のCO2ガス（ﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝ輸送）
貯 留： 枯渇油層へのEOR
貯留層 ：白亜系のTuscaloosa砂岩層 (深度約3,000m)
米国の計画： SECARB（RCSP)がフェーズⅢを実施
・大規模帯水層貯留の実証とﾓﾆﾀﾘﾝｸﾞ・2009年11月～

http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/states/seismicity/index.php

Delhi

Cranfield
Cranfield

Hastings

米国の地震分布と観測サイト②24-3③ELG #7①44-6④31 DAS

微小振動計

貯留層の露頭⑤45 F2 & F3
⑥68-3

2km

微小振動計の配置計画図(●が振動計の位置)
微小振動計の配置計画（案）● ：設置位置
km※

3
1～

約4km
ボーリング孔(深度30-100m)
3成分微小振動計

微小振動観測システムの詳細

微小振動観測ｼｽﾃﾑ

３成分振動計原油採掘井戸圧入坑

基本的配置（案）26

＜探索中のモニタリング技術＞

光ファイバーを用いた岩石基本特性試験
目的：坑井及び地層の監視

COTDR原理dνr
 0.15GHz /μεdεdνr 1.5GHz / ℃
dT

TOP
TOP

⑪

25mm
⑦
25mm

⑨

⑧
5ch
6ch
④

③

7ch
8ch
⑥
3ch

⑤

4ch

1ch
2ch

25mm

⑩

①

②

10mm
strain gage

BTM
optical fiber

図１ 3種類の後方散乱光

図３ 光ファイバーとひずみゲージの配置図

純水

CO2

TDS 303

NBX-7020

Strain(με)

（ひずみ）

250
①
②
③
④
⑤
⑥

200

⑦
⑧
⑨
⑩
⑪

150

100

50

0
オイル

-50

図２ 実験システムの模式図と写真検討中の測定方法
・PPP-BOTDA（pulse-Pre-Pump Brillouin Optical Time Domain Analysisi）
・COTDR（Coherent Optical Time-Domain Reflectometer）〔Rayleigh〕

0

2

4

6
Elapsed Time(hour)

8

10

12

（CO2圧入時間）

図４ CO2注入に伴うひずみの変化（COTDR測定）
27

＜シミュレーション技術＞

CO2流動シミュレーション技術の動向（１）CO2挙動予測シミュレーターとしては、GEM-GHG、ECLIPSE、TOUGH等が利用されてきた。この中で、TOUGH系コードは、連成解析１～５）や大規模問題６）において、その可能性を高めている。
化学
変化

C

C:Chemistry
H:Hydraulics
T:Thermal
M:Mechanics

流体
移動
熱
移動

CO2の移行を検討するには地層中の温度変化を考慮する必要があり、それによって、流体の粘性が変化し、熱の移動も変化する。
したがって、個々の物理現象の支配方程式を関連付けて解く必要がある。

T

H

地盤
力学

M

TOUGH2系解析コードでは、水相と液相CO2と気相CO2の全ての組合せを扱える可能性があり、T-H-M-C連成解析への適用性が期待されている。

28

＜シミュレーション技術＞

CO2流動シミュレーション技術の動向（２）TOUGH系コードを用いた、連成解析１～５）や大規模問題６）の研究事例
連成解析の対象プロセス

解析対象

物質
輸送

地盤
力学

キャップロックの劣化○○

鉱物トラッピング○

断層からの漏洩

熱
輸送

○

地表面隆起
誘発微振動

○

化学
反応

文献名
Rutqvist and Tsang (2003)１）○

Xu et al. (2007) ２）

Pruess (2007) ３）○○○

Rutqvist et al. (2009) ４）○○

Rutqvist et al. (2010) ５）

１） Rutqvist and Tsang (2003); Proceeding of the TOUGH symposium 2003, May 12 2003
２） Xu et al. (2007); Chemical Geology, 242, pp319
３） Pruess (2007); Environ. Geol., Vol. 43, No.8, 1677
４） Rutqvist et al. (2009); Int. J. Greenhouse Gas Control, doi:10.1016/j.ijggc.2009.10.017
５） Rutqvist et al. (2010); Proceeding of the 44th U.S. Rock Mechanics Symposium, No.502

６）Yamamoto et al. (2009); int. J. Greenhouse Gas Control, Vol. 3, p586
29

＜シミュレーション技術＞

長期挙動予測シミュレーション技術の高精度化【H22年度】

相対浸透率１） TOUGH2を用いたコア試料内CO2流動シミュレーションの試行（CO2注入量とCO2飽和度の関係について比較）
２）「観察窓付き気液分離装置を用いた相対浸透率測定方法の開発」（流動シミュレーションのためのパラメータ高精度化）

水飽和度【H23年度】

１）TOUGH2を用いた長岡プロジェクトのCO2挙動シミュレーション
２） TOUGH2を用いたコア試料内CO2流動シミュレーション【今後の展開案（RITE)】

１）大規模CO2地中貯留実証試験への適用
２）CO2移行解析における多相流挙動のシミュレーションへの適用
30

＜環境影響評価技術＞

環境影響評価技術分野における動向
英国及びEUではCCSの環境影響評価に関して、地元への理解促進や合意形成のための、ガイドライン作成や理解促進、及び、海洋生態系への影響データの取得等が計画されている。

RISCS（Research into Impacts & Safety in CO2 Storage）：
目 的 ： CCSの環境影響に関する理解促進
期 間 ： 2010年1月～2013年12月
メンバー ： EU諸国のほか、オーストラリア、米国、カナダも参加
期待成果 ： “Guide for Impact Appraisal”の策定＜http://www.riscs-co2.eu/Home.aspx?section=1＞

ECO2（Sub-seabed CO2 Storage ; Impact on Marine Ecosystems）：

目 的 ：海底下CCSの海洋生態系への影響評価
期 間 ： 2011年5月～2015年4月
メンバー ： EU諸国が主体、日本・オーストラリア・米国との協力を模索中
期待成果 ： ”Best Practise Guide”の策定＜http://www.eco2-project.eu/international-collaboration.html＞

QICS（Quantifying and Monitoring Potential Ecosystem Impacts of Geological Carbon Storage）：
目 的 ： 環境影響評価手法の開発とフィールドデータの取得
期 間 ： 2010年1月～2013年12月
メンバー ： PML,SAMS,BGS,NOC,Herit-Watt大、Edingburgh大、日本
期待成果 ： CO2漏洩評価手法の開発、CCS受容性向上のための科学的根拠＜http://www.bgs.ac.uk/qics/links.html＞

31

＜環境影響評価技術＞

ＣＯ２移行解析技術と海域環境影響評価技術の開発
海底下CCSの本格的導入に向けて、貯留層から海底へのCO2移行の不確実性に対して科学的根拠に基づく、地域市民への安全性の説明、および、地域市民の合意獲得が重要な課題になっている。

①地層シミュレーション・地層中CO2漏洩TOUGH2モデル他② CO2移行シミュレーション
・底泥中CO2移行CANDIモデル他

社会的受容性の向上③ CO2拡散シミュレーション
・海水中CO2濃度分布予測他④環境影響評価

環境影響評価CO2 拡散シミュレーション
底泥
CO2 移行シミュレーション

・生態系予測シミュレーション
・QICSプロジェクトへの参加

溶存態CO2地層シミュレーション

CO2貯留層・CO2移行安全性評価の技術マニュアルの作成
・環境安全性に関する地域関係者への技術的根拠の提示
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＜環境影響評価技術＞

英国QICSプロジェクトにおける研究協力
Natural Environment Research Council(英）の資金による「貯留層から海底へのCO2移行を模擬した実海域における CO2漏洩実験」に参加して、海底下CCSの環境影響評価手法の開発を行う計画である。
QICS：Quantifying and Monitoring Potential Ecosystem Impacts of Geological Carbon Storage
これまでの研究成果（RITE)QICSプロジェクトの研究計画＜http://www.bgs.ac.uk/qics/about.html＞

ベンティックチャンバー実験（H16-17年度：
ノルウエーとの共同現場実験）

QICSプロジェクトとの協力計画（RITE案）

微生物の活性測定（H21-22年：高精度測定法を開発）

１）RITEの研究協力テーマ（提案中）①微生物の活性変化測定②カメラ記録による大型生物の行動変化調査
２）日英の共同研究テーマ①生態系影響予測シミュレーションモデルの開発

英国メンバー：・Plymouth Marine L.、
Scottish Ass. Marine L.
BGS、Heriot-Watt大、Edingburgh大、
他１０機関
日本メンバー：・RITE、東大、九大、産総研、電中研、 33

＜ＣＣＳ技術の標準化＞

BPM（ベスト・プラクティス・マニュアル）作成の動向
主な対象項目

地域

発行者

日本

METI

分
離
回
収

貯
留

安
全
評
価

輸
送

M
V
A

△

△

○

○

△

○

○

○

2009

BPM（５種類）

20092010

EPA

UICプログラム／マニュアル

20102011

WRI

CCSガイドライン／コミュニケーション

20082010EU

CCS指令／ガイダンスドキュメント（４種）

20092011

DNV

CO2QUALISTORE／ＣＯ２Ｗｅｌｌｓ

20102011

CO2STORE

BP for the storage CO2 in saline aquifers

2008

CO2CaptureTechnical Basis for CO2 Storage他

20092010○

CO2CRC

Ｓｔｏｒａｇｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ Estimation他

2008

○

EU

豪州

発行年

CCS実証事業の安全な実施にあたって

DOE/NETL

米国

BPM／ガイドライン資料名

○
○

○

○

△

△

○

○

○

△

○

△

○

BPM：Best Practice Manual、ＭＶＡ：Monitoring-Verification-Accounting、ＷＲＩ：ＷｏｒｌｄＲｅｓｏｕｒｃｅs Ｉｎｓｔ.、ＤＮＶ：Ｄｅｔ Norske Veritas△

34

＜ＣＣＳ技術の標準化＞

RITEにおけるＣＣＳ技術マニュアルの作成
１．目標：長期挙動予測手法の開発とCO2移行解析手法の開発成果をまとめ、貯留技術や安全性評価に関するCCS技術マニュアルを作成する。
２．今年度の予定
２．１．海外BPMやガイドラインの収集
２．２．CCSの工程や技術項目の分析

35

目

次

１．はじめに
２．CO2地中貯留技術開発の世界動向
３．RITEの取組み：CO2地中貯留技術開発
・モデリング技術
・モニタリング技術
・シミュレーション技術
・海域CO2影響評価手法
・ＣＣＳ技術マニュアル
４．まとめ
CCS：Carbon dioxide Capture and Storage、二酸化炭素回収・貯留

36

ＲＩＴＥのＣＣＳ安全性評価技術開発事業の概要
全体計画：ＣＣＳ実施における安全性評価・社会的信頼性醸成に必要な基盤技術や手法の開発に取り組むとともに、ＣＣＳ大規模実証において発生する技術課題の解決策を検討する。

Ｈ２３年度の主な事業：
１） 貯留性能評価手法の開発
・わが国特有の地質特性を反映した地層モデリング手法等の開発
２） 貯留層内のＣＯ２挙動解析
・長岡サイトの物理検層等のデータを分析してＣＯ２貯留メカニズムを解析する。
・ＣＯ２長期挙動シミュレーションの高精度化を行う。
・米国ＣＣＳサイトで微小振動観測し、ＣＯ２圧入との関連性を検討する。
・沿岸域で適用可能な弾性波探査手法の有効性を明らかにする。
３） 貯留層外部へのＣＯ２移行解析
・断層等についてＣＯ２移行への影響を評価し、環境影響評価手法を開発する。
４） ＣＣＳ推進基盤の確立、及び、社会的信頼性の確保
・国内外ＣＣＳ関連組織との連携、海外ＣＣＳ動向調査、ＣＣＳ理解促進活動を通じて、安全性・信頼性の構築に資する情報を整備する。
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CCS分野におけるRITEの国際連携
GHGT-11

CanadaWeyburn-Midale Project
AQUISTORE Projects

18-22, November, 2012
Kyoto
Kyoto International Conference. Center
Organized by RITE and
IEA-GHG R&D Programme

EuropeJapan-EU CCS Expert
Meeting

RITE

QICS Project (UK)CO2 Field Lab (Norway)
RITE-NTNU (Norway)

R&D
of CO2 Capture& CO2 geological storage

China

FS on IZEC

Organization
IEA-GHG R&D
IEA

CSLF

USA
Japan-US collaboration
LBNL

SECARB

NETL (Capture)

CSLF Project
DOE

NETL

Stanford Univ. (GCEP)

CCS-EOR collaboration
CNPC

Australia
Indonesia
Collaboration on CCS
LEMIGASPERTAMINAITBTEAPOTDOME

MOUNTAINEERGCCSI (Global CCS Institute)

Callide Project
CSIRO (Loy Yang Power)

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まとめ
１．米国DOEのロードマップに見られるように、貯留CO2量の算定など
MVA（モニタリング・検証・算定）技術の開発と、BPM（ベスト・プラクティス・マニュアル）策定が、CCS実用化の技術的課題になっている。

２．RITEでは、ヒストリーマッチングによる貯留層モデルの高精度化と海底下CO2移行安全性評価を進めている。
２．１．坑井・震探・岩石データを統合する地層モデリング技術の開発
２．２．常設型OBCによる海底下CO2地中貯留モニタリング技術の開発
２．３．TOUGH２を用いるCO2流動シミュレーション技術の開発
２．４．海底下CO2移行シミュレーションと環境影響評価技術の開発
３．RITEでは、BPMの事例を調査し、ＣＣＳ技術マニュアルの素案作成を開始した。
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本報告は経済産業省の委託事業「二酸化炭素回収・貯蔵安全性評価技術開発」の成果をもとに作成されています。

公益財団法人 地球環境産業技術研究機構
Research Institute of Innovative Technology for the Earth
URL：http://www.rite.or.jp、CO2貯留研究G：CO2srg@rite.or.jp 40 40