JP2007513218A - 天然ガス水和物を抽出するためのシステム - Google Patents

Abstract

天然ガス水和物含有層内に位置する第1の導管を利用して天然ガス水和物から天然ガスを抽出するためのシステム。流動性を有する熱含有媒体が、第1の導管を通じて押し流され、層内の天然ガス水和物に接触する。生成した天然ガス蒸気は、第2の導管を通じて、第2の導管の出口に隣接して配置されたコレクタに送られ、天然ガスは、貯蔵設備または使用設備に送られる。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、2003年11月4日に出願された仮出願第60/517,245号に基づく非仮出願である。

発明の背景
本発明は、天然ガス水和物から天然ガスを回収する新規の有用なシステムに関する。

天然ガス水和物は、メタンなどの天然ガスおよび、水および、結晶性氷状形態とで構成された化学化合物である。天然ガス水和物は、水の凝固点よりも低い温度で形成され、通常、川底、湖底、海底などの水域の下方の層または沈殿物中に存在する。

天然ガス水和物は、非常に多くの地域で発生するにもかかわらず、天然ガス成分、たとえば、メタン、プロパン、ブタンなどをエネルギー源として使用できるように回収する活動の対象となっていない。天然ガス水和物は、非常に多くの地域に豊富に存在すると考えられている。

天然ガス水和物から天然ガスを抽出するシステムは、エネルギー分野において顕著な進歩を遂げている。

発明の概要
本発明によれば、天然ガス水和物から天然ガスを抽出する新規の有用なシステムが本明細書において提供される。

本発明のシステムは、入口および出口を有する第1の導管を利用する。第1の導管の出口は、海、湖、川などの水域の下方に通常存在する層を含む天然ガス水和物内に位置する。第1の導管の出口は、天然ガス水和物を含む沈殿物または層に埋め込まれるが、第1の導管の末端は、第1の導管の出口をより広い領域にわたって延ばす、簡単な開口部またはスパージャ型末端の形をとることができる。

この場合、水蒸気などの流動性を有する熱含有媒体は、第1の導管の入口を通じて流動性を有する熱含有媒体を天然ガス水和物含有層に送る任意の適切な手段によって押し流される。このような媒体は、天然ガス水和物結晶を天然ガス蒸気に転換するのに十分な量だけ与えられる。第1の導管のスパージャ出口は、天然ガス水和物結晶を含む層の特定の領域にわたって熱含有媒体を容易に拡散させることができる。ポンプおよび弁は、この作業を助け、第1の導管を通る熱含有媒体の量および流量を正確に調節することができる。天然ガス水和物の特定の大きな堆積物が存在する場合には複数の第1の導管を使用できることに留意されたい。さらに、熱は、他の方法によって、たとえば、電気抵抗加熱を介して天然ガス層に供給することができる。

天然ガス水和物結晶に熱を加えると、水域の下方の水底面まで上昇するガスが発生する。コレクタを使用して、天然ガス蒸気が収集され、水域の水面に導かれる。コレクタは、漏斗状部材のような多くの形をとってよい。いずれの場合も、コレクタは水底面に何らかの方法で固定されて動きを防止され、かつ層から放出される天然蒸気ガスがコレクタから逃げないようにされる。

層からコレクタへの天然ガスの移動の助けとして、入口が天然ガス層内に位置し、出口が、水底面に固定されたコレクタ内に延びるような第2の導管を使用することができる。

さらに、コレクタの内部への熱を使用して天然ガスがその水和物形態に再結晶化するのを防止することができる。モニタを使用して、コレクタ内の水位を確認し、コレクタの頂部から水底面への天然ガスの逃げを弁で調節することによって水位を調整することができる。水は、天然ガスを層からコレクタに送る第2の導管の出口に連結されていない排出口を通じてコレクタの内部に出入りすることができる。天然ガスは、コレクタから出た後、使用したり、輸送したり、貯蔵したりすることができる。

ある領域の結晶天然ガス水和物から天然ガスを回収した後、コレクタを水域の水底に沿って横方向に移動させ、収集プロセスを再開することができる。さらに、新しい第1および第2の導管を設けることができる。または、コレクタ自体の移動と同時に第1および第2の導管の位置を変更することができる。

天然ガス水和物から天然ガスを抽出する新規の有用なシステムについて上記に説明したことが明らかであろう。

したがって、本発明の目的は、製造、設置、および操作が実際的で簡単な構成部材を有する、天然ガス水和物から天然ガスを抽出するシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、水域の下方および水域の下方の水底上での動作に適した、天然ガス水和物から天然ガスを抽出するシステムを提供することである。

本発明の他の目的は、大陸に隣接する領域で動作するのが安全な、天然ガス水和物から天然ガスを抽出するシステムを提供することである。

本発明のさらに他の目的は、水域の下方の水底に沿ってある領域から他の領域に移動するのが容易な、天然ガス水和物から天然ガスを抽出するシステムを提供することである。

本発明は、特に、以下に明らかになる本発明の特定の特性および特徴に関する、他の目的および利点を有する。

本発明をよりよく理解するために、図面を参照すべきである本発明の好ましい態様についての以下の詳細な説明を参照する。

発明の好ましい態様の詳細な説明
本発明の様々な局面は、図面と一緒に検討すべきである本発明の好ましい態様についての以下の詳細な説明から明らかになろう。

本発明の好ましい態様は、参照符号10によって図示されている。システム10は、入口14および出口16を有する第1の導管12を含んでいる。弁18は、水域22の水面の上方から結晶天然ガス水和物を含む層24への、水蒸気、加熱された水、加熱された気体などの熱含有媒体の流れを調節する。天然ガス水和物は、水および硫化水素などのような他のある化学成分と組み合わされたメタン、プロパン、ブタンなどの天然ガス成分を含む結晶質である。第1の導管12の出口16は、第1の導管12の入口14から放出される熱を層24内の横方向領域にわたって拡散させる傾向のあるスパージャ26の形をしていてよい。ポンプ28はこの作業を助けることができる。温度モニタ29は、ポンプ28からの熱含有流動性物質の調節を助ける。方向矢印28は、液体や気体などの流動性を有する熱含有媒体を表している。ポンプ28などの部材は、流動性を有する熱含有媒体を、導管12を通じて、層24内に位置する天然ガス水和物から天然ガスを放出させるのに十分な量だけ押し流す。方向矢印32は、層24からの天然ガスの流れを表している。

層24から出た蒸気形態の天然ガスは、第2の導管34および36まで移動する。導管34および36は、層24の上方の過負荷層38を貫通するように配置され、水域22と水底40の下方の塊とが接する場所を示す水底40の上方の場所で層24と通じている。図1には2本の第2の導管34、36が示されているが、多数の第2の導管を同様に使用できることが明らかであろう。

本発明ではコレクタ42も使用されている。コレクタ42は、漏斗状で示されており、口部44と、水域22の水面の上方に位置するより狭い出口46とを含んでいる。コレクタ42は絶縁されていてもよい。

排出口48などの排出口は、水域22がコレクタ42の内部チャンバ50に進入する。モニタ52は、コレクタ42のチャンバ50内の水位54を検出する。このような水位54は、チャンバ50内の天然ガスの圧力を調節する弁56によって調整することができる。

コレクタ42のチャンバ50内の層24から放出される天然ガス水和物の再結晶化を防止するために、熱源58を使用することができる。加熱用媒体は流動性を有する物質、電気抵抗加熱システムなどであってよい。コレクタ42の出口46から方向矢印60の方向に出た天然ガスは、使用するか、輸送するか、貯蔵するか、または任意の所望の方法で使用することができる。典型的なアンカー62は、天然ガスが収集されている間、図1に示されているようにコレクタを水底40に保持する。

図2を参照すると、コレクタ42は、典型的なアンカー62が取り外されるときに水底40に沿って方向矢印64の方向に移動可能であることが分かる。このような場合、図2に示されているようにコレクタ42の位置を変更するときに新しい第2の導管66および68を使用することができる。新しい第1の導管を図1に示されているのと同様に使用して（図示せず）層24内に位置する天然ガス水和物に熱を加えることもできる。したがって、本発明のシステムは、図1および2に示されているシステム10の部材を再使用することによって層24から天然ガスを回収するのを可能にする。

動作時には、図1〜3を参照すると分かるように、熱は第1の導管12を通じて層24に送られ、出口16を通じてまたはスパージャ26を通じてより広い領域にわたって層24の狭い部分に送られる。層24内の天然ガス水和物の塊は、気化され、第2の導管34または36を通じて上向きに浮動される。そこから、天然ガスはコレクタ42に進入し、コレクタ42は、天然ガスを、それを使用または輸送する設備あるいは図3に示されている貯蔵設備70に送る。

上記に、本発明を完全に開示するために本発明の態様をかなり詳細に記載したが、当業者には、本発明の精神および原則から逸脱せずにこのような詳細な多数の変更を加えられることが明らかになろう。

水底を有する水域の下方で動作する本発明のシステムの断面図である。 図1に示されている水域の下方の水底を横方向に移動する本発明のコレクタの能力を示す図である。 本発明のシステムの動作を示すブロック図である。

Claims (18)

1. 水域の水底の下方の天然ガス保持層に位置する天然ガス水和物から天然ガスを抽出するためのシステムであって、以下を含むシステム：
   a. 入口および出口を含む第1の導管であって、該出口が、該水底の下方の天然ガス水和物含有層内に位置する第1の導管；
   b. 流動性を有する熱含有媒体；
   c. 該流動性を有する熱含有媒体を該第1の導管の該入口を通じて該第1の導管の該出口から天然ガス水和物含有層に、天然ガス水和物を天然ガス蒸気に転換するのに十分な量だけ押し流す手段；
   d. 入口および出口を有する第2の導管であって、天然ガス蒸気を水底の下方から該入口内に導き、かつ該第2の導管の該出口から水底の上方の場所に導く第2の導管；および
   e. 口部、出口、および該口部と出口の間の中間部を有するコレクタであって、該コレクタが、該第2の導管の該出口に隣接して配置され、該第2の導管の該出口から出る天然ガス蒸気を収集し、天然ガス蒸気が、該コレクタの該口部から入り、該コレクタの該中間部を通って、該コレクタの該出口から出るコレクタ。
2. コレクタの出口から出た天然ガス蒸気を貯蔵する手段をさらに含む、請求項1記載のシステム。
3. コレクタが、コレクタ内の天然ガス蒸気によって外される水用の排出口をさらに含む、請求項1記載のシステム。
4. コレクタ内の水位を検出するモニタをさらに含む、請求項1記載のシステム。
5. 第1の導管内に配置された温度モニタをさらに含む、請求項1記載のシステム。
6. 第1の導管が、該第1の導管の出口として働くスパージャをさらに含む、請求項1記載のシステム。
7. 第1の導管を通る流動性を有する熱含有媒体の移動を調節する弁をさらに含む、請求項1記載のシステム。
8. コレクタを通る天然ガス蒸気の流れを調節する弁をさらに含む、請求項1記載のシステム。
9. コレクタを絶縁する手段をさらに含む、請求項1記載のシステム。
10. コレクタの口部を水底に対してある位置に保持するアンカーをさらに含む、請求項1記載のシステム。
11. コレクタの出口から出た天然ガス蒸気を貯蔵する手段をさらに含む、請求項10記載のシステム。
12. コレクタが、コレクタ内の天然ガス蒸気によって外される水用の排出口をさらに含む、請求項11記載のシステム。
13. コレクタ内の水位を検出するモニタをさらに含む、請求項12記載のシステム。
14. 第1の導管内に配置された温度モニタをさらに含む、請求項13記載のシステム。
15. 第1の導管が、第1の導管の出口として働くスパージャをさらに含む、請求項14記載のシステム。
16. 第1の導管を通る流動性を有する熱含有媒体の移動を調節する弁をさらに含む、請求項15記載のシステム。
17. コレクタを通る天然ガス蒸気の流れを調節する弁をさらに含む、請求項16記載のシステム。
18. コレクタを絶縁する手段をさらに含む、請求項17記載のシステム。

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