（１）岩野原モニタリングWG

二酸化炭素圧入実証試験およびモニタリング

① 実施状況
　圧入実証試験およびモニタリングは、我が国の地下深部塩水層（地下水により飽和された地下深部の砂岩層など）に対して、実際に二酸化炭素を地中に圧入して、その挙動を観測（モニタリング）することにより、地中における二酸化炭素の貯留メカニズムの理解を得るとともに、既存技術（資源工学等）の二酸化炭素地中貯留への適用性を検証することを目的に実施しました。

二酸化炭素圧入の全体概要

② 圧入実証試験地点
　圧入実証試験地点は、新潟県長岡市南西部の信濃川支流渋海川左岸に位置する帝国石油(株)南長岡ガス田の岩野原基地を借用しました。圧入対象の貯留層（地下深部塩水層）としては、深度約1,100mに分布する前期更新世灰爪層の砂岩卓越部を選定しました。貯留層は全体としてドーム状の背斜構造をなし、圧入はその翼部（地層の傾斜部分）に行いました。

実証試験地点の地質概要		圧入対象帯水層（貯留層）の３次元モデル

③坑井の配置とモニタリング
　実証試験地点では、1本の二酸化炭素圧入井を中心に3本の観測井（二酸化炭素モニタリングのための坑井）を配置し、二酸化炭素の到達を圧入井からの距離に応じて複数回確認でき、さらにその後の経時変化を捉えられる形としました。
　観測井を利用して以下のモニタリングを二酸化炭素圧入前から開始し、二酸化炭素の圧入期間を経て現在まで観測を継続中です（平成19年度まで継続予定）。これらのモニタリングにより、地中の二酸化炭素の貯留状況が把握されました。
・圧力・温度計測
・坑井間弾性波トモグラフィ
・物理検層
・試料採取・分析（平成17年度）

試験地点の坑井配置とモニタリング

弾性波トモグラフィ結果：二酸化炭素の分布を弾性波速度の低下域として画像化

④ シミュレーション・スタディ
　観測されたデータのヒストリーマッチングによる最適貯留層モデルにより、圧入した二酸化炭素の現状の貯留状況と1000年後までの長期挙動についての予測計算を行い、浮力を駆動力とする二酸化炭素の移動は極めて小さく、二酸化炭素は証試験地点の近傍に長期間貯留される、との予測が得られました。

シミュレーション・スタディによる溶解二酸化炭素分布の変化（（左）圧入直後&（右）1000年後）

⑤ まとめ
　長岡における二酸化炭素の圧入実証試験により、地下1,100mの地下深部塩水層に我が国で初めて、また陸域の地下深部塩水層としては世界で初めて二酸化炭素が貯留され、我が国における二酸化炭素地中貯留の実現性が示されました。
　坑井掘削から二酸化炭素圧入にかけての貯留層の性状の把握のための調査・試験、および二酸化炭素圧入中から圧入終了後にかけての二酸化炭素貯留状況の把握のためのモニタリングとシミュレーション・スタディにより、地中における二酸化炭素貯留状況についての理解が大きく進展し、坑井の掘削から圧入設備の設計・施工、圧入、モニタリング、シミュレーション・スタディにいたる一連のプロセスにより、資源工学等の既存技術の二酸化炭素地中貯留への適要性が実証されました。
　岩野原基地におけるモニタリングは平成19年度まで継続する予定です。

（２）想定モデル地点調査

１．事業概要

　地中貯留技術は、地理的に広がりがあるとともに、排出源からの二酸化炭素の分離･回収、二酸化炭素の輸送および貯留層への圧入という多様な技術分野を総合したシステムであることから、想定モデル地点調査（本調査）では、各設備のエンジニアリング･スタディを通じて実適用時のシステム･イメージを策定した。その上で二酸化炭素排出源ごとの排出量と稼動状況、設備設置のための用地･用役、輸送ルート状況等の条件を明らかにし、想定地点での実施に関してシステム構成上の技術課題を抽出し、解決方法を提案した。その結果、実用的見地から国内で地中貯留が技術的に可能であることが明らかになった。
　また、排出源企業や周辺状況に関する調査に基づき、二酸化炭素の圧入規模に応じた各設備の建設費、ランニング･コストを検討し、複数のシステム構成における圧入コストを算定するとともに、構成要素ごとの一般的なコスト･データを整理した。

２．検討結果－想定モデル地点のエンジニアリングスタディ

2.1　モデル地点・実適用規模の想定
　以下の３項目を満足することを条件にモデル地点を選定した。
　(1)実適用規模の二酸化炭素地中貯留が可能な大規模な構造性地下帯水層の存在が期待できる。
　(2)貯留層等の諸データが比較的豊富に揃っている。
　(3)近傍に二酸化炭素集中排出事業所が存在する。
　選定した想定モデル地点は、次の２地区４地点である。平成５年度ENAA方式による評価結果および全国賦存量調査WGより、１地点における実適用規模として100万トン/年×20年間を想定した場合、十分な貯留可能量があると判断される。
　①北海道地区　A地点（海域）
　②北海道地区　B地点（海域）
　③新潟地区　　C地点（海域）
　④新潟地区　　D地点（陸域）

　二酸化炭素排出源から実適用規模を想定すると、製鉄所、セメント工場、および、製紙工場では、一設備あたり100万トン／年規模の二酸化炭素排出が期待できる。火力発電所は稼働率・負荷率変動が大きいため、50～100万トン／年規模であり、製油所の水素製造設備では、一箇所あたり10～40万トン／年規模となる。分離回収プラントの設備サイズからも概ね100万トン／年を１ユニットとすることが現実的と考えられる。

2.2　分離･回収設備
　それぞれの二酸化炭素排出源について対象ガスの種類と回収量を設定した上で、分離回収プロセスを選定し、設備を設計した。

2.3　輸送設備
　北海道地区および新潟地区における各ケースの輸送経路について現地調査を行い、設置環境、経済性、施工性、維持管理性の観点よりパイプラインの最適ルートを選定した。
　輸送圧力は、国内の天然ガスパイプライン輸送実績の上限である7.0MPaとした。輸送量100万トン／年の場合、配管サイズは300A～400Aである。

2.4　貯留設備
　海域および陸域につき地質調査で調査すべき項目を整理し、圧入設備（敷地・坑井設備）、操業条件、モニタリング計画および圧入挙動予測につき検討し、コストを算出した。
　海域の圧入井については、以下のように沿岸の圧入基地からの大偏距掘削（ERD)を検討した。
　①A地点：垂直深度1,200ｍ、水平偏距3,300ｍのERD井（4坑井）
　②B地点：垂直深度1,200ｍ、水平偏距1,550ｍ、2,000ｍ、3,000ｍ、4,000ｍのERD井（４坑井）
　③C地点：垂直深度2,400ｍ、水平偏距5,500ｍ、7,200ｍのERD井（2坑井）
　陸域の圧入井については、圧入対象層の条件から水平長1,200ｍの水平坑井（垂直深度1,200～1,300ｍ）（１坑井）とした。

図-1　二酸化炭素地中貯留の全体システム構成例