0メタンハイドレート開発は環境に大きな影響を与えるのか？
－時間と空間の認識から始めよう－
MH21環境チームリーダー

長久保定雄（JOGMEC）

Japan Oil, Gas and Metals National Corporation

メタンハイドレート開発に対する漠然とした不安

1• メタンハイドレートは分解しやすい物質なので、MH開発で、どんどん分解してメタンガスが大気中に拡散して、地球温暖化を促進しないか？（メタンガスの温暖化係数は二酸化炭素よりも20数倍高いため）• メタンハイドレート開発によって海底地すべりが発生し、津波が起きないだろうか？
• メキシコ湾のような暴噴事故が起こって、甚大な環境汚染を起こさないだろうか？
• 以上のことが起こるのか？起こらないのか？を議論するには、以下の項目を検討する必要がある。
– メタンハイドレートって、本当に分解しやすいのか？
– 開発はどうやって行うのか？
– 時間的・空間的スケールの把握2

まずはメタンハイドレートの物性から知ろう• メタンハイドレートの分解は吸熱反応である。
• 圧力が下がってメタンハイドレートが分解する場合、周辺地層から熱を奪って分解する。
• したがって、MH層は温度が下がっていく。
→分解は律速されず、連鎖反応的な分解は起きない-5

実際の分解過程05温度(℃)
10152000
メタンガス

500
水

減圧

150

1,000
1,500

加熱
200
250

2,000
メタンハイドレート安定領域
2,500

300
海洋環境におけるメタンハイドレート安定領域

水深(m)

圧力(atm)

50
100

25

どの程度の熱が必要なのか？

3• 東部南海トラフにおける固体MHの質量＝ 6.17 x 1012kg （2007年資源量評価結果）• それらすべてのMHを分解させるために必要な熱量＝ 2.69 x 1018J– 広島型原子爆弾（TNT換算15KT=6.2 x 1013J）＝ 4万3千発分– マグニチュード8の地震（6.3 x 1016J）＝ 43回分
– 100万kWの原子力発電所（年間発電量3.15 x 1016J）＝ 86年分
参考： 山本晃司・長久保定雄(2009): 東部南海トラフのメタンハイドレート開発と環境リスク, 月刊地球, 31(9), 476-485.

4

開発シナリオを考えてみよう

MH開発に係わる環境リス
クを論じるならば、以下の要件を考慮しなければならない。

？

？

？

• MH胚胎状況– 海底面付近に存在するのか？泥層内に存在するのか？砂層の中に存在するのか？によって環境リスクは異なる。

温度(℃)
-5

• 生産手法– 既存石油・天然ガス機器・設備でよいのか？新しい機器・設備が必要なのか？機器・設備により環境リスクは異なる。

10152000
メタンガス

圧力(atm)

50
100
150
200
250
30025

水

メタンハイドレート安定領域

500
1,000
1,500

加熱

2,000
2,500

海洋環境におけるメタンハイドレート安定領域

水深(m)• 開発システム

5

減 圧– 加熱するのか？減圧するのか？
によってMHの分解挙動は変化し、環境リスクも異なる。

0

5

開発シナリオを考えてみよう

MH開発に係わる環境リス
クを論じるならば、以下の要件を考慮しなければならない。

？

？

？

• MH胚胎状況– 海底面付近に存在するのか？泥層内に存在するのか？砂層の中に存在するのか？によって環境リスクは異なる。

砂質層孔隙充填型MH
温度(℃)
-5

• 生産手法051015200圧力(atm)

100
150
200
250300水

メタンハイドレート安定領域

500
1,000
1,500

加熱

2,000
2,500

海洋環境におけるメタンハイドレート安定領域

水深(m)– 既存石油・天然ガス機器・設備でよいのか？新しい機器・設備が必要なのか
既存の天然ガス開発の機？機器・設備により環境リスクは異なる。
器･設備でほぼ対応可能

メタンガス

50

減圧法

• 開発システム0

減 圧– 加熱するのか？減圧するのか？
によってMHの分解挙動は変化し、環境リスクも異なる。

25

開発対象のメタンハイドレート層はどのように存在しているのか？

6圧 力
ハイドレート
安定領域

MH濃集帯

MH賦存ゾーン（海底下0-400m）
間隙圧はほぼ静水圧に同じ。MHは固体であり、また、高圧化していないため、井戸を掘っても自噴しない。

フリーガス層：低飽和ガス含有層。
石油開発的には水層と呼ばれる。東部南海トラフでは高圧化していない。

シール層：浸透率の低い岩石。天然
ガス・原油を地層内にトラップする役割

天然ガス
石油・天然ガス賦存ゾーン（海底下2,000-4,000m）
地層の荷重により間隙圧は高圧。シール層の存在によりより高圧になることができる。流体の石油・天然ガスが高圧下に存在するため、井戸を掘るだけで自噴する。

原油

7

開発の時間と空間スケール
ここで示している絶対値は比較するための仮値であることにご注意ください

第1回海洋産出試験

商業開発（現在のイメージ）

試験位置（1坑井）
水深700-1000m

開発エリア
坑井数100本以上
面積 5kmx5km
水深700-1500m

試験期間（掘削船海域到着～離脱まで）

生産期間： 15-20年

試験準備：10日
試験実施：1週間～1か月
試験後片付け：10日

掘削船（係留なし）

MH分解範囲半径100m程度

生産プラットフォーム（係留あり）

メタンハイドレート濃集帯

MH分解範囲開発エリア全体8

地質学的イベントの時間と空間スケール
ここで示している絶対値は比較するための仮値であることにご注意ください

第1回海洋産出試験

商業開発（現在のイメージ）

時間的にも空間的にも単純比較できるスケールではない
試験位置（1坑井）
水深700-1000m

開発エリア

坑井数100本以上
面積 5kmx5km
水深700-1500m

試験期間（掘削船海域到着～離脱まで）

生産期間： 15-20年

試験準備：10日
試験実施：1週間～1か月
試験後片付け：10日

グローバルな地学的イベント(地球温暖化、海水準変動)
掘削船（係留なし）
時間スケール: 数百年~数万年
空間スケール: 全地球的MH分解範囲半径100m程度

メタンハイドレート濃集帯

生産プラットフォーム（係留あり）

MH分解範囲開発エリア全体

大規模な海底地すべりとの比較（ストレッガ地すべり）
同スケール

四国面積
18,803.87km²

東部南海トラフ地震探査面積
約12,000km²

第二渥美海丘三次元地震探査面積約625km²ストレッガ地すべり
Ormen Lange天然ガスフィールド

910

メキシコ湾事故のようなことが起きるのか？
2012年度実施予定の海洋産出試験（減圧法）
海面300-400m程度

減圧によるMHの分解（東部南海トラフの場合）

生産ガスポンプにより坑内の水を船上に排出坑内の水頭が下がり、MH層にかかる圧力が下がる（減圧）

メタンハイドレート濃集帯
砂質層孔隙充填型MH層が鉱床規模になったもの

海水中にほとんど溶解

MH分解停止までに残る生産ガス

MH層はほぼ静水圧下に存在しているので海水が坑内に入り込むことができる

圧力回復によるMH分解の停止

残存生産ガスの再ハイドレート化

水深700-1,000m

坑内への海水流入と水頭の上昇→MH層にかかる圧力の回復

水深分の圧力東部南海トラフのMH層は油分を含まない
ため、油濁による環境汚染はない

BOP

海底面

→自然のフェイル・セイフ機構

海洋掘削船

ライザー管

（暴噴防止装置）

坑内へ海水が流入し、MH層にかかる圧力が回復してMH分解は停止する

もし、なんらかの理由によって、掘削船やライザー管が破壊 され た として も． ．．

まとめ11• MH開発は石油・天然ガス開発に比べて必ずしもリスクが高いわけではない。
– MHは分解しやすい物質ではない。また、地層内でMH分解が連鎖反応的に起こることはない。
→MHの性質や産状をきちんと把握すべき– 減圧法による生産であれば、自然のフェイル・セイフ機構が働き、生産メタンガスが大気中に大量に放出されることはない。
→開発シナリオをきちんと把握すべき– 開発における時間と空間のスケールを考慮して環境影響評価研究を客観的に進める。
→自然界で生じる地質学的スケール・イベントとの混乱を避ける

MH21は、以上のことを前提に、科学的、客観的に環境影響評価研究を実施している。