資源経済研究会

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[Commentary] Advancements in grassland ecosystem research in China
Ying Shui
Publish: June 8, 2023　　　
Geographical Research Bulletin, 2023, 2, 112-115. DOI: 10.50908/grb.2.0_112

の記事抜粋

Water drive is the most important means for the effective development of oilfields. There are two types of water drives in oilfields: water flooding and water injection huff and puff. Water flooding is mainly suitable for conventional reservoirs with good reservoir connectivity. Water injection huff and puff is not only suitable for conventional low permeability reservoirs but also suitable for tight reservoirs. The waterflooding development of more and more oilfields in China has entered the middle and high water cut stage, and the proportion of low-grade reservoirs with low permeability and low abundance is getting higher and higher, which makes it more difficult to develop. The single oil field water drive development mode is no longer applicable, and the water drive development mode is developing in the direction of compound type.
Compound water drive method. It includes: (1) unstable water injection combined with other methods, water injection huff and puff after repeated fracturing; (2) asynchronous injection production, oil-water well exchange, repeated fracturing oil-water well exchange; (3) the combination of stratified water injection and periodic water injection, rotation water injection, gas injection, water injection huff and puff, etc.
Compound water drive material. It includes: (1) chemical flooding + CO2, carbonized water flooding (water + CO2), low salinity water flooding (water + other substances); (2) combined development of carbonized water flooding, low salinity water flooding, and other materials.
Oilfield water drive is one of the important means to supplement energy to the formation and improve oil recovery in the process of oilfield development. Both the compound water drive method and compound water drive material are faced with the challenge of low-cost and cost-effective development. At the same time, the level of water drive technology not only determines the effect of oil field development, but also determines the length of oil field development life.
From Advances in Resources Research. DOI: 10.50908/arr.2.4_99

Dealing with climate change is a major challenge in China's economic development. The impact of climate change on agricultural production and its response has been listed as the main strategic task of stabilizing China’s agricultural production. The research on the impact of climate change on crop wheat is one of the hotspots in climate change research. Based on previous studies, this paper summarizes the research progress of the effects of climate change on wheat in China from four aspects: (1) the influence of planting boundary and planting area, (2) the influence of planting system and yield, (3) the influence of quality, and (4) the influence of agricultural input.
(1) Climate change has led to varying degrees of northward migration and westward expansion of the northern boundary of the main winter wheat-producing areas in China. This trend is likely to continue in the context of future climate change. As far as the whole country is concerned, the northward shift of the planting boundary of winter wheat does not mean the expansion of the overall wheat planting area. As the winter wheat planting area gradually moves northward, the planting area in the northern region increases, while the winter wheat planting area in the southern region may be reduced.
(2) Climate warming usually leads to faster crop growth and shorter growth period, resulting in a decline in crop yield. Climate change affects not only the yield of winter wheat, but also the yield of spring wheat. Optimizing the traditional winter wheat-summer maize model and exploring new planting models is an important way to tap the high-yield potential of crops and correspond to climate change. Due to the complexity of the impact of climate change on wheat yield, a lot of meticulous and perfect research work is needed in the future, including considering a variety of meteorological indicators, comparing and evaluating the yield changes of each major wheat-producing area, and so on.
(3) The effect of the ecological environment on wheat quality is very significant, and the effect of the environment on wheat protein variation is often greater than that of wheat varieties. There are two main effects of climate change on wheat quality. One directly affects nitrogen metabolism, and the other is to affect the protein content indirectly by affecting the starch accumulation of grains.
(4) Climate change not only directly affects the growth of crops, but also changes the survival and succession of diseases and insect pests, weeds, and other organisms. This indirectly harms the growth, fertilizer application, and irrigation of wheat, and finally leads to an increase in agricultural input.
From Advances in Resources Research. DOI: 10.50908/arr.2.4_120

研究ノート

　石油は、生物起源の有機物に富む根源岩で生成されると考えられている。在来型石油貯留層の形成は、根源岩での石油生成・長距離移動・貯留岩での集積の3段階を経て形成される。また、在来型石油の貯留層は、砂岩および炭酸塩岩が主である。一方、根源岩に残され、あるいは短距離移動を経て根源岩に隣接する緻密な貯留層に留まっている石油は、タイトオイルと言う。

　タイトオイル（tight oil）は厳密な定義がなく、シェールオイル（shale oil）とタイトサンドオイル（tight sand oil）に分類できる。シェールオイルは、根源岩となる暗灰色泥岩や頁岩に吸着あるいは遊離状態で賦存した石油資源を指し、シェールガスに対応したものである。一方、長距離移動を経ておらず根源岩に隣接する緻密な貯留層に留まっている石油は、タイトサンドオイルと称し、また、中・軽質石油なのでライトタイトオイル（light tight oil）とも言われている。タイトサンドオイルは、タイトサンドガス（tight sand gas）、あるいはタイトガス（tight gas）に対応するものである。研究上では、タイトオイルをシェールオイルとタイトサンドオイルに、分けるケースと分けないケースがある。

　タイトオイル貯留層が地質構造の制約を受けることなく、面的な広がりの中に石油の賦存が期待できるものの、開発コストも高くなり、期待できる生産量は限定的である。タイトオイルの開発方式は、主に水平坑井およびフラクチャリング（水圧破砕法）を用いて行うことである。タイトオイルの生産特徴は、単一坑井の生産量が低いものの、産出時間が長い。また、貯留層における自然エネルギーの働きが悪いため、初期5年間の生産量は指数関数的に減少する。開発ブロックの生産量を維持するため、同一ブロックで多数の坑井掘削を実施することや、坑井で二次回収などを実施することが挙げられる。タイトオイルの一次回収率は8～12％にとどまる。一方、人工的に水やガスを圧入し、あるいは重複フラクチャリングの実施を経て二次回収率は25～30％に達することができる。タイトオイルの開発リスクを軽減させ、経済的に開発するためには、タイトオイル貯留層の濃集帯を評価・抽出することが重要視されている。

　非在来型天然ガス資源は、さまざまな形で賦存している。シェールガスは、頁岩（シェール）層内に滞留した天然ガス資源であり、浸透率も孔隙率も低いために従来の開発対象にはなっておらず、非在来型天然ガスに分類されている。炭層ガスは炭層の孔隙内に吸着される形で賦存し、炭層へのメタンガス吸着量は、亜炭、歴青炭、無煙炭などという具合に、石炭化度が進むほど増える傾向がある。炭層ガスが豊富かどうかは、石炭層の厚さと石炭の品質の2つを主要なパラメータとして評価される。タイトガスは、在来型ガスが貯留している地層よりも硬質な砂岩層に存在する天然ガスである。また、タイトガスの砂岩層は、単独に存在するか、在来天然ガスと混在する形である。以上の3つの非在来型天然ガスは、米国などですでに商業生産されている。一方、メタンハイドレートは、メタンを水（H2O）が囲む構造の物質であり、固体（氷のようなもの）であり、すでに海底や凍土地帯に存在することが確認されており、開発方法が現在の段階ではまだ確立されていない。水溶性ガスとは、水の中に溶解している天然ガス、あるいは、水の中に分離して存在している天然ガスを言う。それには、①微生物発酵メタン、②石油あるいはガスの貯留層から分離したガス、③石炭の堆積層に存在するガス、の3つの種類がある。水溶性ガスに関する開発実験は、日本などで行われている報告がある。

　在来型天然ガスは、メタンを主成分とする可燃性ガスであり、地層にガス単独で存在するガス田ガス、あるいは原油と共存している油田ガス（随伴ガス）に貯留している。地層に賦存する在来型天然ガスの良否は、主に孔隙率と浸透率で評価される。中国では、浸透率によって、在来型天然ガスを「高浸透率」、「中浸透率」、「低浸透率」の3種類に分類されている。また、孔隙率によっては、「高孔隙率」などの種類に分類されている。浸透率および孔隙率の係数が低くなると、天然ガスの開発は難しくなる。さらに、その係数が一定値に下回る場合、天然ガスは従来型の開発方法ができなくなり、非在来型天然ガスの範疇に入る。

　原油は多様な炭化水素の混合物となり、軽質油や重質油に分類されている。重質油は世界的に軽質油の残存可採埋蔵量に匹敵し、開発価値が高いと考えられている。また、開発コストを下げ、重質油を地下から最大限回収することは、石油業界共通の課題である。かつては、重質油の開発においての経済性は良くないと言われていたが、開発技術の進歩などによって、現在では、重質油の開発が行なわれるようになっている。
　原油の種類は、一般に決められた比重単位（API度）によって、超軽質原油、軽質原油、中質原油、普通重質油、特重質油、超重質油などに分類される。重質油とは、比重が大き、粘度が高く、従来の回収方法では地下から汲み上げられない重質化原油を言う。重質油の定義は、国や業界などによって異なる。例えば、中国では、重質油の粘度および密度によって、普通重質油、特重質油、超重質油と言う3種類に分類されている。また、中国では油層の深度の違いによって、重質油の油層を、浅油層、中等深度油層、深油層、特深油層、超深油層という5段階に分類されている。中国の重質油油層は、堆積盆地の構造、貯留層の地質的特性などによって、以下のような特徴が見られる。
　（1）重質油の集油構造は、極めて複雑である。発見された重質油の油層には、断層や地質構造、岩の性質などによって、複雑な原油、水、天然ガスの分布特性がある。
　（2）重質油の賦存油層は、かなりばらつきがある。重質油の油層は、確認埋蔵量の80％が地下800m以下にあり、その約半分は1,300～1,700mに存在している。西部地域では2,000mの油層が多く発見されているが、さらに、重質油田によって油層の深度が5,300m以上に及ぶ。
　（3）重質油の油層には、さまざまな不確実性が存在する。多くの重質油の油層周辺には地層水がある。さらに、油層と水層が多く混在している。

　重質油の回収方法には、加熱攻法（水蒸気刺激攻法、水蒸気攻法、SAGD攻法、油層内燃焼攻法、VAPEX攻法、ポンプ電熱攻法）と非加熱攻法（水攻法、化学攻法、微生物攻法、ガス攻法、HOCPT攻法）がある。
　水蒸気刺激攻法（水蒸気圧入法）は、地上に設置されたボイラーによって水蒸気を発生させ、生産坑井を通じて地下の重質油油層に圧入するものである。具体的には、生産坑井に水蒸気を圧入した後、一定期間密閉し、重質油を温めて溶かして生産する方法である。このような圧入・密閉・採掘の過程を１つの開発周期として、作業が繰り返される。
　水蒸気攻法は、地上に設置されたボイラーにより発生させた水蒸気を、圧入坑井を通じて油層に圧入して、生産坑井から重質油をとる方法である。より具体的には、水蒸気攻法では、いくつかの生産坑井と圧入坑井を開発ブロックとして組み合わせ、圧入坑井から水蒸気を油層に圧入し、加熱溶解した重質油を凝結した水とともに流動化させて、生産坑井から採取する。
　SAGD攻法（Steam-Assisted Gravity Drainage）では、二本の水平坑井（圧入坑井は生産坑井の上にある）が用いられ、上側の水平坑井から水蒸気を圧入して重質油を溶かし、水蒸気の熱を得た原油が重力によって下方に流れ、それを下側の水平坑井から回収する。また、SAGD攻法はとして、垂直坑井と水平坑井との組み合わせる方法もある。この場合、垂直坑井によって水蒸気を注入し、水平坑井から原油を生産する。
　油層内燃焼攻法（火攻法）は、圧入坑井から空気（または酸素）を油層に圧入し、地下の原油の一部を燃焼して非常に高温の熱エネルギーを発生させることによって、重質油の流動性を改善する方法。
　VAPEX攻法（VAPOR EXTRACTION）は、有機溶剤（例えばプロパンやブタンなど）を油層内に圧入し、二本の水平坑井（圧入坑井が生産坑井の上）を用いる方法。
　ポンプ電熱攻法は、ポンプに電流を流して、重質油を加熱する方法である。
　水攻法は、油層内に水を圧入して原油を押し出して採油する方法である。水攻法による原油回収は、大規模生産を可能にし、しかも経済性を備えている。
　化学攻法は、薬剤の水溶液を油層に圧入して回収率を上げるという方法である。使用する薬剤によって、界面活性剤攻法、ポリマー攻法、アルカリ攻法などに分類され、採収率向上の原理もそれぞれ異なる。
　微生物攻法では、目的微生物などを地下の油層内に圧入して増殖させ、各種の生成物を代謝させることにより、重質油を流動させ、回収率の向上を図る。
　ガス攻法は、油層内への圧入体がガス体（CO2、天然ガスなど）である。
　HOCPT攻法（Heavy Oil Cold Production Technology）は、流動性がある油層に対し、ポンプを使って、そこにある砂の除去を促進し、砂の除去で油層を変形させることにより、高浸透率チャンネルを形成して、重質油の流動性を高める方法である。また、HOCPT攻法は、CHOPS攻法（Cold Heavy Oil Production with Sand）という呼び方もある。

　現在、世界的に使われている主なエネルギー資源は石油、天然ガス、石炭、ウランなどであり、これらは一般的に在来型エネルギー資源と呼ばれている。それ以外に「非在来型エネルギー資源」と呼ばれる資源が大量に存在している。非在来型エネルギー資源の中で、天然ガスに対応するものとして、炭層ガス（コールベッド・メタン、CBM）、シェールガス、タイトガス（タイトサンドガス）、メタンハイドレート、さらに水溶性ガスなどがある。これまでは開発技術が十分には実用化されていなかった。これら非在来型ガス資源については、近年、米国を中心として採掘および採出（回収）技術が進歩し、その結果、それらの商用化・実用化へ向けての動きが活発化してきている。
　炭層ガスは、炭坑からのガス（メタン）の抽出と、地表から坑井を炭層に掘削して炭層ガスを抽出すること、に分けられる。一般的な記述は主として後者について行う。
　シェールガスは頁岩層内に滞留した天然ガスである。2000年以降、開発技術の進歩により米国で急速に進んでいる。
　タイトガスの貯留層は、浸透率が１md（ミリダルシー）より低い砂岩である。そのためタイトガス生産性が低く、さらに地層深度が深いため、開発費用がかさむ。
　メタンハイドレートはメタンを水（H2O）が囲む構造の物質であり、固体（氷のようなもの）である。ある程度の低温（0～10℃）と高圧（10Mpa以上）の条件下で生成し、海底や凍土地帯などに存在することが確認されている。
　水溶性ガスとは、水の中に溶解している天然ガス、或いは水の中に分離して存在している天然ガスを言う。それには、次の3つの種類がある。（１）微生物発酵メタン。（２）　石油あるいはガスの貯留層から分離したガス。（３）石炭の堆積層に存在するガス。

　非在来型資源であるタイトオイル資源量は豊富に存在していると推定され、有望なエネルギー資源となる可能性を秘めている。近年では、これまで開発方法が実用化されておらず、採算性も極めて悪いタイトオイル開発は活発化してきた。タイトオイルの開発を可能にした要因は大きく、①地質的賦存要因、②技術的要因、③外的要因、であると考えられる。
　地質的賦存要因は、タイトオイルの賦存特性や賦存状況を指す。タイトオイルの地質的賦存特性などを分析し、経済的なタイトオイル開発に有利な条件が整った貯留地帯を評価することは、タイトオイル開発の基本であり、開発の成否を左右する。
　技術的要因は、タイトオイル開発をめぐる開発技術であり、タイトオイル開発において重要な鍵になっている。タイトオイル貯留層の浸透率も孔隙率も低いため、井戸を掘削しても商業量の石油を生産することができない。タイトオイル開発の経済性をあげるためには、開発技術の工夫が必要である。水平坑井およびフラクチャリング（水圧破砕法）などは、開発の経済性をあげる方法である。水平坑井は、従来の垂直坑井に比べて貯留層との接触面積が大きいため、石油の回収率を大幅に向上させる。一方、フラクチャリングは、低浸透率の貯留層の流動性の改善を通じ、石油の生産能力を改善させることができる。こうした技術進歩によって開発の効率が上がり、タイトオイルの生産性を向上させる。
　外的要因は、主に規制緩和や原油価格などタイトオイルの開発を取り巻く環境である。良好な外的要因は、タイトオイル開発にとって不可欠である。米国では、長期的タイトオイルを含む非在来型資源開発に対するに資金投入や規制緩和を行っている。米国政府による規制緩なしには、タイトオイルを含む在来型資源開発の成功はないと考えられる。また、原油価格は非在来型資源の開発にも影響与える。2004年に原油価格が高騰を始めると、非在来型資源開発の状況は大きく変化した。原油価格の高騰により、タイトオイルの生産は採算に見合うものとなり、その開発が進められるようになった。

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ジャーナル紹介

※ 『Resources Data Journal』は自然科学・社会科学に関するデータ論文を掲載し、掲載範囲に試験データや観測データ、灰色文献が含まれています。
※ 『Advances in Resources Research』はエネルギー、食料資源、水資源および関連分野に関する記事を掲載しています。
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会議論文とジャーナル論文の役割
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　一般的には、学会で予備的な研究結果を発表し、関連する人々に知ってもらい、研究方法や結果の検討を改善するためにフィードバックをもらう。そのうえで、学会で発表した論文を整理し、ジャーナルに投稿することができる。ただし、二重投稿（二重出版）を避けるため、次の二点の改善が必要である。
　（１）タイトルを変更する。新しいタイトルにつけば、会議録に掲載された会議論文とジャーナル論文のタイトルが異なり、読者への混乱を避けることができる。
　（２）新規な内容を追加・拡張する必要がある。学会での情報を明示し、ジャーナル論文に少なくとも30%新しい内容が加えられていれば、二重投稿の行為には問題がない。
　なお、厳密にはジャーナルによって編集方針が異なる可能性があるため、投稿先ジャーナルの投稿規定などを確認する必要がある。

データ論文について
　データ論文とは、試験データや観測データ、計算シミュレーション結果などについて、その取得方法や処理方法を記述したものである。また、データ論文は従来の研究論文と異なり、新たな科学的知見が含まれているかどうかは問わない。データ論文を出版することによって、データの価値や活用が期待されています。データ論文誌『Resources Data Journal』では、自然科学・社会科学に関するデータ論文を掲載している。

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　学術誌は（学術雑誌、学術ジャーナル）は研究者が執筆した記事を掲載する逐次刊行物である。学術誌の記事種類は学術分野によって異なり、以下のように分類されることがある。
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　（2）総説。ある特定の主題について、これまでに公表した論文の内容を中心にまとめて新たに執筆されたもの、あるいは著者の研究成果または調査結果について著者の意見を含めて論じたもの。総説論文（Review Paper）、サーベイ論文（Survey Article）、レビュー論文とも呼ばれる。
　（3）ノート。多くの場合、Research Noteで表示されている。断片的な研究の成果であっても、新しい事実や価値あるデータを含んでいるものである。
　（4）レター。Letterで表示されている。レターの内容は、論文より短いであるが、実験結果を速報することに重点をおき、新しい事実や価値あるデータを含んでいるものである。
　（5）技術報告。Technical Reportで表示されている。独創性はなくても、独自に取得した実験データあるいは技術的検討内容をまとめたものである。
　（6）データ論文。データペーパー（Data Paper）とも呼ばれる。試験データや観測データ、計算シミュレーション結果などについて、その取得方法や処理方法を記述したものである。
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原著論文について
　原著論文は独創性のある最新の研究成果であり、学術雑誌の記事の中で高い評価を受けるものである。一般的に論文が掲載されている学術雑誌に「原著」や「原著論文」等の記載があった場合に、原著論文として認識されている。原著論文は査読があり、載っている学術雑誌の多くは学会が発行している。原著論文の書き方について、この解説をご参照ください。