資源量評価と開発技術「東部南海トラフの資源量とカナダ陸上産出試験」

平成１９年５月３１日
資源量評価グループリーダー
大野 健二

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan資源量評価グループ：平成18年度作業～２００５年度（１７ＦＹ）
資源量評価
グループ

２００６年度

２００７年度

２００８年度（１８ＦＹ）（１９ＦＹ）（２０ＦＹ）

・有望M H賦存海域の資源量評価① -1南海トラフのＭＨ資源量評価
・基礎物理探査「東海沖～熊野灘」、基礎試錐 「東海沖～熊野灘」を実施。
・南海トラフの主要なM H賦存層はタービダイト成砂泥互層であることを認識。
・探査手法の検討を行うとともに坑井・震探データを用いた統合的な詳細地質解釈による資源量評価を開始。

・南海トラフ海域におけるＭＨ資源量の算定① -2日本周辺海域におけるMH賦存状況の検討
・ＭＨ賦存状況の検討

・日本周辺海域におけるＭＨ分布域の推定②海洋産出試験候補地選定
・ 海洋産出試験候補海③第 2回陸上産出試験
・第2回陸上産出試験の第1期試験の実施方法を検討し、減圧法を用いた陸上産出試験の計画を策定。

・第2回陸上産出試験の第2期試験の実施

な坑井技術等の調査

・ 南海トラフでのＭＨ生産に係る経済性の検討を実施。

解析・評価
・第2回陸上産出試験の結果解析、評価④海洋産出試験の検討
・ 海洋産出試験に必要⑤経・日本周辺海域におけるM H賦存状況の把握と特性の明確化
・有望賦存海域からのMH資源フィールドの選択域の選定と候補海域のM H層性状の詳細検討

第１回陸上産出試験・ 砂泥互層を反映した産出

最終目標

済性の・海洋産出試験に必要な坑井技術等の調査

検・海洋産出試験の坑井設計に係る指針提示

討・第２回陸上産出試験の結果を反映することにより、経済性評価の更なる精度向上を図る。

・生産手法の有効性
検証、長期連続生産データの取得、並びに生産シミュレータの有効性検証及び精度向上

・海洋産出試験の坑井計画の指針提示

・第2回陸上産出試
験を踏まえた経済性
評価

3

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東部南海トラフの資源量評価

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BSRが分布する地震探査断面の例
MITI Nankai Trough(TWT)

メタンハイドレートはBSRより上の層に存在することから，1.25 sec BSRはメタンハイドレート賦存を示すよい指標となっている。
海底面
1.50 sec

メタンハイドレート賦存層

1.75 sec

しかし，メタンハイドレートの賦存状況（どこに？どれぐら
BSR（海底擬似反射面） い？）については，従来は未解決の課題であった。

2 km

Tsuji,et.al.(2004)より

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東部南海トラフの調査マップ

基礎物探・２D通常仕様(’96)：1,000Km
基礎物探・２D高分解能(’96)： 530Km

基礎試錐・御前崎沖 (’83)
基礎試錐・南海トラフ(’99)

基礎物探・２D高分解能(’01)：2,800Km
基礎物探・３D高分解能(’02)：1,960Km2

基礎試錐・東海沖～熊野灘(’04)

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japanメタンハイドレート濃集帯の確認
メタンハイドレート濃集帯の例

メタンハイドレート
濃集層
強振幅反射波が確認できる

タービダイト砂泥互層は、孔隙率に富むという特徴がある。左の例では、タービ
ダイト砂泥互層の内、BSRより上位の部分に，メタンハイドレートが濃集したと解釈されている。
タービダイト層の上部
メタンハイドレートの安定領域

メタンハイドレート
濃集層

BSR
タービダイト層の下部

回収された
メタンハイドレート
濃集帯のコアサンプル
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in JapanBSRタービダイト層

海底扇状地

浅い水深に堆積した粗粒堆積物が，地震・暴風・津波などによって数十年や数百年に一度の割合で，周りの流体と混合し流動化して深海へ運搬され，海底扇状地と呼ばれる地形を形成する。
通常は，細粒の泥しか堆積しない沖合いにおいて，砂泥互層を形成する。

Walker,1979

現在の海底面における海底扇状地の例

１．深海成の泥層が堆積

２．泥層を削剥しながら，タービダイト層が堆積

３．新たに深海成の泥層が堆積

周囲の泥層に対して，孔隙率の高いタービダイト砂泥互層が形成され，メタンハイドレートが濃集する。

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Two way Time (ms)

Two way Time (ms)メタンハイドレート濃集帯と地震波速度
通常の地震探査断面

800
1000

800
1000

Íメタンハイドレート
濃集帯

1200

1200

1400

1400

1600

1600
800

速度断面

800

1000

1000
1200
1400
1600

Í震探高速度異常低速度

高

1200
1400
1600

地震波速度の情報を用いて，メタンハイドレート濃集帯の確認が可能。
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japanメタンハイドレート濃集帯を抽出するための四種の神器
1. BSR….......………メタンハイドレートの存在を示唆
2. タービダイト砂層…メタンハイドレート濃集帯の候補
3. 強振幅反射波……メタンハイドレート濃集帯の特性
4. 震探高速度異常…メタンハイドレート濃集帯の特性
地震探査データから，メタンハイドレート濃集帯が・ どこに(場所・深度)，・ どの程度(面積・厚さ)分布しているかを推定することが可能となった。
平成18年度は，上記の知見と，これまで蓄積したデータを用いて，東部南海トラフのメタンハイドレート濃集帯を推定し，それを基に，同海域の原始資源量を算定した。

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東部南海トラフのBSR分布域

ＢＳＲ分布域 （4687km2）
基礎試錐・東海沖~熊野灘
基礎試錐・南海トラフ
基礎試錐・御前崎沖

BSR分布域（=MH賦存域）の中から、さらにMH濃集帯を抽出し、資源量を算定
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資源量算定手法
容積法（グロスロックボリュームモデル）による評価－確率論的手法を適用

MH原始資源量= GRV×N/G×φ×SMH×VR×CO(*) MMH濃集帯以外のMH賦存層については面積ｘネット層厚を使用

パラメータ

単位

評価の元データ
坑井データあり

GRV 総岩石容積m3

坑井データなし

震探強振幅反射波（上面＋（下面：BSR））
震探高速度異常、砂の分布（堆積学的解釈）

N/G

ネット/分数

グロス比
φ

孔隙率分数

震探強振幅反射波＋LWD 比抵抗震探ファシスマップ＋岩相柱状図（コア分析結果で較正）

周辺坑井の密度検層＋コア分析値
既存坑井における震探速度とMH飽和率の関係

LWDの密度検層

SMH

MH飽和率

分数

LWDのNMR検層＋密度検層（PTCSを用いた分解ガス量実測値で較正）

VR

容積倍率

分数

172（理論値）

CO

ケージ占有率

分数0.96 (近年の天然試料の観測値)
283億m3=1Tcf(兆立方フィート)

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東部南海トラフの資源量評価結果
算定パラメータ（合計／平均値）
種類

MH原始資源量算定結果

GRV

N/G

φ

SMH

VR

CO

P90

P10

Pmean

既確認

44.55億m3

0.38

0.43

0.52

172

0.95

402億m31369億m3

838億m3

未確認349.31億m3

0.37

0.45

0.51

172

0.95

1367億m3

9779億m3

4901億m3

合計

393.86億m3

0.37

0.44

0.51

172

0.95

1769億m3(6Tcf)

1兆1148億m3(39Tcf)

5739億m3(20Tcf)

MH濃集帯以外の
東部南海トラフのMH賦存層面積3920Km2Net
層厚0.480.29

1720.95

1067億m3(4Tcf)

1兆2208億m3(43Tcf)5676億m3(20Tcf)(3920km2)(1兆2544億m3)

2835億m3(10Tcf)

2兆3356億m3(83Tcf)

1兆1415億m3(40Tcf)

東部南海
トラフの
MH濃集帯
(767km2)

合計

6.4m(0.02)

GRV：総岩石容積，N/G：ネット/グロス比，Φ：孔隙率，SMH：MH飽和率，VR：容積倍率，CO：ケージ占有率

既確認：基礎試錐「東海沖~熊野灘(04)」で確認されたMH濃集帯。
未確認：基礎物探「東海沖~熊野灘(02)」から存在が推定されるMH濃集帯。

東部南海トラフの2005年の日本の年間天然ガス消費量：８２０億ｍ3（BP統計） Î MH濃集帯のみで7年分に相当
2005年の日本の年間天然ガス生産量：３１億ｍ3（資源エネルギー庁資源統計）
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan資源量評価における技術の進展
 従来は、BSR(メタンハイドレート層の安定領域下限に相当)から、メタンハイドレートの賦存域を推定する手法が一般的。
 メタンハイドレートの賦存状況を、坑井データ、地震探査データ、地質データから総合的に評価。
 メタンハイドレート濃集帯の存在を明示的に検証。さらに、地震探査データに基づくメタンハイドレート濃集帯の抽出技術を、本研究によって構築。
 坑井データ・地震探査データを基づき、メタンハイドレート原始資源量を統計的手法を用いて算定。
 メタンハイドレート探査が実用的な資源探査のレベルに。

Î 原始資源量：約４０Ｔｃｆ（うち、濃集帯については、約２０Ｔｃｆ）

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日本周辺海域におけるMH賦存状況の検討
・佐渡南西沖の評価
海底面付近でMHの存在を確認済
Æ周辺海域の地化学データの分析
3D震探データ解析からMH濃集帯を示唆する海域を抽出

・西部南海トラフ海域の検討佐渡南西沖Î
Í東部南海域
トラフ海域
Í西部南海トラフ海域（独）産業技術総合研究所 佐藤幹夫氏提供

BSRが広域で確認されている
西部南海トラフ海域を既存調査(2D震探)データを用いて評価
本海域にもMH濃集帯が分布する可能性を確認
Æ西部海域には東部海域の8～10倍の面積にBSRが分布

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海洋産出試験候補地選定へ向けて海洋産出試験候補地選定へ向けてメタンハイドレート濃集帯の詳細評価に着手> メタンハイドレート濃集帯の内部構造の解釈....地震探査データを詳細に解釈し，濃集帯を構成する各砂層の構造を把握する。
> メタンハイドレート濃集帯の物性情報の推定....地震探査属性解析技術を用いて，孔隙率・メタンハイドレート飽和率等を推定する。
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カナダ陸上産出試験
マッケンジーデルタでの挑戦－第2回陸上産出試験 第1冬試験について－アイスロード：試験サイトに通じる厚さ１ｍの氷の道構築には12月から開始して約1ヶ月かかる
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第1冬試験のロケーション★

マッケンジーデルタ

試験サイト

2002年にも同じ場所にて主として温水循環による第1回陸上産出試験を実施した。
イヌビック

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第2回産出試験のポイント…
１．日本近海で賦存状況を確認したMH層からのガス採収には減圧法が効果的ではないかと推測されたことから、この減圧法で実際に固体のメタンハイドレート層から連続的にメタンガスを生産できるかを、大水深海底下よりはアクセスし易い永久凍土下のメタンハイドレート層を対象として検証する。
２．MH層からのガス産出挙動予測技術を検証

試験サイト周辺の対北極クマ監視員
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カナダ北極圏での操業の特徴：
・厳冬期に限られる操業期間
・ 試験サイトはボーフォート海沿岸の軟弱な土地の中にあり、 夏季に掘削リグなど重機器の輸送は不能、・ また環境保護の面からも地表が厚い氷に覆われる厳冬期（1月-3月）のみに現地作業は限定される、
・ このため極低温環境での作業となる（例年は－30℃台。今冬は－40℃～－50℃を記録）

・最大級の環境保護対策に関わる許認可と実行• １３にわたる規制当局からの許認可取得と地元団体への説明責任、• 環境上の不測事態回避への事前の対応（保険や契約上の対応）、• 実操業では、産出水は地下深部に圧入処理し、また掘削に使用した泥水や掘削屑は２５００ｋｍ離れた州外に移送して廃棄物処理試験サイトの夏季のようす
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第2回産出試験は…

MH21
コンソーシアム日本（MH21コンソーシアム）とカナダ（NRCan:カナダ国天然資源省）の2カ国の共同研究

JOGMEC

Aurora CollegeNRCan

カナダ側
コラボレーター

試験作業用リグ（試験操業オペレータ）

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan圧力メタンハイドレート

メタンハイドレートは加熱または減圧により水とガスに分解する。
加熱
ガス＋水減圧温度

試験サイト全景
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第1冬試験の坑内減圧の仕組み
ガスの流れ

電動ポンプにより坑内を減圧

水の流れ
パーフォレーティドジョイント

メタンハイドレート層

減圧の効果により発生したMHの分
解ガスは、坑内を上昇して地表に産出

電動ポンプ

・ 坑内の流体およびMH分解に伴って坑内に流入する産出水は水圧入層に圧入して所定の水頭を維持 (水の産出レートに従いポンプレートを調整)

水圧入層

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世界で初めて減圧法によるガスの産出を確認

第1冬試験作業は2007年１月～4月に実施

カナダ側との協定により試験結果の詳細は2回目の冬季試験後に発表される予定

第1冬試験のガス産出のフレアの様子
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東部南海トラフ海域のMH資源量評価
 MH賦存状況を、坑井データ、地震探査データ、地質データから総合的に評価。
 メタンハイドレート濃集帯の存在を明示的に検証し、地震探査データに基づくMH濃集帯の抽出技術を構築。
ÎBSRを主体とする従来のMH研究から、実用的な資源探査手法を確立
 上記技術を用いて、東部南海トラフ海域のMH原始資源量を統計的に算出。
Î原始資源量：約４０Ｔｃｆ（うち、濃集帯については、約２０Ｔｃｆ）
日本周辺海域におけるMH賦存状況の検討（東部南海トラフ海域以外の海域）


佐渡南西沖の評価を実施するとともに西部南海トラフ 海域の検討を開始。

陸上産出試験
 2年半以上にわたる粘り強い交渉と技術的検討、準備作業を経て、カナダ陸上極地のマッケンジーデルタにおいて、脆弱な極地環境に最大級の配慮を行いながら陸上産出試験第1冬試験を実施した。


世界で初めて減圧法によって固体メタンハイドレート層からメタンガスを産出し、産出手法として減圧法が有効である事を実証した。

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan平成１９年度の計画～２００５年度（１７ＦＹ）
資源量評価
グループ

２００６年度

２００７年度

２００８年度（１８ＦＹ）（１９ＦＹ）（２０ＦＹ）・有望MH賦存海域の資源量評価① -1南海トラフのＭＨ資源量評価
・基礎物理探査「東海沖～熊野灘」、基礎試錐 「東海沖～熊野灘」を実施。
・南海トラフの主要なMH賦存層はタービダイト成砂泥互層であることを認識。
・探査手法の検討を行うとともに坑井・震探データを用いた統合的な詳細地質解釈による資源量評価を開始。

・南海トラフ海域におけるＭＨ資源量の算定① -2日本周辺海域におけるMH賦存状況の検討
・日本周辺海域におけるＭＨ分布域の推定・ＭＨ賦存状況の検討②海洋産出試験候補地選定
・海洋産出試験候補海域の選定と候補海域のMH層性状の詳細検討

第１回陸上産出試験③第 2回陸上産出試験

・砂泥互層を反映した産出・第2回陸上産出試験の第1期試験の実施方法を検討し、減圧法を用いた陸上産出試験の計画を策定。

・第2回陸上産出試験の第2期試験の実施

・南海トラフでのＭＨ生産に係る経済性の検討を実施。

解析・評価
・第2回陸上産出試験の結果解析、評価④海洋産出試験の検討
・海洋産出試験に必要な坑井技術等の調査

⑤経済性

最終目標の

・海洋産出試験に必要な坑井技術等の調査

検・海洋産出試験の坑井設計に係る指針提示

討・第２回陸上産出試験の結果を反映することにより、経済性評価の更なる精度向上を図る。

・日本周辺海域におけるMH賦存状況の把握と特性の明確化
・有望賦存海域からのMH資源フィールドの選択

・生産手法の有効性検証、長期連続生産データの取得、並びに生産シミュレータの有効性検証及び精度向上

・海洋産出試験の坑井計画の指針提示

・第2回陸上産出試
験を踏まえた経済性
評価

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Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japanご清聴ありがとうございました。

試験サイト夕景
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