メタンハイドレートフォーラム 2016

フェーズ３概要（実行計画）について

メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム（MH21）

プロジェクトリーダー

増田 昌敬 (東京大学)

2016年12月6日
東京大学 伊藤国際学術研究センター 伊藤謝恩ホール

「フェーズ３実行計画」の構成と講演内容
講演の内容
１．海洋基本計画と我が国におけるメタンハイドレート開発計画「フェーズ３実行計画」

２. メタンハイドレートの商業的開発を見据えたフェーズ３の方針
2.1 メタンハイドレート商業化プロジ
ェクトの概念2.2 商業化段階に至るまでの技術開発の展望
３. フェーズ3の概要
3.1 フェーズ3の位置づけと達成目
標
3.2 目標達成のために取り組むべき課題
3.3 フェーズ3の体制
4. フェーズ3の目標と分野別課題※ 実行計画文書は，MH21ホームページ(http://www.mh21japan.gr.jp/)
より入手可能2

１．海洋基本計画と我が国におけるメタンハイドレート開発計画「我が国におけるメタンハイドレート開発計画（平成13年7月，経済産業省）」● 目的と6つの目標、及び目標達成に向けて段階的に技術開発を進める開発スケジュール● 平成17年と平成20年に開発スケジュールの見直しが行われ、現在は、終了年度は平成30年度（2018年度）までの計画

目的
我が国周辺に相当量の賦存が期待されるメタンハイドレートについて、将来のエネルギー資源として位置づけ、その利用に向けて、経済的に掘削・生産回収するための技術開発を推進し、エネルギーの長期安定供給確保に資する。

目標

開発スケジュール

１．日本周辺海域におけるメタンハイドレートの賦存状
況と特性の明確化
２．有望メタンハイドレート賦存海域のメタンガス賦存量の推定
３．有望賦存海域からのメタンハイドレート資源フィール
ドの選択、並びにその経済性の検討
４．選択されたメタンハイドレート資源フィールドでの産出試験の実施
５．商業的産出のための技術の整備
６．環境保全に配慮した開発システムの確立●フェーズ１（2001年度～2008年度）
基礎的研究（探査技術等）の推進、海洋産出試験の対象となりうる資源フィールドの選択、陸上産出試験実施
による技術の検証 等●フェーズ２（2009年度～2015年度）
基礎的研究（生産技術等）の推進、我が国近海での海洋産出試験の実施 等●フェーズ３（2016年度～2018年度）
商業的産出のための技術の整備、経済性・環境影響評価等の実施 等

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「海洋エネルギー・鉱物資源開発計画（平成25年12月閣議決定） 工程表」
（１）砂層型メタンハイドレート： ①「平成30年度を目途に、商業化の実現に向けた技術の整備を行う」目標を確実に実施する。また、②商業化プロジェクトに向けた目標を初めて設定。
（２）表層型メタンハイドレート： 表層型の資源量調査目標を初めて設定。資源量を把握するため、平成25年度以降3年間程度で広域的な分布調査等を実施する。

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2. メタンハイドレートの商業的開発を見据えたフェーズ３の方針

フェーズ2までの成果を基にして、最終目標となる将来の商業化プロジェクトの概念を描く



最終目標の達成を念頭において、フェーズ3の目標（技術基盤整備の目標）設定と、それ以降に必要となる課題を検討
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2.1 メタンハイドレート商業化プロジェクトの概念
 商業化段階の開発システムの概念
Ａ 商業開発可能な規模のメタンハイドレート濃集帯が存在する大水深の海域において、Ｂ 在来型石油・天然ガス開発と比較して比較的掘削長の短い複数の坑井を用いて同時並行して生産することで、Ｃ １個の濃集帯ベースで、長期的に安全かつ経済的なガス生産を実現し、消費地へのガス供給を行う。
※ フィールド全体からのガス供給量は、日量数百万m3規模（考え方）
在来型天然ガス開発とは異なる開発システムを適用して、経済的な開発を実現させる
 メタンハイドレート層の場合は、貯留層の特徴から１坑井当たりの生産能力は在来型天然ガスの坑井の場合より劣る
 掘削深度が浅く、ガス処理や坑井の仕上げなどに要する費用は小さい
6

在来型天然ガス開発とは異なる開発方式の検討例

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参考：2008年に発表した経済性評価結果

図 5-5 α -1濃集帯の経済性評価の流れと結果
メタンハイドレート層からのメタンガスの生産原価について3パターンを想定して試算① 現在の建設コストを前提とする場合：
92円/m3（ベース価格は2004年のもののため、仮に3倍とした場合）② 仮定条件が全て成立する場合：
46円/m3（2004年ベース）③ 生産量が予想よりも低い(1/4)場合：174円/m3

引用元）フェーズ１総括成果報告書, p.17～18,
http://www.mh21japan.gr.jp/pdf/seika/phase1_20110622.pdf
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2.2 商業化段階に至るまでの技術開発の展望
 商業化段階において、以下の３つの技術が既成技術（Proven Technology）として完成していなくてはいけない(1) メタンハイドレート層からの長期のガス生産を可能にする技術(2) メタンハイドレート層からの長期のガス生産挙動を把握する技術(3) 経済的な海洋開発システムの設計と実装並びに環境面での影響評価にかかわる技術※ 商業化段階（将来の事業アウトカム）は、フェーズ３の終了時ではな
く、平成３１年度以降の「商業化プロジェクト開始に向けた準備」、「民間企業を中核とした体制整備等」、「平成30年代後半の民間が主導する商業化プロジェクト」を経て、実現する※ フェーズ３は技術開発の中間到達点であり、商業化段階までの研究開発のシナリオで、これらの技術レベルを更に向上させていくことが必要となる（技術革新のプロセス）9

平成30年代後半までの技術開発の展望

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3. フェーズ3の概要
3.1 フェーズ３の位置づけと達成目標（技術基盤の整備）
 フェーズ３の成果として求められるのは、商業化段階での技術そのものではなく、商業化の実現に向けたさらなる展開が妥当か否かを適正に評価でき、かつ、将来的に必要となる知見が継承されるような技術の基盤を整備すること
フェーズ３の達成目標：(Ⅰ) 一定期間の生産実験を通じて、将来的に長期のガス生産が可能な技術基盤が構築しうると判断できる知見・データが蓄積されていること(Ⅱ) 一定期間の生産実験を通じて、ガスの生産挙動が把握されており、更に長期のガス生産挙動についても一定の精度で予測可能な技術レベルに達していると判断できること(Ⅲ) 技術検討等を通じて、実現可能性の高い開発システムの基本案が提示され、かつ、将来の商業化が可能と示唆されるような経済性の評価や、商業化段階での環境面の検討のベースとなる影響評価手法案等が提示されていること
113.2 目標達成のために取り組むべき課題 (1)
フェーズ３の目標(Ⅰ) ：一定期間の生産実験を通じて、将来的に長期のガス生産が可能な技術基盤が構築しうると判断できる知見・データが蓄積されていること
達成目標
 約１ヶ月の海洋におけるガス生産実験を通じて、海洋の未固結堆積物中で減圧法が実現できること【減圧制御】 重力分離によってガス・水分離が適正に行われ、圧力が制御できていること。ESPポンプの効率が低下することなく、段階的な制御（7->5->3MPa）が可能であること、ガスラインにおいて地表へのスラグの到達が起きないことが、適正に制御されている目安となる。
【出砂対策】 ガス生産実験期間内に出砂対策装置が計画通り働くこと。流入する砂量が、ESPや地表設備に影響を与えない限界（数十ppm）にとどまること。
【坑井の健全性】 坑井が安定に保たれていて、セメントを通じた海水の流入など坑井安定性に起因したトラブルがないこと。
【離脱等の可能性、もしくは、その影響の回避】 ワークオーバーライザー（WOR）の使用により、緊急離脱・計画離脱が発生しないか、または、離脱を実施しても、数日内に復帰できて、減圧を再開できること。

※

ガス生産時になんらかの問題が新たに発生した場合には、その原因が究明され、かつ、有効な対策が提案されること、今後の研究開発要素（ガス生産が継続することを保証するために必要な措置等）の提言がなされていることが重要

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3.2 目標達成のために取り組むべき課題 (2)
フェーズ３の目標(Ⅱ) ：一定期間の生産実験を通じて、ガスの生産挙動が把握されており、更に長期のガス生産挙動についても一定の精度で予測可能な技術レベルに達していると判断できること
達成目標
 約１ヶ月の海洋におけるガス生産実験を通じて、少なくともその間に生産量が安定し、その先さらに増えていく見通しを示すこと【生産量・生産履歴の把握】 ガス・水量が予想の範囲内で安定していること、また、安定状態のなかで生産量の増加傾向が確認できること。
【生産予測精度の向上】 コア・検層等による貯留層パラメータの評価と、シミュレータによるヒストリーマッチングを行い、信頼性のある長期予想が可能な状態となること。
約1ヶ月のガス生産実験において、・ 擾乱部分を脱した安定期間内で実測値と推測値の一致する期間が持続すること
・ 実測値が推測値と同様に増加傾向を示すこと
・ その後もガスの減少を示唆するような兆候がないことを確認➡ 生産挙動予測が十分な精度に達し、より長期の生産挙動についても高い精度で予測することが可能

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第2回海洋産出試験の生産期間の検討－生産挙動予測①第一回海洋産出試験結果の事後解析＝ 貯留層モデルの更新・再構築

第28回開発実施検討会資料を参照

再構築した貯留層モデルを用いたヒストリーマッチングから、ガス・水生産レート、ハイドレート分解域について、初期の擾乱期間を除いて観測結果をほぼ再現→より適切な貯留層モデルの再構築

14第2回海洋産出試験の生産期間の検討－生産挙動予測②再構築した貯留層モデルを用いた長期的な生産挙動予測
 第1回海洋産出試験地（AT1-P井）、排ガス半径:350m
 坑底圧＝3MPaまで瞬時に減圧

ガス生産量の安定的な増加

１箇月程度

注） 本予測は、第1回海洋産出試験の事
後解析時の貯留層モデルを用いた結果を示す。実際の第2回海洋産出試験での生産挙動予測は、H28FYの事前掘削で取得した検層データ等により更新した貯留層モデル、生産試験時の減圧スケジュールを考慮して行われる。

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第2回海洋産出試験の生産期間の検討－生産挙動予測③長期的生産挙動予測における生産初期の挙動

水生産がハイドレート分解によるものと、元々存在する地層水に安定的に移行しガス水比が安定ガス生産量の安定的な増加
掘削時の逸泥、地層内がハイドレートの分解に必
要な圧力に減圧されるまでに生産される地層水の影響等により、ガス水比が安定しない

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3.2 目標達成のために取り組むべき課題 (3)フェーズ３の目標(Ⅲ) ：技術検討等を通じて、実現可能性の高い開発システムの基本案が提示され、かつ、将来の商業化が可能と示唆されるような経済性の評価や、商業化段階での環境面の検討のベースとなる影響評価手法案等が提示されていること
達成目標
 フェーズ２までの検討（第２回海洋産出試験検討時に比較検討した３ヶ月あるいは１年間のガス生産試験を行う想定のPreFEED、および、開発システム検討）に基づいて、実現可能性の高い将来の開発システムの基本案を提示すること【基本設計】 海洋での長期挙動を実証のために、より長期の海洋産出試験が検討されることを想定して、その基本設計を策定し、実現可能性と費用、期間、技術開発要素等を示す。
【事前調査・検討】 より長期の試験を実現できる海域の候補を示し、気象・海象・海底地盤・貯留層特性・海域環境などの情報を示す。

【経済性の検討】 第２回海洋産出試験の結果を考慮したエネルギー収支と経済性検討を実施して、非在来資源・輸入LNG等の比較で大幅に劣後しないことを示すとともに、劣後する場合はその原因と、生産性・回収率の向上策などの改善策を示す。
【環境評価】 これまでの研究で明らかになった主たる環境影響要因と、それらの評価手法を示す。（ただし、長期的な環境への影響を実フィールドにて確認することはできないため、フェーズ３終了時の知見を用いつつ、今後も、長期的な観点で検討・評価していくことが求められる。）
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3.3 フェーズ３の体制

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4. フェーズ3の目標と分野別課題
フェーズ３の目標
Ⅰ

ⅡⅢ

一定期間の生産実験を通じて、将来的に長期のガス生産が可能な技術基盤が構築しうると判断できる知見・データが蓄積されていること一定期間の生産実験を通じて、ガスの生産挙動が把握されており、さらに長期のガス生産挙動についても一定の精度で予測可能な技術レベルに達していると判断できること

技術検討等を通じて、実現可能性の高い開発システムの基本案が提示され、かつ、将来の商業化が可能と示唆されるような経済性の評価や、商業化段階での環境面の検討のベースとなる影響評価手法案等が提示されていること
Ⅰ～Ⅲ以外の課題

フェーズ３の分野別課題（13項目）

研究分野① 海洋産出試験の実施

フィールド開発技術② メタンハイドレート資源フィールドの特性評価

フィールド開発技術④ 長期陸上産出試験に係る作業の実施

フィールド開発技術⑤ 生産性増進化技術の開発

生産手法開発⑥ 生産性・生産挙動評価技術の高度化

生産手法開発⑦ 地層特性評価技術の高度化

生産手法開発③ 海洋開発システムの検討

フィールド開発技術⑩ 環境リスクの分析と対策の検討

環境影響評価⑪ 環境モニタリング技術の開発

環境影響評価⑫ 海洋産出試験における環境影響評価

環境影響評価⑭ 経済性の評価及びその他の取り組み

経済性評価・その他⑧ 日本周辺海域のメタンハイドレート賦存状況の評価

資源量評価⑨ メタンハイドレートシステムの検討

資源量評価※ 分野別課題の番号は、フェーズ２の分野別課題と対応させている。
※ フェーズ２の課題「⑬ メタンハイドレート開発における環境の総合評価と最適化検討」は終了※ フェーズ３の目標達成にあたっては、各分野間で密接かつ相補的な関係を維持して研究を進める
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生産手法開発グループ

20

資源量評価グループ

21

0

環境チーム

第2回海洋産出試験
第1回試験よりも長期間のガス生産試験となる「第2回海洋産出試験」を対象として、環境影響の予測、データ取得、検証・評価を行うことにより、予測技術、モニタリング技術、調査手法、影響評価手法の適正化を図る。

影響予測
02時間後
溶存メタン濃度

データ取得

検証

mg/L
0.04
0.03

200

0.02
0.01

0400

水深 (m)

500m

1km

600

生産水の排出800

400m

1000-1500-1000

南-500

0
距離 (m)500

1000

環境モニタリング技術の開発
・長期間、深海底で安定した計測が可能なシステムの開発
・より長期・広域的な生産に際しての計測手法の検討
海洋産出試験における環境影響評価
・環境調査手法の適正化

1500
北

環境リスクの分析と対策の検討
・各種シミュレーション技術の適正化
・生態系予測のためのベースモデルの構築

影響評価
海洋産出試験における環境影響評価
・影響評価手法の適正化
・ガス生産試験の環境影響評価事例
として整理

環境要素

評価内容

発生頻度

影響の程度
重要種 期間範囲

リスク

生産水の排出による水質変化

高短期

直近 軽レベル
低メタンの漏出による水質変化

低

短期

近傍 軽低

廃坑時の海底面での濁りの発生

高

短期

近傍 軽低

高短期

近傍 軽低

地質・土

環境音 掘削に伴う騒音BOP設置・回収による海底撹乱
底質

高

短期

直近 軽低

壌環境

廃坑作業による海底撹乱

高

短期

直近 軽低

地形

メタンガスの生産に伴う地盤変化

高※

直近 軽低

植物

水質変化による植物プランクトンへの影響

高－短期

直近 軽低

動物水質変化による動物プランクトン、魚類等への影響

高－

短期

近傍 軽

低

海底環境の変化による底生生物への影響

高－

短期

直近 軽

低水環境

海洋生物

水質22

最後に：ＭＨ２１の研究体制
MH21研究コンソーシアムは，（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構（JOGMEC）と産業技術総合研究所で構成され，経産省からの委託事業を実施しています。
研究には国内外大学，民間企業が参加し，Grリーダー，Teamリーダーが担当分野の研究を取り纏めています。

• 経済産業省 資源エネルギー庁• メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム（MH21）– プロジェクトリーダー
増田 昌敬 （東京大学）– サブプロジェクトリーダー
天満 則夫 （AIST：産業技術総合研究所）
佐伯 龍男 （JOGMEC：石油天然ガス・金属鉱物資源機構）– 推進Grリーダー
宅間 之紀（JOGMEC）– 資源量評価Grリーダー
藤井 哲哉（JOGMEC）– フィールド開発技術Grリーダー
山本 晃司（JOGMEC）– 生産手法開発Grリーダー
長尾 二郎（AIST）– 環境チームリーダー
荒田 直（JOGMEC）
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