CO2 貯留研究グループ

研究活動概説CO2 貯留研究グループ
実適用を目指す CO2 貯留技術開発の取り組み
１．CO2 地中貯留技術研究開発

果を用いて長期挙動予測シミュレーション技術の高精度化を図る。

CO2 地中貯留は、温室効果ガスである CO2 を大気に放③貯留層外部への CO2 移行解析

出することなく地下に安全に閉じ込めるための技術であり、油層に CO2 を圧入して石油の増進回収を行う EOR、貯留層外部への CO2 移行の主因とされる断層や廃坑井炭層に CO2 を圧入してメタンを回収する ECBM、枯渇ガス等について、CO2 移行のモデリング手法や解析手法を検討

田への隔離、塩水性帯水層に貯留する方法などがある。こし、海域環境影響を監視するためのモニタリング技術等をのうち、RITE が取り組んでいる帯水層貯留では、貯留層（砂開発する。

岩）上部にガスや液体をほとんど通さないシール性の高いこれらの技術を現在計画中の CCS 大規模実証試験に適キャップロック（泥質岩）が存在し、CO2 を長期に安定し用し、我が国における CCS 事業を推進することを目標とて貯留することが可能である。

している。なお、2011 年度には次のような実績をあげることができた。

・長岡サイトでの CO2 挙動解析
2003 年 7 月から 2005 年 1 月にかけて、新潟県長岡市
岩野原基地（国際石油開発帝石株式会社）において、計10,400 トンの CO2 を地下 1,000m の塩水性帯水層に圧入した。圧入終了後も地下の CO2 の挙動を把握するため、坑井を利用して各種の現場測定を継続的に実施している。
2011 年度は物理検層、VSP 測定、貯留層の流体採取分析を実施して、CO2 圧入後の貯留状況の調査を行った。また、
図 1 CO2 地中貯留の概念図

これらの調査結果をもとにヒストリーマッチングを行い、長期挙動予測シミュレーション解析を進めた。なお、地中RITE では、貯留性能評価（地質モデリング）、CO2 挙動解析（モニタリング及び長期挙動予測）及び CO2 移行解析（安全性評価）に係る基盤技術の開発を進めている。
①貯留性能評価手法の開発
長岡 CO2 圧入実証試験サイトにおける弾性波探査、物理検層、コア試料の物性試験等の結果を基に、貯留層の地質構造を詳細に把握し、我が国特有の砂泥互層や砂礫層のような複雑な地質特性を反映した地質モデリングを行うことにより、貯留層の性能評価手法を開発する。
②貯留層内の CO2 挙動解析
長岡実証試験サイトにおける過年度並びに本事業において新規に取得する物理検層等のデータを総合的に解析し、図 2 比抵抗の変化率及び流体採取ポイント （観測井 OB-2）

CO2 貯留メカニズムを明らかにするとともに、これらの成22

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研究活動概説

貯留の実証試験は海外でも実施されているが、圧入後のテムの導入と評価を行っており、16 モジュール（800m）

CO2 挙動を継続的に監視しているのは長岡サイトだけであの OBC による内陸貯水池における性能評価実験を経て、り、その成果は世界から注目を集めている。

2010 年度には 24 モジュール（1,200m）による短期の実海域実験を実施し、その能力と有効性を実証した。2011年度においては、CCS 大規模実証試験サイトにおける実適用を視野に入れ、さらに 24 モジュール（1,200m）を追加した上で、相模湾平塚沖において長期間連続観測を実施した。今後も引き続き、常設 OBC による CO2 挙動モニタリング手法の実用化を進めていく予定である。

図 3 地層水中の溶解 CO2 濃度

・X 線 CT 画像解析による CO2 流動の可視化
帯水層を構成する多孔質砂岩層に圧入された CO2 の挙動を解明するために導入した最新鋭の X 線 CT 装置を用いることで、砂岩の空隙構造における超臨界 CO2 流動の可図 5 常設 OBC 観測システムの概念図視化に成功した。今後は、岩石の孔隙率及び CO2 飽和度を評価し、弾性波速度との関連付けにより CO2 モニタリング技術の向上を目指す。

図 6 常設 OBC 敷設作業

・CO2 圧入時の地層への影響に関する研究
図 4 砂岩における CO2 流動状況の可視化画像（左 : CT 画像、 右 : 圧入された CO2 （赤） を示す CT 画像）

CO2 圧入に伴う微小振動を観測するため、米国ローレンス・バークレー国立研究所及びテキサス大学鉱山地質学研究所の協力を得て、米国炭素隔離地域パートナーシップの・常設 OBC 長期現場観測試験
海底下の CO2 地中貯留におけるモニタリング技術としCO2 圧入サイト（ミシシッピー州クランフィールド油田）て、2007 年 度 よ り 常 設 OBC(Ocean Bottom Cable) シ スに微小振動計を計 6 台設置し、2011 年 12 月から観測を23

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研究活動概説開始した。今後、CCS 大規模実証試験及び実用化において物的ベースラインの調査法を検討するとともに、潜在的移安全に CO2 圧入ができるように微小振動観測技術を開発

行経路から海底付近に到達し、海水中に拡散する CO2 のする。

挙動予測モデルを構築し、海底生態系への CO2 影響評価
手法を開発する。

・環境影響評価
CO2 移行に係る安全性評価手法開発の一環として、海底２．日中 CCS − EOR プロジェクト

堆積物中における CO2 移行シミュレーションのベースと化石燃料の燃焼時に排出される CO2 を回収し地中に貯なるモデルを選定し、CO2 移行モデル構築を開始した。ま留する CCS は、今後 2100 年までの地球温暖化対策にとった、海域環境モニタリング手法開発の一環として、微生物てきわめて重要な技術であり、なかでも CCS に原油増進活性を用いた CO2 モニタリング手法の検討を行った。さ回収を組み合わせた CCS-EOR は、商業的利益を生むことらに、海底生態系への CO2 影響評価手法開発の一環として、から早期実用化が可能なものとして注目されている。既に

底生生物に及ぼす CO2 影響データベース構築に着手する

米国においては天然に存在する CO2 を活用した CO2-EORとともに、英国における研究開発の情報収集を行った。今が年間 6 千万トンの規模で実施されており、今後、特に後は、海域環境モニタリングに関する物理的、化学的、生エネルギー原単位当たり CO2 排出量の多い石炭火力発電

図 7 CCS-EOR の概要図

図 8 「CCS-EOR 日中協力テーマ確認書」 調印式

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研究活動概説所の排出 CO2 を対象とした CCS-EOR の普及が期待されてなどを通じて技術交流を深めてきた。そしてこれら技術交いる。

流の結果に基いて、CCS-EOR 日中協力テーマとして、①

中国は、近年の目覚しい経済発展に伴い CO2 排出量がCCS-EOR（CCUS）全体システムの検討、②貯留層評価技年々増加し、2007 年には世界最大の CO2 排出国となった。

術の検討、③微生物利用地中メタン再生技術検討の 3 テー

日本も世界第５位の CO2 排出国であり、この両国が協力マを選定し、2011 年 9 月 28 日に北京にて「CCS-EOR 日

して CCS-EOR の共同調査研究を行うことは、地球温暖化

中協力テーマに係る確認書」を調印した。
2012 年は、RITE 担当テーマである「貯留層評価技術の防止の観点から国際的に非常に大きな意義を持つ。
RITE は、中国石油天然気集団公司（CNPC）と CCS-EOR検討」について、中国石油と共同で、RITE が保有する貯ワークショップ（2009 年、2010 年）、省エネルギー・環留層評価技術の中国油田での適用可能性について詳細検討

境保全・GHG 削減ワークショップ（2011 年）の共同開催を実施する予定である。

や、日中の CCS ／ CCS-EOR 関連施設／サイトの相互視察

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