オイル・ガス採掘の随伴水・汚染水処理技術および二酸化炭素フラクチャリングとビジネス展望

第1部:油・ガス田およびシェールガス・オイル生産における随伴水・汚染水処理技術とビジネス展望

(12:30～14:10)

　近年の石油・ガス資源開発における生産設備の設計技術動向として、「ゼロエミッション」型の環境対応計画や処理設備の設計が求められている。在来型・非在来型資源における随伴水・汚染水処理技術に関しては、処理水を資源として再利用する技術へ大きく転換している。この技術は在来型・非在来型資源により、再利用方法・廃棄処理法等が異なっている。
随伴水・汚染水の実データを基に、処理設備設計の技術動向を踏まえて再利用計画等や今後のビジネス展望について概説する。

1. 随伴水ビジネスの規模
   1. 随伴水量の予測
   2. 処理設備のマーケット予測 (設備投資額)
2. 随伴水・汚染水とは
   1. 油・ガス田における随伴水の対応技術概要
   2. 随伴水の生産挙動 (在来型・非在来型資源の特徴)
3. 随伴水・汚染水の特性
   1. 塩分濃度を含む電解質成分
   2. 溶解性有害物質 (重金属、酸、化学薬品、自然放射性物質等)
   3. 環境課題 (在来型・非在来型)
4. 随伴水・汚染水の処理技術
   1. 在来型油田にける処理設備の構成と技術課題
      (処理設備の体系、及びエマルージョン油特性、スケール発生等の対応技術)
   2. 非在来型シェールガス・オイル処理設備の構成と技術課題
      (水圧破砕法、汚染水処理・随伴水処理の方式、その他の破砕技術への挑戦)
   3. 在来型・非在来型における随伴水・汚染水の再利用技術
      (汚染水の再利用、随伴水の工業用水、有価物回収等の利用技術、及び原油増産のための再利用技術)
5. 処理設備に関する法規制制度
   1. 在来型資源の排出規制値等の法規・ガイドラインと動向
   2. 非在来型資源の排出規制値等の法規・ガイドラインと動向
6. 纏め
   1. 今後の技術課題と展望
   2. 日本企業の処理設備ビジネス参入の展開
   3. 質疑応答

第2部:オイルサンド採掘等における排水処理技術の動向と展望

(14:20～15:20)

1. 会社概要
2. セラミック平膜について
   1. 製品概要
   2. 随伴水処理におけるセラミック平膜の導入例
3. オイルサンド・シェールガス採掘における水処理技術
   1. 既存技術の紹介
   2. 同分野における膜処理の重要性
4. セラミック平膜を用いたオイルサンド採掘で発生するOSPWの処理事例紹介
   1. オイルサンドとOSPW (Oil Sands Process-affected Water)
   2. 処理フロー
   3. 検証結果
5. まとめと今後の展望

第3部:二酸化炭素岩盤フラクチャリングによるシェールガス採掘の可能性

(15:30～16:50)

　CO2 (二酸化炭素) で直接岩盤を破砕してシェールガスを採掘しようとするプロジェクトに向けて我々が実施した、花崗岩供試体を用いた実験結果について主に紹介し、この分野の研究の現況について解説します。墓石によく利用されている花崗岩を17㎝角の立方体に整形し、中心に直径2cmの円孔を穿孔しました。その円孔の中に密閉区間をつくって流体に圧力にかけ、供試体に亀裂をつくる実験を行い、亀裂が発生する際に発生するAE (Acoustic Emission、 高周波の破壊音) を測定して、亀裂の特徴を調べました。実際のシェールガスやシェールオイルの採掘では、水を加圧して地下のシェール (頁岩) を破砕してメタンガスや石油を生産していますので、これを模擬した実験です。我々は、破砕流体に超臨界CO2、液体CO2、水、粘度の大きな油の4種類を用いましたが、水より粘度が小さいさらさらしたCO2で破砕すると、シェールガスやシェールオイルの生産に有利な、分岐の多い細かい亀裂が広範囲に広がる傾向が見られました。さらにシェールはメタンガスよりCO2に親和性が強いため、CO2で破砕するとCO2と入れ替わりにメタンガスを放出するため、メタンガスの増産も期待できます。従って、水圧破砕に現在使用されている水の代わりにCO2を用いれば、シェールガスの増産と二酸化炭素の地中貯留が同時に実現できる可能性があり、今後有望な技術であると思います。 　我々の研究成果の一部を、米国の地球物理学会誌Geophysical Research Letters (Vol. 39, L16309, 2012) に発表したところ、英国の科学雑誌New Scientists Magazine (2012年8月31日付) と米国の科学雑誌 MIT Technology Review (2013年3月22日付) がこの研究の有用性を自社のWeb Site で紹介してくれました。また国内では、京都新聞 (2013年9月14日付朝刊第26面) 、読売新聞 (2014年4月15日付夕刊第1面) 、日本経済新聞 (2014年4月15日付朝刊第14面 (科学技術面) ) 、 The Japan News (読売の英字新聞) (2014年4月16日付第1面) で紹介されています。

1. 研究の背景
   1. CO2削減とシュールガスをめぐる国際動向
2. 花崗岩を用いたCO2フラクチャリング実験
   1. 供試体と実験方法の概要
   2. 流体圧入方法
   3. 載荷方法
   4. 実験結果
   5. 破壊メカニズムに関する検討
   6. 顕微鏡による亀裂観察結果
   7. 考察とまとめ
3. 釧路産シェール供試体に対する水圧破砕実験
   1. 供試体と実験方法の概要
   2. 実験結果
   3. 破壊メカニズムに関する検討
   4. 顕微鏡による亀裂観察結果
   5. 考察とまとめ
4. 今後の研究計画と実用化に向けた課題
   1. 技術の有用性と解決すべき課題
   2. 今後の研究計画
   3. 過去技術の蓄積と実用化への期待