共同研究せいかほう

(1)

2018年10月23日

第6回

（14：15－15：45）

探査に基づく資源量の推定

・可採資源量、埋蔵量

・回収率

・ミニ演習

(2)

資源量



資源量 (resources)

• ある地域内に理論的に存在する資源の極限量あるいは将来の探鉱に

よって付加されると考えられる量

• 原始資源量

• 非可採量を含む全量

• 究極資源量

• 可採、既発見+未発見

• 未発見資源量

• 可採、未発見

https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=17151 石油天然ガス・鉱物資源機構用語辞典 https://oilgas-info.jogmec.go.jp/termsearch/index.html

(3)

可採資源量・埋蔵量



可採資源量 (recoverable resources)

• 貯留岩中に存在する資源総量(原始資源量)のうち、技術的・経済的に

採掘が可能な量

• 経済的に採掘が可能な量のうち、その存在が確からしいものが埋蔵量



確認埋蔵量 (Proved)



推定埋蔵量 (Probable)



予想埋蔵量 (Possible)

https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=17151 石油天然ガス・鉱物資源機構用語辞典 https://oilgas-info.jogmec.go.jp/termsearch/index.html 確度の違い高低

(4)

回収率



可採資源量の原始資源量に対する比率

• 原油：30%前後

• 溶解ガス押し型（12 ～ 25%）

• ガス・キャップ押し型（20 ～ 40%）

• 水押し型（20 ～ 60%以上）

• 天然ガス：60～80%

石油天然ガス・鉱物資源機構用語辞典 https://oilgas-info.jogmec.go.jp/termsearch/index.html ガスガス油水

(5)

資源量と埋蔵量



原始資源量×回収率=可採資源量



可採資源量のうち、その存在が確からしいものが埋蔵量

石油の埋蔵量が減少するどころか増加しているのは何故か？

技術進歩により回収率が向上している

油価の高騰により、経済的に採掘可能なケースが増えている

新たな貯留岩が発見されている

(6)

資源量の推定



面積法

• 探鉱が進んでいない地域や、未探鉱地、広い地域を概略的に推定する

場合の手法

• 油層の単位平面積あたりの炭化水素鉱量をいろいろなデータから推測

し、油層全体の平面積に乗じて埋蔵量を推定

貯留層の面積： *km2 単位面積あたりの究極資源量： bbl/km2 究極資源量： bbl 石油天然ガス・鉱物資源機構用語辞典 https://oilgas-info.jogmec.go.jp/termsearch/index.html

(7)

資源量の推定



堆積物容積法

• 主に未探鉱地域についての炭化水素資源量予測の手法の一つ

• 物理探鉱によって堆積物の総容積の概略が把握されている場合、あら

かじめ経験的に定められた単位容積あたりの究極資源量の値を対象地

域の堆積物容積に掛けて究極資源量を算出

石油天然ガス・鉱物資源機構用語辞典 https://oilgas-info.jogmec.go.jp/termsearch/index.html 貯留岩の容積： *km3 単位容積あたりの究極資源量： bbl/km3 究極資源量： bbl

(8)

ミニ演習①



比抵抗検層を行った結果、地層の比抵抗値は12.8 ohm-mだった。

この時の油飽和率をアーチーの式を用いて求めよ。ただし、孔隙

には水と油のみが存在すると仮定し、地層水の比抵抗値を0.2

ohm-m、孔隙率を0.25、a=1、m=2、n=2とする。



物理探査の結果、上記の貯留層が、平均層厚100 mで100 km

2 の範囲に広がっていることがわかった。この時の原油の原始資源

量を求めよ。ただし、貯留層特性は均質とする。

(9)

ミニ演習① 解答

アーチーの式に各値を代入すると、

𝑆𝑆𝑆𝑆

2

=

_0.251 ₂ _12.80.2

=0.25

𝑆𝑆𝑆𝑆 ≥ 0なので、𝑆𝑆𝑆𝑆 = 0.5

孔隙中は原油と水で飽和されているので、原油飽和率：𝑆𝑆𝑆𝑆は、

𝑆𝑆𝑆𝑆 = 1 − 𝑆𝑆𝑆𝑆 = 0.5

問１問2

貯留岩の容積は、100 × 100,000,000 = 1.0 × 10

10

_(𝑚𝑚

3

₎

単位体積あたりの原油の割合は、孔隙率× 原油飽和率なので、

0.25 × 0.5 = 0.125

貯留層特性は均質と仮定するので、原油の総体積(原始資源量)は

1.0 × 10

10

× 0.125 = 1.25 × 10

9

(𝑚𝑚

3

)

(10)

具体例：メタンハイドレートの探査



石油・天然ガス探査と基本は同じ

• 地震探査

• 試掘

メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム http://www.mh21japan.gr.jp/mh/03-2/



地震探査で、メタンハイドレート

特有の

反射面

を探す

(11)

海底疑似反射面



海底擬似反射面 (Bottom Simulating Reflector: BSR)

• 周辺の順序良く重なった地

層層理面記録とは関係なく

延びる音波反射面

• 海底の反射記録に並行

• 通常の地層反射面とは反射

の性質が異なる（専門用語で

は位相が逆転している）

メタンハイドレート層の

最下部を示す

(12)

(13)

メタンハイドレート濃集帯の探査手法



BSR(海底疑似反射面)

→面積



タービダイト砂泥互層の分布



強振幅反射波



高速度異常

→貯留層の体積



検層・コアリング

→MHの品位

(14)

タービダイト砂泥互層

Butler et al., Journal of the Geological Society



混濁流により、水深の深

い所に運ばれ、堆積した

主に陸源の堆積物



海底扇状地



MHは砂の中に存在



砂の容積比率：ネットグ

ロス比が重要

石油天然ガス・鉱物資源機構用語辞典 https://oilgas-info.jogmec.go.jp/termsearch/index.html

(15)

地震波の特徴



強振幅反射波

• メタンハイドレートを含む地層と含まない地層では物性が異なり、地震

探査で用いる音波の反射・伝わり方が異なるため、地震探査記録上で

「強振幅反射波」として出現



高速度異常

• 大水深浅層の堆積物中を音波が進む速度は1,500-1,700m/s程度

• メタンハイドレート濃集帯を形成するようなメタンハイドレート品位が高

い地層では音波が2,000m/s以上

• 地震探査データに特殊な処理を加え、音波の進む速度を導出



周辺の地層よりも高速度であればメタンハイドレート濃集帯の可能性大

(16)

掘削調査



BSRが認められる海域で掘削調査を実施

• 1999年度海上基礎試錐「南海トラフ」

• 2003年度海上基礎試錐「東海沖～熊野灘」



LWD、ワイヤーライン検層、コアリング

等を実施

高品位の砂質層孔隙充填型

メタンハイドレート層を発見

(17)

(18)

検層による品位の推定



比抵抗

• 電流を流すことで、電気を通さない物質(メタンハイドレート)の割合を推

定



密度

• 照射したガンマ線の拡散を利用して地層密度を推定



孔隙率・飽和率を推定

(19)

非在来型資源：メタンハイドレートの資源量評価



メタンハイドレートの商業的な生産は実施されていない

→埋蔵量は定義できない



回収率も不明

→可採量もわからない

非可採量を含む理論的に存在する極限量：原始資源量

(20)

東部南海トラフの資源量評価



堆積物容積法を応用

メタンハイドレート原始資源量＝

総岩石容積ｘネットグロス比ｘ孔隙率ｘメタンハイドレート飽和率ｘ

容積倍率ｘケージ占有率

総岩石容積：

メタンハイドレート濃集帯の全体の容積

ネットグロス比：

メタンハイドレート濃集帯の中の砂の容積比率

容積倍率：

理想的なメタンハイドレートが分解したときのガスの体積倍率

ケージ占有率：

メタンハイドレートのケージ中のメタン占有率

(21)

メタンハイドレートの構造



メタンハイドレート：Ⅰ型



単位格子あたり、小ケージ：2、

大ケージ：6の計8個のメタン分子

を内包



単位格子は46個の水分子から

構成



CH

₄

：H

₂

O=8：46

CH

₄

・5.75H

₂

O

Sloan, Nature 426, 353–363, 2003

(22)

容積倍率



理想的なメタンハイドレートが分解した

ときに発生するメタンの体積倍率



CH

₄

・5.75H

₂

Oの場合、172

（0℃、1気圧）

(23)

ケージ占有率



自然界のメタンハイドレートは、すべてのケージにメタン分子が

内包されているわけではない(空ケージの存在)



自然界では、ケージの90数%をメタンが占有



CH

₄

・6.1～6.2H

₂

O



1単位体積のメタンハイドレートから実際に得られるメタンは160

～162

(24)

東部南海トラフにおけるメタンハイドレートの原始資源量

メタンハイドレート資源開発研究コンソーシアム http://www.mh21japan.gr.jp/pdf/toubunankai_MH-2007.pdf

(25)

ミニ演習②



以下のメタンハイドレート貯留層の資源量(m

3 _{)を求めよ}

• 密度検層で測定したハイドレート砂層の密度：1.9408 kg/m

3

• ただし、砂の真密度：2.6 kg/m

3

、水密度：1.0 kg/m

3

、ハイドレート密度：

0.92 kg/m

3

_{とし、孔隙は水とハイドレートで飽和されているとする。}

• 比抵抗検層で測定したハイドレート砂層の比抵抗値：7.8125 ohm-m

• ただし、地層水の比抵抗値：0.2 ohm-m、アーチーの式のパラメータ：a=1、

m=2、n=2とする。

• 物理探査・検層から、貯留層は平均層厚100 mで100 km

2 の範囲に

分布。ただし、ネットグロス比は0.4とする。

• ハイドレートの容積倍率は172、ケージ占有率は0.95とする。

(26)

ミニ演習② 解答

水飽和率：𝑆𝑆𝑆𝑆、ハイドレート飽和率：𝑆𝑆ℎ、孔隙率：φとする。孔隙は水とハイドレートで飽和されているから、 𝑆𝑆𝑆𝑆+ 𝑆𝑆ℎ=1 (1) ハイドレート砂層の密度：1.9408 kg/m3は以下の式で求められる。 1.9408=2.6×(1-φ) + 0.92×φ×_Sh+ 1.0×φ×_Sw (2) ハイドレート砂層の比抵抗値：7.8125 ohm-mをアーチーの式に代入すると、 𝑆𝑆𝑆𝑆2 ₌ 1 φ2 0.2 7.8125 (3) 𝑆𝑆𝑆𝑆, 𝑆𝑆ℎ, φ ≥ 0なので、(1)～(3)を解くと、 𝑆𝑆𝑆𝑆 = 0.4, 𝑆𝑆ℎ = 0.6, φ = 0.4 貯留層は平均層厚100 mで100 km2_{の範囲に分布し、ネットグロス比は0.4なので、砂層の体積は、} 100 × 100,000,000 × 0.4 = 4.0 × 109 (𝑚𝑚3) ハイドレートの容積倍率は172、ケージ占有率は0.95なので、資源量(メタン量)は、 4.0 × 109_{×0.4×0.6×172×0.95=1.56864× 10}11 _(m3₎

(27)

まとめ



資源の量は、既発見・未発見、技術的な回収可能性、経済的な

回収可能性に基づき定義されている



メタンハイドレートなど、商業化されていない資源(厳密には資源

になる可能性のあるもの)は、回収の可能性が技術的・経済的に

未知であるため、埋蔵量は定義できない



物理探査・検層を通じて資源量を推定し、評価井による調査を通

じて埋蔵量としていく