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に向けた資源量の評価
メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム（MH21）
資源量評価グループ
藤井 哲哉 (石油天然ガス・金属鉱物資源機構)
森田 澄人 （産業技術総合研究所）

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

0

海域におけるメタンハイドレートの砂層型
表層型
賦存形態

（前半、藤井）（後半、森田）その他のメタンハイドレート
海底面近傍メタンハイド
レート(表層型メタンハイドレート)
泥層内メタンハイドレート(フラクチャ型メタンハイドレート)

砂質層孔隙充填型
メタンハイドレート

浸透性の低い地層に賦存
BSRは発現するもののまとまった量・規模では確認されてない
BSR分布域の大部分はこの種のハイドレートの可能性がある

東部南海トラフ海域において複数のメタンハイドレート濃集帯を掘削

画像出典：メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム

1

資源量評価（MH探査）へのアプローチ
１，直接的検知（各種観測・測定： 地震探査、物理探査、コア、検層）

現在

現在
現在

砂層型メタンハイドレート濃集帯の分布推定及び賦存状況評価High
高いP波速度異常
Velocity
Anomaly (D)
(C)

48万年前

高密度速度解析

三次元地震探査データ等を用
地層の物性・各種応答（地いた濃集帯の解析・解釈等を実施。 震波・音波・比抵抗）を見る。
60万年前

２，間接的推定、成因論的なアプローチ（堆積盆地シミュレーションなど）
MHが濃集するための条件
メタンハイドレートシステムの検討 （地質要素）やプロセスを理解→応用
・メタンの生成に関する検討
コア試料を用いたメタン生成に関する地化学分析・微生物学的分析
・メタンの移動・メタンハイドレート集積に関する検討
メタンハイドレートの生成シミュレーションによる
過去
検討

82万年前

99万年前

2

東部南海トラフにおけるメタンハイドレート探査 (1996-2004)

Joides Resolution
MITI Nankai TroughWells (1999)

砂層孔隙充填型のMH

第１回海洋産出試験
実施地点:第二渥美海丘
β 濃集帯
Daini-Atsumi

Fujii et al. (2005):ICGH

MITI 2-D Seismic Surveys (2,802km)

メタンハイドレート濃集帯

1996

2001

METI 3-D Seismic Survey• 調査海域において、１６の濃集帯を抽出(2002), 1960km2• 原始資源量評価値: 40 Tcf (この内濃集帯は20 Tcf)
2004 Exploratory test wells
Fujii et al. (2008) OTC、藤井ほか（2010）地学雑誌“Tokai-Oki to Kumanonada”-> 2012年度の海洋産出試験実施地点の候補

LWD
LWD+Coring3

Well β1
(2004)

南西
Well β1

北東

海洋産出試験実施地点の地震探査断面
地層の走向方向

Sea-bottom

音波速度 Vp
比抵抗MH 賦存層

Top of Channel Sands
強振幅反射波 (B)MH濃集帯(Gross: 45m)
BSR (A)

Base of channel

Saeki et al. (2008)

地震探査データ:★ 強振幅反射波★ 高速度異常坑井データ:★ 高比抵抗、高速度区間
High
高いP波速度異常
Velocity
Anomaly (D)(C)

高密度速度解析4

東部南海トラフにおけるメタンハイドレート原始資源量評価
容積法による評価－確率論的手法を適用
メタンハイドレート原始資源量 = GRV×N/G×φ×SMH×VR×CO／28.3
孔隙率（φ）
メタンハイド
レート飽和率（SMH）
容積倍率（VR）
 メタン3MH 1m3

総岩石容積（GRV）

ネット/グロス比
（N/G）

172m+
水 0.8m3

ケージ占有率（CO）
96%

画像出典：メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム(1bcf=28.3MMm3)

5

東部南海トラフ海域の原始資源量評価結果
算定パラメータ（合計／平均値）
種類
東部南海トラフのMH濃集帯

MH原始資源量算定結果

GRV

N/G

φ

SMH VR

COP90

P10Pmean

坑井有44.55億m3

0.38

0.43

0.52 172

0.95

402億m31369億m3838億m3

未掘削

349.31億m3

0.37

0.45

0.51 172

0.95

1367億

9779億m3

4901億m3

1兆1148億m3(39Tcf)5739億m3(20Tcf)

1兆2208億m3(43Tcf)5676億m3(20Tcf)

2兆3356億m3(83Tcf)

1兆1415億m3

合計393.86億m3

0.37

0.44

0.51 172

0.95

1769億
m3

(767km2)(6Tcf)MH濃集帯以外の東部南海トラフのMH賦存層

面積3920Km2(3920km2)(1兆2544億m3)

合計

Net
層厚

6.4m

0.48

0.29 172

0.95

1067億
m3

(4Tcf)(0.02)
2835億
m3(10Tcf)m3(40Tcf)

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

坑井有：基礎試錐「東海沖~熊野灘(04)」で確認されたMH濃集帯。
未掘削：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MH濃集帯の原始資源量＝2011年の日本の年間LNG輸入量の約5.5年分
東部南海トラフの原始資源量＝2011年の日本の年間LNG輸入量の約11年分
画像出典：メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム

6

１，日本周辺海域のメタンハイドレートの賦存状況の評価（砂層型）

機密性○① メタンハイドレート濃集帯の分布推定及びメタンハイドレート賦存状況の評価• 2009年以降新たに取得（入手）・解析した地震探査デー
タを使用（主に赤色・青色のエリア）。

佐渡西方沖3D
道南～下北沖3D

能登東方3D• 主に三次元物探査船「資源」を使用して取得した地震探査データを使用し、濃集帯分布の推定作業を実施。

三陸沖3D
佐渡南西沖3D
東海沖～熊野灘（2D/3D）
高密度速度解析実施
16箇所の濃集帯を資源量評価

１．BSRの分布

四国沖2D
宮崎沖3D

２．強振幅反射波
２．高速度異常３．堆積学的解釈（砂の存在）

沖縄海域
2D/3D

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１，日本周辺海域のメタンハイドレートの賦存状況の評価（砂層型）•メタンハイドレート濃集帯の分布域推定及び賦存状況の評価作業の一環として、昨年度に引き続き、宮崎沖、三陸東方・北西海域、能登東方、沖縄海域の３次元地震探査データの評価作業を実施。
•具体的には、地震探査データ上の特徴的な強振幅反射波群及び、これまでに実施した高密度速度解析結果の速度断面上の高速度部に着目し、濃集帯分布の推定作業を実施。
•昨年度に引き続き、四国沖の２次元地震探査データの再処理及び高密度速度解析結果を用いて、濃集帯分布域の推定作業（特にエリア毎の特性比較）を実施
濃集帯推定作業の例

サイスミックファシス区分
北南

海底面

BSR

北南

海底面
高速度異常
BSR

小松ほか（2015）： JOGMEC-TRC 年報8

２，メタンハイドレートシステムの検討（砂層型）●メタンの生成に関する研究•コア試料のガス分析（メタン同位体）結果（東部南海トラフ） →大半のメタンガスは微生物起源。
•「メタン生成菌によるメタンガス生成が、どの深度でどのように発生しているか」という検討課題に注力。
1. コアのバイオマーカー分析（PMI、GDGT）•昨年度から継続してメタン菌由来のバイオマーカー（生物学的指標）であるペンタメチルイコサン（PMI）の分析を行い、これまでの仮説（メタン生成菌の活動がメタハイ濃集帯の深度で活発だった可能性）を支持する結果を得た。また、古細菌に由来するバイオマーカーであるglycerol dialkyl glycerol tetraether (GDGT)の分析による仮説の検証を開始した。
2. 微生物学的解析（培養によるメタン生成活性の測定、および遺伝子解析） AISTへの委託•コア堆積物からメタン生成菌株を単離（純粋培養）し、メタン生成速度の温度、圧力依存性を評価するための取り組みを開始。複数のメタン生成菌株の単利に成功。また、生成速度のデータを取得した。
•これらに基づき微生物によるメタン生成のモデル化（プロトタイプ）を行い、堆積盆シミュレーションへの反映を実施。
n-C22alkane

n-C23 alkane

メタン生成速度モデルのプロトタイプ

TIC (2D map)

32,35-Anhydrobacteriohopanetetrol
17β (H), 21β (H)-bishomohopanol

Plot [HI=60 (mgHC/gTOC)]
Pentamethylicosane (PMI)

Sitosterol
Stigmastanol
Campesterol
Stigmasterol
Cholestanol

古細菌バイオマーカー（GDGT)
126Cholesterol

3

生成速度

45

堆積物試料中のテトラエーテル脂質のマスクロマトグラム 1: GDGT-0, 2: GDGT-1, 3:GDGT-2, 4: GDGT-3, 5: Crenarcheol, 6: GMGT-0 (化合物名はSchouten et al., 2013より)ペンタメチルイコサン（PMI）
培養実験（メタン生成速度）温度9２，メタンハイドレートシステムの検討（砂層型）●メタンの移動・メタンハイドレートの集積に関する研究•メタンハイドレートの生成シミュレータ（堆積盆シミュレータ）を用い、３次元的な集積効果を踏まえた第二渥美海丘および東海沖におけるメタンハイドレート濃集帯の形成シミュレーションを実施し、濃集帯形成の規制要因考察を実施。
•これらに基づき、濃集に至るプロセス、濃集に必要な地質条件の考察を実施。

第二渥美海丘（３次元モデリングエリア）
MHCZ confirmed
Not confirmed

β MHCZ

南

A1-L

0 Ma（現在）

北＜三次元シミュレーションにより再現されたβ濃集帯＞
シミュレーション結果の一例（A1-L坑井を通る南北方向の断面）。

各層準のMH飽和率分布を重ね合わせて表示したもの（MH飽和率20％以上の領域を表示している）

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１，日本周辺海域のメタンハイドレートの賦存状況の評価（砂層型）

機密性○① メタンハイドレート濃集帯の分布推定及びメタンハイドレート賦存状況の評価

今後の作業見通し・沖縄海域などについて、濃集帯の解析・解釈作業を継続するとともに、エリア毎の特性比較を実施する。

佐渡西方沖3D
道南～下北沖3D

能登東方3D三陸沖3D
佐渡南西沖3D• これらフェーズ２で得られた結果を総合解釈して、日本周辺海域のBSR分布図（改訂版）・濃集帯分布図のプロトタイプを作成。
• 資源開発の可能性に重点を置いた総合的な評価結果を提示。

東海沖～熊野灘（2D/3D）
高密度速度解析実施
16箇所の濃集帯を資源量評価

四国沖2D
宮崎沖3D
沖縄海域
2D/3D

11

２，メタンハイドレートシステムの検討（砂層型）①メタンの生成に関する検討
昨年度までに構築した微生物によるメタン生成モデルのプロトタイプに対して、事前掘削等で得られたコア試料の地化学分析と微生物学的分析の結果から得られたメタン生成量に関するデータを加味して、第１回海洋産出試験実施海域のメタン生成モデルを完成させる②メタンの移動・メタンハイドレートの集積に関する検討
三次元的な効果を勘案したメタンハイドレート濃集帯の形成シミュレーションを継続し、ハイドレート集積の条件を考察する③総合解釈
昨年度までに構築した第１回海洋産出試験実施海域（第二渥美海丘）および東海沖の濃集帯形成のモデルをアップデートし、これまでの検討結果および上記の検討結果を総合解釈する。

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日本海における表層型メタンハイドレートの調査について
これまでの経緯：
過去の調査により、上越沖などのガスチムニー構造（音響学的ブランキング）をともなう局所的マウンドなどの特異点において、海底下ごく浅層部に塊状メタンハイドレートが確認されてきた。

資源エネルギー庁プレス発表（2013/6/7）より

13

日本海における表層型メタンハイドレートの調査について

表層型メタンハイドレートの資源量把握に向けた本格的な調査の実施（平成２５年度～３年程度）

主な調査項目：
これまで6種の海洋調査を実施している。
①広域地質調査②詳細地質調査(AUV)③掘削同時検層(LWD)④掘削地質サンプル採取（コアリング）⑤海洋電磁探査⑥環境調査（③,④,⑤はH26年度から実施。）
14平成26年度 表層型メタンハイドレート調査の流れ
境港

新潟

秋田

上越沖
隠岐西方
最上トラフ
隠岐トラフ
4/15
5/8
5/27
境港

八戸
日高沖

① 広域地質調査

第七開洋丸

6/15
秋田

隠岐 上越

最上

5/10

6/3

② AUV詳細地質調査③ 浅層掘削LWD

上越沖

R/V Ragini

最上トラフ

6/20

7/17
下関

新潟

④ 掘削・地質サンプル採取 下関
上越沖

D/V 白嶺門司

新潟

門司

巡航型探査機
ディープワン

6/21

最上トラフ
7/10
新潟

直江津

⑤ CSEM電磁探査

上越沖
8/15

9/5
電磁探査ユニット

R/V なつしま

無人探査機
ハイパードルフィン⑥
ROV海底環境調査

上越沖
10/4

最上トラフ
10/27

15

①広域
2013年度
2014年度

函館
日高沖
八戸
最上トラフ

秋田
酒田

上越沖
新潟
隠岐西方（対馬海盆）

上越
隠岐トラフ
境港

鳥取

金沢

①広域地質調査
調査海域において表層型メタンハイドレートの存在の可能性があるガスチムニー構造（音響学的ブランキング）を持つ特異点の捜索を実施した。

16

①広域
広域地形調査の概念図

第七海洋丸（海洋エンジニアリング（株））

17

平成25年度および26年度でガスチムニー構造を持つ特異点を計９７１箇所で認定①広域< RV MBES+SBP surveys >

航跡図の例

航跡図

MBESで得られた地形図の例

SBP断面図の例

18

AUV探査の概念図

深海丸とAUV「Deep1」（深田サルベージ建設（株））②詳細②詳細地質調査（AUV）
AUV（自律型海中探査機）を用いてより詳細な音響探査により、特異点の性状を明らかにした。

19ポックマーク

ポックマークの例 （隠岐トラフ）

②詳細

強反射部

マウンド

強反射部

Depth (m)ポックマーク

Depth (m)

SBPでは海底下浅層部の詳細な地質構造をとらえた。地形上の特異点（特にマウンド）の多くは強反射レイヤーをともない、しばしば音響基盤となって下位にガスチムニー構造（ブランキング）を示す。
強反射レイヤーが海底に露出している場合はSSSで強反射として認められる。 ポックマークは地質構造上、陥没を示すものが顕著である。

マウンド(m)Depth (m)

＜地質構造に見られる特徴＞(m)
マウンド(m)
マウンドの例（上,中：隠岐トラフ； 下：最上トラフ） 20

②詳細＜音響データの統合＞
SSSで観測された海底の強反射は、概してSBPで観測されたガスチムニー構造の分布範囲内に限られる。
図は数珠つなぎとなった海底強反射部が地形では帯状の高まり（リッジ）を形成している例。海底強反射部の中心は凹地（ポックマーク）を形成している箇所が多い。（隠岐トラフ海域より）

SBP

ガスチムニー構造（ブランキング）の範囲

Blanking

淡い色が海底強反射部

MBES, SBP, SSS 統合図

SSS

21

③掘削同時検層
上越沖、秋田・山形沖の11地点において実施。海底下の比抵抗、自然ガンマ線、音波速度などの物理特性を調査し、ガスチムニー構造（音響ブランキング）を示す地層内において、表層型メタンハイドレートが濃集している可能性を示した。
③ 掘削同時検層
LWD比抵抗データ④ 掘削コアリングで採取したサンプルの例③掘削検層LWD④掘削地質サンプル採取④掘削コアリング
上越沖、秋田・山形沖の3箇所のガスチムニー構造で、表層型メタンハイドレートを含む地質サンプルを採取するとともに、メタンハイドレートが塊状、板状、脈状、粒状など、様々な形態で存在することを明らかにした。

JOGMEC
コアリングを実施した白嶺

また各掘削サイトにおいて、海底下50m程度までの深度で、厚さ数10cmから1m程度のメタンハイドレートが確認され、それより深いところでは厚さ1cm未満や直径1cm未満のサンプルが採取された。
資源エネルギー庁発表（2014.12.25）から

22

機密性○電磁探査システム(Vulcan CSEM)⑤海洋電磁探査（CSEM）
深海曳航により電流を流し、海底下の電場の変化を記録することにより、ハイドレートなどの高比抵抗物質の分布を明らかにした。

SUESI (送信)69.5m

⑤電磁Vulcan(s) (受信)195.5m
N=1295.5m
N=2395.5m
N=3495.5m
N=4525m

Scripps 海洋研 (SIO) 所有
The Marine EM laboratory at Scripps Institution of Oceanography http://marineemlab.ucsd.edu/

ケーブルウィンチ

送信機（Suesi）

受信機（Vulcan）

23

機密性○

3次元逆解析結果
海底下45m 平面

海底地形⑤電磁NOT TO SCALE

低比抵抗高NOT TO SCALE

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⑥環境

環境調査（ROV探査・長期モニタリング）⑥環境調査（ROV）
ROV（遠隔操作ビークル）による海底観察ならびに調査作業、さらに長期環境モニタリング装置の設置による観測や試料採取などを実施した。

なつしまとROV「ハイパードルフィン」（海洋研究開発機構）

海鷹海脚
ハイドレートの壁
海底から立ち上がる
メタンガスの気泡

透明感のあるピュアなメタンハイドレート層

ともにYouTubeから（METI投稿）25

表層型メタンハイドレート調査に関するまとめ

新たな海洋基本計画を受け、平成25年度から表層型メタンハイドレートの集中的な広域分布調査として、平成26年度までに主に6種の調査を実施した。
１）広域地質調査の結果として、2年間でハイドレート胚胎の可能性を示唆するガスチムニー構造（音響ブランキング）を持った特異点を９７１箇所で認定した。
２）詳細地質調査として、AUV音響探査によりマウンドなど地形特異点における海底および海底下の強反射部とガスチムニー構造との関係を明らかにした。
３）掘削同時検層（LWD）を実施し、ガスチムニー構造を示す海底下においてハイドレートを示唆する低ガンマ線および高比抵抗の層準を確認した。
４）掘削サンプリング浅層部においてメタンハイドレートを採取した。塊上、板状、脈状、粒状などの形態で産することを確認した。
５）海洋電磁探査を実施し、三次元逆解析により、海底下およそ浅層部に高比抵抗部を観測した。おおよそがSBPの音響ブランキングに対比される。
６）環境調査として、ROVを用いた海底潜航調査と長期環境モニタリングシステムの設置などを実施した。

26