◆

革新的環境技術シンポジウム 2012◆

CO2地中貯留技術の実実用化に向けての課題とRITEの取取り組み(公財)地球環境産業技術研究機機構（RITE）
CO2貯留研究グル プ 主席
CO2貯留研究グループ・主席席研究員
せつ

じきゅう

薛自求

目 次
大規模大規模CCS
CCSプロジェ
プロジェ
ェクトの最新動向
CO2－EOR、塩水性
EOR 塩水性性帯水層（地中貯留）

CO2地中貯留技術開開発 現状
開発の現状
技術課題
技術課題、法規制、法規制 社会的受容性

安全性評価技術開発
発 の取り組み
CO2 貯留メカニズムム、地質モデリング
地質モデリング
地質モデリング、CO2挙動モニタリング技術
2

2009年以降の大規
規模CCS PJの推移
操業中
詳細設計・建設
設中
基本設計
FS
構想（青写真）33

地域別大規模CCS
Sプロジェクトの現状
FS
S
基本設計
詳細設計・建設中
詳細設計
建設中
操業中
構想
Source: GCCSI 2012

4

大規模CCS大規模CCSののの普及に向けて
法規制（Regulatory uncertainty）
・EC： CCS指令の国内法化
・US： EPA,EPA Class VI well （EOR: Class II well）

経済性（Economic/Investor uncertainty）
・EU ETS Current under €10//t （Need :＄50/t）
・主要国の経済不振

社会的受容性（Publlic acceptability）
・主要国でもCCSの認知度が低主要国でもCCSの認知度が低低い（heard of CCS: 10%）・CCS安全性への疑問（サイトかから距離５キロ以内は不安）・政府や産業界への不信感（地地元とのコミュニケーション）
5

CCS技術課題
CCS
技技術課題
課題のチャレンジ
貯留層評価＆地質モ
貯留層評価
質モデル構築デ 構築
・油ガス田開発の技術応用できる
るが、 高精度の貯留層評価要・少ない地質情報を基に、信頼性少な 地質情報を基 、信頼性性 高 地質 デル構築
性の高い地質モデル構築

圧入後の長期挙動予予測
・油ガス田が数１０年に対し、CCCSは１０００年オーダー？
・油ガス田開発の技術応用でききるが、地化学反応や力学とのカップリング（連成解析）が必要
要経済性や安全性の評
評価
・CO2挙動モニタリングの頻度＆＆継続期間（コスト低減）
・貯留ポテンシャル
貯留ポテンシャル、圧入性（圧圧入性（圧入井の本数）、地層安定性
入井の本数） 地層安定性
・CO2漏洩＆海域環境（生物）影影響、微小振動

6米国におけるCCS
米国における
CCS技
技術課題のチャレンジ
技術課題のチャレンジ

7

CCS技術課題への技のRITEの取り組み

8

CO2貯留メカニズム
ムと長期安全性評価
CO2圧入

Juanes et al.,2006

フリー CO2
残留CO2

地層水への溶解＆
地層水の溶解＆
地化学反応による鉱物固固定

Permanently Sequeste
ering CO2 in the Subsurface9長岡実証試験サ
サイトにおける
CO2貯留メカニ
ニズムの検証
貯留形態・寄与率の経時変化
構造トラップ
残留ガストラップ（移動しない）比抵抗・音波・中性子溶解トラップ（比抵抗）
地層流体採取鉱物固定

地層流体採取(IPCCC 2005)10

長岡サイトのCO
長岡サイトのCO
O2貯留状態調査
2000

サイト選定、圧入井&観測井（OB-2, -3）掘削

2001
2002

観測井（OB-4）掘削

2003

CO2圧入開始

圧入終了
了後

圧入終了
５年９ヶ月後2004
2005

CO2圧入終了（10,400 ton）

2010
2015

・坑井間弾性波トモグラフィ測定結果
果より、CO2は安全に貯留されていることが確認できた。
・中越地震（２００４）や中越沖地震（２００７）の影響も受けていない２００７）の影響も受けていない。
11

比抵抗検層によるCO2溶解域の検出
釧路炭田
釧
186

増加

地域名の各数字は、収集したデータ数を示

減少

Mito and Xue,2012
12
観測井OB-2近傍の比抵抗と経時変化（赤：CO2分布域；青：CO2溶解水分布域）
12地化学反応による鉱鉱物固定可能性評価
Mito and Xue,2012

沈殿

溶解1112.0m

1118.0m

1119 5m
1119.5m

地域名の各数字は、収集したデータ数を示
圧入前 2年5ヶ月 8年2ヶ月

深度1118m付近の全炭酸と深度1118付近の全炭酸とカルシウム（Ca）の経時変化

-2-10

1

2SI(Calcite)

３つの深度におけるカルサイトの飽和指数（SI）

CO2溶解 鉱物溶解（中和反応）
炭酸塩鉱物の沈殿（鉱物固定）1313

残留ガス飽和度のfi
残留ガス飽和度のfield data：世界初！
fielddata：世界初！
圧入中

圧入終了後
後

音波速度

比抵抗

CO2が安全に貯留されている

CO2飽和度14

貯留層地質モデル
ル構築：不均質性
ル構築：
不均質性！
！
油ガス田開発に比べて地質情報が少ない（坑井数、物理検層）

Predicted Porosity Distribuution
neil
In
700ms

Horizon slice (Ic top)
highg

油ガス
埋蔵
量推定技術

３次元地震波探査1300ms

既存坑井、コア試料

Crossline

３次元貯留層モデル
孔隙率分布
lowN

Line Interval: 10 m（2km x 2km）1515

貯留層の不均質性
貯留層
質性と性とCO
CO2流動・分布
流動
砂岩

OB-4
OB-3
IW-1
頁岩

Zone2OB-216

CO2分布 vs 貯留層の不均質性
粒径分布

観測井OB-2付近の比抵抗分布
布

圧入寄与率（％）

貯留層の不均質性：砂砂の淘汰度、粘土の含有量17

貯留層モデルをC
貯留層モデルをC 2挙動解析
CO挙動解析へ
100 mdd 100 md

1 md

1 md

圧入井（１本）観測井（３本）３次元貯留層モデル
浸透率分布（10k x 10k（10km10km））

CO2流動流流動シミュレーション（CO2分布、圧力分布、ect）

1818

常設OBC
常設
OBCを用いた３次を用いた３次次元反射法弾性波探査
マルチストリーマー方式

再設置型OBC方式

常設OBCのアドバンテージ
１）受信機の位置ずれによる観測誤差が少ない。
２）自然地震や微小振動の観測システムを兼ねる。
３）P-S変換波データの取得により、岩相や 孔隙内流体の変化をとらえる。（室内実験と連携）＊OBC：Ocean Bottom Cable、海底ケーブル

先行事例：BP社Valhall油田（北海）の油層モニタリング
19常設OBC
常設
OBCを用いたを用いたを用た実海域評価実験
実海域評価実験

東西各3ケーブルユユニット(1,200m)

定置網
固定用アンカ
固定用アンカー
水深が急に深くなる

漁礁

20

S波情報によるガス飽和
情
ガ 飽和度や岩石物性の評価
物

V V とガス飽和度の関係
Vp,Vs

Vp/Vsと圧密状態や粘土分の関係21

Vp、Vp、Vp
Vp/Vs/Vs vs Porrosity
rosity＠長岡サイト
＠長岡サイト

シェール量

シェール量

Naakajima aand Xue (2012)

シェール量

シシェール量
シ量量

孔隙率

孔隙率

22

まとめめ
大規模実証試験へのの知見提供
・CO2貯留メカニズム（長岡では物理的やCO2溶解トラップの他、残留ガ溶解トラップの他 残留ガスや鉱物固定トラップのの可能性も確認）

・貯留層モデル構築
貯留層 デ 構築（複雑な地質構造や貯留留層の不均質性、 波情報
留層の不均質性、S波情報の有効利用  わが国の地質特性に適したわ
地質モデリング手法）

CCS
CCS実用化
CCS実用化への貢献
実用化 の貢献
実用化への貢献献（わが国の地質的＆社会会的特性に適した技術事例
23
集  国際標準化や海外展開
23