メタンハイドレート開発促進事業（環境影響評価に関する研究開発）

事業報告Business Report

メタンハイドレート開発促進事業（環境影響評価に関する研究開発）

1．研究開発の概要

　メタンハイドレート開発促進事業の目的は、我が国周辺海域に大量に存在すると期待されているメタンハイドレート（以下、MHと記載）について、将来のエネルギー資源として、開発利用するために、経済的に掘削・生産回収する技術開発を行い、エネルギーの長期安定供給確保に寄与することです。
この研究開発は、平成13年7月、経済産業省に設置された「メタンハイドレート開発検討委員会」でとりまとめられた「我が国におけるメタンハイドレート開発計画」に基づいて進められているものです。
研究開発の目標は、日本周辺海域におけるMHの商業的産出の技術を整備することで、以下のようになっています。

日本周辺海域におけるMHの賦存状況と特性の明確化
有望MH賦存海域のメタンガス賦存量の推定
有望賦存海域からのMH資源フィールドの選択、並びにその経済性の検討
選択されたMH資源フィールドでの産出試験の実施
商業的産出のための技術の整備
環境保全に配慮した開発システムの確立

研究開発は、段階的に進めることとし、フェーズ1～3までに分かれています。

[フェーズ1]（2001年度～2008年度）

我が国近海域での物理探査、試錐によるMH賦存有望地域の選定、産出試験実施場所の確定
陸域でのMH産出試験、並びに生産技術の検証
MHに関する基礎研究

[フェーズ2]（2009年度～2011年度（開発計画時の予定））

我が国のMH賦存有望地点での海洋産出試験、並びに評価
MHに関する基礎研究

[フェーズ3]（2012年度～2016年度（開発計画時の予定））

商業的産出のための技術の整備、並びに経済性等の評価

研究開発は、資源量評価分野（（独）石油天然ガス・金属鉱物資源機構　旧:石油公団石油開発技術センター担当）、生産手法開発分野（（独）産業技術総合技術研究所担当）、環境影響評価分野（当センター担当）の3分野に分かれ実施しています。これら3研究機関により「メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム」を組織し、研究開発を調整、統括しています。
当センターの担当分野である環境影響評価分野のフェーズ1の研究開発目標は、主に以下の4項目です。

MH資源フィールドのベースライン環境調査及び環境影響予測手法（漏洩メタンの挙動予測モデル、分解生成水放出影響予測モデル）の整備
メタンガス漏洩及び地層変形モニタリング技術の研究開発
海洋産出試験に備えたHSE（Health, Safety and Environment）調査
地層変形予測シミュレーターの研究開発

環境影響評価グループの研究内容の全体イメージ

　当センターでは、これらの開発目標ごとに、海域環境調査評価、モニタリング技術、HSE調査、地層変形予測技術の4サブグループ（SG）を設けて調査研究を行っています。

2．研究開発内容

2．1　海域環境調査評価SG
(1)　ベースライン環境調査
海域環境調査評価SGでは、MH資源フィールド候補海域の環境条件を把握することを目的に、ベースライン環境調査を行っています。本年度は、基礎試錐調査域を含む海域環境の特徴を明らかにすることを目標に、平成15年度から昨年度までに実施した東部南海トラフ海域のベースライン環境調査により取得したデータの分析・解析を行い、調査海域の海況、生態系等の経年的な基礎的現況を整理しました。また、本年度の6月に基礎試錐（東海沖～熊野灘）周辺域の詳細調査を実施しましたが、昨年度10月の同様の調査結果と合わせて、海底堆積物の性状、生物種とその量、溶存メタン濃度等について整理し、各海域の季節的な特徴についても取りまとめました。さらに、海底から漏洩したメタンの海水中での挙動を予測評価できるモデルの開発を目的とし、既存モデルを基本に、改良を加えながら南海トラフ（東海沖～熊野灘）から得られたデータを利用し整備を進めました。

海洋環境の特徴付けを行った解析対象範囲

ニスキン採水器／CTDセンサー		マルチプルコアラー（MC）		採取された堆積物の様子
水柱観測機器及び堆積物観測機器

(2)　分解生成水放出影響予測調査
これは、メタンガスの生産に伴い発生する低塩分のMH分解生成水を海域に放出した場合に、海洋環境に及ぼす影響を予測する手法の研究開発を行うもので、本年度はMH分解生成水を放出した場合の拡散挙動を評価するための物理モデルを構築し、試計算を基に実海域に適用できるモデルに改良し、予測計算を行いました。
(3)　データベースシステム
環境影響評価グループで取得されるデータを一元的な管理をするために構築したデータベースシステムの円滑な運用を行っています。

海水中でのメタンの挙動予測結果の一例	MH分解生成水を放出した場合の挙動予測結果の一例
構築した基本モデルによる環境影響の予測結果

2.2　モニタリング技術SG
(1)　総合モニタリングシステム
MHの開発に伴う環境影響として、メタンガスの漏洩と海底地層の変形が懸念されています。このため、これらメタンガスの漏洩モニタリング及び地層変形モニタリング等を包括する総合的なモニタリングシステムを構築するため、昨年度までに、モニタリングの対象項目、監視対象事象の発生シナリオ、総合モニタリングに求められる機能について整理し、生産時における総合モニタリングの基本構想についてまとめました。また、総合モニタリングシステムの構成要素となる観測ステーションの概念設計を行うとともに、開発中のモニタリング機器の設置回収及び保守管理システムについて検討し、モニタリング作業時に起こりうるリスクを抽出しました。本年度は、これらの検討結果に基づき、海洋産出試験用モニタリングシステムの基本設計を実施しました。
(2)　ガス漏洩モニタリング
メタンを直接検知する方法の研究開発として、既存の溶存メタンセンサーの改良研究及び海水中の低濃度のメタンを検知するための新規のシステムである集水型モニタリングシステムの研究開発を行っています。昨年度は既存の溶存メタンセンサーであるMETSセンサー（Franatech GmbH（独））のセンサーヘッドの形状を改良し、応答性を向上するとともに、海洋産出試験での長期運用に備え、材質を改良しました。またセンサー出力の安定性向上のため、半導体検出器の前処理方法を検討しました。さらに、実海域試験を実施し、その結果を反映し、改良版METSセンサーを試作しました。本年度は、実海域での検証試験を行い、実海域適用における課題を抽出しました。
集水型モニタリングシステムについては、耐圧性を補強した耐圧型分離膜を複数本用いた耐圧型分離膜集合体を製作しました。また、計測部については、昨年度に選定した低濃度のメタンを測定可能な多重反射セル等の配置の最適化を行いました。
メタンバブルをモニタリングするための広域検知法については、昨年度に実施した超音波センサーの性能調査および、既存の調査事例を基に、基本設計を実施しました。
さらに、メタンを消費して増殖するメタン酸化細菌固有の遺伝子をバイオマーカーとして利用する間接検出法については、メタン酸化細菌の存在とバイオマーカーとしての有効性を確認するとともに、検出装置を試作し、課題の抽出を行いました。

生産時モニタリングシステムの運用イメージ	海洋産出試験時モニタリングシステムの基本設計
総合モニタリングシステムの構築

標準型METSセンサー	平成18年度版改良型METSセンサー
METSセンサーの改良

メタン酸化細菌の分布例	検出装置の原理
メタン酸化細菌の遺伝子を利用した検出手法の検討

(3)　地層変形モニタリング
開発候補対象海域の海底地盤はかなり軟弱と予想され、MHの生産に伴う海底地盤の変形が想定されます。この地層変形をモニタリングするために、傾斜計、加速度計等のセンサー類を組み込んだモニタリング装置を海底に落下し、貫入して設置する海底貫入式のモニタリングシステムの研究開発を進めています。本年度は、陸域地すべり観測や室内試験により評価を行い、実証機を製作しました。さらに、将来的に総合モニタリングシステムに組み込むために、電力供給、データ伝送、自動解析手法およびデータ収録システムの検討を行いました。

モニタリング装置海底設置概念図

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地層変形モニタリングシステムの改良設計

2.3　HSE調査SG
HSE調査SGでは、フェーズ1においては、フェーズ2で予定されている海洋産出試験を対象とした安全管理システム及び環境管理システムの策定に必要となる基礎資料を作成することを目標としています。本年度は、大水深オペレーションにおける安全管理の要件及び環境管理システムについて、海外聞き取り調査で得られた知見を基に、全体の取りまとめを行いました。また、MHと環境影響との関係について、文献調査により、知見の集積と整理を行いました。さらに、MH開発に適用できるグローバルな環境リスクに対する評価手法を整備する目的で、昨年度から継続して、在来型資源である石油、天然ガスの開発でのリスク評価事例や原子力発電所でのリスク評価手法について調査しました。

2.4　地層変形予測技術SG
地層変形予測技術SG では、MHの生産に伴って発生しうる地層変形を予測するためのシミュレーターの開発を目標に、本年度は、「構成式の構築」、「地層変形予測プログラムの開発」、「地層変形予測プログラムの評価・検証」の3項目について研究開発に取り組みました。構成式の構築は、三軸圧縮試験を対象として要素シミュレーション並びに数値解析を行い、シミュレーション結果と試験結果の比較検討により、構成式の改良と検証を行いました。地層変形予測プログラムの開発については、構成式の検討結果に基づき、サブシステムの設計を行うとともに、プログラムの開発を継続しています。さらに、プログラムの妥当性を評価・検証するために、遠心載荷装置を用いた室内模型実験を実施し、その妥当性を検討しました。