フェーズ１成果報告

平成20年6月19日
メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム
プロジェクトリーダー
田中 彰一

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan1

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan2

我が国周辺海域で発見されるメタンハイドレートの種類

A 砂質層

B 泥岩層

C海底面露頭A：基礎試錐「東海沖〜熊野灘」採取コア。水深720m、海底下164m。
−＞砂質層が開発対象
B：基礎試錐「東海沖〜熊野灘」採取コア。水深1862m、海底下126m
C：アメリカ メキシコ湾 。水深545mの海底面 (Fire in the Ice, Winter 2004)
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砂岩の顕微鏡写真
砂岩の孔隙内の水を青い液体に置き換えて撮影。
油層は青い部分が石油で、天然ガス層はガスで、部分的に置き換わる。
石油鉱業連盟「石油開発技術のしおり」より転載
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan4

砂質層中のメタンハイドレートの状態
基礎試錐「東海沖〜熊野灘」採取コアのCT画像
砂粒
メタンハイドレート
水ガスの4成分が分離識別されている。
生産手法開発グループの成果
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“燃える氷“メタンハイドレート
メタンハイドレートは水とメタンから作られる
白い氷状の固体
メタンを多量に含むので非在来型天然ガス資源に位置づけられている。
燃える氷とも呼ばれる。
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メタンハイドレートの構造

小さいケージの構造
緑：メタン
赤：水分子

出典：Sloan 1998

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan7

メタンハイドレートに含まれるメタン量
占有率：メタンが入っているケージの割合
自然界のメタンハイドレートの占有率：
０．９〜０．９５
メタンハイドレート 1 m3が分解すると
水：０．８ m3
占有率１００% メタン：１７２ m3 （０℃、1 atm）
９５%
１６５ m3 （０℃、1 atm）
水０．８ m3 とメタン１６５ m3が目安。
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メタンハイドレートの存在する範囲

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan9メタンハイドレート層の存在する環境の例

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan10加熱法の説明

第1回陸上産出試験で、加熱法の一つである温水循環法を試み、メタンハイドレート層を分解してメタンの産出に成功した。
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan11減圧法の説明

第2回陸上産出試験で採用し、6日間の連続産出に成功した。
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開発計画 Ⅱ目標の6項目
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。
（以上１〜３はフェーズ１の課題）
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（2011年度まで）。
５．商業的産出のための技術の整備（2016年度まで）
６．環境保全に配慮した開発システムの確立。
（４はフェーズ２、５はフェーズ３、６は全フェーズの課題）

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フェーズ1の主な行事
当初計画
実績／予想
平成１３年度 第１回陸上産出試験
H13.12.〜14.3.
平成１５年度 基礎試錐「東海沖〜熊野灘」
中間評価
H16.1.〜5.
平成１６年度 第２回陸上産出試験
H17.4.~7.
平成１７年度
平成１８年度 フェーズ1最終評価①H18.12.〜H19.4.
平成１９年度②H.20.2.〜3.
２年延長
平成２０年度Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan

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2年延長の理由
平成15年度基礎試錐「東海沖〜熊野灘」の成果として東部南海トラフ海域のメタンハイドレート層は砂泥互層の砂層に賦存することが明らかになった。
砂泥互層を対象とする新たな研究課題が提起されたこと。
砂泥互層の採収法として減圧法の有効性が認識されたこと。
– 第1回陸上産出試験のデータの分析– 室内コア試験のデータの分析

第2回陸上産出試験は減圧法を採用
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フェーズ１成果のハイライト
1.
2.

3.
4.

5.

世界で初めて地下のメタンハイドレート層からメタンガスの連続した産出に成功。（詳しい説明は別途なされる。）
東部南海トラフ海域において、世界で初めてメタンハイドレートが開発可能性があると考えられるタービダイト砂泥互層の砂層に胚胎することを発見。
メタンハイドレート層及び周辺地層のコア試料の原位置条
件での試験手法の確立。
メタンハイドレート層に賦存するメタンガスの原始資源量を坑井データ、地震探鉱データに基づき確率論的に計算する手法を世界で初めて確立し、東部南海トラフ海域のメタンガスの原始資源量を算定。
メタンハイドレート層からのメタンガスの産出挙動を予測する我が国独自の専用シミュレータを開発。
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日本周辺海域のBSRの分布（目標１）
東部南海トラフ海域における調査
地震探査(2D, 3D)
基礎試錐 32坑井（検層・コア採取）↓BSRの解釈の進歩
タービダイト砂泥互層の発見
メタンハイドレート濃集帯の定義
コア試料の原位置条件での測定技術の確立
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BSRの解釈（目標１）
BSRはメタンハイドレート安定領域の下限に相当
それより浅い深度にBSRが無くてもメタンハイドレートが存在することがある。
（中水他(2004)）
BSRはメタンハイドレートが存在することを定性的に示すものであり、資源としての量を示す指標としては不充分である。
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Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan(Walker(1966)に加筆）

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タービダイト砂泥互層の検層記録の例（目標１）
砂泥互層
白色部分：砂質層
茶色部分：泥質層

坑壁比抵抗分布メタンハイドレートの濃集層
評価基準：
3Ωmを上回る高比抵抗層
ネット層厚が10m以上

検層記録

MH濃集層
深度:815〜920m
層厚:105m
BSR

基礎試錐「東海沖〜熊野灘」の坑井の例
水深：約700 m

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メタンハイドレート濃集帯の例（目標１）
地震探査データからメタンハイドレート濃集帯を抽出する方法を確立。

↓
原始資源量の算定が可能
東部南海トラフ海域の例
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東部南海トラフ海域のメタンハイドレート層のメタンガス
原始資源量（目標２）3分類
メタンハイドレート濃集帯
メタンハイドレート賦存層合計

メタンガス原始資源量（億m ）
P90
Pmean
P10
1,769
5,739
11,148
1,067
5,676
12,2082,836
11,41523,356

P90：この値より大きい量が賦存する確率が90 %以上と推定される量Pmean：この値より大きい量が賦存する確率が50 %以上と推定される量、平均値に相当する。
P10：この値より大きい量が賦存する確率が10 %以上と推定される量

BSR分布域面積：4,687 km2
メタンハイドレート濃集帯面積：767 km2
メタンハイドレート賦存層面積：3,920 km2
原始資源量：この内のどれだけが地表に生産出来るかは今後の課題。
日本の天然ガス消費量846億m3、国内生産量33億m3 （平成18年度）
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22メタンハイドレート資源フィールドの検討案（目標３）
検討項目：
41項目

Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan23

経済性の検討（目標３）メタンハイドレート開発に適した経済性評価計算プログラムを開発すること
MH-ECONOMIDS Basic Modelを開発
メタンハイドレート開発の実現可能性についての見通しを検討すること
現状の研究成果に基づき、想定した開発システムと開発時期の生産原価と在来型資源のそれとの比較経済性を向上させるための技術開発課題を検討すること
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経済性の検討仮定（目標３）
陸上施設

陸地

洋上生産施設
海面

坑井群

坑井群

海底
複数のマニホールドResearch Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan25

経済性の検討仮定（目標３）検討仮定
生産期間：15年
１坑井の生産期間：8年
事業化開始時期：2016年
2004年ガス価格：23．8円／m3
インフレ率：2.56 %
ガス価格上昇率：3.88 %Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan26

経済性の検討例（目標３）
経済性検討に用いた主な仮定– 地質が水平方向に均質。その地域に掘削された坑井1本のデータを適用。
– 長期生産障害が想定内。産出試験での実証が必要。
– 生産シミュレータにより算定した生産量を使用。
– 機器・技術の実現を仮定。今後の研究開発が必要。

経済性解析結果• 現在の建設コストを前提（ベースの3倍）：92円／m3
現在の建設コストを前提• 仮定条件が全て成立（2004年ベース）：46円/円／m3
仮定条件が全て成立• 生産量が予想よりも低い（１／４）
場合：174円／m3
生産量が予想よりも低い
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漏洩メタンの挙動予測モデル計算例（目標６）
東部南海トラフ海域
10月の水温、塩分、流速
海底から0.1Nm3/secの速度でメタンを6時間放出したと想定
海面下100m – 200mまでに海水に溶解しながら希釈・拡散する。
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メタンハイドレートと環境リスクについて（目標６）
環境リスクについての検討
自然発生的地球環境リスク
数千年〜数十万年という地質学的な時間スケールで発生する現象 ← 専門家の研究を収集し、取り込む開発に伴う人為的なリスク
在来型石油・天然ガス開発技術を主体 ＋
メタンハイドレート層開発の独自の技術を追加 →環境保全技術を整備
安全メカニズム：メタンハイドレートは圧力を下げて生産するから、坑井に水注入で圧力を上げると再固化する。
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生産シミュレータ比較国際プロジェクト
アメリカ エネルギー省と内務省の研究機関が主導する国際的な協同プロジェクト
５シミュレータが参加– MH21HYDRES：日本独自の専用シミュレータ、生産手法開発グループが開発– TOUGH-Fx/Hydrate ：アメリカ国立研究機関が開発– HydrateResSim ：アメリカ、同上の普及版– STOMP-HYD ：アメリカ大学が開発– STARS ：カナダの民間企業が開発

日本のシミュレータは他に対して優位性のある結果を得ている。
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生産シミュレータ比較国際プロジェクトの例

MH21

Fire in the Ice, Winter 2007
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan

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フェーズ１から見た今後の展望
開発計画「Ⅳ目標達成に向けた開発スケジュール」
フェーズ１の達成目標
基礎的研究（探査技術、基礎物性、分解生成技術等）の推進
メタンハイドレート探査技術の最適化を達成
賦存海域、賦存量を把握
フェーズ２での海洋産出試験対象となりうるメタンハイドレー
ト資源フィールドを選択
陸上産出試験を通じ、連続性をもってメタンハイドレートを分解しメタンガスを地表に取り出す技術を検証
これらの目標をほぼ達成した。
Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan32

今後の課題Research Consortium for Methane Hydrate Resources in Japan33

論文・学会発表・資料提供・特許
特許数：１４特許出願中：１

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フェーズ１実施体制
メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム運営協議会

ワーキンググループ
コンソーシアム推進G(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構

TF 産出試験計画

メタンハイドレート研究提案公募

資源量評価G(独)石油天然ガス・金属鉱物資源

生産手法開発G

環境影響評価G(独)産業技術総合(財)エンジニアリング機構

研究所

振興協会

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ご静聴ありがとうございました。

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