我が国におけるＭＨ開発計画（経済産業省，2001年7月）【基本方針】
我が国周辺に相当量の賦存が期待されてい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付け、その利用に向け、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メタンハイドレートフォーラム 2014資する。
【目標】
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

メタンハイドレート開発研究の概要

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

＠東京大学

４．選択されたメタンハイドレート資源フィールドでの海洋産出試験の実施

伊藤国際学術研究センター （2014年11月25日）

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

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【研究開発期間（3段階のアプローチを設定）】○ フェーズ１ （2001～2008年度）
目標１，２，３の達成

増田 昌敬*○ フェーズ２ （2009～2015年度）
目標４の達成［我が国近海での海洋産出試験の実施］*) 東京大学大学院工学系研究科
エネルギー・資源フロンティアセンター（FRCER）○ フェーズ３ （2016～2018年度）
目標5，6の達成［最終目標：メタンハイドレート商業的産出のための技術の整備］
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商業的産出に向けて必要とされる技術とデザイン項目

はじめに：表層型と砂層型メタンハイドレート（ＭＨ）の違い
表層型ＭＨ：［目標1］賦存状況と特性の明確化

エンジニアリングサイエンス（自然現象の理解と予測）
１. メタンハイドレート（ＭＨ）が，日本周辺海域の地層中にどのような形態で，どのくらいの量が存在しているのかを把握する技術（資源量評価）２. 地層中でのＭＨの分解挙動を理解（計測）して，その挙動予測を行う技術（室内実験，モニタリング，シミュレーションなど）

エンジニアリングデザイン（生産手法と技術の実証，開発システムの提案）
３. 地層中のＭＨから効率良くメタンガスを地上に取り出す方法を考案し，その有効性を実証する（生産手法開発）
４. その生産手法を現場に適用して，中長期にわたってＭＨ層からガスを安定生産する技術を考案・実証する（フィールド開発技術）（図の出所） 経済産業省 「海洋エネルギー・鉱物資源開発計画」
http://www.meti.go.jp/committee/sougouenergy/shigen_nenryo/report_01.html

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５. 経済性のある環境に調和した開発が可能であることを示す（技術のシステム化，環境影響評価，経済性評価）
砂層型ＭＨ：開発の対象
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ＭＨ開発研究の進展 （フェーズ１～フェーズ２）
Phase 1

Phase 2

FY2001-FY2008 (H13-H20年度)

FY2009-FY2015 (H21-H27年度)

生産手法（ガス生産手法の評価・選定）

室内実験
シミュレーション• 減圧法の生産挙動の評価• 生産に伴う出砂・地層変形

ＭＨ資源フィールド（モデルフィールド）の選択・評価

MH濃集帯検知～資源量評価技術の確立

2004年：基礎試錐「東海沖～熊野灘」•掘削調査（コア採取・検層データ）

東部南海トラフ海域のメタンハイドレート•

第1回海洋産出試験の計画策定・設計・実施

ＭＨコアの採取・分析技術の確立
生産シミュレータ（MH21-HYDRES）の開発

東部南海トラフ海域
2次元・3次元
地震探査

資源量評価 （MH濃集帯検知～資源量評価技術の確立）

東部南海トラフ海域のMH資源量評価•約1.1兆m3のメタン
原始資源量

出所：石油公団他（２０００）

メタンガス原始資源量（※）： 約1.1兆m3（ＬＮＧ換算で約８億４千万トン）
BSR分布面積： 約5,000km2

海洋産出試験の計画・設計• 試験対象の濃集帯の選定• コア・検層・地震探査データ解析による貯留層モデルの作成• 生産予測シミュレーション• 力学挙動解析シミュレーション• 生産機器，生産・観測用坑井の設計，フローテスト計画• 環境影響評価（海域環境モニタリング），etc.

技術の実証試験（フィールド開発技術）
2002年：
第1回陸上産出試験の実施•カナダ永久凍土下のＭＨ層•温水循環法による5日間のガス生産（累計ガス生産量約470m3）

2008年：第2回陸上産出試験の実施•カナダ永久凍土下のＭＨ層•減圧法による約5.5日間の連続ガス生産（累計ガス生産量約13,000m3）<<参考>>

2013年3月：第1回海洋産出試験の実施•渥美半島から志摩半島沖合，海底下のＭＨ層から減圧法によるガス生産実験•日量平均20,000m3で，約6日間の連続ガス生産（累計ガス生産量 約120,000m3）

・ 2013年の我が国のLNG輸入量は約8,700万トン（天然ガス換算で約1,150億m3 ）（図の出所） MH21研究コンソーシアム
HP: http://www.mh21japan.gr.jp/

5Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan(※) 原始資源量は，地下に集積が見込まれる資源の単純な総量であり，技術的に採掘可能な可採埋蔵量ではない点に留意が必要
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ＭＨガス生産手法の評価・選定（減圧法を提唱）

ＭＨの賦存形態と濃集帯の分布推定
メタンハイドレート（ＭＨ）は，日本周辺海域の地層中にどのような形態で，どのくらいの量が存在しているのか？

産業技術総合研究所
メタンハイドレート研究センター
加熱法，熱水圧入法，減圧法等のコア実験を実施

海底下で砂泥互層が堆積している地層（タービダイト）中で，砂層の砂粒子孔隙にＭＨ（固体）が水と共存

Storage of Natural Core

天然のＭＨコアサンプル
人工的に製作したＭＨコア（図の出所） MH21研究コンソーシアム
HP: http://www.mh21japan.gr.jp/

東部南海トラフ海域には，ＭＨ濃集帯が16個存在（赤色の領域全体

減圧法実験装置（縦置き型）

加熱法による分解実験装置

高速X線ＣＴスキャナー

数値シミュレーションによりＭＨ層からのガス生産方法を選定で均一に賦存しているのではない）

現在は，宮崎沖，四国沖等のＭＨ
濃集帯の分布推定と賦存状況の評価を実施中
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減圧法による分解実験装置

貯留層シミュレータMH21HYDRESによる挙動予測の検証

エネルギー効率の高い生産手法として減圧法を提唱
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分解採収法（減圧法）によるＭＨガス生産の原理

減圧法の有効性を実証： 第2回陸上産出試験

減圧法＝坑井での減圧をＭＨ層内に伝播させて，ハイドレートの分解を促す方法

陸上産出試験により減圧法の有効性をフィールドレベルで検証
2008年3月のカナダにおける生産試験で，永久凍土下のＭＨ層から減圧法により6日間の連続ガス生産（累計ガス生産量13,000m3）に成功
ガスの生産レート： 2,000～4,000m3/日

地熱がハイドレート分解エネルギーを供給

生産坑井

水の汲み上げによる減圧試験サイト: Mackenzie Delta, Canada
第1冬試験: Jan. – Apr. 2007
第2冬試験: Jan. – Apr. 2008

海底面
地熱の供給

MH分解の吸熱反応によって，MH層温度は低下する
MH分解の推進力となるエネルギーは地熱が供給

メタン環境に適合し，高いエネルギー産出比 EPR（Energy Profit Ratio)が得られる

ポンプ

分解メタンガス
分解水

地熱の供給

泥質層

メタンハイドレート層（砂泥互層）

泥質層

ＭＨの分解（吸熱反応）
MH層内の圧力分布6.05 H 2O ⋅ CH 4 (hydrate) → 6.05 H 2O(l ) + CH 4 ( g ); ∆H ro = 52 kJ / mol

坑井からの距離9

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生産技術の実証試験： 第1回海洋産出試験

砂層型ＭＨの開発研究の目標（フェーズ２～３）• 渥美半島～志摩半島沖合のガス生産実験で，世界で初めて海底下ＭＨに減圧法を適用してガス生産に成功：日本のＭＨ開発
研究の実力を海外に示す（2013.3）

フェーズ１：開発可能性のあるＭＨ資源フィールドが日本の周辺海域に相当量存在することを確認して，第2回陸上産出試験で減圧法によるガス生産の有効性を実証
フェーズ２～３：モデルフィールド（東部南海トラフ海域）での生産技術の実証（海洋産出試験）を行い，開発可能性を提示するのが最終目標
資源量評価
生産手法開発フェーズ２
モデルフィールドでの技術実証

フィールド開発技術

第21回世界石油会議での講演（Masuda et al., 2014.6）

開発可能性の提示

日本がガス生産に成功（2013.3）

フランス公共放送国際報道局
New York Times, Oil & Gas Journal 「フランス24(France24)」での特集
2013/5/9放映

フェーズ３

等でトップニュースとして報道される

環境影響評価Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan

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Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan➜日本のＭＨ開発研究は，世界のトップランナーを走っており，その成果や今後の動向は，大きく注目されている
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第1回海洋産出試験（試験を実施した海域）

第1回海洋産出試験（ガス生産実験）
地球深部掘削船 "ちきゅう"(JAMSTEC)

渥美半島から志摩半島沖合［第二渥美海丘のＭＨ濃集帯］
水深: 約 1,000 m
海底面からＭＨ層上部までの深度：約270 m

スクリーン
パイプ
外側をグラベルパック（上図の出所） 海上保安庁 海底地形図
http://www1.kaiho.mlit.go.jp/KAN9/sodan/
kaiteitikei/japan006.jpg（左図の出所） 経済産業省 第20回メタンハイドレート開発実施検討会（平成23年8月2日）
資料5-2：第1回海洋産出試験の実施地点の決定について （http://www.meti.go.jp/committee/summary/0004108/020_haifu.html）

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第1回海洋産出試験でのガス・水の生産量データ（図の出所） 経済産業省 第26回メタンハイドレート開発実施検討会（平成25年12月16日）
資料5：第１回海洋産出試験の結果報告について（http://www.meti.go.jp/committee/summary/0004108/026_haifu.html）

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生産実験時に船上に産出するガス
6日間のガス連続生産中のフレア

ガス： 20,000 m3/日
水：200 m3/日

船上での最初のフレア:
2013年3月12日午前（図の出所） 経済産業省 第26回メタンハイドレート開発実施検討会（平成25年12月16日）
資料5：第１回海洋産出試験の結果報告について（http://www.meti.go.jp/committee/summary/0004108/026_haifu.html）

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生産実験終了前に，船上に産出した砂

第1回海洋産出試験の成果と課題
大きな成果（世界初の海洋ＭＨからのガス生産）

2013年3月18日4時：
急激に多量の砂が船上に産出し始める

2013年3月： 第1回海洋産出試験の実施•渥美半島から志摩半島沖合，海底下のＭＨ層から減圧法によるガス生産実験•日量平均20,000m3で，約6日間の連続ガス生産（累計ガス生産量約120,000m3）

技術課題
1. 長期・安定的なガス生産• 坑井内に砂が流入する出砂が予想以上に発生したことや気象条件の悪化等により，当初２週間を予定していたガス生産実験が約６日間で終了➜出砂など長期安定生産を行う上で障害となる課題を克服する技術開発

2. 生産量の増加
石油天然ガス・金属鉱物資源機構
JOGMECchannel - YouTube
http://www.youtube.com/watch?v=jfdGC3GIKPE
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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２４日）• ガス生産量はカナダでの陸上産出試験時の生産量より大幅に増加したが，将来の商業化のためには，一つの坑井からの生産量をさらに増大させる必要がある➜減圧法の改良等の技術開発
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メタンハイドレート開発システム構築へ向けての課題
ステップ２：総合的検証（開発の経済性・環境影響・エネルギー収支）・中長期のガス生産挙動データ取得
・海底下から地上までを結ぶ開発システムの検討

ＭＨ分解のモニタリング
環境対策，生産最適化

生産エネルギーの輸送・利用
海底パイプラインなど

海底機器・施設
水処理，昇圧など

ステップ１：生産技術の実証（海底下の技術確立）
坑井
ＭＨ分解の制御（圧力制御）
ガス・水の分離生産に適したＭＨ層（自然の条件）
仕上げ区間（坑底）出砂防止対策（図の出所） 経済産業省 「海洋エネルギー・鉱物資源開発計画」の改定について
http://www.meti.go.jp/committee/sougouenergy/shigen_nenryo/report_01.html

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan19

温度が高い（ＭＨを分解する熱が十分にある）
浸透率が高い（分解ガス・水が坑井まで流動する）
境界が閉じている（海水を引き込まない）

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陸上産出試験の実現に向けての努力

ステップ１：生産技術の開発と産出試験での技術実証

JOGMEC ニュースリリース（2014.11.6）

ガス生産手法・生産挙動予測
効率良く地層中のＭＨからメタンを地上に取り出す方法の設計とガス生産予測

出典: http://www.jogmec.go.jp/news/release/content/300197161.pdf

Action：生産手法と技術改良
Check

室内実験，シミュレーション

JOGMEC（本部：東京都港区，理事長：河野博文）が，2014年11月6日（木），米国エネルギー省（DOE）傘下のエネルギー技術研究所（NETL：米国ウェス
トバージニア州，所長：Dr. Grace M. Bochenek）との，メタンハイドレート陸上産出試験の実現に向けた協同作業実施に関する覚書（MOU：Memorandumof Understanding）に調印

結果分析
技術課題の抽出

フィールド開発技術
従来の石油開発技術・機器の利用・システム化

Plan

坑井仕上げ
坑井内機器とDo産出試験の設計・機器の製作

ガス・水の処理など
ＭＨ分解モニタリング

産出試験
技術の確認・実証
第2回陸上産出試験
第1回海洋産出試験
第2回海洋産出試験

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan21【MOUの内容】
目的：アラスカ州でのメタンハイドレート
陸上産出試験の実現に向けた協
同作業実施
有効期間：5年間
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ＭＨフォーラム２０１４の内容

最後に：ＭＨ２１の研究体制【午前】
1. 表層型ＭＨ調査の取り組み

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（独）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。

2. ＭＨ開発における環境影響評価研究• 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）【午後13:30～】
海洋産出試験の結果分析，技術課題の抽出，次のアクション– 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
成田 英夫 （産業技術総合研究所・メタンハイドレート研究センター）
佐伯 龍男 （JOGMEC：石油天然ガス・金属鉱物資源機構）
磯部 人志（JOGMEC）– 推進Grリーダー– 資源量評価Grリーダー
藤井 哲哉（JOGMEC）– フィールド技術開発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（産総研）– 環境チームリーダー
中塚 善博（JOGMEC）

1. 海洋産出試験：成果の概要と今後の計画
2. 海洋産出試験の生産技術
3. 貯留層評価と分解挙動の把握
4. 地層の力学応答－地層の安定性と出砂のメカニズム【16:00～】
ポスターセッション： 各グループの研究内容紹介
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