頁岩ガス埋蔵量の回収可能性と三次元開発ポテンシャルの評価：四川盆地為淵（Weiyuan）ブロックの事例研究

なぜこの埋蔵ガスが日常生活に重要なのか

世界が石炭や石油に代わるよりクリーンな燃料を求める中、頁岩に閉じ込められた天然ガスは重要な橋渡し燃料となっています。多くのガスを輸入に頼る中国は、自国の地下資源からより多くのエネルギーを得ることに強い関心を持っています。本研究は中国南西部の主要な頁岩ガス田、四川盆地の為淵ブロックを調査し、現在どれだけのガスが実際に回収可能か、どれだけが取り残されているか、そして賢い三次元掘削がどの程度この隠れた資源を引き出せるかを明らかにしようとするものです。

岩層のごく一部しか使っていないガス田

為淵ブロックでは、横向き井が既に何百本も、武漢—龍馬溪（Wufeng–Longmaxi）層として総称されるガス含有頁岩の積層に打たれています。それでも総頁岩厚が約44–54メートルあるにもかかわらず、既存の井は主に中間の狭い帯域だけを利用しています。著者らは、油圧破砕で形成される破砕帯の高さは通常10–15メートル程度にしか達せず、垂直方向の岩列のごく一部しか掃引できていないことを示しています。各井の長期生産量を岩性と破砕高さに丁寧に照合したところ、平均して実際に寄与している厚さは約13.8メートル、利用可能な貯留層の約30％に過ぎないことが分かりました。

どれだけ使われ、何が残っているかの測定

鉱床がどれだけ効率的に排出されているかを把握するため、研究者らは数百本の井について「究極回収量（ultimate recovery）」を推定し、各井が影響を与える岩体に元々含まれていたガス量と比較しました。複数の工学的手法を組み合わせ、想定する各井の供給厚を逐次調整して計算上の回収量が実際の生産と一致するようにしました。為淵ブロック全体では、典型的な井はその能動的に掃引された岩体中に含まれるガスの約4分の3を最終的に回収します。しかし、井が穿通する高さが限られているため、総ガス量の大部分は既存の破砕の届かない範囲に残っているのです。

上部および下部の触れられていない層にある隠れたガス

現在の井ネットワークが既に掌握しているガス量を総地質埋蔵量から差し引くことで、主要生産域には約1,690×10⁸立方メートルのガスが依然として地下に残っていると算出しました。これはこれまでに地上に持ち上げられた量よりはるかに多い値です。残存ガスの多くは、井が現在利用している帯の上下にある垂直方向の「取り残し」ゾーンに位置しており、井間の未探査の水平ギャップにあるのではありません。地点ごとに平均して26メートル以上の頁岩厚が未使用のままで、最も厚い未利用間隙と残存埋蔵量が多いのはフィールド東部に集中しています。これらの発見は、新しい井で追加層を狙うべき明確な地理的ホットスポットを示しています。

同じ岩層でも性能は異なる

研究はまた、頁岩を有機物含有量、間隙率、脆性などに基づいて高品質の「タイプI」とより平凡な「タイプII」に分類しています。地質モデルの18万箇所以上のデータを用い、著者らは各岩種が1メートル当たりどれだけのガスを供給できるかを定量化しました。その結果、同じ厚さと面積で比べると、上位のタイプI岩はタイプIIの約3.7倍のガスを産出することが分かりました。言い換えれば、タイプIの1メートル分の出力と同等にするには、タイプIIではほぼ4倍の厚さが必要です。この区別は三次元開発を計画する際に極めて重要で、単に層を増やすだけでは不十分であり、残存する岩が厚く良質である場所に焦点を当てる必要があります。

将来の掘削に有望なポイントを見つける

未使用厚、岩質、残存ガスの濃さの地図を組み合わせ、著者らは多層（「三次元」）開発に最も適したエリアをスクリーニングしました。未使用の総厚と未使用の高品質岩がともに十分で、かつ平方キロメートル当たりの残存ガスが多いゾーンを優先しました。その結果、為淵ブロック東部に特に有望な約116.7平方キロメートルが選び出され、そこには既存層の上または下に慎重に配置した新しい井層で取り出せると推定される700.7×10⁸立方メートルのガスが存在すると見積もられました。

将来のガス供給にとっての意味

専門外の読者にとっての核心的メッセージは、為淵の頁岩ガス田――おそらく多くの他のガス田も同様に――現在の井が届いている以上にはるかに多くのガスを内包しているということです。地図上では既に混雑して見える地域でも同様です。現在の井は主に岩盤の中間帯をなぞるだけで、上下に厚いガス豊富な頁岩が残されています。どの層が最も生産性が高く、どこで未利用の岩が最も厚いかをより良く把握することで、操業者は背の高い収納ユニットの棚のように上から下へガスを引き出す積層横井を設計できます。慎重に適用すれば、この三次元的手法は国内ガス生産を大幅に増やし、既存インフラを有効活用しつつエネルギー安全保障を強化する可能性があります。

引用: He, S., Li, X., Lin, Y. et al. Evaluation of shale gas reserve recoverability and three-dimensional development potential: a case study of the Weiyuan Block, Sichuan basin. Sci Rep 16, 7625 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39245-5

キーワード: 頁岩ガス, 為淵ブロック, 三次元開発, 貯留層利用, 四川盆地