メタンハイドレートフォーラム 2015
メタンハイドレート開発技術の現状と今後の展望
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)

2015年10月1日
東京大学 伊藤国際学術研究センター

伊藤謝恩ホール

我が国におけるＭＨ開発計画（経済産業省）【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地層内に固体として存在するＭＨ資する。

から，どのようにしてメタンを取り出すのか？

【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
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

日本周辺海域の何処にどのくらいの量のＭＨがあるのか？

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海洋産出試験の実施
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【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）

実際のフィールドでＭＨからガスを生産する実験を実施！

目標１，２，３の達成○ 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］○ 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］

2現在までのＭＨ開発研究（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）

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

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

東部南海トラフ海域
2次元・3次元地震探査

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MH資源量評価•約1.1兆m3のメタン
原始資源量

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）

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）
3

日本周辺海域に眠るＭＨ資源（砂層型ＭＨ）
東部南海トラフ海域のメタンハイドレート•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<<参考>>
・ 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/(※) 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
4

メタンハイドレートの資源量評価
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？
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

ＭＨ濃集帯の原始資源量は約5,700億m3（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
宮崎沖，四国沖等のＭＨ濃集帯の評価を実施→ 日本周辺海域の濃集帯分布図のプロトタイプを作成
5

ＭＨ開発研究：資源量（Volume）を経済価値に変える
原始資源量（In-Place Resources）
将来的に生産可能な資源

Estimated
Ultimate Recoverable

環境に調和した経済性のある開発技術
ガスの生産技術

資源量（ポテンシャル）

Volume

推定究極可採量

科学技術の挑戦

埋蔵量（Reserves）
Net Present Value
プロジェクトの収益（現在価値）

Value

将来の商業生産開発プロジェクト
6第1回海洋産出試験（ガス生産実験，2013年3月）
地球深部掘削船 "ちきゅう"(JAMSTEC)

スクリーン
パイプ
外側をグラベルパック（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）

7

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： 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• 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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海洋エネルギー・鉱物資源開発計画（平成２５年１２月２４日）（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

9ＭＨ開発の商業化実現に向けた技術の整備
商業生産に向けての技術課題

次回の海洋産出試験

総合検証

１．減圧法による継続生産の確認（坑井仕上げ）
出砂対策技術✓

坑井での生産制御技術✓

２．総合的検証のためのデータ取得
より長期のＭＨ層のガス生産性・分解挙動の把握（１カ月程度の生産を目標）✓

３．総合的検証の実施
環境に調和した開発システムの提示✓

環境影響評価✓

経済性評価（開発コスト）✓

ＭＨ開発のエネルギー収支分析✓

今後の技術開発項目の明確化✓

10メタンハイドレート開発技術の整備に向けての課題
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）
・長期のガス生産挙動シミュレーション・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

海底機器・施設
水処理，昇圧など

生産エネルギーの輸送・利用
海底パイプラインなど

ステップ１：生産技術の実証（海底下の技術）
坑井
ＭＨ分解の制御（圧力制御）
ガス・水の分離

ＭＨ層の挙動把握（自然の条件）
仕上げ区間（坑底）出砂防止対策

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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新技術の確立までの流れ
在来型の海洋天然ガス鉱床の開発
海底下の深いところに存在
固結地層
ガスが流体として存在
高温・高圧
高い生産レート

既存の実績ある技術
Proven Technology

改良
システム化
海底下のメタンハイドレート鉱床の開発
海底下の浅いところに存在
未固結地層
メタンがハイドレート（固体）として存在
低温
低い生産レート

探査
qualification
掘削
現場での試験
貯留層評価
新技術の生産（坑井仕上げを含む）
確立
開発システム
輸送利用

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TRL (技術熟成度：Technology Readiness Level) by Statoil – WR1622TRL Development Stage Description
0Unproven Idea

Paper Concept. No analysis or testing has been performed

1

Analytically Proven
Concept

Functionality proven by analysis, reference to common features of existing
technology or testing in individual subcomponents/subsystems. The
concept may not meet all of the technical requirements at this level, butdemonstrates the basic functionality with promise to meet all therequirements with additional testing.

2

Physically Proven
Concept

Concept design or novel features of design validated by model or small
scale testing in laboratory environment. The system validates that it canfunction in a "realistic" environment with the key environmental parameterssimulated.

3

Prototype Tested

Full scale prototype build and put though product qualification test program.
The prototype is tested in a robust designed development test program
over a limited range of operating conditions to demonstrate functionality.

4

Environment Tested

Full scale prototype (or production unit) build and put though a qualification
test program in (simulated or actual) intended environment

5System Integration
TestedFull scale prototype (or production unit) build and integrated into intended
operating system with full interface and functionality tests

6System Installed

Full scale prototype (or production unit) build and integrated into intended
operating system with full interface and functionality test program inintended environment. The technology has successfully operated < 10% of
its expected life.

7Proven Technology

Production unit integrated into intended operating system. The technology
has successfully operated with acceptable performance and reliability for >10% of its expected life.

メタンハイドレート開発技術の現状
メタンハイドレート開発の商業化において要求される技術

探査
掘削（資源量評価）

貯留層評価 生産開発システム（坑井仕上げを含む）
探査

貯留層評価段階

TRLDevelopment
Stage概念0Unproven Idea

基本設計
｜
エンジニ
アリング

1

Analytically Proven
Concept2

Physically Proven
Concept

機能試験
｜
システム
化

3

Prototype Tested qualification

4

Environment Tested

5

System Integration
Testedフィールドで実証

6

System Installed

7Proven Technology

掘削

生産

輸送
開発
システム

利用

輸送

利用

現場技術

14

次回の海洋産出試験の位置付け
メタンハイドレート開発の商業化において要求される技術

探査
掘削（資源量評価）

貯留層評価 生産開発システム（坑井仕上げを含む）
探査

貯留層評価

段階

TRL

Development
Stage

概念

0

Unproven Idea

基本設計
｜
エンジニ
アリング

1

Analytically Proven
Concept2

Physically Proven
Concept

機能試験
｜
システム
化

3

Prototype Tested qualification

4

Environment Tested

5

System Integration
Testedフィール
ドで実証

6System Installed

7Proven Technology

掘削生産

輸送開発
システム

利用

輸送利用

現場技術 次の海洋産出試験の目的・課題

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まとめ （１） 砂層型ＭＨ開発研究の現状
1. ＭＨ開発研究： 日本周辺海域の海底地層中にあるＭＨは大きな資源量を有しており，それを経済価値に変える研究
2. 現在までの研究の進捗（ガス生産実験の実績）
2008年3月：カナダでの生産試験で，永久凍土下のＭＨ層から減圧法によるガス生産を実施
6日間の連続ガス生産（累計ガス生産量：約13,000m3）
2013年3月：渥美半島～志摩半島沖合で実施した第1回海洋産出試験で，世界で初めて海底下のＭＨ層から減圧法によるガスを生産
日量平均 約20,000m3で，6日間の連続ガス生産（累計ガス生産量 約120,000m3）
3. ガス・水生産挙動，出砂現象の分析から，次の海洋産出試験の仕様を決定し，使用機器の開発を進めている16

（２） ＭＨ開発の今後の展望
1. 国の長期目標：平成30年代の後半に民間主導による開発プロ
ジェクトを立ち上げる
2. 次回の海洋産出試験（平成29年を予定）で，出砂・減圧を制御した１箇月程度のガス生産を実証
出砂対策技術，坑井での生産制御技術の検証
より長期のＭＨ層のガス生産性・分解挙動の把握
長期のガス生産シミュレーションを実施

3. 試験結果をもとに，総合的検証を実施（平成30年度を予定）
環境に調和した開発システムの提示
環境影響評価
経済性評価（開発コスト）
ＭＨ開発のエネルギー収支分析
今後の技術開発項目の明確化
17ＭＨフォーラム２０１５（本日）の内容【午前】
メタンハイドレート生産回収増進法の開発【午後13:30～】
メタンハイドレート商業化の道筋におけるフィールド産出試験（海洋産出試験と陸上産出試験）
メタンハイドレート資源量の評価（砂層型，表層型）
メタンハイドレート開発における環境【15:30～17:00】
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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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
磯部 人志（JOGMEC）– 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）
長尾 二郎（AIST）– 生産手法開発Grリーダー– 環境チームリーダー
中塚 善博（JOGMEC）
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