2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

暴噴事故防止に向けた
事前及び坑井掘削時の注意点について
独立行政法人 エネルギー・金属鉱物資源機構（JOGMEC）
地熱技術部 担当審議役
荒井 文明

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

１．事前情報収集（浅部高温エリア中心に）
２．事前現地確認（地表地熱徴候・地下予測）
３．坑井掘削時の注意点（地質調査者）

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

蒸気・熱水噴出のメカニズム【引用】新エネルギー財団（2001）地熱井の噴出事故と対策 pp.4-6 に加筆

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会【地表調査による地下情報収集】
地熱徴候・比抵抗・地化学・地質（水蒸気噴火噴出物）
・地熱徴候や地形・蒸気加熱型徴候
・高温深部熱水湧出・キャップロック
水蒸気噴火噴出物（や砕屑脈構成物）から得ておくべき情報
１．比抵抗構造等から噴出源の深度（地質・変質・温度情報の収集）
２．地下温度・流体性状は、変質鉱物組合せ、流体包有物タイプや均質化温度・塩濃度から推測【引用】高橋（2023年道総研エネ環地研成果発表会資料）に加筆
近隣の暴噴事例：NEDO促進調査（登別地域）N1-NB-5 ＊ただし深部高温帯で発生

事業者：
調査結果・解析のチェック、必要に応じて掘削前に現地確認・追加詳細調査・地熱モデルの再構築

低圧高温を示す鉱物組合せ（中性変質鉱物：Ca沸石）

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Pw＝0.3Pt のとき
濁沸石

湯河原沸石

三重点●：23MPa(234kg/cm2)，172℃
ワイラケ沸石

湯河原沸石は、・低圧高温で生成する・後述事例では、浅部高温貯留層で出現（生成時期は、地域ごとに検討必要）2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

浅部まで高温上昇流がある例（インドネシア マタロコ地熱地帯）

MT-1は噴出事故が発生したので埋坑（低圧高温を示唆する湯河原沸石が分布する）

200℃

200℃

＜ 10 Ω・m断裂

引用：Koseki and Nakashima(2006)

低比抵抗帯中に高温地熱流体上昇域が存在する
低比抵抗帯全体がキャップロック（完全遮蔽）ではない！流体が漏れれば地表に地熱徴候がある

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マタロコ地熱地帯の特徴（変質鉱物と温度構造）

引用：Zeng and Liou(1982)【左図説明】
MT-1の変質帯は浅部から下記のように分帯される。
Ⅰ帯：カオリナイト-α-クリストバライト帯
Ⅱ帯：沸石帯Ⅱa帯：ヒューランダイト帯Ⅱb帯：ローモンタイト帯 ＊湯河原沸石伴う
Ⅱc帯：ワイラカイト帯 ＊湯河原沸石伴う
Ⅲ帯：カオリナイト帯【引用】Nasution, Taniguchi, Kikuchu and Muraoka(2003)

沸石の相平衡とカオリナイト結晶度指数から推定される結晶化過程の地下温度は,静水圧沸騰曲線を超えて急上昇し,深度約180mで236℃に達する。この深度が水の2相分離曲線の最大エンタルピー点を表し,下部の蒸気卓越型貯留層と上部の蒸気凝縮帯とを分けていたらしい。
II帯の鉱物生成が不透水帯をつくり,蒸気卓越型貯留層に過剰な熱供給が続いた結果,岩石圧的被圧帽岩が出現した。現在,この岩石圧的被圧は解消されている。

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鉱物共生関係による温度・圧力指標
たとえば、低圧高温の組合せ（湯河原沸石＋ワイラケ沸石）があれば、中性熱水型で蒸気比率の高い貯留層に遭遇する可能性がある。
【湯河原沸石の産出例】
マタロコ：蒸気卓越型貯留層と蒸気凝縮帯の境界付近に出現（Nasution et.al,2003）
鬼首：湯河原沸石はより高地温勾配を有する場所に生成（Seki et al,1983）
葛根田：浅部高温域の地表に分布（越谷ほか,1994）
引用：Zeng and Liou(1982)

左：湯河原沸石（高温低圧）、右：ワイラケ沸石（高温）【経済的なメリット：最良ケースは良質蒸気のみ噴出】 最良ケースだと、還元井が不要（あるいは還元能力をある程度確保するだけで良いかもしれない）
 最良ケースだと、スケール対策が不要
 浅井戸で仕上げられる場合、低掘削コスト

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

１．事前情報収集（浅部高温エリア中心に）
２．事前現地確認（地表地熱徴候・地下予測）
３．坑井掘削時の注意点（地質調査者）

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浅部高温地熱地域の現地調査（沸騰泉と近傍の未使用坑井(蒸気漏れ破損状態)）

2023.9.13 JOGMEC荒井撮影

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浅部高温地熱地域の現地調査（地獄化・蒸気漏れ）

2023.9.14 JOGMEC荒井撮影

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

浅部高温地熱地域の現地調査（中性沸騰泉：シリカシンター付随）

2023.11.7 JOGMEC荒井撮影

2023.11.8 JOGMEC荒井撮影

浅部高温地熱地帯における水蒸気爆発事例
2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

地熱開発に重要なこと（特に地質調査者）◎エリアの事前詳細調査◎リスクアセスと仕様設計への反映
引用：三宅・小坂(1998)◎坑井調査（掘削時の地質・変質・温度・ドリリングブレイクなど）

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

１．事前情報収集（浅部高温エリア中心に）
２．事前現地確認（地表地熱徴候・地下予測）
３．坑井掘削時の注意点（地質調査者）

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

オンサイト坑井地質調査
簡便な機材・機器で、迅速に地下情報を得て、想定していた地熱系モデル（地質、断裂、温度）の確からしさを確認し、円滑で適切な掘削工事を強力にサポートする調査＜主な調査（当日～数日内に結果が出る）＞● カッティングス調査（現地でのリアルタイム情報収集）● 流体包有物試験（偏光顕微鏡観察で地層温度の推測可能）● 掘削情報の整理
・ドリリングブレイクなど（逸泥発生しなくとも重要）● 物理検層（井戸の温度・圧力測定など）結果の解釈補助
・地質観察と掘削情報から、検層結果を想定しておく

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

掘削時の重大事故を防ぐための
坑井地質調査時リスクマネジメント「decision tree」の簡易版の一例
流体噴出、孔壁崩壊、強酸性・溶融硫黄障害▶オンサイト坑井地質調査者へのOJTのために作成

噴出危険性

噴出危険性

BOP使用
注水冷却
高比重泥水

BOP使用
注水冷却
高比重泥水

流体噴出
掘削継続可否等の協議★掘削地点の推測されている地下状況に応じて、事前に作成し、共通認識を持っておく（どのようなリスクが発生しうるか・リスクの徴候）

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

簡易温度推定法（流体包有物の均質化温度）

気液比がほぼ一定の液相包有物

不規則形状包有物（相対的に新しい） 活発な地熱地帯では、最低均質化温度は地層温度と一致することが多いため、貯留層のポテンシャル評価（地層温度評価）としては最重要分析 慣れてくると、流体包有物の気液比を見て、地下のおおよその温度を判断
 現場に偏光顕微鏡を持ち込めば、迅速な温度推定ができる
注意）複数個の鉱物脈を観察し、最新期に形成された包有物を測定対象とする
全量逸泥掘削時には試料が採取できない＊貯留流体の温度・塩濃度、岩石物性値等を参考にできれば比抵抗構造解釈にも有益2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

葛根田地熱地域（浅部高温地熱地域）【地表現象】• 自然噴気分布• 湯河原沸石脈分布

第四紀葛根田花崗岩【引用】加藤ら（1993）に加筆

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

葛根田地熱地域 K6-2の蒸気・熱水噴出事例
カッティングス
での変質・鉱物脈分布把握、ドリリングブレイクの把握が重要
逸泥対策から判明した透水性断裂

掘削時の逸泥増掘時の逸泥断裂は1枚ではないことに注意。
油断しない。
【引用】斎藤清次(1992)地熱井における逸泥対策の実施例,石油技術協会誌,Vol57,No.5★本事例に基づき、隣接するK6-3掘削時のリスクアセス

2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

オンサイト地質屋に求められることどんな情報の取得・整理が必要か？
▶ 安全な掘削・開発のための地下温度や地質情報（断層・崩壊など）どうすれば早く的確な情報を出せるのか？
▶ オンサイト調査、ドリラーとの日常コミュニケーション
免責事項：本資料は蒸気噴出事故防止に資するため、日本地熱協会と独立行政
どのようにドリラーや現場代理人に報告すればよいのか？

法人エネルギー・金属鉱物資源機構が共催して開催した 勉強会で用いられた資料であり、本資料の内容に関係して発生した直接的及び間接的な損害に対し、▶
次の判断を素早く決定できるように！
開催者及び講師、協力者は一切の責任を負いかねます2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

コア・カッティングスの貴重なデータを現場で生かす

カッティングスの連続記録・解釈（＋遠隔確認）のシステム検討
・貴重な情報を逃さない（5m毎の採取ではなく可能なかぎり連続で）・掘削時の色んなリスクを迅速に共有する

ホルンフェルス中の白色熱水変質部（熱変成鉱物消失）

白色変質部で逸泥発生（透水性断裂）【引用】NEDO(2009) 地熱開発促進調査 No.C-2-8 八幡平地域（第3次）

第四紀トーナル岩岩脈（熱源岩）2024年4月25日 第1回蒸気噴出対策の指針に関する勉強会

ご清聴ありがとうございました。

免責事項：
本資料は蒸気噴出事故防止に資するため、日本地熱協会と独立行政法人エネル
ギー・金属鉱物資源機構が共催して開催した 勉強会で用いられた資料であり、本資料の内容に関係して発生した直接的及び間接的な損害に対し、開催者及び講師、協力者は一切の責任を負いかねます