シェールガス 書籍
 
No.1801
 

◎ シェール革命はこれからが本番!日本企業の強みを生かすビジネスチャンスがここにある!
  世界に誇る素材技術、インフラ技術、省エネ技術、環境技術をシェール特需にどのように活用するか!

      今、求められる日本の最先端技術

シェールガス・オイルの

採掘、貯蔵、輸送、転換技術と環境規制への対応

発刊日 : 2015年2月27日     体 裁 : A4判227頁     定 価:80,000円(税抜)


■ 本書のポイント、読みどころ

1.これから起こるシェール革命の問題点とその対応!

  ・シェール資源が埋蔵されている地域は、今後、掘り難い地域に移って行く。
   採掘コストの上昇にどう対応するか!

  ・排水処理方法について、2016年以降、連邦政府によって
          環境規制が導入される恐れがある!どのように備えるべきか!

  ・石油化学原料のライトフィード化が進み、供給バランスが崩れる!
              経済性に見合う代替生産方法をどのように確立するか!

 

2.シェールガス・オイルの生産現場で これから必要になる材料、技術!

  ・シェールガス採掘技術とはどういうものか!

  ・掘削用の薬剤にはどのようなものが使われているのか!

  ・採掘管、継手などの材料やその耐久性が分かる!

  ・汚染水処理のニーズと最新研究動向が分かる!

 

3.シェールガス・オイル採掘における 環境問題の現状と最新の規制動向

  ・水圧破砕で使われる大量の排水問題、地震の誘発、
       化学薬品による環境破壊、ガスの大気への放出・拡散…
                  今、現場が抱える環境汚染問題の実態とは!

 

4.シェール革命の日本の各産業界への影響と ビジネスチャンス、狙いどころとは!

  ・安価な新型ガスが輸入されることにより、
           どんな社会・産業が立ち上がるのか分かる!

  ・石油化学産業、エレクトロニクス産業、エネルギー産業、 プラント業界、自動車産業…
                 シェール革命の影響で何が変わり、何を研究すれば良いか!

 

■ 執筆者(敬称略) 

(独)石油天然ガス・金属鉱物資源機構 伊原 賢 (株)NBL研究所 下左近峻志
名古屋商科大学大学院 増田 達夫 (株)NBL研究所 鵜原正己
(株)日本総合研究所 三木 優 (株)NBL研究所 西野 義則
(独)日本貿易振興機構 磯部 真一 (株)テクネット 岡村 和夫
北海道大学 藤井 義明 大阪大学 永瀬 裕康
(一財)日本エネルギー研究所 小川 順子 前田技術事務所 前田 豊
(株)FINEV 光成 美紀 大阪大学大学院 久角 喜徳
(株)旭リサーチセンター 府川 伊三郎 東洋エンジニアリング 加藤 道則
三菱商事(株) 酒井 明司 (株)東レ経営研究所 福田 佳之
常葉大学 山本 隆三 和光大学 岩間 剛一
(一財)キヤノングローバル戦略研究所 湯原 哲夫 (株)三菱総合研究所 辻 早希子
東京大学 長縄 成実 ヒロシ経営コンサルティング(株) 都築 寛志
愛媛大学 幾島 賢治 アイシーラボ 室井 高城
IHテクノロジー(株) 幾島 嘉浩 (独)産業技術総合研究所 張 戦国
IHテクノロジー(株) 幾島將貴 ハナエンジニアリングジャパン(株) 香味 一彦
エヌケーケーシームレス鋼管(株) 佐倉 弘持 首都大学東京 首藤 登志夫
    JFEコンテイナー(株) 高野 俊夫

■ 目  次

第1章 世界の天然ガス情勢とガスシフトへの課題、展望

第2章 シェールガス・シェールオイル開発の現状と展望

第3章 シェールガス・オイルの採掘に伴う新技術と求められる新技術、新材料

第4章 シェールガス・オイル生産現場における汚染水対策と随伴水処理技術

第5章 シェールガスの貯蔵・輸送で注目される材料・技術

第6章 
シェール革命の日本への影響と今後の方向性


◇第1章 世界の天然ガス情勢とガスシフトへの課題、展望◇

第1節 世界の「非在来型」ガス資源開発への取り組みと今後の展望

1.非在来型エネルギー資源開発の背景
2.非在来型の石油やガスの起源・生成
3.非在来型天然ガスの資源量
4.タイトガス
  4.1 米国内のタイトガスの資源量
 4.2 タイトガスの開発技術
 4.3 可採埋蔵量の推定
5.コールベッドメタン
  5.1 CBM貯留層の特性
  5.2 CBMの生産
  5.3 CBMの開発技術
6.メタンハイドレート
  6.1 「燃える氷」メタンハイドレート
  6.2 活発化するメタンハイドレート研究
  6.3 世界のメタンハイドレート開発の現状
   6.3.1 探鉱
   6.3.2 開発生産
   6.3.3 環境影響評価
  6.4 メタンハイドレートの資源量
  6.5 メタンハイドレートの生産手順
  6.6 メタンハイドレートの資源化に向けた課題


第2節 日本のエネルギー・システムと天然ガスの位置づけ

1.直面するエネルギー分野の課題
  1.1 化石エネルギー
  1.2 地政学
  1.3 原子力
  1.4 再生可能エネルギー
  1.5 気候変動対策
  1.6 政策全般
2.日本のエネルギーの未来
  2.1 脱皮のチャンス
  2.2 新たなエネルギー・システム
  2.3 スーパーエネルギーモデル日本
3.天然ガスの位置づけ
  3.1 再生可能エネルギーへの移行に要する膨大な年数
  3.2 原子力発電の限界
  3.3 化石燃料の中での天然ガスの位置づけ
   3.3.1 地政学上のメリット
   3.3.2 環境上のメリット
   3.3.3 発電所立地上のメリット
 3.4 準グリーンエネルギーとして定着
4.エネルギー需要におけるアジアの位置づけ
  4.1 群を抜くアジアの伸び率
  4.2 気候変動問題におけるアジアのインパクト
5.日本の新しいエネルギー・システム
  5.1 国民的コンセンサスの重要性
  5.2 新たなエネルギー・システムの構成要素

 

◇第2章 シェールガス・シェールオイル開発の現状と展望◇

第1節 シェールガス革命が変える世界のかたち

1.シェールガス・オイルの基礎
 1.1 在来型資源との違い
  1.2 分布・可採埋蔵量
  1.3 開発の歴史
  1.4 環境への影響
2.シェール革命が変えた米国のエネルギー・環境政策
  2.1 米国エネルギー政策の変遷:LNGからシェールガス・オイルへ
  2.2 エネルギー価格の変化:天然ガス価格の石油価格リンクからの離脱
  2.3 グリーンニューディールを越えて
3.シェール革命により復活する米国産業
  3.1 天然ガス価格の低下がもたらす米国産業・社会の構造変化
  3.2 米国化学産業の復活
  3.3 新しい自動車産業の胎動
4.米国から変わる世界のかたち
  4.1 エネルギーサプライチェーンの玉突き現象
  4.2 変化の鍵を握るシェールオイル
  4.3 シェール革命は世界へ拡散


第2節 シェールガス・オイル採掘による環境問題

[1]シェール開発に伴う環境規制の動向
1.開発進展の裏で高まる環境破壊・汚染の懸念
2.州ごとで環境規制強化と開発優先に温度差
3.連邦も規制案の策定を開始

[2]シェールガス採掘による地震活動誘発の可能性
1.地熱開発等による誘発地震
2.シェールガス開発による誘発地震

[3]シェールガス・オイル掘削における汚染水問題
1.水環境への影響メカニズム
2.環境影響発生源別の具体的な対策状況
  2.1 掘削坑からの汚染
  2.2 廃水処理時の汚染
  2.3 水資源

[4]シェールガス・オイル採掘における大気汚染とその対策
1.米国における規制
  1.1 シェールガスに関する環境規制
  1.2 大気汚染に関する規制の改定
  1.3 各州の規制や取組
  1.4 大気汚染対策に関するベストプラクティス等
  1.5 米国における温室効果ガスの排出源と規制・政策動向
  1.6 欧州におけるシェールガス開発に関する大気汚染規制等の動向


第3節 米国のシェールガス、シェールオイルの状況

1.米国、ロシア、サウジアラビアの石油と天然ガス産出量
2.米国のシェールガス、シェールオイル産出量
3.シェールガスとシェールオイルの主要産地
4.米国の天然ガス産出量推移と予測
5.米国の石油産出量推移と予測
6.米国のエネルギー状況
7.世界のシェールオイルとシェールガスの埋蔵量法


第4節 ロシア・中国における天然ガス・LNGの現状と今後の展開

1.ロシア
 1.1 ロシアのガス輸出が直面する諸問題
  1.2 アジア市場向けのガスの輸出
 1.3 東シベリア・極東のガス開発の現状
2.中国
  2.1 中国のガス需要
 2.2 ガスの輸入
3.露中の天然ガス輸出入
  3.1 契約に到るまでの交渉
 3.2 諸問題
 3.3 アジアのガス市場への影響


第5節 日本の天然ガス・オイル開発の現状と展望

[1]シェールガス革命と我が国の資源確保戦略
1.シェール革命はアメリカをどのように変えたのか
2.米国のシェール革命の落とし穴
3.シェール革命が変える地政学
4.シェールガスは日本のエネルギー安全保障を変えるのか

[2]海洋資源エネルギー政策の現状と今後の見通し
1.海洋資源開発産業振興と創出
2.海洋産業創出のステップ
3.中期的な重点課題
  3.1 海洋石油天然ガス市場
 3.2 海洋再生可能エネルギー
 3.3 メタンハイドレード
  3.4 海底鉱物資源開発
   3.5 基盤を形成する新海洋産業の創出(情報、調査・探査、機器開発)

 

◇第3章 シェールガス・オイルの採掘に伴う新技術と求められる新技術、新材料◇

第1節 第1節 最新の坑井掘削技術の基礎と応用

1.ロータリー掘削
2.傾斜掘削技術
3.坑井仕上げと水圧破砕
4.シェールガス掘削技術


第2節 シェールガス・オイル掘削用の薬剤の現状と環境負荷低減に向けた課題

1.背景
  1.1 掘削技術
  1.1.1 シュルンベルジュ社
  1.1.2 ハリバートン社
  1.1.3 ベーカーヒューズ社
  1.2 掘削用の薬剤
  1.2.1 砂(プロパント)
  1.2.2 増粘度調整剤
  1.2.3 殺生物剤
  1.2.4 摩擦低減剤
  1.2.5 スケール付着防止剤
  1.2.6 酸化防止剤
  1.2.7 酸性物質
  1.2.8 界面活性剤
  1.2.9 土壌安定化剤
  1.2.10 消泡剤
  1.2.11 加重剤
  1.2.12 PH調整剤
  1.2.13 逸泥防止剤
 1.3 掘削用薬剤の規制
  1.3.1 規制の概要
 1.4 米国州政府の規制
  1.4.1 テキサス州
  1.4.2 ニューヨーク州
  1.4.3 その他の州
  1.5 米国連邦政府の規制
  1.6 欧州の動向


第3節 シェールガス坑井などの材料、継手の世界的動向

1.簡単な規格の説明
2.材料
 2.1 CO2による全面腐食
  2.2 H2Sによる水素脆化(SSCC)
3.継手


第4節 シェールガス採掘管の耐久性−温度差による材料熱膨張対策−

1.シェールガス油井の採掘構造
2.シェールガス採掘管の耐久性
 2.1 金属製油井管の水密保持耐久性の問題
  2.2 耐食金属製油井管の耐久性評価
 2.3 耐食金属の適用限界と耐食FRP材の適用限界
  2.4 耐食金属材と耐食FRP材の耐久性比較
3.温度差による材料の熱膨張対策
 3.1 採掘時に発生する温度差
 3.2 温度差により採掘管に発生する熱応力が小さい材料
 3.3 温度差により発生する熱膨張・熱応力・反力の計算
 3.4 金属材よりFRP材は温度差による耐熱応力に優れている
4.油井用耐食FRP管の標準(GPI標準)
 4.1 GPI管継手の基本構造とシール理論
 4.2 GPI継手構造の基本寸法
  4.3 GPI標準
 4.4 適用範囲

 

◇第4章 シェールガス・オイル生産現場における汚染水対策と随伴水処理技術◇

第1節 マイクロバブル技術による油田随伴水処理と求められる研究開発テーマ

1.随伴水について
2.石油随伴水の水質
3.パイロットプラントの概要と運転結果
 3.1 パイロットプラントの基本的考え方
 3.2 パイロットプラントのフロー
  3.2.1 設備仕様
 3.3 複数の随伴水によるパイロットプラント運転結果
  3.3.1 サイトA随伴水の処理試験
  3.3.2 サイトB随伴水の処理試験
  3.3.3 サイトC随伴水の処理試験
  3.3.4 サイトFにおける随伴水処理実験
4.マイクロバブルに関する基礎的検討結果
 4.1 マイクロバブルとは
 4.2 マイクロバブル発生実験結果 
 4.3 気液2相流旋回方式マイクロバブル現地実験結果
   4.3.1 オマーン現地でのパイロットプラント運転結果


第2節 随伴水中の有害芳香族化合物の紫外線照射重合分離処理

1.紫外線照射重合分離処理法の開発
  1.1 開発の経緯
 1.2 反応のメカニズム
 1.3 小型連続処理システム
2.随伴水処理への応用

 

◇第5章 シェールガスの貯蔵・輸送で注目される材料・技術◇

第1節 シェールガス輸送タンク部材で活躍する炭素繊維の開発と課題

1.シェールガス・オイル採掘
2.シェールガス・オイル採掘,輸送,貯蔵におけるCFRP適用装置と部材
3.炭素繊維材料(CFRP)の用途開発の考え方
 3.1 炭素繊維(CF)の基本特性と材料形態
 3.2 マトリックス(母材)樹脂 
  3.3 CFRP製品製造に係る成形加工の流れ
4.シェールガス生産・輸送・貯蔵装置の適性炭素繊維材料の構成と製作方法
  4.1 ガス生産装置のCFRP化のケース
  4.2 FRP複合圧力容器の構造と特徴
  4.3 CNGタンクの使用可能材料
5.高圧ガス輸送・貯蔵容器の安全性評価について
6.シェールガス革命におけるCFRP適用開発課題


第2節 LNG冷熱利用とこれからの研究開発テーマ

1.LNGチェーンの現状分析
 1.1 天然ガス液化に要する所要動力
  1.2 LNGの冷熱エクセルギーと化学エクセルギー
2.LNG受入基地の現状
  2.1 日本のLNG受入基地の現状
  2.2 世界のLNG受入基地の現状
3.LNG冷熱発電の現状
  3.1 稼働状況
  3.2 既存LNG冷熱発電の問題
4.次世代LNG気化発電システム
  4.1 次世代システムの概要
  4.2 熱源設備の検討
  4.2.1 GTCCの温排水利用
  4.2.2 AHATの温排水利用
  4.3 経済性検討
  4.3.1 年間発電量予想
  4.3.2 発電単価の推定


第3節 中小規模洋上LNGプラントの設計上の技術課題

1.FLNGの設備概要
 1.1 生産設備
  1.2 船体
  1.3 係留設備
  1.4 フローライン
2.FLNG設計上の技術課題
 2.1 FLNGでのLNG液化技術
  2.2  LNG貯槽
 2.3  LNG出荷設備
 2.4  安全性への配慮
  2.4.1 低温液漏洩
  2.4.2 火災・爆発
3.新しいFLNGコンセプト


◇第6章 シェール革命の日本への影響と今後の方向性◇

第1節 シェールガス革命と日本企業の影響と戦略

1.シェールガスの生産本格化と日本企業の事業展開
  1.1 シェール権益及びLNG案件の獲得:
             グローバルな天然ガス事業の展開が可能に
  1.2 インフラ関連需要:2035年までに1.5兆ドルのインフラ投資を期待
  1.2.1 開発及び輸送分野:鋼管や工作機械などで事業拡大の機会
  1.2.2 液化分野:米国でLNGプラント建設の受注に成功
2.シェールガス革命が引き起こす問題と日本企業の戦略
 2.1 環境保護や安全・安心確保の意識の高まり
  2.1.1 生分解性物質への代替需要
  2.1.2 廃水処理で日本の水関連企業に機会到来
 2.2 石油化学原料のライトフィード化
  2.2.1 日本の石油化学企業の対応:攻めと守りの両面を強化
  2.2.2 C2及びC3化合物は素材代替による需要掘り起こし
  2.2.3 需給逼迫のC4・芳香族化合物への対応


第2節 シェール・ガス革命とエネルギー産業への影響

1.シェール・ガス革命の影響は石油の世界だけではない
2.シェール・ガス革命は、石炭価格にも影響
3.シェール・ガス革命はLPガスにも影響
4.石油化学産業にも影響


第3節 シェールガス革命がプラント業界に与える影響とビジネス・チャンス

1.アップストリーム(探査、サイト建設、掘削、採取・生産)
  1.1 アップストリームへの投資額
 1.2 フラクチャリング水用化学品
 1.3 排水処理
 1.4 ガスフラッキング
2.ミドルストリーム(輸送、貯蔵、プロセッシング)
  2.1 ミドルストリーム分野における投資予想額
  2.2 ガス処理設備
  2.3 貯蔵設備
  2.4 LNG・LPG
  2.4.1 LNG
  2.4.2 LPG
2.5 ガスツーリキッド
3.ダウンストリーム(流通・販売)
  3.1 化学業界における投資額
  3.1.1 エチレンプラント
  3.1.2 プロピレン、ブタジエン、ベンゼン製造プラント
 3.2 メタノール、アンモニアなど化学製品
 3.3 石油精製
 3.4 発電
 3.5 製鉄・鉄鋼


第4節 シェール革命が石油化学産業に与える影響とビジネス・チャンス

[1]シェール・ガス革命と石油化学産業への影響
1.円安の進展とデフレ脱却により好調な石油化学業界
2.明暗両方が混在する日本の石油化学産業
3.日本の石油化学企業の勝ち残り


[2]シェール革命と米国石油化学産業の動向
1.シェール革命の影響
 1.1 シェール革命以前の米国石油化学産業
 1.2 シェール革命による天然ガスの増産
  1.3 シェール革命によるエチレンの生産コスト低減
2.シェール革命後の米国石油化学産業
 2.1 相次ぐエチレン生産設備投資
  2.2 その他の化学品生産の動向
 2.3 米国化学産業に対する経済効果


[3]シェールガスから石油化学製品の生産に向けた新技術

(1)シェールガスのC1〜C4化学への展開
1.化学品原料としてのシェールガス
  1.1 シェールガスの組成
  1.2 NGLの用途
2.シェールガスの化学品への利用
3.メタンの利用
 3.1 合成ガス経由
  3.1.1 北米メタノールの生産
  3.1.2 北米アンモニアプラントの再開と新設
  3.2  メタンの直接利用
  3.2.1 メタンからメタノールの合成
  3.2.2 メタンの酸化二量化
  3.2.3 メタンからプロピレンの合成
  3.2.4 メタンを直接原料とした化学品の開発
4.エタンの利用
 4.1 エタン価格
 4.2 エタンのスチームクラッキングによるエチレンの製造
  4.2.1 エタンのスチームチームクラッキング
  4.2.2 北米のエタンクラッカーによるエチレンの新増設計画
 4.3 エタンの酸化脱水素によるエチレンの合成
 4.4 エタンから酢酸の合成
 4.5 エタンとベンゼンからスチレンの直接合成
 4.6 エタンを直接原料とした化学品の開発
5.プロパンの利用
 5.1 プロパンの脱水素
  5.1.1 プロパンの脱水素プロセス
  5.1.2  プロパンの脱水素によるプロピレン価格
  5.1.3 北米プロパンの脱水素プラント建設計画
 5.2 プロパンのCO2による酸化脱水素
 5.3 プロパンによるアクリロニトリルの合成
 5.4 プロパンからアクリル酸
 5.5 プロパンを直接原料とした化学品の開発
6.ブタンの利用
 6.1 ブタンの酸化脱水
 6.2  ブテンの酸化脱水素工業化プロセス
  6.3 ブタンを直接原料とした化学品の開発

(2)メタン資源の石油化学基幹原料への直接転換触媒開発
1.MTB触媒
2.MTB触媒の失活及び炭素析出の抑制
3.MTB触媒の再生
4.実MTB触媒の設計
  4.1 バインダー問題
  4.2 触媒粒子内の物質移動に起因する炭素析出
  4.3 ゼオライト結晶内の物質移動問題


第5節 シェール革命による自動車産業への影響と求められる研究開発テーマ

[1]天然ガス自動車におけるDDFエンジン技術
1.低公害技術 天然ガス専焼車とDDF車
  1.1 天然ガス専焼車
  1.2 DDF車
  1.3 DDFの原理
  1.3.1 燃料の着火温度
  1.3.2 具体的な燃焼制御
  1.3.3 噴射割合
  1.4 部品構成と行程
  1.5 排ガス抑制効果
 1.6 燃費
2.シェールガスとDDFシステム
 2.1 燃費とシェールガス
 2.2 DDFのメリット
  2.3 DDFを普及する為に

[2]燃料電池自動車の技術的課題および全面供給型流路による発電出力向上
1.燃料電池自動車の利点
2.燃料電池の基本構造と燃料電池自動車の技術的課題
3.金属多孔体による全面供給型流路を用いた発電出力向上
4.直接メタノール燃料電池を用いた自動車の可能性

[3]燃料電池自動車市場における高圧水素容器の開発の動向と課題
1.FCV市場における水素供給プロセスと高圧水素容器の種類
 1.1 水素供給プロセス
 1.2 搭載燃料と用途別高圧貯蔵容器の種類と要求仕様
2.FCV搭載用高圧水素容器
 2.1 FCVの燃料システム
  2.2 FCV搭載用高圧水素容器の種類と構造
  2.3 各種の高圧水素容器の製造方法
3.FCV搭載用CFPP複合容器への要求仕様と設計
 3.1 各種の試験項目とその目的・概念
 3.2 CNGV及びFCV搭載容器用技術基準の比較
 3.3 CFRP複合容器の設計上の留意点
  3.3.1 CFRP層の設計
  3.3.2 Type 3 ライナ用 アルミニュウム合金(A6061-T6)
  3.3.3 Type 4 ライナ用 プラスティック(PL)
4.水素ステーション用蓄圧容器
 4.1 国内外での蓄圧容器の現状
 4.2 ガイドライン案の策定
 4.3 蓄圧用複合容器の低コスト化に関わる研究
  4.3.1 Type 4複合容器の開発
  4.3.2 アルミ合金ライナType 3複合容器の開発 

 

 

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