革新的環境技術シンポジウム2023

国内におけるCO2地中貯留の実用化・事業化に向けて－変わる研究開発と新しい役割－

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)

先進的CCS事業、計7件（国内：５件；海外：2件）が採択された！

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 CO2発生源、輸送方法、貯留サイトの組み合わせ、高い拡張性
 多様なCCS事業モデルの確立
 事業の大規模化・圧倒的コスト削減
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複数の実想定サイトを選定し、事業開発シナリオを検討してきた！
2021-2023年度のNEDO事業（技術研究組合）

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技術研究組合が描いているCCS事業イメージ
5

複数の実想定サイトを対象とするSRM検討成果総括について～知見集約・課題整理～
国内の未調査地域／既存データが乏 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

サイト調査、対象サイトでの追加デー

 地域特性の差異：堆積盆規模、既存タ取得への知見提供および課題整理

データ・情報量＆品質

SRM検討の目標

しい地域（基礎調査対象外）の貯留（断層安定性評価など）
開発シナリオ（知見集約・活用）

国内CCS実用化への支援
CCS技術事例集に反映（2024年度以降も継続）

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（石炭火力、ガス火力、製鉄所など）

CCS事業の経済性評価（排出源データベースほか）
ビジネスモデル検討（地元メリット、インセンティブほか）（2024年度以降も継続）
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CCS事業コスト試算ツール
作成中
どの部分がコスト削減できるかどう削減するか

7

8

9

10

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 two

Observation 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 surface11光ファイバーによるCO2モニタリング
CO2回収
SOV3

観測井
CO2パイプライン

光ファイバー

SOV2

WW2

圧入井

SOV1

SOV4WW1

現在のCO2圧入量（累計）： 約 23万トン

CO2圧入規模： 430 ton／day

RTE10.2

RTE10DAS （音響計測）

CO2プルームの広がり把握（DAS/VSP）DSS （ひずみ計測）

坑井健全性、貯留層/遮蔽層安定性監視、CO2挙動監視

DTS （温度計測）

坑井周辺のCO2挙動監視（坑井健全性）
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Preliminary results: CO2 distribution in Broom Creek
17.1kt29.9kt42.8kt53.6kt65.5kt10.5kt• Mainly in high permeability layers (perforated intervals)• CO2 plume size: 200m @Vibroseis VSP (MS1)

圧入井深度方向のCO2分布状況（速報）、上位穿孔区間に集中
13地下情報の不確実性、潜在的リスク、リスクマネジメント
Risk Management

Risk profile ＠CO2 injection site（site-specific）

Reducing Uncertainty／Mitigating Risks to the Manageable Levels !

Loses of Injectivity, Capacity and Containment,
Induced Seismicity, Environmental Impacts
断層 ・ 地震CO2漏洩 ・ 漏出

14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)
15

16

Estimating the Fault Damage Zone Envelope from Seismic
Harvey-2 Superimposed to LINE-01

500m

300m
200m

17新規坑井Harvey-6（Depth:700m）の掘削計画・仕上げ概要

光ファイバー（DTS/DSS/DAS）

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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, water
injection test
 FY2023～: new well drilling and fiber cable installation, water injection, fault zone mapping19Collaborations Between RITE-CO2CRC
Fiber Optic Sensing for Fault Leakage MonitoringDAS (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 monitoring20

3D view of Brumby wells at Otway site
既存坑井： Brumby 2
既存坑井：Brumby 1（逆VSP発振に転用）
新規坑井： Brumby 3（Injection well, DTS/DAS/DSS）

新規坑井： Brumby 4（DTS/DAS/DSS Monitoring）

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既存坑井Brumby 1からの予備注水試験結果
Xue et al., 投稿準備中
0m

B3B4

B2 B1

時間

時間
Upper Pressure Gauge

Water injection period
45 L/min

50m
Upper Pressure Gauge
Lower Pressure Gauge

Lower Pressure Gauge

100m
注水区間

断層右側の坑井（Brumby 4）では数με程度のひずみが観測された！
断層左側の坑井（Brumby 3）ではひずみが観測されていない！

 断層と母岩（host rock）に浸透性があるか fault zoneに流体（水、CO2）が浸入できるか
 流体移動がひずみで検知できるか22

圧力データ @8/23 Brumby 1 water injection
Xue et al., 投稿準備中
779
778.5
778

774.5

injection period

774

Brumby 3773.5

777.5

773777

772.5

776.5

Brumby 3 lower776

Brumby 3 upper

772
771.5

775.5771865.5

256

injection period
865

255.5

Brumby 4864.5

Brumby 4 lower

255864

Brumby 4 upper

254.5

863.5
863

254

25分の遅れ？

253.5

 45 L/min（injection rate）では、Brumby 3の圧力計に変化（pressure build-up）があった
 Brumby 4の深部と浅部の圧力計には、pressure build-upの時間差（圧力伝播）があった

23

注水試験時、断層右側の坑井で観測されたひずみ分布の経時変化
Rayleigh shift at Brumby 4 in water injection @ Brumby 1
Xue et al., 投稿準備中
Water injection period
75 L/min

100 L/min

Upper
Pressure gauge
15.27m

150 L/minCementSurface-102.67m

Lower
Pressure gauge
77.24m

FO BHA
100.67m
Bore TD
104.00m

4-1/2” CSG
102.67m

 fault zoneに流体が浸入でき、流体移動（漏洩）がひずみで検知できた
 深度方向において、ひずみ出現のタイミングや大きさが異なる
 一部の水が浸透性の高い地層に浸入している地質モデルにfeedback（検討作業中）24

注水試験時、断層左側の坑井で観測されたひずみ分布の経時変化
Rayleigh shift at Brumby 3 in water injection @ Brumby 1
Xue et al., 投稿準備中
Water injection period
75 L/min

100 L/min

150 L/minCementSurface-65.80m

Bentonite
65.80-66.80m

Pressure gauge
Upper: 68.35m
Lower: 73.60m

Gravel66.80-79.00m

Screen73.60-73.60m

Cement79.00-86.00m
FO BHA
84.67mBentonite
86.00-87.16m
Bore TD87.16m4-1/2” CSG
87.16m 深度方向において、ひずみ出現のタイミングや大きさが異なる（Brumby 4とほぼ一致）
 一部の水が浸透性の高い地層に浸入している。Fault zoneを超える圧力干渉あり？
 75 L/min（injection rate）では、Brumby 4に比べてひずみ出現がかなり遅い

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坑井と断層の空間的配置図
3D view of Brumby wells at Otway site
CO2圧入試験計画：協議中
既存坑井： Brumby 2

CO2圧入許可申請中

既存坑井：Brumby 1（逆VSP発振に転用）

CO2圧入試験（Mar. 2024?）

新規坑井： Brumby 3（Injection well, DTS/DAS/DSS）
新規坑井： Brumby 4（DTS/DAS/DSS Monitoring）

2024年度以降、漏洩（flux）
定量的評価
数値シミュレーション（必要あれば、追加試験も）26

CCS事業のリスクマネジメント
サイト選定・地質調査段階でリスクアセス（リスク同定、特性評価）

監視および数値シミュレーション
結果を基に、リスク分析・検証（リスクマネジメント③）

圧入開始後の監視（リスクマネジメント①）
管理可能なレベルまで（保険等で対応可）
監視結果を活用し、数値シミュレーション（リスクマネジメント②）

サイト選定・地質評価

圧入中

圧入後
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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。

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