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革新的環境技術シンポジウム 2020◆

CO2地中貯留技術実用化に向けての安全管理技術開発の取り組み
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)

貯留層規模／CO2圧入規模のUp-scaling
により、貯留層評価＆地質モデル構築、地層水圧増加＆力学的安定性監視、微小振動＆誘発地震観測、CO2挙動モニタリング＆長期挙動予測

2020

Up-Scaling

基盤技術の実適用
基盤技術開発長岡実証試験

基盤技術を実サイトへ適用し、不確実性を低減させるととともに運用・検証・普及（実用化）へ、一部の技術は海外機関等との連携が必要

2000 基礎研究

実用化：不確実性の低減・経済性向上
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Geological Carbon Storage : The Way Forward

CO2地中貯留技術開発から、実用化（運用・検証・普及）へ
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US/DOE(2019)

50+ million tons

Shale OilEOR

2011- (new regional initiative)

2005-2011
1 million tons

光ファイバーセンシング技術（分布式音響測定 - DAS）
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CO2地中貯留における光ファイバー測定技術開発– 地層安定性・坑井健全性監視• 坑井深度方向の分布式温度／ひずみ測定
 DTS・DSS（Distributed Strain Sensing）– 微小振動・自然地震観測• 地震計、Straight Fiber、Helical Fiber DAS（Distributed Acoustic Sensing）– CO2挙動モニタリング• 弾性波探査 (坑井背面もしくは地表設置に設置)
 4D Seismic、 DAS/VSP マルチセンサー、光ファイバー測定技術の確立（断線リスクの抑制、固定方法の改良、経済性の向上）
5光ファイバーのひずみ測定感度試験
セメント
打設前

6 cm

新しく設計された光ファイバーケーブル（特許出願中）・ セメントの水和反応温度変化（熱電対）

Φ4 cm

熱電対

・ 載荷と除荷 ひずみ変化（ひずみゲージ）

W: 30 cm

油圧ジャッキL: 150 cm

新しい光ファイバーケーブル： ひずみ（変形、圧力）、音響、温度6光ファイバー設計仕様 vs 地層ひずみ応答性
＠茂原サイト 注水試験時の地層ひずみ計測より、光ファイバーの補強構造 vs ひずみ測定感度
 ケーシング背面への光ファイバーの設置
方法
 光ファイバーの長さに対する深度補正方法
 大規模サイトへの実適用に向けた経験やノウハウの蓄積 地層変形監視（地層安定性）、漏洩検知（坑井健全性）技術を確立

Amer et al., in preparation

7新規坑井（R1）からの注水において、注入井から約6m離れたH24坑井、および約17m
離れたH29坑井で異なる仕様の光ファイバーによって計測された地層ひずみの測定結果（注水区間：170ｍ-173ｍ、100L/min）

H24 3層アーマード

H24 インドアケーブル

Amer et al., in preparation

H29 エンボスケーブル

8新規坑井からの注水において、H24坑井では異なる深度で地層ひずみが観測された （砂層に挟まれた砂質シルト層を突破？）
H24 3層アーマード

Amer et al., in preparation
155 m

160 m

162.3 m165.3 m9

Injection Profile and CO2 Distribution@Nagaoka
Spinner Test

どの深度に、どれぐらいのCO2が圧入されているか（深度別の割合）
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CO2 Monitoring at Sleipner site @North Sea
Pop-up throughmuddy sedimentTorp, 2010
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複雑な地層（砂層・泥層が交互に堆積 砂泥互層）、砂層にも粒径分布や粘土含有量による不均質性あり
Decatur (Illinois)

房総半島

Schematic representation of
the Sleipner storage system
12Applications of Optic Fiber Sensing in CO2 Storage Caprock and Well Integrity Monitoring
Strain Pressure and Plume Fronts Monitoring DAS/VSP CO2 Monitoring
Acoustic
 Microseismic /Earthquake Monitoring
Modified from Buscheck et al. 201413

海外機関との研究協力によって光ファイバー測定技術開発を加速化
http://global.jaxa.jp/projects/sat/adeos/index.html

Satellite measurements+ GPS
and geodesy for onshore sites

http://www.pnas.org/content/111/24/8747/tab-figures-data

Demonstration of concept andmethods: onshore surface heave (e.g.
In Salah)Onshore: North Dakota Univ. /US
http://www.drillingcontractor.org/high-cost-subsea-sector-faces-test-of-economics-35798

Offshore: NGI /Norway

http://www.npd.no/no/Nyheter/Nyheter/2017/Oppstart-av-Gina-Krog/

Application to offshore: Seabed monitoring withseafloor geodesy, ROV/AUV, tiltmeter, waterpressure, etc.
Simulating deformation of reservoir & overburden, inversion history matching overburden management & containment assurance  success of
injection/production

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CO2地中貯留技術の実用化への取り組み

Can We Achieve Gigatonne CO2 Storage?

15 地中貯留技術の実用化へ

安全性（リスクマネジメント）

経済性（コスト削減）



社会的受容性社会実装
Social License to Operate
16CO2圧入サイトの安全管理技術開発
ATLS: Advanced Traffic Light System

CO2地中貯留サイトの観測事例
ATLSの実用化（運用・検証）へ
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海域環境調査のあり方
異常値の検出、 異常の原因特定、 漏出の環境影響評価
漏出点の特定：音響ソナー
による漏出気泡検知＋
採水調査

効果的・経済的な調査方法を提案

貯留層から上位層へのCO2漏洩検出方法
検出能力
Vs
Early Warning

Remediation Plan
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 Scaling up to Commercial-scale（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）2050年に向けて、徐々に拡大するケース
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US/DOE： RCSP（計1MT）  CarbonSAFE（目標：50+MT）
 New Reginal Initiative To identify and address knowledge gaps under a new Regional Initiative
to Accelerate CCUS Deployment.
 To identify and promote potential infrastructure and/or carbon utilization/
storage projects that will help enable low emission coal-based facilitiesof the future.

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

Nakajima and Xue (2019)

RITE (2006)

RITE (2006)
Source: GCCSI
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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。

This talk is based on results obtained from a project commissioned by
the New Energy and Industrial Technology Development Organization(NEDO) and the Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) of Japan.

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