洊底常設ケーブルによるによるco2 co2co2モニタリ...

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平成21年11月４日

RITE CO2貯留研究グループ

薛 自求

平成平成平成平成２１２１２１２１年度革新的環境技術年度革新的環境技術年度革新的環境技術年度革新的環境技術シンポジウムシンポジウムシンポジウムシンポジウム資料資料資料資料

海底常設海底常設海底常設海底常設ケーブルケーブルケーブルケーブルによるによるによるによるCO2CO2CO2CO2モニタリンモニタリンモニタリンモニタリングシステムグシステムグシステムグシステム技術開発技術開発技術開発技術開発

2

COCO22 モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングのののの目的目的目的目的＆＆＆＆役割役割役割役割モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングのののの目的目的目的目的＆＆＆＆役割役割役割役割

�圧入圧入圧入圧入されたされたされたされたCO2挙動監視挙動監視挙動監視挙動監視やややや分布調査分布調査分布調査分布調査

（（（（i）））） CO2挙動挙動挙動挙動：：：：貯留層内貯留層内貯留層内貯留層内のののの移動移動移動移動＆＆＆＆貯留層外貯留層外貯留層外貯留層外

へのへのへのへの移動移動移動移動（（（（漏洩漏洩漏洩漏洩））））

（（（（ii）））） CO2分布調査分布調査分布調査分布調査：：：：貯留層貯留層貯留層貯留層（（（（空間空間空間空間））））のののの有効利有効利有効利有効利

用用用用＆＆＆＆局所局所局所局所（（（（破砕帯破砕帯破砕帯破砕帯））））へのへのへのへの異常集積異常集積異常集積異常集積

�CO2挙動挙動挙動挙動シミュレーションシミュレーションシミュレーションシミュレーションとのとのとのとのヒストリマッヒストリマッヒストリマッヒストリマッチングチングチングチング（（（（（（（（短期短期短期短期のののの観測結果観測結果観測結果観測結果よりよりよりより、、、、短期短期短期短期のののの観測結果観測結果観測結果観測結果よりよりよりより、、、、COCO22長期挙動予測長期挙動予測長期挙動予測長期挙動予測長期挙動予測長期挙動予測長期挙動予測長期挙動予測））））））））

油油油油ガスガスガスガス田探査田探査田探査田探査とととと油油油油ガスガスガスガス田探査田探査田探査田探査ととととCOCO22挙動挙動挙動挙動モニタリングモニタリングモニタリングモニタリング挙動挙動挙動挙動モニタリングモニタリングモニタリングモニタリング地震波探査地震波探査地震波探査地震波探査によるによるによるによるCO2挙動挙動挙動挙動モニタリングモニタリングモニタリングモニタリング

4

海上海上海上海上ストリーマストリーマストリーマストリーマ方式地震波探査方式地震波探査方式地震波探査方式地震波探査

ストリーマケーブルストリーマケーブルストリーマケーブルストリーマケーブル

5

海底海底海底海底ケーブルケーブルケーブルケーブル方式方式方式方式のののの地震波探査地震波探査地震波探査地震波探査

6

海域水層海域水層海域水層海域水層のののの分布分布分布分布とととと地震波探査地震波探査地震波探査地震波探査のののの課題課題課題課題海域水層海域水層海域水層海域水層のののの分布分布分布分布とととと地震波探査地震波探査地震波探査地震波探査のののの課題課題課題課題

養殖漁業養殖漁業養殖漁業養殖漁業、、、、離岸距離離岸距離離岸距離離岸距離、、、、水深水深水深水深海流海流海流海流、、、、長期長期長期長期モニタリングモニタリングモニタリングモニタリング

7

COCO22挙動挙動挙動挙動モニタリングモニタリングモニタリングモニタリング手法手法手法手法のののの現状現状現状現状挙動挙動挙動挙動モニタリングモニタリングモニタリングモニタリング手法手法手法手法のののの現状現状現状現状

�CO2圧入前圧入前圧入前圧入前、、、、圧入中圧入中圧入中圧入中（（（（５５５５～～～～５０５０５０５０年年年年））））及及及及びびびび圧入後圧入後圧入後圧入後（（（（５０５０５０５０～～～～１００１００１００１００年年年年））））…..

��地震波探査法地震波探査法地震波探査法地震波探査法地震波探査法地震波探査法地震波探査法地震波探査法がががが主流主流主流主流（（（（実績実績実績実績、、、、探査範囲及探査範囲及探査範囲及探査範囲及びびびび情報量情報量情報量情報量にににに優位性優位性優位性優位性））））

��海上海上海上海上海上海上海上海上ストリーマケーブルストリーマケーブルストリーマケーブルストリーマケーブルからからからから海底海底海底海底海底海底海底海底ケーブルケーブルケーブルケーブル

常設型常設型常設型常設型常設型常設型常設型常設型OBCOBC：：：：：：：：Ocean Bottom CableOcean Bottom Cable

Pearce et al.,2006

8

常設型常設型常設型常設型モニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステム開発全体計画開発全体計画開発全体計画開発全体計画常設型常設型常設型常設型モニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステム開発全体計画開発全体計画開発全体計画開発全体計画

システム構築システム構築（ハードウェア）（ハードウェア） 野外評価試験野外評価試験

・・・・ 仕様決定仕様決定仕様決定仕様決定

→→→→試作機試作機試作機試作機のののの製作製作製作製作

・・・・ 仕様決定仕様決定仕様決定仕様決定

→→→→試作機試作機試作機試作機のののの製作製作製作製作

・・・・ 機材機材機材機材のののの追加追加追加追加・・・・ 機材機材機材機材のののの追加追加追加追加・・・・ 設置方法比較設置方法比較設置方法比較設置方法比較

→→→→敷設敷設敷設敷設とととと埋設埋設埋設埋設のののの比較比較比較比較→→→→エアガンエアガンエアガンエアガン発震発震発震発震

・・・・ 設置方法比較設置方法比較設置方法比較設置方法比較

→→→→敷設敷設敷設敷設とととと埋設埋設埋設埋設のののの比較比較比較比較→→→→エアガンエアガンエアガンエアガン発震発震発震発震

・・・・ フィールドフィールドフィールドフィールド使用使用使用使用へへへへ向向向向

けたけたけたけた改良改良改良改良

・・・・ フィールドフィールドフィールドフィールド使用使用使用使用へへへへ向向向向

けたけたけたけた改良改良改良改良

・・・・ 基本性能基本性能基本性能基本性能のののの確認確認確認確認→→→→ 計測有効性計測有効性計測有効性計測有効性、、、、信頼性信頼性信頼性信頼性

・・・・ 基本性能基本性能基本性能基本性能のののの確認確認確認確認→→→→ 計測有効性計測有効性計測有効性計測有効性、、、、信頼性信頼性信頼性信頼性

・・・・ 実調査実調査実調査実調査のののの仕様検討仕様検討仕様検討仕様検討

・・・・沿岸沿岸沿岸沿岸でのでのでのでのデータデータデータデータ取得取得取得取得・・・・ 技術的諸問題技術的諸問題技術的諸問題技術的諸問題のののの整理整理整理整理

・・・・ 実調査実調査実調査実調査のののの仕様検討仕様検討仕様検討仕様検討

・・・・沿岸沿岸沿岸沿岸でのでのでのでのデータデータデータデータ取得取得取得取得・・・・ 技術的諸問題技術的諸問題技術的諸問題技術的諸問題のののの整理整理整理整理

フィジビリティスタディフィジビリティスタディ（シミュレーション）（シミュレーション）

・・・・ フィジビリティフィジビリティフィジビリティフィジビリティ検討検討検討検討→→→→ 常設型常設型常設型常設型／／／／再設置型再設置型再設置型再設置型

・・・・ フィジビリティフィジビリティフィジビリティフィジビリティ検討検討検討検討→→→→ 常設型常設型常設型常設型／／／／再設置型再設置型再設置型再設置型

・・・・ フィジビリティフィジビリティフィジビリティフィジビリティ検討検討検討検討→→→→ ノイズノイズノイズノイズのののの影響影響影響影響

→→→→ 受振器密度受振器密度受振器密度受振器密度のののの影響影響影響影響

・・・・ フィジビリティフィジビリティフィジビリティフィジビリティ検討検討検討検討→→→→ ノイズノイズノイズノイズのののの影響影響影響影響

→→→→ 受振器密度受振器密度受振器密度受振器密度のののの影響影響影響影響

実用的モニタリングシステムの提案実用的モニタリングシステムの提案

H19

H19

H20

H20

H21

H21

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試作試作試作試作試作試作試作試作OBCOBCOBCOBCOBCOBCOBCOBCシステムシステムシステムシステムのののの概要概要概要概要システムシステムシステムシステムのののの概要概要概要概要

センサーモジュールセンサーモジュールセンサーモジュールセンサーモジュールセンサーモジュールセンサーモジュールセンサーモジュールセンサーモジュール

I/F

BOX

OBC

電源装置CPU

本体

４４４４４４４４CC（3成分 Omniphone

+ Hydrophone）24 bit AD

傾斜計内臓傾斜計内臓傾斜計内臓傾斜計内臓

H19: 25ｍｍｍｍ ｘ 8 モジュール

H20: x 16 モジュールに拡張

軽装軽装軽装軽装タイプタイプタイプタイプ（Unarmored）

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野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験（（（（（（（（H19H19））））））））

• 地上設置型の観測データとの比較→→→→→→→→ 地上設置地上設置地上設置地上設置にににに対対対対するするするする湖底計測湖底計測湖底計測湖底計測のののの有効性有効性有効性有効性地上設置地上設置地上設置地上設置にににに対対対対するするするする湖底計測湖底計測湖底計測湖底計測のののの有効性有効性有効性有効性

• 人工震源による長期観測データ取得→→→→→→→→ 同一位置発振源同一位置発振源同一位置発振源同一位置発振源によるによるによるによる繰繰繰繰りりりり返返返返しししし測定測定測定測定でのでのでのでの信頼性信頼性信頼性信頼性同一位置発振源同一位置発振源同一位置発振源同一位置発振源によるによるによるによる繰繰繰繰りりりり返返返返しししし測定測定測定測定でのでのでのでの信頼性信頼性信頼性信頼性

• 自然地震観測（近地地震、遠地地震）→→→→→→→→ COCO22モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングにににに必要必要必要必要なななな計測性能計測性能計測性能計測性能モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングにににに必要必要必要必要なななな計測性能計測性能計測性能計測性能//精度精度精度精度のののの評価評価評価評価精度精度精度精度のののの評価評価評価評価

試作機を湖沼底に敷設し、１ヶ月以上の連続観測を行い、システムの連続運転の安定性を評価するとともに、次のようなデータを取得し、評価を行う。

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• 敷設vs埋設、エアガン震源使用、1ヶ月に及ぶ連続観測

OBCOBCOBCOBC観測観測観測観測ハウスハウスハウスハウスリードインリードインリードインリードイン＆＆＆＆接続接続接続接続ケーブルケーブルケーブルケーブル

エアガンエアガンエアガンエアガン発振発振発振発振ラインラインラインライン

OBCOBCOBCOBC受振受振受振受振ラインラインラインライン

発振用ボート

エアガン

OBCOBCOBCOBC（（（（敷設敷設敷設敷設））））

OBCOBCOBCOBC（（（（埋設埋設埋設埋設））））

観測ハウス

野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験野外評価試験（（（（（（（（H20H20））））））））

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受振器設置方法比較

発震測線

1 2 3 4 5 A B C 発震測線

1 2 3 4 5 A B C

敷設敷設敷設敷設敷設敷設敷設敷設 埋設埋設埋設埋設埋設埋設埋設埋設

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CDPCDP重合記録重合記録重合記録重合記録重合記録重合記録重合記録重合記録 （（（（ジオフォンジオフォンジオフォンジオフォン））））比較比較比較比較（（（（ジオフォンジオフォンジオフォンジオフォン））））比較比較比較比較

埋設埋設埋設埋設敷設敷設敷設敷設

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自然地震波形の比較

Mod-8, X-comp Mod-9, X-comp

茨城県南部 Dist=80km(dep=41km)、M=4.3

埋設埋設埋設埋設敷設敷設敷設敷設

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H20H20年度年度年度年度のののの研究成果研究成果研究成果研究成果年度年度年度年度のののの研究成果研究成果研究成果研究成果

�埋設方式採用埋設方式採用埋設方式採用埋設方式採用によりによりによりにより、、、、センサーセンサーセンサーセンサーのののの移動移動移動移動やややや回転回転回転回転がほぼがほぼがほぼがほぼ防防防防げるげるげるげる

�埋設埋設埋設埋設／／／／敷設敷設敷設敷設データデータデータデータのののの比較比較比較比較–同時取得データ間のS/N比較

• 受振器埋設受振器埋設受振器埋設受振器埋設によりによりによりにより、、、、ノイズノイズノイズノイズをををを約約約約40%低減低減低減低減

�GPSナビゲーションナビゲーションナビゲーションナビゲーションによるによるによるによる発振発振発振発振においてもにおいてもにおいてもにおいても、、、、位置位置位置位置のののの再現性再現性再現性再現性はははは非常非常非常非常にににに高高高高いいいい

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• 貯留層条件–圧入前／高飽和(Vp：▲21%）／低飽和（Vp：▲12%）

• 震源・受振点数

• ノイズ条件

– ノイズなし

–回折波 + 白色ノイズ (N/S=2)

フィジビリティ スタディ （FS）

発震点数発震点数発震点数発震点数発震点数発震点数発震点数発震点数 受振点数受振点数受振点数受振点数受振点数受振点数受振点数受振点数 備備備備備備備備 考考考考考考考考

パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンAA 10,000 3,600 ≥≥≥≥≥≥≥≥ 3D物探船の調査仕様

パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンBB 10,000 300

パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンCC 3,300 300

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発震点・受振点密度と重合数

発震点発震点発震点発震点発震点発震点発震点発震点

受振点受振点受振点受振点受振点受振点受振点受振点

重合数重合数重合数重合数重合数重合数重合数重合数

∆∆∆∆SP=25 / ∆∆∆∆SL=100 ∆∆∆∆SP=25 / ∆∆∆∆SL=100 ∆∆∆∆SP=25 / ∆∆∆∆SL=300

∆∆∆∆RP=25 / ∆∆∆∆RL=100 ∆∆∆∆RP=100 / ∆∆∆∆RL=300 ∆∆∆∆RP=100 / ∆∆∆∆RL=300

1

316

1

56

1

20

パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンAA パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンBB パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンCC

5km5km

3km3km

4km4km

5km5km

3km3km

4km4km

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• 受震器密度が低い場合でも貯留層変化の把握は可能だが、飽和域の視認性は大幅に低下する

• 発震点密度を高めることにより、受振器展開の制限によるモニタリング能力の低下をある程度抑制することが可能である

フィジビリティ結果

パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンAA パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンBB パターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンパターンCC

地震探査断面地震探査断面地震探査断面地震探査断面地震探査断面地震探査断面地震探査断面地震探査断面 ◎◎◎◎◎◎◎◎ ○○○○○○○○ △△△△△△△△

貯留層振幅貯留層振幅貯留層振幅貯留層振幅貯留層振幅貯留層振幅貯留層振幅貯留層振幅 ◎◎◎◎◎◎◎◎ ○○○○○○○○ ××××××××

再現性指標再現性指標再現性指標再現性指標再現性指標再現性指標再現性指標再現性指標 ◎◎◎◎◎◎◎◎ △△△△△△△△ ××××××××

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実用化実用化実用化実用化にににに向向向向けたけたけたけた課題課題課題課題実用化実用化実用化実用化にににに向向向向けたけたけたけた課題課題課題課題� 実海域で実証試験を行い、海域固有の課題（波浪ノイズ除去等）の検討が必要

� 現状の軽装ケーブルでは100m以深へは適用困難であり、アーマード化（鋼線被覆）が必要

� 実用化規模では、100個程度のモジュールが望ましく、光ケーブル化、レコーダ部の光・多チャンネル対応が必要

本研究本研究本研究本研究のののの主主主主なななな成果成果成果成果とととと今後今後今後今後のののの課題課題課題課題本研究本研究本研究本研究のののの主主主主なななな成果成果成果成果とととと今後今後今後今後のののの課題課題課題課題

本本本本モニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステムのののの利点利点利点利点本本本本モニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステムモニタリングシステムのののの利点利点利点利点�� 地上設置地上設置地上設置地上設置にににに対対対対しししし、、、、良良良良いいいい反射波反射波反射波反射波データデータデータデータがががが取得取得取得取得できることができることができることができることが判明判明判明判明地上設置地上設置地上設置地上設置にににに対対対対しししし、、、、良良良良いいいい反射波反射波反射波反射波データデータデータデータがががが取得取得取得取得できることができることができることができることが判明判明判明判明�� 波浪波浪波浪波浪ややややケーブルケーブルケーブルケーブルのののの回転回転回転回転、、、、移動移動移動移動によるによるによるによるノイズノイズノイズノイズがががが検出検出検出検出されたがされたがされたがされたが、、、、埋埋埋埋波浪波浪波浪波浪ややややケーブルケーブルケーブルケーブルのののの回転回転回転回転、、、、移動移動移動移動によるによるによるによるノイズノイズノイズノイズがががが検出検出検出検出されたがされたがされたがされたが、、、、埋埋埋埋設設設設によりによりによりにより排除可能排除可能排除可能排除可能設設設設によりによりによりにより排除可能排除可能排除可能排除可能

�� 自然地震自然地震自然地震自然地震がががが観測観測観測観測できるできるできるできる自然地震自然地震自然地震自然地震がががが観測観測観測観測できるできるできるできる�� 受振器密度受振器密度受振器密度受振器密度がががが低低低低いいいい場合場合場合場合でもでもでもでも貯留層貯留層貯留層貯留層モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングはははは可能可能可能可能でありでありでありであり、、、、受振器密度受振器密度受振器密度受振器密度がががが低低低低いいいい場合場合場合場合でもでもでもでも貯留層貯留層貯留層貯留層モニタリングモニタリングモニタリングモニタリングはははは可能可能可能可能でありでありでありであり、、、、発振点密度発振点密度発振点密度発振点密度をををを高高高高めることによりめることによりめることによりめることにより、、、、そのそのそのその影響影響影響影響がががが抑制抑制抑制抑制できるできるできるできる。。。。発振点密度発振点密度発振点密度発振点密度をををを高高高高めることによりめることによりめることによりめることにより、、、、そのそのそのその影響影響影響影響がががが抑制抑制抑制抑制できるできるできるできる。。。。

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フィージビリティフィージビリティフィージビリティフィージビリティ検討検討検討検討：：：： 受振器密度受振器密度受振器密度受振器密度のののの影響影響影響影響

• 現実的な受振器密度で4D応答を捉えること

ができるか。– （例） 300個の受振器で、深度1kmに存在する直径500mのCO2飽和域のフロントを描出できるか

CO2飽和域飽和域飽和域飽和域

3 km

3 km

1 km

100 m

300 m

発震点発震点発震点発震点

受振点受振点受振点受振点