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メタンハイドレート生産技術グループ

メタンハイドレート生産技術グループは、5名の常勤研究員、ポスドク(特別研究員)1名および13名の契約職員の計19名で、産総研北海道センターを拠点にメタンハイドレートの資源開発および機能活用技術開発を行っています。

新たな天然ガス資源として期待されているメタンハイドレート資源開発において、メタンハイドレート貯留層からの高い天然ガス生産性と回収率を確保するための生産増進法の研究開発を行うと共に、天然ガス生産挙動の定量的解析のための断層などを考慮した貯留層モデルの開発、生産挙動解析シミュレータMH21-HYDRESによる生産性評価を行っています。また、液化天然ガスに代わる新たな省エネルギー的天然ガス輸送・貯蔵媒体としてのガスハイドレート利用促進を目的に、ガスハイドレート特有の自己保存効果と呼ばれる現象の発現機構解明や、新たな分解制御技術開発など、ガスハイドレートの機能を工業的に活用する研究開発を行っています。

研究内容

高度生産手法の開発(安定・大量生産の実現)

メタンハイドレート貯留層から生産性、経済性の高いメタンガス増進手法を開発するため、コア試験とシミュレーションの相互比較を行うと共に、大型室内実験設備による検証を行っています。

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Fig.1 メタンハイドレート室内生産試験用高圧容器

機能活用技術に資する本格研究

天然ガスハイドレートの機能活用における現状技術の問題点を整理し、自己保存性などの諸現象解析に関するナレッジを活用して、 ガスハイドレートを用いた産業育成に努めています。

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Fig.2 氷膜形成による自己保存効果の発現機構(概念図)

グループの研究成果概要

大型室内試験装置を用いた生産挙動解析実験を始め、高速X線CT併用高圧ハイドレート分解装置などを用いたメタンハイドレート堆積物の分解特性評価や、出砂評価装置および細粒砂圧入装置による生産障害解析、共焦点走査型光学顕微鏡、X線回折装置、赤外分光装置、ガスクロマトグラフィー装置などを用いた機能活用研究を推進しています。

大型室内試験装置を用いた減圧法における生産挙動解析

メタンハイドレート貯留層からの生産性について、大型室内実験設備による解析を行っています。また、生産挙動予測シミュレータMH21-HYDRESを用いた生産挙動予測も合わせて実施し、より高いメタンガス増進手法の開発を目指しています。

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Fig.3 MH21-HYDRESを用いた大型室内試験装置ガス生産挙動予測の一例

砂層中の氷生成速度の分光学的評価

赤外分光装置を用いた、砂層中のメタンハイドレートの減圧過程における分解挙動評価を行い、水および氷の赤外ピークの時間的変化からハイドレート分解時の氷生成挙動の解析に成功しました。

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Fig.4 砂層中メタンハイドレートの減圧過程での赤外ピーク時間変化

イメージングによるガスハイドレート結晶成長のその場観察

メタンハイドレートと同じ結晶構造を持つキセノンハイドレートの結晶成長過程のマイクロフォーカスX線CT装置による観察に成功し、成長速度に異方性があることを明らかにしました。

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Fig.5 Xeハイドレートの氷表面での成長速度異方性

最近の研究成果

    (2017年)
  • M. Kida, Y. Jin, M. Watanabe, T. Murayama, and J. Nagao, " Improvement of gas hydrate preservation by increasing compression pressure to simple hydrates of methane, ethane, and propane", Japanese Journal of Applied Physics 56, 095601, (2017).
  • Y. Konno, T. Fujii, A. Sato, K. Akamine, M. Naiki, Y. Masuda, K. Yamamoto, and J. Nagao, "Key Findings of the World's First Offshore Methane Hydrate Production Test off the Coast of Japan: Toward Future Commercial Production", Energy & Fuels, Vol.31, No.3, pp.2607–2616, (2017).
  • Y. Jin, M. Kida, Y. Konno, and J. Nagao, "Clathrate Hydrate Equilibrium in Methane–Water Systems with the Addition of Monosaccharide and Sugar Alcohol", J. Chem. Eng. Data, Vol.62, No.1, pp.440-444, (2017).

  • (2016年)
  • M. Kida, M. Watanabe, Y. Jin, Y. Konno, J. Yoneda, K. Yamamoto, and J. Nagao, "Hydrate Equilibrium Conditions for Water, Diethylene Glycol Monoethyl Ether Acetate, and Methane", J. Chem. Eng. Data, Vol.61, No.10, pp.3692-3697, (2016).
  • M. Oshima, M. Kida, and J. Nagao, "Thermal and Crystallographic Properties of tetra-n-Butylammonium Bromide + tetra-n-Butylammonium Chloride Mixed Semiclathrate Hydrates", J. Chem. Eng. Data, Vol.61, No.9, pp.3334-3340, (2016).
  • Y. Konno, Y. Jin, J. Yoneda, T. Uchiumi, K. Shinjou, and J. Nagao, "Hydraulic Fracturing in Methane-Hydrate-Bearing Sand", RSC Advance, Vol.6, No.77, pp.73148-73155, (2016).
  • Y. Jin, Y. Konno, J. Yoneda, M. Kida, and J. Nagao, "In situ Methane Hydrate Morphology Investigation: Natural Gas Hydrate-bearing Sediment Recovered from the Eastern Nankai Trough Area", Energy & Fuels, Vol.30, No.7, pp.5547–5554, (2016).
  • Y. Jin, M. Kida, and J. Nagao, "Phase Transition of Tetra-n-butylammonium Bromide Hydrates Enclosing Krypton", J. Chem. Eng. Data, Vol.61, No.1, pp.679-685, (2016).
  • Y. Konno, Y. Masuda, K. Akamine, M. Naiki, and J. Nagao, "Sustainable Gas Production from Methane Hydrate Reservoirs by the Cyclic Depressurization Method", Energy Convers. Manage., Vol.108, pp.439-445, (2016).

  • (2015年)
  • M. Kida, H. Sakagami, M. Watanabe, Y. Jin, N. Takahashi, and J. Nagao, "Structural Properties of Methane and Butane Mixed-Gas Hydrates", Chem. Eng. Sci., Vol.140, pp.10-15, (2015).
  • Y. Konno, J. Yoneda, K. Egawa, T. Ito, Y. Jin, M. Kida, K. Suzuki, T. Fujii, and J. Nagao, "Permeability of Sediment Cores from Methane Hydrate Deposit in the Eastern Nankai Trough", Mar. Pet. Geol., Vol.66, Part 2, pp.487-495, (2015).
  • Y. Konno, Y. Jin, J. Yoneda, M. Kida, K. Egawa, T. Ito, K. Suzuki, and J. Nagao, "Effect of Methane Hydrate Morphology on Compressional Wave Velocity of Sandy Sediments: Analysis of Pressure Cores Obtained in the Eastern Nankai Trough", Mar. Pet. Geol., Vol.66, Part 2, pp.425-433, (2015).
  • M. Kida, Y. Jin, M. Watanabe, Y. Konno, J. Yoneda, K. Egawa, T. Ito, Y. Nakatsuka, K. Suzuki, T. Fujii, and J. Nagao, "Chemical and Crystallographic Characterizations of Natural Gas Hydrates Recovered from a Production Test Site in the Eastern Nankai Trough", Mar. Pet. Geol., Vol.66, Part 2, pp.369-403, (2015).
  • M. Kida, M. Watanabe, Y. Jin, and J. Nagao, "Phase Equilibrium for Gas Hydrates Formed from Deuterium Oxide", J. Chem. Eng. Data, Vol.60, No.6, pp.1939-1944, (2015).
  • M. Oshima, M. Kida, Y. Jin, and J. Nagao, "Dissociation Behaviors of Tetra-n-Butylammonium Bromide + Ttetra-n-Butylammonium Chloride Mixed Semiclathrate Hydrate Systems", J. Chem. Thermodynamics, Vol.90, pp.277-281, (2015).
  • S. Kimura, H. Kaneko, T. Ito, and H. Minagawa, "Investigation of Fault Permeability in Sands with Different Mineral Compositions (Evaluation of Gas Hydrate Reservoir)", Energies, Vol.8, No.7, pp.7202-7223, (2015).
  • M. Kida, M. Watanabe, Y. Jin, and J. Nagao, "Contribution of Water Molecules to Methane Hydrate Dissociation", Jpn. J. Appl. Phys. Vol.54, No.6, 065502, (2015).
  • Y. Jin, M. Kida, and J. Nagao,"Structural Characterization of Structure H (sH) Clathrate Hydrates Enclosing Nitrogen and 2,2-Dimethylbutane", J. Phys. Chem. C, Vol.119, No.17, pp.9069-9075, (2015).

メンバー

   
研究グループ長
皆川 秀紀
Hideki MINAGAWA
研究グループ長 専門:地盤工学、材料化学
研究員
神 裕介
Yusuke JIN
エネルギー・環境領域
研究戦略部
研究企画室
兼務:主任研究員
専門:分子分光学、溶液化学
木田 真人
Masato KIDA
主任研究員 専門:物理化学
米田 純
Jun YONEDA
研究員 専門:地盤工学、画像解析、数値シミュレーション
大島 基
Motoi OSHIMA
研究員 専門:流動化学、反応化学
加藤 晃
Akira KATOU
特別研究員 専門:土質工学、力学解析
客員研究員(招へい型)
今野 義浩
Yoshihiro KONNO
東京大学大学院
新領域創成科学研究科
海洋技術環境学専攻
准教授
専門:貯留層工学
貯留層シミュレーションおよびコア実験
テクニカルスタッフ
深見 英司
Eiji FUKAMI
 
桝井 明
Akira MASUI
専門:地盤調査・岩盤計測・爆破掘削・発破振動
(地盤工学・鉱山工学)
羽田 博憲
Hironori HANEDA
専門:資源循環、産業保安
渡邊 瑞穂
Mizuho WATANABE
専門:ガスクロマトグラフィー分析
袴田 陽子
Yoko HAKAMADA
 
内海 崇
Takashi UCHIUMI
専門:高速X線CTイメージング、画像解析
眞城 一憲
Kazunori SHINJO
専門:大型室内試験装置実験・解析
泉 彰子
Shouko IZUMI
 
林 順子
Junko HAYASHI
専門:CTイメージング計測、画像解析
池田 育子
Ikuko IKEDA
専門:分析化学
山田 剛司
Kouji YAMADA
長原 さゆり
Sayuri NAGAHARA
佐藤 章子
Akiko SATOU