地質ニュｰス510号,43‑58頁,1997年2月
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メタンハイドレｰトの掘削と生産について
市川祐一郎1,て｡メタンハイドレｰト掘削｡開発生産の現状
ハイドレｰト物性の研究実績に比べ,ハイドレｰト層の掘削実績･生産実績はほとんど無いに等しく,
メタンハイドレｰト層からの生産を目的として開発された例は皆無である.
わずかに知られている掘削実績は,陸上においてはシベリアおよび北米最北端の永久凍土地域,海洋においては0ceanDri11ingProgram(ODP)とその前身であるDeepSeaDri11ingProject(DSDP5および北極圏ボｰフォｰト海における経験だけである.
しかも,ODPにおいては生産テストのできないライ
ザｰレス掘削であり,ボｰフォｰト海を含む永久凍土
地域では在来型の石油･天然ガス開発に伴って付随的にハイドレｰト層の掘削が行われたに過ぎない.
海洋でハイドレｰトを従来の石油/天然ガスのようにライザｰと防噴装置を使用しての資源目的で掘削した例はまだ無い.
また,生産実績は,シベリアのメソヤバガス田でハイドレｰト下部のフリｰガス生産に伴ってハイドレｰトの分解ガスが生産された例と,ノｰススロｰプで掘削途中にドリルステムテストが実施された1例があるのみである.
以上のようにハイドレｰト層の掘削および同層からの生産には非常に限られた実績しかなく,情報も非常に限られているが,今後我が国でハイドレｰト開発を目指していくためには少なくともこれらの実績を踏まえた検討が必要であろう.
2｡メタンハイドレｰト掘削･開発生産のために考慮すべき条件
2.1概要
メタンハイドレｰト層の掘削･開発生産を計画する
上では,前述の限られた実績を検討するだけでは不十分であり,現状で手に入るメタンハイドレｰト層に関するあらゆる基本的条件を抽出した上で,その条件を掘削技術･開発生産技術の観点から総合的に解釈して問題点を予想･摘出し,それに対し考えられる最善の対策を検討する必要がある.もちろん実績が積まれてくるようになれば,そのフィｰドバッ
クが効率的に以降の計画に隼かされるようにされねばならない.
ここで掘削･開発生産技術上考慮すべきメタンハ
イドレｰト層に関する基本的条件についてまとめ(第1図参照),またこの条件に基づいて予想される問題
点と可能性のある対策を次章以降述べる.
2.2掘削｡開発生産技術上考慮すべきメタンハイ
ドレｰト層の基本的条件
1)物性･メタンハイドレｰトの賦存層がどのような深度にあろうとも,分解すると地表では120〜170倍に膨張する.(充填率により異なる)･一般的に低温･高圧条件下で安定である.即ち,高温･低圧にすると分解する.
･平衡条件は,ハイドレｰト化しているガスの混合成
分により変化する.(混合ガス効果)･平衡条件は,ハイドレｰト化している水溶液の混合
成分により変化する.(溶質効果)･ハイドレｰトの分解は吸熱反応である.
･ハイドレｰトが分解して生成された水はハイドレｰ
トを再生成しやすいと考えられる.(水分子のクラ1)日本海洋掘削㈱エンジニアリング事業部:〒106港区西麻布3̲20̲16
キｰワｰド:ハイドレｰト,掘削技術,生産技術,掘削リグ,ウェルコントロｰル,セメンチング､ケｰシング,大水深掘削,泥水,海洋開発
1997年2月号

一44一
市川祐一郎

〳
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水温度
＼
海底面
ドリルシップかセミサブか?
DPSかアンカｰ係留か
ドリルパイプハイドレｰト分解ガス3｡｡
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鱗鱗一繁蟷一鍵､終レｰト)ハドレｰト分解,搬地盤沈下の可憐
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毒鶴憂簸美ン内
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↑擬棚

第1図メタンハイドレｰト層掘削上の問題点
スタｰ化)･原位置状態のハイドレｰトの物性はよく判っていない.
2)分布･陸域では永久凍土地域に限定される.
･海域では水深500m以上の大水深域に限定される.
したがって,日本周辺では大水深海域のみに賦存する.
3)賦存環境(第2図)<陸域>･地表面より200〜1,000mの深度に賦存する.
･地表面からの深度は比較的深く,固結の進んだ地層に賦存し,地層破壊圧は大きい.
･海域の賦存環境に比べ低温･低圧である.
･ハイドレｰト層下部にフリｰガス層が存在することがある.特にBSRが鮮明な場合は,その可能性が高い.
<海域>･水深500m以上の大水深海底面下に賦存する.
･水深が深くなればなるほど賦存可能性のある層厚は厚くなる.
･賦存可能性のある地層は海底面下深度0mより始まる.
･賦存可能性のある深度は海底面より比較的浅く,
未固結の地層に賦存し,地層破壊圧は小さい.
･陸域の賦存環境に比べ高温･高圧である.
･大水深のため地層破壊圧勾配が小さくなり,地層圧勾配との差が小さくなる.
･大水深のため海底部の水温が0℃近くの低温になる.
･大水深のため海底部での静水圧が大きくなる.
･ハイドレｰト層下部にフリｰガス層が存在することがある.特にBSRが鮮明な場合は,その可能性が高い.
4)掘削･開発生産実績(前章参照)･陸域での掘削実績はメタンハイドレｰト層下部に賦存する従来型石油･天然ガス資源を目的としたものがほとんどである.生産実績も非常に限定されている.
地質ニュｰス510号

メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一45一

CoP対8山1996.切山㎜ll㎞gCo｡阯正

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水温(℃)〃ヤバ地温困回咀ノｰススロｰプ'地温C1a犯｡o1平衡山練･･･…0DP平衡曲線
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000m水深城で1500m水深域で1000m水深域で一のハイドレｰト賦存二:のハイドレｰト賦存1のハイドソｰト賦存区間=:区間.一区間

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第2図
深度(m)
メタンハイドレｰト平衡温度と賦存区間比較
Cop市8山1996.J岬山D削㎞gCoLωρ蝿
鯉･海域での掘削実績は科学目的で掘削された例があるだけでエネルギｰ資源としその掘削実績(ライザｰ掘削)は無いに等しい.生産実績は無い.
3､掘削技術上の問題点とその対策
3.て掘削手法の基本的な考え方
メタンハイドレｰト層の掘削手法については,パｰマフロストおよびハイドレｰトの物性に関する知見と掘削経験とに基づいた次の2通りの掘削方法が知られている.
1)分解抑制法
掘削泥水の冷却によってメタンハイドレｰト層の温度上昇を防ぎ,相平衡状態をハイドレｰトの分解抑制側に維持する掘削方法である.また,泥水冷却に比べれば効果は小さいが,泥水比重を高めて坑井内の圧力を上げることもハイドレｰトの安定に寄与する.パｰマフロストの掘削に採用されてきたのはほとんどこの方法である.
2)分解許容法
従来から採用されてきたハイドレｰト分解抑制法に代わる新しい方法としてLJ.Frank1inが提案したものである.この方法では,低比重の冷却されていない泥水を用いてハイドレｰトの分解を誘起させる.しかし,その分解はコントiコｰルされたもので,ガスはリグ上のロｰデｰティングダイハｰ
タと大容量低圧ガスセパレｰダで安全に処理す
る.掘進率は安全なガス処理能力によって制限される.ビット交換のための揚降管や電検,ケｰシ
ング･セメンチング作業等のためにハイドレｰトの融解を停止させる必要があるときは,予め重泥水を坑井内に送り込んで放置する.
ガスの坑外内流入を促すというFranklinの考え方は今日の一般的な坑井抑圧法と矛盾するものである.また,この方法の発表後,理論的には正しい
ようでも現実には問題を起こす可能性があるのではないかという懸念が数多く表明された.例えば浅層のフリｰガスペの対応,坑壁の安定性の損失,ハイドレｰト層下部のフリｰガス層との区別の難しさ,掘削クルｰの認知を得難い,などである.公的にはこの方法は認められておらず,実験的にこの手法を用
1997年2月号

メソヤハでのバイトレｰト賦存区間

●

一46一
市川祐一郎
いて掘削されたことがあるという程度にすぎない.
またLJ.Frank1inとの直接討論の結果,海洋のハイ
ドレｰト掘削には分解抑制法を用いるのが妥当としており,実質的には分解抑制法の採用を念頭におくべきと考えられる.
安全,効率的かつ確実なハイドレｰト層の掘削方法を確立するために,多くの技術者･研究者が永久凍土下のハイドレｰト層掘削経験をもとに,掘削方法に関するガイドラインを以下のとおり提示しているが,これらはこの分解抑制法を基にしたものである.このガイドラインは陸上坑井をタｰゲットにしたものであるが,我が国の海洋ハイドレｰト掘削にも同様に考慮すべきものであろう.
(a)掘削作業開始前に,震探デｰタ,ハイドレｰト平
衡曲線および推定圧力勾配･地温勾配よりハイ
ドレｰト賦存深度を推定する.近傍坑井のデｰ
タがあれば,そのハイドレｰトに関する情報を取得する.
(b)適切な坑井熱伝導モデルとハイドレｰト分解モ
デルを組み合わせた掘削シミュレｰションモデ
ルを用いて,掘削時のハイドレｰトの挙動を推定し,掘削計画に反映する.
(C)掘削中には,掘進率,戻り泥水中のガス含有量,
掘屑の状態等を常に監視し,ハイドレｰトの徴候をできるだけ早期に検知する.さらに,MWD,
LWD等による掘進中のリアルタイムな坑内デｰ
タ監視が薦められる.
(d)ハイドレｰトの徴候が検知された場合は,速やかに泥水比重,泥水温度,泥水循環量,掘進率といった掘削パラメｰタｰを坑内温度シミュレ
ｰションモデルに基づき適切に調整し,ガスの流入量をコントロｰルするとともに,下部のフリｰガスをも想定したキックコントロｰル体制を取りつつ掘削を進める.
世界的に見ても極くわずかな経験しかないメタン
ハイドレｰト層の掘削について,オペレｰション上の問題点,特に海洋ハイドレｰト掘削の問題点について具体的な事例を基に摘出･検討することは非常に困難である.したがって,海洋ハイドレｰト層の掘削技術を確立していくには,パｰマフロスト層の掘削経験とハイドレｰト物性に対する更なる研究に基づき,海洋掘削と生産のオペレｰションに豊富な経験を持
つ技術者が総合的に検討をしていくのが有効な方策
であろう.
3.2掘削リグの選択
前述のとおり,BSRにより推定されたメタンハイド
レｰト分布状況および賦存条件から,陸域のメタン
ハイドレｰト層は深度200‑1,000mの範囲に分布しており,海域では水深500m〜5,500m(そのうちの多くは水深800m〜1,000m以上.また,ハイドレｰト層の基底を示すと考えられるBSRは,海底下100m〜1,100mの深度にある.)の範囲に分布していると考えられている.
したがって,その掘削には,陸域の場合は,ガス処理能力の向上および泥水冷却能力を考慮する必要があることを除けば掘削リグの能力に関して問題は無く,特別な技術が必要と言う訳ではない.しかし,海域の場合はその稼働可能水深が800m〜
1,000m以上の大水深掘削リグが必要となる他,各
種能力を検討しなければならない.この水深となると海底に固定するタイプの掘削リグでは作業不可能
なため,ドリルシップあるいはセミサブマｰジブルと呼ばれる海上に浮かぶタイプの掘削リグ(合わせてフロｰタｰと称される.)に限定される.以下,このフ
ロｰタｰタイプの海洋掘削リグについて考察する.
1)海洋掘削リグの現状
1996年現在(アップグレｰド中のリグも含める.),
仕様上の稼動水深が3,000ft(約900m)以上の海洋掘削リグの一覧を第1表に示す.この表のとおり,現状では7,800ft(2,377m)が最大稼動水深であり,2,000mを超える水深で稼動できるリグは3基しかない.したがって石油･天然ガス試掘の対象となる海域を考慮すれば致し方ないが,ハイドレｰトの試掘
対象海域に適用できるリグはかなり限られてくる.その上日本近海の有数のハイドレｰト賦存海域と目されている南海トラフは,黒潮のため潮流が相当速い
海域が多く,その条件に耐えられるとなるとさらに適用可能リグは限定される.また,ハイドレｰト層を目的として海洋で掘削された例はなく,海洋掘削リグの仕様がそのままでハイドレｰト層掘削に適切であるかは疑問が残る.
学術目的で使用されている船型リグのJOIDES
Reso1utionは水深2,000m以上でも稼動してはいるが,ライザｰパイプ･防噴装置がなく安全上の問題があり,泥水が使用できないためガスハイドレｰトの地質ニュｰス510号

メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一47一
策1表
稼働水深3,OOOft以上の海洋掘削リグ(1996年末)
蟹.晶･,偏Tr㎜so㏄1㎜O舐shore

1Discove爬r504

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SS

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一83

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179

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Di㎜ondO価shore

場⑳⑩⑰

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Sedco正｡rex

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7,5⑬⑪

O

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SS

DS

DS

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SS

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SS

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SS

Dolph㎞Dh11i㎎

Nob1eD汕i㎎

DimondO舐sh㎝e

班｡⑫⑩⑱

25,⑰⑩⑰
I88

編,⑬⑬⑰
6,⑳⑩⑰

Di㎜○ondO舐sh㎝e
DiamondO舐shore

13Bide加rdDo1phin
14Neddli112

16J㎞Cumhghm

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SS

SS
SS

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Di㎜ondO舐sh㎝e

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届,⑪⑬⑱

Sedco亙㎝ex
SedcoF㎝ex

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100ce{㎜Amehca

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SS

Di㎜ondO舐shore

7Sedc0710
8Sedc0709

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X

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×

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3,2⑪⑪

揖⑬⑪⑪

'80UG'97

3,⑪⑪⑪

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25｡⑱⑪⑪

×3,⑪⑱⑪

婁5,⑪⑰⑰

O××■

CopyHght1996,Jap細Ddm㎞gCo.,Ltd.
*1ここで示しているのはあくまで操業会社であり保有余杜と異なる場合もある｡*2SSはセミサブマｰシブル(半潜水型)を､DSはドリルシップ(船型)を示す｡*3UGはアップグレｰド終了年を示す｡UG'97は､現在アップグレｰド中で1997年に完了することを示す｡*4ライザｰ使用の場合の稼働水深｡デｰタソｰスにより異なる場合は大きい方の値を採用｡*5DPS:ダイナミックポジショニングシステム(Dyn㎜icPositi㎝㎞gSys屹m)､○が装傭を示す｡
尚､0DPのド岬ツブ㌻0皿ESReso1u直㎝の稼働水深は27,000血であるがライザｰレス掘削のため入れていない｡
1997年2月号

一48一
市川祐一郎
調査は非常に限定されたものとなっている.
掘削深度については,いずれも20,000並(約6,000m)以上の能力があり,特に問題はない.
2)海洋掘削リグの問題点と対策
日本海域のメタンハイドレｰト掘削に使用する掘削リグを考えた場合,以下のような問題点が考えら
れる.
･稼働水深3,000ft級の海洋掘削リグは現時点では日本には無い.世界的にもアップグレｰド中のものを含めても35基と少ない.このクラスのリグはほとんどが長期の契約にコミットしており,またいずれも保有掘削コントラクタｰにとって看板リグであるため,大水深掘削リグのアベイラビリティは,
かなりひっ迫したものとなっている.なお,ハイド
レｰト層掘削が継続的に実施されるようなら,長期契約による大水深掘削リグの確保,既存リグの改造,あるいは新規リグの建造も考えられる.但し,一朝一夕に解決できる問題ではない.
･候補海域,時期に最適なリグの候補を早目に抽出するには,候補海域の海気象条件(特に潮流と風速)･海底地形･海底土質･水深･震探デｰタ･
海水温度等の早期把握が必要となる.
･掘削リグの位置保持にアンカｰによる係留でなくスラスタｰとコンピュｰタｰ制御による自動位置保持システム(DynamicPositioningSystem:DPS)を採用している場合の生産テストは非常にクリテ
ィカルな作業でありその実例は少ない.したがって,DPSの信頼性を含めた安全性についての詳細な検討が必要である.
･ガス生産を念頭においた海洋ハイドレｰト層掘削はまだ世界に例がない.したがって,掘削リクタ
イプの選定(ドリルシップかセミサブか)も含め,ハ
イドレｰト層掘削のために特別に必要となる機器の仕様決定および選定を早い時期から候補リグ
ヘの配置も考慮し入念に検討しておく必要がある.特に,ウェルコントロｰルに関わる機器装置,
即ち,ダイバｰタｰシステム,サブシｰシステム(マリンライザｰ,キル･チョｰクライン,BOPシステム),ガス処理装置(デカッサｰ,マッドガスセパレｰタｰ,放散塔等),泥水冷却装置,ソリッドコント
ロｰルシステム等の仕様が重要と考えられる.
･上記と同様の理由で,乗船人員のためのハイドレｰト層掘削特別トレｰニング用のカリキュラム作成
を早くから検討･準備しておく必要がある.
3,3事前ロケｰション調査の必要性
メタンハイドレｰトの探鉱の場合に限らず,一般に海洋で掘削作業を行う場合には,事前にロケｰショ
ン調査(サイトサｰベイ)を実施し,海底地形を調査して異物が無いことを確認したりシャロｰガスの危
険性を調べたりすることが安全な掘削作業のために不可欠である.この調査には,噴出防止装置(BOP)と海底坑口装置を設置する海底面付近の地盤強度を調べるという目的もある.メタンハイドレｰトを目的とする大水深掘削の場合は,この調査の重要性はより増す.
さらに,メタンハイドレｰトを目的として海洋掘削を実施する場合には,ハイドレｰトの分解による支持力
喪失や海底地盤の沈下の危険を避けるという考慮が必要になる.ハイドレｰトが分解して坑径が拡大すると,その区間のケｰシングが圧潰を起こしたり,ケｰシングの上端に取り付けられている坑口装置やBOPが支持力を失って傾き,それらが倒壊して坑内
圧力コントロｰルの手段を失い暴噴に至る恐れも考えられる.
このような事故を予防するには,ハイドレｰト層が分解してもその上部にケｰシング/坑口装置/BOPを支え多ことができる強固な地盤が確保できることを事前に確認しておく必要がある.このためには,ハイドレｰトの分布を水平方向についてだけでなく鉛直方向についても事前に調査しなければならないが,
BSR等の地震探査上の現象からガスハイドレｰト層の分布を知る技術が現時点では未だ確実なものではなく,特にハイドレｰト層の上端の位置をBSRから知ることは原理的にも不可能である.したがって,掘削作業を安全に実施するためには,どうしても在来型のサイトサｰベイ,即ち,エコｰサウンダｰ,サイド
スキャンソナｰ,サブポトムブロファイラｰ,高分解能
地震探査等に加えて海底面下100〜200m(コンダクタｰケｰシング設置深度)までのコア掘りを実施し,地盤強度を確認することが必要になってくる.
この調査のためには深海用の調査船が必要であるが,現在,世界のマｰケットで入手可能な調査船および調査機器は,ほとんどが水深600〜700m程度までの調査能力しか備えていない.例えば,Fugro社のスタンダｰド機器の最大調査水深は650mである.
地質ニュｰス510号

メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一49一
現時点で大水深対応可能と判明している調査船は
Fugro社契約のM/SBucentaur,M/VPho1as,
BavenitおよびM.V.Walterだけであり,種目にもよるが,水深1,500m位までの調査が可能である.したがって問題はそのアベイラビリティと,ハイドレｰトの解釈手法である.特に後者の問題は,今後の経験と実績によるしか方法はないと思われる.
3.4掘削泥水の必要条件
ハイドレｰト分解抑制法を用いる場合,ハイドレｰ
ト層掘削用の掘削泥水には,一般的に石油･ガス井掘削の際に求められる特性は無論のこと,ハイドレ
ｰトの分解抑制機能および坑内での再生成抑制機能という相反する機能牟求められる.これら両機能を満足するには,単純にはハイドレｰト層近傍における環境条件(温度･圧力)がハイドレｰトの準安定領域(分解も生成もしない温度･圧力領域)になるよ
うにすれば良いわけであるが,考慮すべき影響要素が数多くあり,各種研究が進められている.しかし,その研究のタｰゲットは,ハイドレｰト分解抑制かハ
イドレｰトの再生成抑制のいずれか片方であり,これらを同時に満昆するという前提の下での研究はなされていない.また,ハイドレｰト分解抑制に関しては物理的な手法が,再生成抑制に関しては化学的手法がそれぞれ研究の主対象になっており,実際の現場でもそれぞれの手法が主に用いられている.
1)ハイドレｰトの分解抑制
ハイドレｰトの分解を抑制するには,ハイドレｰト
層近傍の温度･圧力条件をその環境でのハイドレｰトの平衡条件より温度は低く,圧力は高くすれば良い.このためには,(a)物理的に泥水の温度を下げる/泥水比重を上げる,(b)泥水を化学的にハイドレｰトを分解しにくいものに変える,が考えられる.いずれの手法を取るにせよ,その効果と経済性を検討しなければならないことは言うまでもない.特に,前者の場合は,ハイドレｰトの再生成を防止する必要性,地層の破壊圧,泥水の流動特性(低温下での泥水の高粘性化)等を考慮する必要があるため,むやみに温度を下げ,圧力を高めれば良いというわけではない.また,後者の場合は,ハイドレｰトの再生成を防止する必要性,泥水性状に対する添加剤の影響等を考慮する必要がある.
従来より,永久凍土地域のハイドレｰト層掘削で1997年2月号
は,前者の方法が取られている.即ち,地表の特別な冷却装置(同地域で簡単に入手できる冷たい海水を利用した熱交換器)により温度を一3℃〜3℃程度まで降下した泥水を用い,必要に応じて比重を上げた重泥を併用して坑底圧を上げ,ハイドレｰトの分解を抑制している.また,泥水循環量を上げて,アニュラス内の圧力損失により坑底圧を上げたり,乱流状態により温度を下げる方法も取られている.
2)ハイドレｰトの再生成抑制
ハイドレｰトの再生成を抑制するには,フリｰのメ
タンガスの温度･圧力を生成条件に達しないようにすれば良い.即ち温度を上げ,圧力を下げれば良いということになるが,ハイドレｰトの分解抑制と相反することになり,この物理的な手法は普通用いられない.再生成抑制には,この生成曲線を泥水中に適当な添加剤(食塩等塩類,アルコｰル,グリコｰル,グリセリン等)を混入して生成曲線を変化させ,生成し難くさせるのが一般的な手法となっている.
またハイドレｰト生成に必要な水分の少ない泥水(オイルベｰスマット等)を用いることもできる.
3)掘削泥水の問題点と対策･掘削中,循環中の掘削泥水の温度の予測,坑内温度の予測等シミュレｰション手法は,精度の点からまだ充分なものが無い.したがって,これらの調査･検討が必要である.この際,泥水の流動状
態による伝熱特性の変化も考慮する必要がある.
･低温泥水の粘性変化(PyおよびWの急激な増加)による圧力損失の増大の検討および低温からやや高温までの広い温度範囲内で,流動特性をある程度適正に保てる泥水の研究は,まだ緒についたばかりである.したがって,低温泥水の性状の研究,適正な流動特性を保てる泥水の開発が必要となる.
･ハイドレｰト再生成抑制のための添加剤の研究は多く行われているように見られがちであるが,実際は,色々なコンビネｰションを考えると取得されたデｰタは,まだまだ不十分であるとの認識が研究者にある.したがって,当面はすべてのコンビ
ネｰションを検証するというのではなく,目的海域の条件毎に技術的･経済的に合致する再生成抑
制添加剤の検討が望まれる.
掘削作業中の効率的かつ効果的な泥水冷却手法の検討が必要である.

一50一
市川祐一郎
3.5キックコントロｰルの考え方
1)ハイドレｰト層からのキック
永久凍土地域でのハイドレｰト層掘削時のキック
関連のトラブルの報告は多くなされている.G.D.
Sharmaeta1のDOEレポｰトによれば,泥水中への大量のガス混入,Mck㎝zieDeltaで掘削中ハイド
レｰト分解による多数のガスキックおよび震探リグの火災,ブロｰアウトに近い状態等を経験している.
また,T.S.Co11ettのコロラド鉱山大学での会議では,アラスカでのハイドレｰト層からのガス噴出およびハイドレｰト層下部フリｰガスが原因の暴噴が報告されている.
これらのキック等のトラブルに対するコントロｰル
方法についての詳細な検討例は,調査では得られていないが,陸上におけるハイドレｰト層関連の泥水冷却技術･ケｰシングセメンチング技術等掘削手法上の対策が取られその対策はほぼ確立されている.また比較的地層が強固なため,キックコントロｰ
ル手法は従来通りの手法で行われている.
海洋の場合キックコントロｰル中のBOP内でのハイドレｰト再生成の対策についてはかなり研究が進められているが,ハイドレｰト層掘削に関わるキック
コントロｰル方法についての検討がなされた例はない.ここではメタンハイドレｰトの物性等および賦存
海域,従来のウェルコントロｰル手法を勘案し,日本周辺海域でのメタンハイドレｰト層掘削を実現する上で必要な海洋掘削におけるキックコントロｰル上の問題点およびその対策について述べる.
2)キックコントロｰルに関する考察
ハイドレｰト層を掘削する際のキックコントロｰルの対象は,(a)ハイドレｰト層のキック:掘削中および掘削後,(､)ハイドレｰト下部フリｰガス層のキック:
掘り込み時,(c)BOP内でのハイドレｰト再生成:特にキックコントロｰル作業中,である.またその目的は,(a)キックの予知･未然防止,(b)キックの徴候検知,(c)実際のキックコントロｰル作業,(d)キックコ
ントロｰル中のハイドレｰト再生成防止,(e)ハイドレ
ｰトが再生成した場合の対策,である.
従来の手法でこれらに対処でき,目的が遂げられれば問題ないが,前述のとおり,一般的な海洋掘削と比較して固有な特殊条件があるため,以下のような多くの解決すべき課題が包含されていると考えられる.
･大水深
水深が浅い場合に比べ,同深度の地層の圧密度が小さく地層の破壊強度が小さい.陸上に比べ,水深の影響で地層破壊圧勾配が小さく,地層圧勾配との差(キックマｰジン)が小さい.キル･チョｰ
クラインが長くなり,同内の摩擦損失が大きくなる.
海底面付近の圧力が高く,ハイドレｰトカミ再生成されやすい.
･浅掘削深度
地層の破壊圧勾配が小さい.ハイドレｰト層に掘り込む前にケｰシングがセットできない可能性がある.
･低温
泥水の粘性が増加する.海底面付近でハイドレｰ
トが再生成されやすい.
･ハイドレｰトの物性等
ハイドレｰト層頂部の深度予測が難しい.圧力,浸透率,孔隙率,飽和率等を含め,胚胎状況が判らない.分解速度が不明なため出てくるガス量が推測できない.
･フリｰガス
いわゆるシャロｰガスと異なり,その圧力は高い可能性がある.またポケットガスではなく,相当な規模のガス層が存在するかも知れない.存在の有無が事前に確認できない.
3)キックコントロｰル上の問題点
上述のキックコントロｰルの目的とこれらの考慮点を整理すると,目的を成就する上での現状の問題点は以下のように整理される.
(a)キックの予知･未然防止
掘削作業開始前に,キックの起こりそうな地層の深度を予測し,ガスの発生条件あるいはその地層圧力を予測できれば,キックを未然に防止する有力な手がかりとなる.
現状ではハイドレｰト層頂部の深度予測ができな
い.また,ハイドレｰト層底部の深度はBSR,平衡条件等である程度予測できるが精度に問題がある.
(0DPの第164節の結果によると,平衡条件で予想したハイドレｰト最下部深度は,実際の深度より数10mから100m程度深く出ることが確認されている.)
その他ハイドレｰト層下部にフリｰガスが存在するかどうか予測できない.
(b)キックの徴候検知
地質ニュｰス510号

メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一51一
掘削作業中に,ハイドレｰト層あるいは下部フリｰ
ガス層へ掘り込んだことをより早く検知できれば,それだけ対策も早く打つことができ,ブロｰアウト等の大きな問題に発展する可能性を小さくすることができる.
実績によれば掘削中のハイドレｰトあるいはフリｰ
ガス層を掘進率によって検知するのは相当困難としている.また,坑口に出てくるガスが,いわゆるシャ
ロｰガスであるか,ハイドレｰト分解ガスであるかあるいは下部フリｰガスであるかの瞬間的な判別が非常に難しく,取るべき対策の判断を誤る可能性がある.現状技術では,MWD,LWD等を用いて,音波
速度検層(ハイドレｰト内では約40μsec/血の減少),
比抵抗検層(ハイドレｰトの比抵抗は水の約50倍)等
によりハイドレｰトの検知はできようが,それらの機器のセンサｰ位置はビットからある程度離れており,当該地層にある程度掘り込んでからでなければ判らないため,検知が遅れる.
(C)実際のキックコントロｰル
従来のオｰソドックスなキックコント回一ル手法,
即ちドリラｰズメソッド(二循法),ウェイトアンドウェ
イトメソッド(エンジニアｰズメソッド:一循法)およびコンカレントメソッドの基本的な原則は,いずれも坑底圧を地層圧よりやや高い値で一定値に保ち,地層内から坑内にそれ以上の流体が浸入してこないようにすることにある.一方,ハイドレｰト層から出てくるガスは,地層圧ではなく,圧力･温度･化学的環境という分解時の平衡条件により決まってくるものであり,そのコントロｰルの原則は,根本から異なったものになると考えられる.また,キックのシベリティ
は,周囲の圧力･温度条件および掘進率に左右されるであろうが,ハイドレｰトの分解に関する定性的な記述(ハイドレｰトの地表条件下での分解の激しさを｢表面からガスがぶくぶく出てくる.｣と表現している例がある.)から想像するに,通常のシャ回一ガスあ
るいはフリｰガスに比べ,かなり小さいと思われる.
無論,適切に状況を捉えるには,ハイドレｰト分解速度の詳細な検討が必要ではある.その他,硫化水素
等酸性ガスの存在可能性も考慮すべきである.
以上に加え,従来永久凍土域でのハイドレｰト層
掘削時に取られてきた方法を考慮すると,ハイドレｰト層からの流入ガス量のコントロｰルは,原則的には,掘削泥水による温度･圧力条件の調整と,ガス
1997年2月号の放散(ガスタイパｰティング)が主体になると推測される.この方法をとる場合,以下の問題を考慮する必要がある.
ケｰシングが設置できない深度にハイドレｰト層が存在する場合の対策･必要なケｰシング強度,適切なケｰシング設置深度･坑内温度および泥水温度の予測法･ハイドレｰトの平衡条件(ハイドレｰト層の地質的な歴史も含む)･坑内条件下のハイドレｰト層の分解速度･ガス放散手法
下部フリｰガス層は,一般的なシャロｰガスと異なり,その規模が大きく圧力が高い可能性があるた
め,従来のシャロｰガスコントロｰル手法のように,ガスの放散だけでは対処できない場合もあり得る.
また,キックのシベリティは,浸透率にも左右されるが,胚胎層の圧力･規模から,従来のシャロｰガスと同等かそれ以上と推測される.
したがって,坑底圧一定のコンセプトに基づく従来のキックコントロｰル手法が原則的には用いられることになると考えられる.この手法をとる場合に,以下の問題を検討する必要がある.その結果によっては,その手法を改良した特殊ケｰスに対応する手法および装置が必要になってくることがあるかもしれない.
･地層破壊圧が小さい･適切なケｰシング設置深度の決定方法･水深が深く,低温泥水の高粘性化のためキル･チョｰクライン内の圧力損失が増大･必要なケｰシング強度の決定･逸泥,アンダｰグラウンドブロｰアウト対策
BOP内のガスの再ハイドレｰト化(以降参照)(d)キックコントロｰル中のハイドレｰト再生成防止
ハイドレｰトの再生成を防止するには,ガスがなるべく坑内に入らないようにし,循環状態を維持して坑内の温度･圧力･化学的環境条件がハイドレｰトの生成条件にならないようにすれば良い.ということになる.この点に関しては,前述の掘削泥水の必要条件の項も参照されたい.なお,同項に述べられている問題点のほかに,以下を考慮する必要がある.
･ハイドレｰトの再生成速度･BOP等サブシｰ機器に備える特別な装置の必要

一52一
市川祐一郎
性
(e)ハイドレｰトが再生成した場合の対策
ハイドレｰトは再生成を防止するより,除去の方がはるかに難しく,時間が掛かり,コストも掛かるとされている.したがって,ハイドレｰトの再生成を防止するのが最良であるが,万一に備え,その除去方法を準備しておく必要がある.また,BOP等のハｰド
ウェアの改良が必要になってくる可能性がある.以下に,このハイドレｰト除去に関する各社の経験を紹介する.
･メタノｰル,グリセリン等をキルラインより注入する.
･暖かい海水をブｰスタｰラインを通して循環する.
･ハイドレｰトのプラグは中間から分解するより,両端から分解した方が効率が良い.
4)キックコントロｰル技術を確立するための対策
以上の検討結果より,今後,ハイドレｰト層掘削作
業中のキックコント回一ル手法を確立していく上で必要と考えられる研究項目および情報は,以下のようにまとめられる.いずれも現在石油公団と,民間との共同研究で研究中であり,近々その成果が期待できるものと思われる.
･ハイドレｰトの分解速度の数値モデル,できれば原位置のハイドレｰトの物性予測手法(ハイドレｰ
ト層生成の地質学的歴史が削れば非常に参考になる.)･ハイドレｰト層項部の予測方法･掘削中の検知方法およびハイドレｰト層下部フリｰガス層項部のより正確な予測方法(BSR深度のより正確な算出手法,ハイドレｰト平衡条件の詳細なデｰタ)･検知
方法･ハイドレｰト層下部のフリｰガス層の存在の有無の予知方法･圧力の推測方法･ハイドレｰト層分解ガスとフリｰガスを区別する方
法･坑内地層温度および坑内泥水温度シミュレｰショ
ンモデル･泥水の低温環境下での性状変化に関するデｰタ･低温下でも良好なレオロジｰの保てる泥水の開発･大水深作業中のガスのダイバｰティング手法･チョｰク･キルライン内の圧力損失は増大するが地層破壊圧は低下するという大水深環境のジレン
マに対応できるキックコントロｰル手法･上記手法に対応できる機器･装置の検討･泥水ばかりでなくBOP等ハｰドウェアの観点からのハイドレｰト再生成抑制の検討およびハイドレｰ
ト再生成速度の研究･ハイドレｰトが再生成してしまった場合の対策検討･以上を考慮した大水深対応ウェルコントロｰルシ
ミュレｰションプログラムの開発･キックコントロｰルシミュレｰション教育の重要
性一教育カリキュラムの作成,大水深掘削対応の新シミュレｰタｰの導入
3.6ケｰシング計画およびセメンチング手法
ケｰシング･セメンチング計画の際に決定すべき
要目は,ケｰシング設置深度,セメンチング区間,使用セメントやスペｰサ等の材料,ケｰシング仕様である.メタンハイドレｰト層の掘削や生産テストの場
合には,従来技術とは異なる問題点を考慮してこれらの要目を決めていかねばならない.以下,これらの要目の決定の際の問題点と対策について述べる.
1)ケｰシング設置深度とセメンチング区間
メタンハイドレｰトの掘削におけるコンダクタｰケ
ｰシングの設置深度に関し,次の条件が満足される必要がある.
･ライザｰパイプ,BOPおよびその後挿入されるケｰシング等の坑口荷重を支持することができる深度に設置されること.
･設置深度における地層の強度は,ライザｰパイプに満たされた掘削泥水の静水圧十αに耐えうるものであること.(掘削泥水の比重はBSR下のフリｰ
ガス層の地層圧を制御できる値以上でなければならない.)･設置深度は,ハイドレｰトの賦存頂部深度よりも浅いこと.即ち,ハイドレｰト層のコントロｰル･生産
テストが,BOPを取り付けた状態で可能であること.
以上の必要条件が満足されない場合には,ハイドレｰト層およびその下に賦存すると考えられるフリｰガス層掘削時のキックをコントロｰルすることができないので,試錐の実施は不可能となる.
設置深度を決定するための情報は,まず掘削開始前に事前ロケｰション調査(前述)によって収集する.また掘削中にも,MWD/LWDを用いて地質情
地質ニュｰス510号

メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一53一
報をリアルタイムで収集することができる.MWD/
LWDは,ケｰシング深度の決定に役立つだけでなく,キックコント日一ルの観点から,ハイドレｰト層とフリｰガス層の位置を早期検知するための情報をもたらすことにもなる.従って,メタンハイドレｰト坑井の掘削においては,当初からMWD/LWDを使用することが薦められる..
セメンチング区間の決定･立案の際には以下を考慮
しなければならない.
･ハイドレｰトが分解してその区間でのケｰシング支
持力が失われても,それより上の区間がケｰシン
グ/坑口装置/BOP等の重量を十分支持できること.
･坑径拡大の可能性のあるハイドレｰト層でのケｰシングの座屈を防ぎうること.
･深部層とハイドレｰト層を遮断すること.
これらの条件を満足するようなセメンチング計画の立案にとっても,ハイドレｰト層の詳細な情報を事
前ロケｰション調査により得ることが重要である.
2)セメンチング材料の選択
セメンチング材料の選択に際しては,ハイドレｰト層の分解をいかにして制御するかがポイントになる.
具体的には以下の要件を考慮する必要がある.
･ハイドレｰト層に接しているセメントが固化する際,
水和反応熱によりハイドレｰトが分解することにな
るので,この水和反応勲がなるべく小さいことが必要となる.
･ハイドレｰトの生成/賦存条件の一つである低温環
境下でも水和反応を起こして固まらなければならないし,十分な強度発現も必要である.
･もし深く掘り込む必要がある場合には,深部の地熱が掘削泥水の循環によって上部にもたらされる.
その熱がケｰシングの外側に伝わって周囲のハイドレｰトの分解を引き起こすことを防ぐ.
･ハイドレｰトが分解したガスおよびその下に存在するフリｰガス層ともに,通常のガス層に対する
セメンチングと同様の要件,即ちアニュラｰガス
フロｰを防ぐ特性が必要になる.
したがって,ハイドレｰト層のセメンチングに使用するセメントには,上記の要件を満たすために,次の性状が必要になる.
･低水和反応熱･低温での早期強度発現性･高断熱性･アニュラｰガスフロｰ防止特性
これらの条件はすべて永久凍土に対するセメンチ
ングの条件と共通のものであり,そこで開発され使われてきた材料と技術を応用可能と考えられる.
現在,永久凍土用として高強度,良好なボンディン
グで,硬化待機時間16時間以下というセメントが日常的に使われている.具体的な製品として,Hal‑
1iburton杜のPemafrostセメント,DowenSch1u㎜一berger杜のDeepRAS,Arcticsetが挙げられる.
メタンハイドレｰト層のセメンチングに関するセメ
ント材料の問題は,これらの永久凍土用セメントを用いることによってすべて解決する可能性もあるが,凍結の問題よりもガスの存在の方が強く影響するであろうハイドレｰト層のセメンチングにこのセメントがどこまで威力を発揮するのかは,今後の調査研究と実績を待たねばならない.
3)ケｰシング仕様の選択
ケｰシングの仕様を決める際に問題になるのは,
海底坑口装置等の支持力,耐座屈性と断然性である.支持力および耐座屈性に関してはセメンチング
区間の計画と,断熱性に関してはセメントの断熱性とリンクして検討する必要がある.これらの問題は,ハイドレｰト層上下の地層の性状を事前に詳細に得ることができれば解決は難しくはない.
なお,断熱性に関しては,ハイドレｰト層区間や氷の多い永久凍土などで,より確実な断熱性を要する
場合には断熱ケｰシングの使用も考えられる.断熱
ケｰシングは断熱材を入れた特殊な二重管のケｰシングである.
3.7その他
1)コアリング
メタンハイドレｰトの賦存状況の把握,資源量の評
価,物理･化学的性質の評価などを行うには,メタン
ハイドレｰト層およびその上下層から多くのコアを採取する必要がある.特にメタンハイドレｰト層からのコア採取に際しては,メタンハイドレｰトが圧力の低下あるいは温度の上昇によって分解する一とともに相変化を起こすため,できるだけ回収時間が短く,原位置の状態に近い圧力や温度を保持するコアリング技術が求められる.ワイヤライン回収により時間短縮は図れるが,現状の技術では温度の制御が困難な
1997年2月号

一54一
市川祐一郎
ため,原位置の圧力と温度の両者を保持できるコアリング技術は現存しない.原位置状態に近いコアを採取するのに必要なコアリング技術として入手可能なものは,圧力のみを保持するコアリング技術であるが,分解していないメタンハイドレｰトを回収した例は無い.現在石油公団の民間との共同研究により圧力･温度を保持できるコアリングツｰルを開発中である.深海底における'コアリング技術はDSDP
や0DPにおいて精力的に開発されてきており,既に多くの実績を挙げている.
2)環境保全と廃坑
掘削中に坑井からもたらされる熱によってハイドレｰトが分解し高いガス圧が発生すると,そのガスが周囲の地層を破壊し,地表あるいは海水中に噴出してくる可能性がある.また場合によっては,分解して空洞化したハイドレｰト層地盤が沈下するといった事態も考えられる.こういった事態に陥った場合の環境への影響評価や,大量のガスの放出や地盤沈下を避けるための方法等を更に研究する必要がある.また,掘削終了後の環境保全のために,具体的な廃坑方法についても検討しなければならない.
3)掘削クルｰの教育
ハイドレｰトの分解によるガスキックをコントロｰル
するには,通常の油･ガス井におけるキックコントロ
ｰルの場合と違って,泥水比重を上げることよりも
むしろ泥水温度を下げることのほうが効果的である.
また,メタンハイドレｰト層の掘削対象として当面考えられるのは水深の非常に深い海域であるから,低い地層破壊圧と長いキルラインを抱えたキックコン
トロｰルといった大水深掘削に伴う一般的な困難も常につきまとう.さらに,圧力ゴアバｰレルの使用や採取したコアのハンドリング等には,通常の油･ガス升掘削では経験しない作業が含まれる.これらの従来とは異なった作業を安全にかつ効率良く遂行するためには,掘削クルｰに対して事前に十分な教育を施すことグ不可欠である.
4)ハイドレｰト分解範囲の予測
坑井からの熱によって周囲のハイドレｰト層がどの程度の範囲まで分解するかを予測することは,発生するガス量と地盤強度の低下の予測につながり,
キックコントロてルや地盤沈下の可能性あるいはケｰシングにかかる負荷の大きさ等を知るうえで重要である.'
ハイドレｰト層の分解範囲の予測には,坑井周辺の熱伝達モデルとハイドレｰトの分解モデルとの組
み合わせが必要で,これらの研究が望まれる.
4｡開発･生産技術上の問題点とその対策
4.1開発モデル
メタンハイドレｰトを回収するためには,先ずハイドレｰトを分解ガス化する必要がある.ハイドレｰトの相平衡を左右している条件は,温度/圧力/水の純度であるので,その分解はこれらの条件を人為的に変化させて平衡を崩せば良い.そのための各種コンセプトは提唱されてはいるが,実際は原位置のハイドレｰトの諸物性およびその賦存状況が明らかになっていない現状では実現性についての議論は困難を極める.とにかく多く掘ってテストし情報を収集するのが先決であろう.ここでは,今までに提唱されているモデルを簡単に紹介するに留める.
(a)熟刺激法
熱刺激法は,何らかの熱源によりハイドレｰトの温度を上げて平衡を崩し分解する方法である.熱源としては,水蒸気や熱水の圧入と地下ヒｰタｰが考えられている.第3区および第4図にMcGuireの,第5図にIslamのコンセプトを示す.
(b)減圧法
減圧法は,ハイドレｰトの圧力を下げて平衡を崩し分解する方法である.ハイドレｰト層を直接減圧する方法と,下部に存在するガス層からの生産により間接的に減圧する方法に大別される.第6図に直接減圧法を,第7図に間接減圧法のコンセプトを示す.
(C)分解促進剤注入法
前述の2うの方法が物理的な環境を変化させるものであったのに対し,この分解促進剤注入法は化学的に環境を変化させて平衡条件を操作する(平衡温度を下げ,平衡圧力を上げる.)方法である.この方法は単独で用いることはせず,熟刺激法と組み合
わせて分解効率を上げようというものである.分解促進剤として,塩分,メタノｰル,グリコｰル等が挙げられる.
地質ニュｰス510号

メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一55一
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第3図複数坑井による連続的水蒸気･熱水圧入生産
モデル(afterMcGuire,1982)
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低⑧第6図フラクチャｰを利用した直接的減圧モデル･
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熱水圧入生産モデル(afterMcGuire,1982)
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第7図下部胎ガス層の生産による間接的減圧モデル
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第5図
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く500mレ
電磁ヒｰタｰを用いた熱刺激モデル(上:垂直
坑井､下:水平坑井)(afterIslam,1991)
4.2ハイドレｰト分解による貯留層特性変化1分解速度モデル
分解ガス回収に影響を与えるのは,ハイドレｰトの相平衡ばかりでなく,貯留層の特性および分解による特性変化,ハイドレ㌣ト分解速度も大きく影響すると考えられる.l1
貯留層内にハイドレｰトが存在する原位置状態での浸透率･,孔隙率･･毛細管圧等の物性についてほとんど判っておらず,ハイドレｰトが分解した後のそれら諸物性の変化についても同様である.また,純粋なハイドレｰトの分解速度についての研究はかなり進められているが,多孔質媒体中あるいは原位置状態での分解速度の研究はほとんどなされておらず,実際の生産予測に供せられる段階に至っていない.
したがって,これらの情報を今後多くのハイドレｰ
1997年2月号

COMPしETlONZONεPOR◎∪SZONE

T50

一56一
市川祐一郎
Copy‑gll‑1996.Jap011D刷1iIlgCo.,L‑d｡
海洋石油生産プラットフォｰム
海底固定式

浮遊式

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第8図
海洋石油生産システムの分類
ト坑井の掘削1テストにより収集解析していく必要がある.
4.3海洋生産システム
海洋掘削リグにより試掘升が掘削され,石油･天然ガスの存在が確認され.ると,さらに数坑の探掘井が掘削され,そのデｰタに基づいて石油･天然ガスの埋蔵量が算定される.その量が商業量に足ると判断された後,その埋蔵量,深度,貯留層の性状,水深,海気象,海底の性状,離岸距離等に応じた開発･生産計画が立てられ,実施されることになる.
現在までに開発された海洋油･ガス田は,第8図に示される海洋生産システムにより,生産操業している.これらのシステムめ経済的適用性を水深と坑井数とを関連させて示したものが第9図である.なおこの適用性は現状の技術を反映したものであり,技術開発により大きく変動するものである.この図のとおり,メタンハイドレｰトの賦存可能性のある水
深500m以上の開発は,最も一般的なジャケット型等
固定式プラットフォｰムではほとんど不可能であり,浮遊式もしくは新コンセプトを考えていくことになる.
また,海底下のメタンハイドレｰトの生産によってもたらされる同層の性状変化による地盤の変動,･構造
物支持強度の変化等を評価し,それらを考慮した生産システムのコンセプトが必要となる.
以下,これらのうち,典型的な海洋石油･ガス開発
生産システムについて簡単に紹介し,そのメタンハ
イドレｰト開発への適用性を検討する.
(a)海底固定式プラットフォｰム･ジャッキアップ型
掘削用の甲板昇降型リグに生産設備を搭載したもので,新規に建造されたものはなく,全て中古リグの再利用である.このタイプはシステムの撤去･再利用に優れている反面,水深(最大でも100m程度しか対応できない.),海気象,海底地形･土質および搭載荷重に制限がある.
･ジャケット型
最も一般的に採用されているシステムであるが,水深が大きくなると構造物の固有周期が波の周期に近づくため作用する荷重が著しく増大し,強度を保つために構造物の重量が劇的に増加するため,現状では500mが限界水深とされている.
･重力型
自重により海底面に固定安定させる方式のプ
ラットフォｰムで,底面に突き出たスカｰトにより横方向のすべりを防止するものもある.主にコン地質ニュｰス510号

ヅ切ト型
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OPS型

一点係留型

セミサフ.型{'コラム型(sP畑)

TLP型メタンハイドレｰトの掘削と生産について
一57一

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水深(m)
第9図海洋石油開発システムの水深と坑井数の関係(経済的適用性:水深300m以上のシステム)
クリｰトあるいは鋼製である.今までに設置されたきること,撤去二が容易といった利点がある.さらに,ものの最大水深は217m(北海のGulfaksC)であタンカｰ型セミサブ型の浮遊式生産システムに比る｡べて上下動が少なく,海上の坑口装置が使用できコンプライアント型
従来のジャケット型の構造を柔構造とし,揺動性(Comp1iancy)を持たせるものである.各種コンセプトが今までに提案されている.実際に設置されたのは,メキシコ湾のLenaGuyedTower:ガイワイヤｰを接続したタイプ(水深305m)のみであるが,同湾で水深535mでの設置も計画されている(Petronius).
(b)浮遊式生産システム･TLP(TensionLegP1atform)
TLPは船体の構造から言えばセミサブ(半潜水)型の一種であるが,従来のセミサブ型がカテナリ
ｰ形状の係留索で多点係留されるのに対し,TLP
は垂直に設置したテンションレグ(テンドンとも言う.)に,浮体の浮力で張力を与え係留する方式である.システムは,セミサブ型浮体,海底面に設置されたテンプレｰトおよびこれらを接続するテンドンから構成されている.TLPは,ジャケット型に比べて水深の増加に対して構造上の影響が少なくコスト増加が少ないこと,設置期間が短縮で1997年2月号
るといった利点もある.現在,メキシコ湾で水深991mに設置されたMarsTLPが最大設置水深記録を持っているが,これよりもさらに深い水深での設置が計画されており,ハイドレｰト開発の有力なコンセプトの一つと考えられる.
･タンカｰ型およびセミサブ型(FPS/FPS0)
このシステムは,生産処理設備をタンカｰやセミサブ浮体に搭載したものであり,一般的には海底坑口装置が必要で,海底仕上げが前提となる.
このタイプの特長として,改造セミサブリグあるいはタンカｰ等を用いることができれば初期投資を低く抑えられ,リｰドタイムが短く撤去再利用性が高いといったことが挙げられる.反面,接続可能な坑井数がTLP,ジャケット型に比べ少なく,中古
セミサブ等の市場に左右され,水深や海気象条件によって係留装置やライザｰシステムの適用に限界がある.これらのシステムには海底仕上げ技術とROV等を用いた遠隔操作技術が不可欠であるが,その開発は急テンポで進んでいる.現在,タンカｰ型の設置最大水深は中国南海のL1uhua油

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市川祐一郎
田の332m,セミサブ型はブラジルMarlim油田の911mで,ハイドレｰト開発コンセプトの一つとして可能性がある.
モノコラム型(SPAR)
このシステムは,生産処理設備をモノコラムのブイに搭載したもので,特に海底坑口装置を必要としない点を除けば,上記のタンカｰ型/セミサブ型と同様の特徴を持っている.1996年に初めて
メキシコ湾でこのタイプが水深588mに設置された(Neptune).さらに大水深への設置が計画されており(Genesis,823m),ハイドレｰト開発コンセ
プトの一つの有力候補となり得るものである.問
題はこれからの実績である.
(C)ハイドレｰト開発への適用可能性
以上のとおり,基本的にはハイドレｰト開発に適用できるのはほぼ浮遊式のシステムに限られるが,これからの技術開発,実績を考慮しつつ検討を進めていく必要がある.
5.メタンハイドレｰト開発の今後
我が国の周辺海域には相当量のメタンハイドレｰ
トが賦存していると試算されていることからも,今後の我が国のエネルギｰ源として大いなる期待が寄せられている.しかしながらその掘削･開発･生産のための研究は緒に就いたばかりであり,一朝一夕に実現できるというものではない.かといって掘削など不可能であるとか,生産は困難であるとか否定的･悲観的な見解を持つものではなく,ただ情報や実績が不足しているだけのことである.今後研究を積み重ね,綿密な計画の基に多く掘って実績/情報を蓄えていくことが肝要である.開発生産技術の多くはそれらの掘削結果により得られた原位置のハイドレｰトに関するデｰタを基に検討することになろう.
ハイドレｰトの開発は石油天然ガスの需要と供給のバランスに左右されることもあり,経済的に開発できるようになるのは10年先になるか,50年先になるか予測はできないが,とにかく今が日本がパイオニ
アとして世界に冠たる技術をもつことができる機会なのである.
参考文献
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<受付:1996年12月17日>
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