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非在来型（石油・ガス）貯留層、または非在来型資源（資源プレイ）は、石油とガスの相が強い毛細管力によって岩石組織にしっかりと結合した集積物であり、評価と抽出には特別な手段が必要です。[1]
従来の貯水池
石油とガスは、地表下約 4～5 km の深さで自然に生成されます。[a]石油とガスは地下水面下の岩石を満たしている水よりも軽いため、浮力によって帯水層を通って時間の経過とともに地表に向かって上昇します。石油とガスの一部は、陸上または海底で自然の浸透として地表まで浸透します。残りは、さまざまなトラップ形状の地質学的障壁[b]によって地下に閉じ込められたままになります。このようにして、多孔質の岩石内の水を押しのけることで、地下の石油とガスのポケットが蓄積します。ポケットが浸透性である場合、それらは従来型の貯留層と呼ばれます。これらの貯留層に井戸を掘削して、石油とガスが地表に到達する経路を作成します。圧力差が比較的大きい場合、石油とガスは浮力によって自然に井戸の穴まで上昇します。[c]圧力が低い場所では、ポンプ (例:ノッディングロバ)を使用して流れを補助できます。[2]
歴史
石油産業の初期の頃は、供給が需要を大幅に上回り、「難しい」石油を地中に残しておくことが経済的に都合がよかったため、回収効率を改善するための刺激は必要ありませんでした。 [3] 2つの世界大戦とそれに続く大きな経済成長により、安価な携帯型エネルギーの需要が急増し、[4]一方で、新しい従来型の石油とガスの資源の利用可能性は低下しました。[5] [6] [d] 業界は当初、制限付きまたは低容量の水圧破砕などの技術を使用して貯留層をさらに刺激し、[e]それによって地中に残っている石油とガスの量を経済的に最小限に減らし、閉じ込められた石油とガスの回収を強化しようとしました。[7] [f] 2000年代 に入ると、特にエネルギー自立を達成しようとしていた米国によって、新しい種類のエネルギー資源が必要になりました。米国は目標を達成するために、数十年前から知られていたものの、以前はコストがかかりすぎて経済的に魅力的ではなかった非従来型の貯留層に目を向けました。 [8]現在、非在来型貯留層には、盆地中心型ガス、シェールガス、炭層メタン（CBM）、 ガスハイドレート、タールサンド、軽質タイトオイル、オイルシェールなどがあり、そのほとんどは北米産です。[9] [10]
従来型貯留層と非従来型貯留層の本質的な違い
従来型資源と非従来型資源の違いは、貯留層の品質や石油・ガスの物理的特性（浸透性や粘度など ）の違いを反映しています。[11] [12] [13]これらの特性は予測可能性（発見、評価、開発のリスク）に大きな影響を与え、ひいては水圧破砕法などの貯留層からの抽出方法にも影響を与えます。
従来の石油とガスの集積は、浮力によって帯水層を通り、地表から検出可能な個別の地質学的トラップに集中しています。これらのトラップは、比較的小規模ですが、資源密度の高いフィールドを構成しています。ほとんどの従来の油田やガス田は、最初は浮力のみによって自然に井戸に流れ込み、その限界は井戸から測定可能な流体力学によって定義されます（流体圧力、OWC / GWC など）。一般に、個別の従来の貯留層に関連する技術的および商業的リスクは、反射地震学などの比較的安価な遠隔技術を使用して軽減でき、比較的少数の評価井と開発井で抽出できます。[2]
対照的に、非在来型貯留層は、予測目的に使用できる指標となるトラップ形状がなく、広い範囲に地域的に分散しています。非在来型貯留層の石油とガスは一般に低密度の資源であり、浮力によって自然に流れることができない強い毛細管力によって岩石に閉じ込められていることがよくあります。[14] そのため、非在来型油田の限界は通常、比較的高価な坑井試験によって定義されます。非在来型貯留層からの抽出には、フラッキングや蒸気注入などの技術を使用して、貯留層の物理的特性、または流体の流動特性を変更する必要があります。非在来型貯留層に関連する技術的および商業的リスクは、トラップの範囲と貯留層の品質が予測できないため、坑井の引き渡しによって定義される経済的埋蔵量/坑井限界を決定するために、大規模な坑井の配置と試験が必要となるため、一般に在来型貯留層よりも高くなります。[1] [h]
環境の違い
あらゆる形態の化石燃料と同様に、輸出（流通）と消費（燃焼）を通じた温室効果ガス排出に関する確立された問題があり、これは石油やガスが従来型の貯留層から得られるか非従来型の貯留層から得られるかに関係なく同じです。 [15]しかし、 それらのカーボンフットプリントは根本的に異なります。従来型の貯留層は、環境中の自然エネルギーを使用して、補助なしに石油やガスを地表に流します。一方、非従来型の貯留層は、抽出のために地中にエネルギーを投入する必要があります。熱（タールサンドやオイルシェールなど）または圧力（シェールガスやCBMなど）のいずれかです。熱と圧力を人工的に伝達するには、大量の真水を使用する必要があり、供給と廃棄の問題が発生します。資源を広い地域に分配すると、土地利用の問題が生じ、地域社会のインフラ、貨物輸送、地域経済に影響を及ぼします。環境への影響は、すべての人間活動の避けられない結果ですが、従来型の貯留層と非従来型の貯留層の影響の違いは大きく、測定可能で予測可能です。[16] [17]
参照
- 根源岩
- 石油トラップ
- 米国における水圧破砕
- 水圧破砕法による環境への影響
- 炭層メタン
- メタンクラスレート（ガスハイドレート）
- シェールガス
- オイルシェールガスなどの合成天然ガス
- タイトガス
- オイルサンド
- タイトオイル
- 極限のエネルギー
- 再生可能エネルギー
- 将来のエネルギー開発
- ハバートピーク
- エネルギー開発
- 代替燃料
- 世界のエネルギー資源と消費
- 石油メガプロジェクト
参考文献と注記
- ^ ab SPE (2018).石油資源管理システム（2018年6月改訂）（1.01版）。石油技術者協会。p. 52。ISBN 978-1-61399-660-7。
- ^ ab グルーヤス、ジョン;リチャード・スウォーブリック (2004)。石油地球科学。イギリス、アメリカ、オーストラリア: Blackwell Publishing。 pp.i-350。ISBN 978-0-632-03767-4。
- ^ 「石油の供給過剰と価格引き下げ：いつまで続くのか？」US News & World Report。第89巻第7号。1980年8月18日、44ページ。
- ^ ブラック、ブライアン C. (2012)。原油の現実：世界史における石油。ニューヨーク：ロウマン＆リトルフィールド。ISBN 978-0742556546。
- ^ 「マイケル・リンチ・ハバート石油生産のピーク」 Hubbertpeak.com 。 2013年11月3日閲覧。
- ^ キャンベル、CJ (2005)。石油危機。ブレントウッド、エセックス、イングランド：マルチサイエンス出版。p. 90。ISBN 0-906522-39-0。
- ^ Hyne, Norman J. (2001).石油地質学、探査、掘削、生産に関する非技術ガイド。PennWell Corporation。pp. 431–449。ISBN 9780878148233。
- ^ 米国エネルギー情報局、天然ガスデータ、2014年3月21日アクセス。
- ^ エルバッハ、グレゴール。「北米の非在来型ガスと石油」（PDF）。EPRS 詳細分析。欧州議会調査サービス。
- ^ Anon (2012年11月17日). 「リーダー：アメリカの石油大儲け」. エコノミスト新聞社. エコノミスト. 2022年11月20日閲覧。
- ^ ベア、ジェイコブ、1972年。多孔質媒体中の流体のダイナミクス、ドーバー。ISBN 0-486-65675-6
- ^ ティソ, BP; ウェルテ, DH (1984).石油の形成と発生. p. 476. doi :10.1007/978-3-642-87813-8. ISBN 978-3-642-87815-2。
- ^ Cander, Harris (2012). 「要約: 非在来型資源とは何か? 粘度と浸透率を使用した簡単な定義」AAPG - ポスタープレゼンテーション年次大会および展示会。 2022年11月24日閲覧。
- ^ Zee Ma, Y; Holditch, Stephen A. (2016).非在来型石油・ガス資源ハンドブック 評価と開発. Elsevier Inc. ISBN 978-0-12-802238-2。
- ^ 国連。「IPCC第6次評価報告書」。IPCC。国連。 2022年11月24日閲覧。
- ^ Ahlbrandt, Thomas S.; Charpentier, Ronald R.; Klett, TR; Schmoker, James W.; Schenk, Christopher J.; Ulmishek, Gregory F. (2005).全石油システムからの世界の資源推定。アメリカ石油地質学者協会。ISBN 0891813675。
- ^ 「技術的に回収可能なシェールオイルとシェールガス資源：米国外41カ国における137のシェール層の評価」（PDF）。米国エネルギー情報局（EIA）。2013年6月。 2013年6月11日閲覧。
注記
- ^ または、場所によって異なる地殻の地温勾配に応じて、熱分解ガスの場合は2～3 kmほどです。より一般的ではない生物起源のメタンは、はるかに浅い深さで形成されます。
- ^ 毛細管入口圧力が石油とガスの浮力圧力よりも高い場合
- ^ 石油が泡立ち点に達してガスが溶解すると、上昇時にガスが自然に膨張し、浮力のみの場合よりもはるかに速く掘削孔内の流体を表面に持ち上げる追加のエネルギーが生成され、制御されていない場合は噴出が発生します。
- ^ 「従来の資源」という表現は、従来の貯留層から得られる石油またはガスを指します。
- ^ 限定水圧破砕（フラッキングまたはフラッキングとも呼ばれる）は、坑井付近の地層の損傷を補うのに対し、広範囲または高容量フラッキングは周囲の岩石層の奥深くまで浸透します。フラッキングは、不浸透性の岩石に破砕経路を開き、油やガスを坑井に流すことによって機能します。
- ^ 回復力を高めるコストは高い
- ^ 例えば、タールサンドや未成熟オイルシェール
- ^ 従来型貯留層のリスクは主に資源を見つけることであるが、非従来型貯留層のリスクは質の高い資源を見つけることであり、資源の限界（井戸1つあたりのEURで測定）を定義することであり、つまり井戸自体が商業的実行可能性の範囲を定義することを意味する。
- ^ 流体力学への主な影響
簡略化された定義
- ^ 資源密度は、ここでは単位面積あたりの石油またはガスの濃度として定義され、効率的な抽出に必要な井戸の数を決定するためである。
- ^ 石油やガス資源の範囲と限界を評価するためのツールまたは技術
- ^ 最小限の量の石油やガスを抽出する技術
- ^ 浸透した石油やガスが地質学的トラップに移動した多孔質または自然に破砕された岩石層として定義される
- ^低浸透性の非 核分裂性岩石中に毛細管力によって保持された天然ガスとして定義される
- ^ 浸透性の低い、通常は核分裂性の泥岩中に毛細管力によって保持された天然ガスとして定義される
- ^低浸透性の 石炭層の固体マトリックスに吸着された天然ガスとして定義される
- ^ 海底、海洋、深層湖の堆積物、永久凍土地域に水素結合した凍結水分子に閉じ込められたメタンハイドレートとして保持されている天然ガスとして定義される。
- ^ 砂、粘土、水の混合物を含む未固結堆積物中の毛細管力によって保持される粘性油として定義される
- ^ タイトオイルまたはシェールオイルとも呼ばれ、浸透性の低い堆積岩の限られた空隙内に含まれる軽質原油として定義されます。
- ^ 熱的に未熟な有機物に富んだ細粒の堆積岩として定義され、岩石から石油を蒸留するために工業的処理（レトルト処理）を必要とする。