未来社会を支える温暖化対策技術シンポジウムin 関西 2022

CO2地中貯留技術実用化向けての取り組み－研究開発から実用化・事業化への推進－

二酸化炭素地中貯留技術研究組合・技術部長(公財)地球環境産業技術研究機構（RITE）
CO2貯留研究グループリーダー
せつ

じきゅう

薛 自求
Ziqiu Xue (xue@rite.or.jp)

１．温故知新－CO2-EOR/ CO2地中貯留
Before looking ahead, let’s review the journey so far(DOE, 2020)

実用化？

圧入規模：100万トン/年

日本： 長岡CO2圧入実証プロジェクト始動

米国： テキサスFrioプロジェクト始動

2

(DOE, 2022)

CCS/CDRの役割を正しく理解しましょう！ Who needs  How to deploy

3

(DOE, 2022)

4

(DOE, 2022)

米国全土が６つの地域に、各地域では年間圧入量や坑井当たりの圧入能力が異なる

年間圧入量の合計： 1,660 Mtpa

1本の坑井の圧入能力： 0.2, 0.25, 0.4, 0.5, 1, 2 MTPA /well52050年時点で年間圧入量が： 120 Mtpa

1本の坑井の圧入能力： 0.5 MTPA /well
6

２．国内CO2地中貯留事業の実施に向けた事業環境整備（長期ロードマップ検討会、CCS事業・国内法検討WG、CCS事業コスト・実施スキーム検討WG）

7

89(Ogawa et al., 2011)

全国貯留ポテンシャル：約1,460 億t-CO210

METI(2020)

11

12

３．我が国における初期のCCSプロジェクトのイメージ①商⽤設備（製鉄所、⽕⼒発電所）、②油ガス⽥、③化学産業（アンモニア、エチレンプラント）＋輸送（PL・船）＋油ガス⽥ and/or その他地下情報が豊富な地点
昇圧

陸上パイプライン輸送
製鉄所

⽕⼒発電所

地下情報が豊富な地点

アンモニア／エチレン昇圧

液化 タンク

液化CO2船タンク 昇圧・昇温

払出設備船舶輸送

受⼊設備

液化 タンク

液化CO2船

払出設備

船舶輸送

油ガス⽥
タンク 昇圧・昇温

油ガス⽥

受⼊設備

油ガス⽥

地下情報が豊富な地点

関係する業界と研究組合員
CO2排出企業
電力(電源開発)､化学産業
油ガス田(三菱ガス化学)

コンサル・エンジニアリング企業等

商社（ファイナンス、ビジネスモデル）

⽯油・天然ガス関連企業

商社技術サポート企業

大成建設、応用地質

伊藤忠商事

INPEX、JAPEX、JX石油開発

伊藤忠石油開発

13

三菱瓦斯化学14⼆酸化炭素地中貯留技術研究組合体制の⾒直し設立（2016.4）当時

・CCSの研究機関を一元化し、知見を蓄積するとともに、研究開発（国からの委託等）を中心に活動し、併せて人材の確保、育成を図ることが主なミッション

技組の体制と概要【構成組合員】 RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質【研究テーマ】 (1)大規模CO2圧入・貯留の安全管理技術の開発(2)大規模貯留層の有効圧入・利用技術の開発(3)CCS普及条件の整備、基準の整備体制の見直し（2020.10）

・CCS実装技術開発に向け、プレーヤー（組合員）の拡大を図り、実フィールドでの技術（光ファイバー、マイクロバブルCO2技術）検証を主体とした研究体制（国からの補助事業）に徐々に移行する。
【構成組合員】 RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質、電源開発、JX石油開発

体制の更なる見直し・強化（1）（2021.6）

・CCS技術の社会実装に向け、CCS普及条件の整備（CCS全体コストの評価、インセンティブ制度設計支援など）を行うとともに、CCSのビジネスモデルの検討を行い、次期CCSプロジェクトに向けた活動を展開する。そのために、更なるプレーヤーの増強、体制強化を図る。
【構成組合員】 RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質、電源開発、JX石油開発、伊藤忠商事、伊藤忠石油開発

体制の更なる見直し・強化（2）（2021.11）

・我が国におけるCO2有効貯留量評価からCCS事業性評価までをフォローするSRM手法の開発、並びに CO2供給 方法･地点、輸送方法、貯留層の不確実性等を考慮した事業性総合評価・社会合意形成の構築を目指したSLO手法の開発を加速するため、新たなプレーヤーを補強する。
【構成組合員】 RITE、AIST、JAPEX、INPEX、大成建設、応用地質、電源開発、JX石油開発、伊藤忠商事、伊藤忠石油開発、三菱ガス化学

15 Scaling up to Commercial-scale
2050年に向けて、徐々に拡大するケース（我が国のCCS導入のあり方に係る調査事業）調査報告書
https://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2019FY/000145.pdf

Low‐cost ： Capture （随伴ガス、高濃度CO2）
Transport （排出源と貯留サイトの距離）
Storage （モニタリング技術の統合、効果的運用）
Low‐risk ： Storage （サイト選定＆評価、自然地震＆微小振動
CO2漏洩・漏出＆環境影響）
Start‐early & Start‐small：できる事業から始めよう

16

SRM: CO2 Storage Resources Management（経済性評価込み）

Nakajima and Xue (2019)

RITE (2006)

RITE (2006)
Source: GCCSI
17

複数の実想定サイトを対象とするSRM検討の成果イメージ

 貯留対象層の差異：深部塩水性帯水層、水溶性ガス地層、生産性低下ガス田
 地域特性の差異：堆積盆規模、既存

国内の未調査地域／既存データが乏しい地域（基礎調査対象外）の貯留サイト調査への知見提供

データ・情報量＆品質

SRM検討の目標



開発シナリオ
民間主導のCCS事業(先進的事業への提案)

CO2回収・輸送・貯留トータルシステムのコスト試算ツール作成中

CCS事業の経済性モデル検討（事業モデルとそのコスト試算）（石炭火力、ガス火力、製鉄所など）
18

https://www.businessinsider.jp/post-234099

埋める
場所はあるか

コストが高い安全性の向上＆コスト削減、地域社会の理解（地震や漏洩への懸念解消）
19

Fiber Optic Sensing for Multi‐purpose Data Acquisition (DTS,DAS, DSS) and Permanent Monitoring for CO2 Storage,
North Dakota, United States （日米CCUS協力事業）
米国North Dakotaサイトでの技術実証試験
 Optic fiber cables (designed byRITE) installed behind casing of twoObservation Well

deep wells (Injection & Observation:2.1 km) and two ground water wells(depth: 600 m).
 SOV-DAS/VSP for CO2 plumemonitoring (180kt/year x 20 years)

Injection Well

 Coupled analysis of InSAR and DSS
from the shallow water wells

US/DOE

CO2 Injection: 16 June 2022, 180 kt /year Which depth & how much theClass VI Approved(Oct. 2021)

deformation occurs in subsurface
and how it migrates to surface
20

DSS for Geomechanical Monitoring
Water Injection Test (1/2)

Amer et al., Submitted to IJGGCStrain profile suggests injection profile, revealing reservoir heterogeneity

21

DSS for Geomechanical Monitoring
Water Injection Test (2/2)
9:50 (10 min afterbreakdown)

Strains from
Rayleigh shift

Amer et al., Submitted to IJGGC

Perforatedzone

Pressure Breakdown

22

Strong correlation between strain and particle size (lithology)
particle size: large size, uniform
particle size: wide range, small sizeAmer et al., Submitted to IJGGC

23Collaborations: RITE‐CSIRO
Fiber Optic Sensing for Fault Zone
Mapping and Stability Monitoring（日豪CCUS協力事業）
In Situ Lab / SW-Hub: SouthPerth Fault zone mapping and monitoring with
Strain Sensing (RITE) coupled withtemperature and acoustic sensing (CSIRO)
24

Theoretical distributed strain sensing measurements
are shown in purple for slip on either type of fault

the relationship between fault core/gouge, principal slip surfaces, and the ‘fault
damage zone’ FY2022: 2D seismic survey, seismometer, strain interrogator and tiltmeter deployment, waterinjection test FY2023～: new well drilling and fiber cable installation, water injection, fault zone mapping25

Field Experiments on Well Integrity/leakage Monitoringwith Distributed Fiber Optic Strain Sensing
at our pilot site, Chiba Japan
Optic Fiber Well
#1
(Depth: 300m)

A New Well Drilling(Depth: 180m)

Observation Well
#1
(Depth: 230m)

Optic Fiber Well #2(Depth: 240m)

leakagedetection

How optic fiber responses to the well drilling in various distances?

26

Results of Fiber Optic Response during the Well Drilling

Drilling Record

It’s useful for small leakage detection to secure caprock and well integrity
27

Fiber optic strain response detected even 9m away from the drilling well !

28

29

Collaborations Between RITE‐CO2CRC
Fiber Optic Sensing for Fault Leakage Monitoring
DAS (Acoustic), DSS (Strain), DTS (Temperature)（日豪CCUS協力事業）

New wells ?

RITE-CO2CRC @Otway

 FY2022: shallow well drilling, fiber cable installation, baseline (strain, temp) monitoring FY2023～: water / CO2 injection, fault leakage detection, DAS/DSS/DTS monitoring30

２．CO2地中貯留技術の実用化・事業化へ
投資

環境Cathcart et al., 2013
安全性政策

社会的受容性法規

技術開発や知見の提供

Research & Development

Demonstration, Deployment

実用化には、技術開発以外の要素（安全性、経済性、社会的受容性、法整備）

31

Carbon capture and storage is not a single technology, but rather
a series of technologies and scientific breakthroughs that work inconcert to achieve a performed outcome, one that will play asignificant role in the future of energy and our planet.

Risk Communications

32

技術開発（technology development）から話術（art of conversation）への変身（transforming）

Risk Communications Approaches
Uncertainties in Subsurface Characterization (Geology, Science and Technology), Policy and Regulation

 Public Concerns over Potential Risks  Sending Experts into the Community & Building

Relationships and Trust !
33

謝辞
この成果は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務の結果得られたものです。

34