Time Lapse Well Logging to Monitor the Injected CO2 at the Nagaoka Pilot Site

Abstract

CO 2 地中貯留は地球温暖化対策の有効な手段として注目されて おり，各国で盛んに研究開発が行われている 1) 。2003 年 7 月よ り新潟県長岡市の帝国石油株式会社の岩野原基地では，日本初の 国家プロジェクトとなる CO 2 地中貯留の圧入実証試験 (以後， 長岡実証試験と呼ぶ) が実施されるようになった。長岡実証試験 は経済産業省の補助金を受けて，財団法人地球環境産業技術機構 (RITE) の主導の下で 2000 年度から進められてきた。財団法人エ ンジニアリング振興協会 (ENAA) の協力を得て，2003 年 7 月か ら約 1 年半をかけて，計 10,400 トンの CO 2 を地下約 1,100m の 帯水層 (魚沼層郡，灰爪層) に圧入した。地中貯留サイトでは生 産性が低下した油田に CO 2 を圧入し，石油の増進回収をはかる CO 2-EOR (Enhanced Oil Recovery) 技 術 が 多 く 利 用 さ れ て い る。 CO 2-EOR の現場では油層に圧入された CO 2 の挙動をモニタリン グするために，繰り返し地震波探査 (4D Seismic) をはじめ多くの 技術が開発されている 2-4) 。これらのモニタリング技術やノウハ ウを CO 2 地中貯留サイトに適用すれば，帯水層に圧入された CO 2 の挙動や分布状況が把握できると考えられている 5) 。 地下深部の帯水層に圧入された CO 2 挙動のモニタリングは， 帯水層に貯留された CO 2 を定量的に評価し，貯留ポテンシャル を有効に利用するために必要であり，CO 2 地中貯留の安全性評価 や社会的受容性 (public acceptance) の獲得に関しても重要な役割 を果たすと考えられている 6) 。長岡実証試験サイトでは圧入され た CO 2 の挙動をモニタリングするために，観測井を利用した物 理検層と弾性波トモグラフィ測定が定期的に行われたほか，貯留 層の温度・圧力等の連続観測も実施された 7) 。本稿は圧入された CO 2 が観測井へ到達する時期，および CO 2 到達後の挙動を把握 する目的で実施された物理検層の結果を中心に述べ，地下深部の 帯水層に圧入された CO 2 の挙動を明らかにする。 ２．観測井の仕上げと物理検層の概要 ２・１ 坑井の掘削と仕上げ方法 CO 2 圧入実証試験サイトは長岡市中心部より南西約 9 km の信 濃川河岸段丘に位置する。Fig. 1 のように，長岡実証試験サイト では圧入井 (IW-1) のほかに 3 本の観測井 (OB-2，OB-3，OB-4) も 掘削されている。敷地面積等の都合により，圧入井は垂直井とし て掘削されたが，3 本の観測井はいずれも傾斜井となっている。 しかし，地下約 1,100 m の貯留層深度では，4 本の坑井がともに 貯留層と直交するように工夫されており，坑井間の距離はそれぞ 1 2 A pilot-scale sequestration of CO 2 into an onshore aquifer has been conducted by Research Institute of Innovative Technology for the Earth (RITE) in cooperation with Engineering Advancement Association of Japan (ENAA). The CO 2 injection site is located at Minami-Nagaoka gas field, Nagaoka city, Niigata prefecture, Japan. One injection well (IW-1) and three observation wells (OB-2, OB-3, OB-4) were drilled. CO 2 was injected into a thin permeable zone of the reservoir at 20-40 tonnes per day. The CO 2 injection started on 7 July 2003, and ended on 11 January 2005 with the total CO 2 amount of 10,400 tonnes. The pilot-scale demonstration allowed an improved understanding of the CO 2 movement in a porous sandstone reservoir, by conducting time-lapse geophysical well logs at the three observation wells. CO 2 breakthrough was identified by induction, sonic, and neutron logs. The sonic P-wave velocity decreased up to 28% at OB-2, and 13% at OB-4. Small effects of CO 2 saturation on resistivity resulted in small changes in induction logs when the reservoir was partially saturated.