Journal of MMIJ Vol.126 (2010) No.8,9 1．はじめに水分子とメタン分子からなる包接化合物であるメタンハイドレート฀( 以下，MH と記す )฀ は，日本近海にも多くの量が埋蔵されており，将来のエネルギー資源として期待されている。しかしながら，海底下に分布する MH 層からの天然ガス生産手法については未だ確立されておらず，現在主に検討されている手法としては，MH 層まで掘削した坑井から何らかの刺激を貯留層に対して与えることで MH を原位置でガスと水に分解し，坑井を通してガスを地上に回収するものである。その中でも，経済的・環境的観点から最も有望な手法が減圧法であり，これまで，MH コアを用いた室内分解実験とフィールドを対象とした数値計算による研究で，その有効性が報告されている 1-3)฀ 。また，2008 年 3 月にはカナダ北西準州・マッケンジーデルタ陸域において行われた陸上産出試験第二冬で，世界初の減圧法による産出試験が実施され， MH 層から 6 日間の連続的なガス生産に成功した 4)฀ 。当初の計画では減圧法の場合，坑底圧の低下により堆積層を構成している砂の骨格構造に加わる応力が増加して圧密され，生産障害を生じる原因となる出砂現象は抑制されると考えられた。そのため第二冬に先立って 2007 年 4 月に行われた陸上産出試験・第一冬では，スクリーンの設置などの出砂対策は行われなかった。しかしながら試験を開始してみると，試験の初期の段階で出砂現象によると考えられるポンプ異常により，生産が中断するというトラブルが生じている 4,5)฀ 。これは，MH 層に対して減圧を行った際に，堆積層から砂が流出してポンプに巻き込まれたと推測され，第二冬試験では対策が要求されることになった。今後，計画されている日本近海での海上産出試験においても，海底下の MH 層は未固結の砂泥互層が対象となっており，減圧による MH の分解で生じるガス・水の流れと共に砂が坑井内に流出することが十分に考えられる。このため，MH 胚胎層から天然ガスを生産する際の出砂現象の把握は， ฀MH 資源化に対して非常に重要な意味を持つことになるが，MH を含んだ未固結の堆積層から生じる出砂現象については不明な部分が多い。本研究では，減圧法を適用した場合に，MH を胚胎した堆積物から生じる出砂現象を実験的に検討した。ここでは MH を胚胎した大山裕之 1 長尾二郎 2 鈴木清史 3 成田英夫 4 by฀Hiroyuki฀OYAMA a* ,฀Jiro฀NAGAO a ,฀Kiyofumi฀SUZUKI b ฀and฀Hideo฀NARITA c a.฀ ฀ Production฀Technology฀Team,฀Methane฀Hydrate฀Research฀Center,฀National฀Institute฀of฀ Advanced฀Industrial฀Science฀and฀Technology฀(AIST),฀2-17-2-1,฀Tsukisamu-higasi,฀Toyohiraku,฀ Sapporo฀062-8517,฀Japan฀(*Corresponding฀author฀E-mail:฀h.oyama@aist.go.jp) b.฀ ฀ Reservoir฀Modeling฀Team,฀Methane฀Hydrate฀Research฀Center,฀National฀Institute฀of฀Advanced฀ Industrial฀Science฀and฀Technology฀(AIST) c.฀ ฀ Methane฀Hydrate฀Research฀Center,฀National฀Institute฀of฀Advanced฀Industrial฀Science฀and฀ Technology฀(AIST) 減圧法適用時におけるメタンハイドレート胚胎コアの出砂現象の実験的解析 * Journal฀of฀MMIJ฀Vol.126฀฀p.497 − 502฀(2010) ©2010฀The฀Mining฀and฀Materials฀Processing฀Institute฀of฀Japan *2009 年 10 月 28 日受付 2010 年 4 月 15 日受理 1.฀฀ 博士 ( 工学 )฀( 独 ) 産業技術総合研究所฀メタンハイドレート研究センター฀ 生産技術開発チーム 2.฀฀ 博士 ( 工学 )฀( 独 ) 産業技術総合研究所฀メタンハイドレート研究センター฀ 生産技術開発チーム 3.฀฀ 普通会員฀ 博士 ( 理学 )฀( 独 ) 産業技術総合研究所฀ メタンハイドレート研究センター฀฀貯留層特性解析チーム 4.฀฀ 普通会員฀工学博士฀( 独 ) 産業技術総合研究所฀メタンハイドレート研究センター฀฀研究センター長 [ 著者連絡先 ]฀FAX:฀011-857-8417 ฀ ฀ E-mail:฀h.oyama@aist.go.jp キーワード：฀ メタンハイドレート，分解，減圧，出砂，解析 Depressurization฀has฀been฀considered฀as฀a฀promising฀gas฀production฀technique฀from฀methane฀hydrate฀ reservoirs.฀However,฀in฀the฀actual฀case฀of฀production฀from฀real฀reservoirs,฀there฀is฀still฀something฀to฀clarify.฀This฀ research฀presents฀an฀experimental฀study฀to฀understand฀sand฀production฀phenomena฀from฀methane฀hydrate฀bearing฀ sediments.฀The฀production฀of฀framework฀sands฀into฀a฀well฀is฀one฀of฀the฀problems฀plaguing฀the฀gas฀industry฀because฀ of฀its฀adverse฀effects฀on฀well฀productivity฀and฀equipment.฀The฀aims฀of฀this฀study฀are฀to฀understand฀the฀sanding฀ phenomena฀and฀clarify฀a฀driving฀force฀of฀sanding.฀In฀our฀experiments,฀we฀used฀an฀artiﬁcial฀sedimentary฀core฀and฀ performed฀several฀depressurizing฀experiments฀under฀various฀conditions.฀The฀temperature,฀pressure,฀and฀production฀ volumes฀of฀sand฀and฀water฀were฀measured.฀As฀the฀results,฀sand฀production฀is฀occurred฀during฀depressurizing฀ process฀under฀the฀unstable฀condition฀of฀methane฀hydrate.฀The฀driving฀force฀of฀sand฀production฀is฀not฀a฀dissociation฀ gas฀ﬂow฀but฀a฀water฀ﬂow฀through฀pore.฀It฀is฀determined฀by฀the฀water฀ﬂow฀rate฀whether฀the฀sand฀production฀occurs. KEY฀WORDS:฀฀ Methane฀Hydrate,฀Dissociation,฀Depressurization,฀Sand฀Production,฀Analysis Experimental฀Analysis฀of฀Sand฀Production฀from฀Methane฀Hydrate฀Bearing฀ Sediments฀Applying฀Depressurization฀Method 497 〈21〉