JP2011031154A - Storage of carbon dioxide in shallow aquifer - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for restraining the consumption of energy required for carrying water to be supplied and dissolving carbon dioxide in the water when the carbon dioxide is dissolved and stored in the water. <P>SOLUTION: Carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressure-applying device 10 installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is fed from a carbon dioxide-feeding port 3 provided at the upper end of an injection well 1. Further, underground water, seawater or salt water, is pumped up from a water-taking port 8 of a water-pumping well installed in an underground aquifer of hydraulic pressure of 5-50 atmosphere in which underground water, seawater or salt water in which the carbon dioxide is to be stored, exists, and the pressurized carbon dioxide fed from a carbon dioxide-feeding port 4 provided in the underground part of the injection well is fed to the underground water, the seawater or the salt water to mix the pressurized carbon dioxide with the underground water, the seawater or the salt water to dissolve the carbon dioxide in the water. Then, the carbon dioxide concerned is discharged from a discharging port 5 provided at the lower end of the injection well in the underground aquifer, in which the underground water, seawater or salt water of hydraulic pressure of 5-50 atmosphere exists, to store the carbon dioxide. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、地球温暖化抑止のための二酸化炭素貯留・隔離技術に属する。   This invention resides in carbon capture and storage and sequestration techniques for global warming suppression.

近年の生産、流通活動により大気中に排出される二酸化炭素の排出量の増加することにより、気候変動をもたらし、さらに地球規模の広範な地域への深刻な影響が予測されている(非特許文献1)。
このことから、大気中に排出される二酸化炭素の排出量を抑制することは、世界的に解決することが迫れている課題であり、緊急に解決することが必要とされている。
二酸化炭素の排出量抑制策としては、排出される二酸化炭素を、二酸化炭素貯留・隔離する技術であるCCS (Carbon Capture and Storage)を開発することが必要とされ、その 研究が世界的に進められている。
CCSの中で最も有望とされている手法は、深度およそ1000m以深の地中帯水層に超臨界状態の二酸化炭素を注入して貯留するものである(非特許文献2)。本発明者らもこの課題に積極的に取り組んでいる。
Increasing the amount of carbon dioxide emitted into the atmosphere due to recent production and distribution activities brings about climate change and is expected to have a serious impact on a wide global area (non-patent literature) 1).
For this reason, suppressing the amount of carbon dioxide emitted into the atmosphere is an urgent issue to be solved globally and needs to be solved urgently.
As a measure to reduce carbon dioxide emissions, it is necessary to develop Carbon Capture and Storage (CCS), a technology for storing and sequestering carbon dioxide, and the research is being promoted worldwide. ing.
The most promising method in CCS is to inject and store supercritical carbon dioxide into an underground aquifer having a depth of about 1000 m or more (Non-patent Document 2). The present inventors are also actively working on this problem.

二酸化炭素貯留・隔離する場合の二酸化炭素は、超臨界状態の二酸化炭素となる。超臨界状態の二酸化炭素は地下水よりも密度が低い特性を有している。二酸化炭素貯留・隔離部位には、上部にその十分な大きさのシール層(キャップロック)を必要とすると考えられている。これは超臨界状態の二酸化炭素が地上に漏出することを防止しようとすることによる。このキャップロックは地形的に限られた地域に存在せず、また、発生した二酸化炭素をキャップロックが存在する地域に輸送し、二酸化炭素貯留・隔離輸送する場合には、大きなコストがかかる。その意味でキャップロックが存在する地域での二酸化炭素貯留・隔離の解決方法に限定される。   Carbon dioxide in the case of carbon capture and storage and sequestration is a supercritical carbon dioxide. Carbon dioxide in the supercritical state has a lower density than groundwater. It is considered that a sufficiently large sealing layer (cap lock) is required on the upper part of the carbon dioxide storage / separation site. This is because the attempts to prevent the supercritical carbon dioxide from leaking to the ground. The cap lock does not exist in a geographically limited area, and when the generated carbon dioxide is transported to an area where the cap lock exists, and carbon dioxide is stored and sequestered, a large cost is required. Is limited to resolving carbon capture and storage and sequestration in areas cap lock exists in that sense.

二酸化炭素を超臨界状態として二酸化炭素貯留・隔離するのではなく、水(淡水や海水、鹹水を含む)に溶解させた状態で地中に注入・貯留することもできる。具体的には、以下の通りである。
二酸化炭素を水に溶解した状態で送り込むこと(特許文献2 特開平3−188924号公報)、炭酸ガスをマイクロバブル化して水中に分散させる、炭酸ガスをマイクロバブル化して水中に分散させ従来に比べ効率良く液体炭酸ガス化し、液体炭酸ガス又は炭酸ガス・ハイドレートのマイクロ粒にすること(特許文献7 特開2004−050167号公報)、気泡化して注入水に混合すること(特許文献3 特開2008−6367号公報)、二酸化炭素を液化した状態で海水中に圧送すること(特許文献4 特開2000−227085公報)が知られている。深部帯水層の地下水を揚水井から地上に汲み上げて注入水を作り、注入水を前記深部帯水層に届くように設けられた注入井に脈動圧を加えて圧入し、圧入された注入水に二酸化炭素を気泡化して混合または溶解させる発明(特許文献8 特開2008−307483号公報)がある。
又、ハイドレートを生成させて貯蔵することも知られている(特許文献5 特開2003−284940号公報)。
Rather than storing and sequestering carbon dioxide as a supercritical state, it can be injected and stored in the ground in a state dissolved in water (including fresh water, seawater, and brine). Specifically, it is as follows.
Sending carbon dioxide dissolved in water (Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 3-188924), carbon dioxide gas is microbubbled and dispersed in water, carbon dioxide gas is microbubbled and dispersed in water, compared to the conventional case Liquid carbon dioxide is efficiently converted into liquid carbon dioxide or carbon dioxide hydrate microparticles (Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-050167), bubbled and mixed with injected water (Patent Document 3) No. 2008-6367), and pumping carbon dioxide into seawater in a liquefied state (Patent Document 4 JP 2000-227085 A) are known. The groundwater of the deep aquifer is pumped from the pumping well to make injection water, and the injected water is injected by applying pulsation pressure to the injection well provided to reach the deep aquifer. In addition, there is an invention in which carbon dioxide is bubbled and mixed or dissolved (Patent Document 8, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-307383).
It is also known that hydrate is generated and stored (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-284940).

二酸化炭素を溶解した水は未溶解の地下水と比べて数%程度密度が高くなる。したがって、密度の低い超臨界二酸化炭素と比べて二酸化炭素が地上に漏洩する可能性が低いとされる。この場合には、キャップロックを必要としないため、地形的な制約も少ないという利点もある。本発明者らは、二酸化炭素を水に溶解させて地中に貯留することにより、前記のCCSの手法よりも浅い深度(50〜500m)で二酸化炭素貯留が可能になることにより、燃料電池などの分散型排出源に対応したCCSの発明を完成させた(特許文献1 特願2008−296580)。そして、この方法は新しい二酸化炭素貯留・隔離技術と確立することができた。   Water containing dissolved carbon dioxide several% density is higher than the ground water undissolved. Therefore, it is said that the possibility of carbon dioxide leaking to the ground is lower than that of supercritical carbon dioxide having a low density. In this case, because it does not require a cap lock, there is an advantage that fewer geographical constraints. The present inventors have made it possible to store carbon dioxide at a shallower depth (50 to 500 m) than the above-mentioned CCS method by dissolving carbon dioxide in water and storing it in the ground. The invention of the CCS corresponding to the distributed emission source is completed (Japanese Patent Application No. 2008-296580). Then, the method could be established with the new carbon capture and storage and sequestration techniques.

炭酸ガスを液体又は超臨界状態まで圧縮する炭酸ガス圧縮装置と、海水及び/又は水からなる溶媒を圧縮・搬送する圧送ポンプと、圧縮された炭酸ガス及び溶媒が注入され、溶媒に炭酸ガスを溶解させて炭酸ガス溶解水とする1又は複数の溶解槽と、生成された炭酸ガス溶解水を地中の帯水層に圧入する地表面から帯水層まで貫通した注入井とから構成され、前記溶解槽は、密閉された容器の下部に、炭酸ガス圧縮装置から送られた炭酸ガスが注入される炭酸ガス注入口と、溶媒圧送ポンプから送られた溶媒が注入される溶媒注入口とが形成されるとともに、容器内に粒状の充填材が充填されて構成される発明(特許文献9 特開2008−238054号公報)がある。
また、高圧状態下において、炭酸ガスを溶媒に効率的かつ高い処理能力で細泡化し混入するに際し、溶媒を所定の高流速で流した主流管路を外嵌する前記炭酸ガスの供給管路を配設し、前記溶媒と炭酸ガスとを仕切る管路壁面に細孔を形成し、前記主流管路30を流れる溶媒のせん断力によって前記炭酸ガスを細泡化しながら溶媒中に混入させる。この際、ウェーバー数(We)が10以上となるように、前記溶媒の流速、前記細孔の孔径を設定する(特許文献10 特開2009−112995号公報)がある。
この他に、二酸化炭素ガスを深海に隔離する方法として、低純度二酸化炭素ガスを海中の逆J字管の短脚管内に注入し、二酸化炭素ガスが既管内を上昇する間に海水に溶解させ、既管の長脚部より深海に放出する手法が確認される(特許文献11 特開2000−70702号公報)。
A carbon dioxide gas compression device that compresses carbon dioxide gas to a liquid or supercritical state, a pressure pump that compresses and conveys a solvent composed of seawater and / or water, a compressed carbon dioxide gas and a solvent are injected, and carbon dioxide gas is injected into the solvent. It is composed of one or a plurality of dissolution tanks to be dissolved into carbon dioxide-dissolved water, and an injection well penetrating from the ground surface to the aquifer where the generated carbon dioxide-dissolved water is pressed into the ground aquifer, The dissolution tank has a carbon dioxide gas inlet through which a carbon dioxide gas sent from a carbon dioxide compressor is injected and a solvent inlet through which a solvent sent from a solvent pump is injected into a lower part of a sealed container. There is an invention (Patent Document 9 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-238054) that is formed and filled with a granular filler in a container.
In addition, when the carbon dioxide gas is bubbled into the solvent efficiently and with high processing capacity under high pressure conditions, the carbon dioxide gas supply line that externally fits the main flow line through which the solvent is flowed at a predetermined high flow rate is provided. It arrange | positions, a pore is formed in the pipe wall surface which partitions off the said solvent and carbon dioxide, The said carbon dioxide is mixed in a solvent, making it foam fine with the shear force of the solvent which flows through the said mainstream pipe 30. At this time, the flow rate of the solvent and the pore diameter of the pores are set so that the Weber number (We) is 10 or more (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-112995).
In addition, as a method of isolating carbon dioxide gas in the deep sea, low-purity carbon dioxide gas is injected into the short leg tube of the reverse J-shaped tube in the sea, and the carbon dioxide gas is dissolved in seawater while rising in the existing pipe. Then, a method of discharging into the deep sea from the long legs of the existing pipe is confirmed (Patent Document 11 JP 2000-70702 A).

以上の述べてきたことからわかることは、二酸化炭素を水に溶解した状態で貯留部分に送り込む従来の方法では、地上で水に二酸化炭素を混合させる方法が採用されている。これらの方法では地上で水を二酸化炭素と同程度まで加圧する必要がある。二酸化炭素溶解水を地中に注入しようとする場合には、二酸化炭素溶解水には更に静水圧による加圧が加わる。したがって、注入井の出口では、地上で二酸化炭素溶解水を製造するためのエネルギーのほかに、二酸化炭素溶解水の静水圧による加圧エネルギーを必要とする。
例えば、深度200mに20気圧の二酸化炭素分圧を持つ溶解水を注入する場合に、二酸化炭素溶解水は二酸化炭素の溶解のために地上で全圧は20気圧まで加圧される必要があり、放出点で静水圧による加圧で全圧は40気圧程度になる(放出点における差圧は20気圧程度)。一方、二酸化炭素分圧が1気圧程度であれば、放出点における差圧は1気圧程度になるが、貯留できる二酸化炭素の量は減少する結果となる。
このように差圧が存在することは、注入点付近の水圧の大きな変化をもたらし、地層構造の破壊や二酸化炭素溶解水の広範囲な拡散に伴う地表への漏洩の可能性が大きくなることが懸念される。
従って、注入井出口に背圧制御弁を設置するなどの処置をする必要がある。この場合に制御弁で減圧した分のエネルギーは無駄になるため、二酸化炭素溶解水を注入するための必要エネルギーが大きくなる点が懸念される。
As can be understood from the above description, in the conventional method in which carbon dioxide is dissolved in water and sent to the storage portion, a method of mixing carbon dioxide with water on the ground is adopted. In these methods, it is necessary to pressurize water to the same extent as carbon dioxide on the ground. When carbon dioxide-dissolved water is to be injected into the ground, pressurization by hydrostatic pressure is further applied to the carbon dioxide-dissolved water. Therefore, at the outlet of the injection well, in addition to the energy for producing the carbon dioxide-dissolved water on the ground, the pressurizing energy by the hydrostatic pressure of the carbon dioxide-dissolved water is required.
For example, when injecting dissolved water having a carbon dioxide partial pressure of 20 atm at a depth of 200 m, the carbon dioxide-dissolved water needs to be pressurized to 20 atm on the ground in order to dissolve carbon dioxide, The total pressure becomes about 40 atm by pressurization by hydrostatic pressure at the release point (the differential pressure at the release point is about 20 atm). On the other hand, if the carbon dioxide partial pressure is about 1 atm, the differential pressure at the release point is about 1 atm, but the amount of carbon dioxide that can be stored is reduced.
The existence of differential pressure in this way leads to a large change in the water pressure near the injection point, and there is a concern that the possibility of leakage to the surface due to the destruction of the geological structure and the widespread diffusion of carbon dioxide-dissolved water will increase. Is done.
Therefore, it is necessary to take measures such as installing a back pressure control valve at the injection well outlet. In this case, since the energy reduced by the control valve is wasted, there is a concern that the energy required for injecting the carbon dioxide-dissolved water increases.

二酸化炭素を水中に溶解させた状態で貯留する方法にあっては、使用する水の供給に必要とするエネルギーをいかに抑制することできるかということが重要な解決策となる。次に、気体である二酸化炭素をどのようにして水中に十分に溶解させた状態として貯留するかを解決することが重要である。これらの問題点を解決する技術開発が緊急に求められている。
特願2008−296580号 特開平3−188924号公報 特開2008−6367号公報 特開2000−227085号公報 特開2003−284940号公報 特開2006−88129号公報 特開2004−50167号公報 特開2008−307483号公報 特開2008−238504号公報 特開2009−112995号公報 特開2000−70702号公報 IPCC、IPCC 4th assessment report、Working Group I Report “The Physical Science Basis”、2007年、Cambridge University Press IPCC、“IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”、Chapter 5、2005年、Cambridge University Press Peebles, F. N. and Garber, H. J.: Studies on the motion of gas bubbles in liquids, Chemical Engineering Progress., 49−2 (1953), 88−97.
In a method of storing carbon dioxide dissolved in water, an important solution is how to suppress energy required for supplying water to be used. Next, it is important to solve how carbon dioxide, which is a gas, is stored as a sufficiently dissolved state in water. There is an urgent need for technological development to solve these problems.
Japanese Patent Application No. 2008-296580 Japanese Patent Laid-Open No. 3-188924 JP 2008-6367 A JP 2000-227085 A JP 2003-284940 A JP 2006-88129 A JP 2004-50167 A JP 2008-307383 A JP 2008-238504 A JP 2009-112995 A JP 2000-70702 A IPCC, IPCC 4th assessment report, Working Group I Report “The Physical Science Basis”, 2007, Cambridge University Press IPCC, “IPCC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage”, Chapter 5, 2005, Cambridge University Press Peebles, F.E. N. and Garber, H .; J. et al. : Studies on the motion of gas bubbles in liquids, Chemical Engineering Progress. , 49-2 (1953), 88-97.

本発明が解決しようとする課題は、使用する水の供給に必要とするエネルギーをいかに抑制することできるかということ、次に、気体である二酸化炭素を効果的に水中に十分に溶解させた状態として貯留するということを解決することである。   The problem to be solved by the present invention is how to suppress the energy required for supplying the water to be used, and then the state in which carbon dioxide, which is a gas, is effectively sufficiently dissolved in water It is to solve that it stores.

本発明者らは鋭意前記課題について取り組み以下の点を見出して、本発明を完成させた。
(1) (ア)従来の方法に見られる、地上で加圧した二酸化炭素を水に混合させた後に、水圧5〜50気圧の場所であり、地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に対して注入井から供給して貯留する場合には、注入する部位では大きな差圧を生じ、制御弁などを通して減圧する必要がある。これを改良するために以下の改良を行った。
(イ) 貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する二酸化炭素の貯留方法。
その結果、注入井地中部に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口では、差圧は従来の場合よりも小さくすることができるので、制御弁などによる減圧分のエネルギー損失を軽減でき、必要なエネルギーの一部を抑制することができることを見出した。
(2) (ア)注入井に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水と混合する場合には、二酸化炭素の溶解量を多くし、溶解速度をできるだけ速くすることが解決策となる。
前記の条件下に、二酸化炭素の溶解量を多くするためには、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水等の水に二酸化炭素濃度を増加させることが必要となる。二酸化炭素濃度の増加率は、下記の式で示される式に従うことが知られている。
(Kg/m/s)は、二酸化炭素を水に溶解させたことによる水中での二酸化炭素濃度の増加率である。
式中、kは交換速度(m/s)と呼ばれる係数である。具体的には、液相の乱れの強度により規定される定数である。
S(Kg/m/atm)とΔfCO(atm)は、それぞれ液相の二酸化炭素溶解度と二酸化炭素ガスの圧力と水の二酸化炭素分圧の差を表す。
A/Vは、二酸化炭素の気泡について単位体積あたりの気液界面の表面積の総和(m/m)を表す。
Rwは二酸化炭素が必要とする単位体積あたりの水の体積比(m/m)である。
これらのパラメータのうち、kとA/V以外のパラメータは、二酸化炭素の地中への注入率や地中条件で決定されるため、二酸化炭素の溶解速度を直接大きくするためには、kとA/Vを大きくすることが効果的であるということができる。
kは液相の乱れの強度により規定される定数である。実験による流れの結果より定めることができる定数である。
A/Vは二酸化炭素を実際に溶解させるときに発生する二酸化炭素の気泡に応じて定まる値である。A/Vの値を大きくすること、具体的には、単位体積あたりの気液界面を大きくするためには、二酸化炭素ガスを微細な気泡にすることが一般的な方法として知られている(例えば、特許文献3 特開2008−6367号公報)。前記の方法では、地上から二酸化炭素の気泡と溶媒となる水を地上で混合し深海に注入する方法による。本発明の方法において本発明者らが独自の方法により定めた。
これらについて実験により定めた内容は以下の通りである。
(3) 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。この点について本発明者らは実験により見出した。
直径5mm以下の気泡状とした点は気泡発生手段により、直径5mm以下の気泡を形成するものである。
(4) 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
(5) 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
(6) 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
(7) 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
(8) 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
The present inventors diligently addressed the above-mentioned problems and found the following points to complete the present invention.
(1) (A) In the ground where underground water, seawater or flood water exists, after mixing carbon dioxide pressurized on the ground with water, as seen in conventional methods, When the aquifer is supplied from an injection well and stored, a large differential pressure is generated at the injection site, and it is necessary to reduce the pressure through a control valve or the like. In order to improve this, the following improvements were made.
(Ii) Pressurize the carbon dioxide to be stored with a pressurizing device installed on the ground, supply the pressurized carbon dioxide from the carbon dioxide supply port at the top of the injection well, and store the carbon dioxide. The underground water, seawater or flooded water is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or inundated water exists. Pressurized carbon dioxide supplied from a carbon dioxide supply port provided in the middle part is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is supplied to underground water, seawater or brine. Mixed and dissolved in the groundwater, 5-50 atm underground water, seawater or underground water in which the carbon dioxide is dissolved from the outlet at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer Released as a mixture with water, seawater or brine A carbon dioxide storage method for storing carbon dioxide.
As a result, at the underground water, seawater, or brine supply port located in the middle of the injection well, the differential pressure can be made lower than in the conventional case, reducing the energy loss due to pressure reduction due to control valves, etc. And found that a part of the required energy can be suppressed.
(2) (A) Supplying pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the injection well to underground water, seawater or brine, and supplying the pressurized carbon dioxide underground When mixing with water, seawater or brine, the solution is to increase the dissolution rate of carbon dioxide and increase the dissolution rate as much as possible.
In order to increase the amount of carbon dioxide dissolved under the above conditions, it is necessary to increase the carbon dioxide concentration in water such as underground water, seawater, or brine. It is known that the increasing rate of the carbon dioxide concentration follows the formula shown by the following formula.
F w (Kg / m 3 / s) is an increase rate of carbon dioxide concentration in water due to dissolution of carbon dioxide in water.
In the equation, k is a coefficient called exchange rate (m / s). Specifically, it is a constant defined by the strength of the turbulence of the liquid phase.
S (Kg / m 3 / atm) and ΔfCO 2 (atm) represent the difference between the carbon dioxide solubility in the liquid phase, the pressure of carbon dioxide gas, and the carbon dioxide partial pressure of water, respectively.
A / V represents the total surface area (m 2 / m 3 ) of the gas-liquid interface per unit volume for carbon dioxide bubbles.
Rw is the volume ratio (m 3 / m 3 ) of water per unit volume required by carbon dioxide.
Among these parameters, the parameters other than k and A / V are determined by the injection rate of carbon dioxide into the ground and the ground conditions. Therefore, in order to directly increase the dissolution rate of carbon dioxide, k and It can be said that it is effective to increase A / V.
k is a constant defined by the strength of the turbulence of the liquid phase. It is a constant that can be determined from the flow results from experiments.
A / V is a value determined according to carbon dioxide bubbles generated when carbon dioxide is actually dissolved. In order to increase the value of A / V, specifically, to increase the gas-liquid interface per unit volume, it is known as a general method to make carbon dioxide gas into fine bubbles ( For example, patent document 3 Unexamined-Japanese-Patent No. 2008-6367). In the above method, carbon dioxide bubbles and water as a solvent are mixed on the ground and injected into the deep sea from the ground. In the method of the present invention, the present inventors determined by an original method.
The contents determined by experiments are as follows.
(3) Underground water, seawater, or flooded water from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or flood water in which the carbon dioxide is to be stored are present. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized dioxide Mixing and dissolving carbon in underground water, seawater, or brine, the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2. Under the following conditions, carbon dioxide is mixed with underground water, seawater, or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and the flow rate is higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or injection well. Of water, seawater or A mixed-phase flow of flooded water is made to flow down in the injection well, and carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the dissolution zone in the injection well. The present inventors have found this point through experiments.
The bubble-shaped point having a diameter of 5 mm or less forms a bubble having a diameter of 5 mm or less by the bubble generating means.
(4) Underground water, seawater, or flooded water from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or flood water in which the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized dioxide Mixing and dissolving carbon in underground water, seawater, or brine, the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2. Under the following conditions, carbon dioxide is mixed with underground water, seawater, or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and the flow rate is higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or injection well. Of water, seawater or Carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in the melting section of the injection well as a spiral flow by using a mixed-phase flow of brine and using a static stirrer.
(5) Underground water, seawater or flooded water from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater or flood water in which the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized dioxide Mixing and dissolving carbon in underground water, seawater, or brine, the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2. Under the following conditions, carbon dioxide is mixed with underground water, seawater, or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and the flow rate is higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or injection well. Of water, seawater or Carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in the dissolution zone in the injection well by passing it through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well as a multiphase flow of brine.
(6) Underground water, seawater, or flooded water from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or flood water in which carbon dioxide is to be stored are present. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized dioxide Mixing and dissolving carbon in underground water, seawater or brine to separate and supply carbon dioxide from multiple carbon dioxide supply ports provided in the injection well, mix and pressurize carbon dioxide and underground Water, seawater or brine water volume ratio (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine as bubbles with a diameter of 5 mm or less Set on the ground or in the injection well A mixed pump of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine is used, and the carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in the dissolution zone in the injection well.
(7) Underground water, seawater or flooded water from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water in which the carbon dioxide is to be stored is present. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized dioxide Mixing and dissolving carbon in underground water, seawater or brine to separate and supply carbon dioxide from multiple carbon dioxide supply ports provided in the injection well, pressurized carbon dioxide and underground water The volume ratio of seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine as bubbles with a diameter of 5 mm or less, Installed on the ground or in the injection well The mixed flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine is higher than the bubble rising speed by the pump, and by using a static stirrer, it is allowed to flow down as a spiral flow and carbon dioxide is dissolved in the dissolution zone in the injection well. Dissolve in underground water, seawater or brine.
(8) Underground water, seawater, or flooded water from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or flood water in which the carbon dioxide is to be stored are present. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized dioxide Mixing and dissolving carbon in underground water, seawater or brine will split and supply carbon dioxide from multiple carbon dioxide supply ports provided in the injection well, The volume ratio of water, seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles having a diameter of 5 mm or less, Installed on the ground or in the injection well The flow rate is higher than the rising speed of the bubbles by the pump, and it is made to flow through the structure that reduces the cross-sectional area of the injection well by making it a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine. Carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the dissolution zone.

本発明によれば、二酸化炭素を加圧した状態で注入井の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。二酸化炭素を溶解している地下の水、海水または鹹水の放出口と同程度の深度の地下から採水した地下の水、海水または鹹水と、注入井の供給口と放出口の間に設けられている混合部で混合させることにより、従来の地上で二酸化炭素と溶媒となる水と混合させる方法と比較して、注入井の注入点における差圧を軽減できるため、制御弁などによる減圧分のエネルギー損失を軽減できる。また、地下の水、海水または鹹水中に二酸化炭素を特定の条件下に地下の水、海水又は鹹水との混合物とするものであり、十分に二酸化炭素を含ませることができる。   According to the present invention, the pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port of the injection well in a state where the carbon dioxide is pressurized is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized Carbon dioxide is mixed and dissolved in underground water, seawater or brine, and the outlet at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where underground water, seawater or brine is present at a water pressure of 5 to 50 atmospheres. Thus, carbon dioxide is released as a mixture with underground water, seawater or brine in which carbon dioxide is dissolved. Between ground water, seawater or brine collected from underground at the same depth as the discharge port of underground water, seawater or brine that dissolves carbon dioxide, and between the inlet and outlet of the injection well. Compared with the conventional method of mixing carbon dioxide and water as a solvent by mixing in the mixing section, since the differential pressure at the injection point of the injection well can be reduced, Energy loss can be reduced. In addition, carbon dioxide is mixed with underground water, seawater, or brine under specific conditions in underground water, seawater, or brine, and carbon dioxide can be sufficiently contained.

本発明を図1により説明する。
分散型発電システム(図示せず)より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置10及び加圧設備11を経て、注入井1の上端に送られ、注入井1に設けられた二酸化炭素の供給口3より注入井1中に供給する。注入井1に注入される二酸化炭素にかける圧力は、二酸化炭素を貯留しようとしている場所に貯留するための供給量を供給するために必要な損失水頭より算出される圧力である。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている採水口8より地下の水、海水または鹹水を採水し、地下の水、海水または鹹水の配水管13により送られてくる地下の水、海水または鹹水中に対して注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口4より前記加圧された二酸化炭素を供給し、前記加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水を混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口5より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。地下の水、海水または鹹水の配水管13により送られてくる地下の水、海水または鹹水をどの程度の高さまで揚水するかは設置場所の地形や設置場所に設置した場合の運転のしやすさなどを考慮して検討する。図1では地上に揚水することなく、海水中に設けられた設備の場合を示している。
The present invention will be described with reference to FIG.
Carbon dioxide generated from a distributed power generation system (not shown) is sent to the upper end of the injection well 1 through the separation and recovery device 10 and the pressurizing equipment 11, and the carbon dioxide supply port 3 provided in the injection well 1. Then, it is fed into the injection well 1. The pressure applied to the carbon dioxide injected into the injection well 1 is a pressure calculated from a loss head necessary for supplying a supply amount for storing carbon dioxide in a place where carbon dioxide is to be stored.
Underground water, seawater, or flooded water is collected from a water sampling port 8 provided in an underground aquifer of 5-50 atm. The pressurized carbon dioxide from the carbon dioxide supply port 4 provided in the underground portion of the injection well with respect to the underground water, seawater or brine sent from the water, seawater or brine water distribution pipe 13 Supply carbon, mix the pressurized carbon dioxide with underground water, seawater or brine, dissolve carbon dioxide in underground water, seawater or brine, and subsurface water and seawater with a water pressure of 5 to 50 atmospheres Or it discharge | releases from the discharge port 5 of the lower end of the injection well provided in the underground aquifer in which a flood water exists as a mixture which melt | dissolved the carbon dioxide in underground water, seawater, or the brine, and stores a carbon dioxide. The level of underground water, seawater, or flooded water sent by underground water, seawater, or flooded water distribution pipes 13 is determined according to the height of the installation location and the ease of operation when installed at the installation location. Consider the above. FIG. 1 shows a case of equipment provided in seawater without pumping the ground.

図2は、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水した後、配水管を経て、二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給する場合を示している。
分散型発電システム(図示せず)より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置10及び加圧設備11を経て注入井1の上端に送られ、注入井1に設けられた二酸化炭素の供給口3より、注入井1に供給する。注入井1に注入される二酸化炭素にかける圧力は、二酸化炭素を貯留しようとしている場所に貯留するための供給量を供給するために必要な損失水頭より算出される圧力である。
一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井6の採水口8より地下の水、海水または鹹水を採水し、地上まで揚水したのち、地上に設置されている供給路7を経由し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管13を経て、注入井の地中部分に設けられている、二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を、地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口5より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
FIG. 2 shows a sample of water collected from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or flood water in which carbon dioxide is to be stored exists. After pumping up, the case where pressurized carbon dioxide supplied from a carbon dioxide supply port is supplied to the underground water, seawater or brine is supplied to the brine through the distribution pipe.
Carbon dioxide generated from a distributed power generation system (not shown) is sent to the upper end of the injection well 1 via the separation and recovery device 10 and the pressurizing equipment 11, and from the carbon dioxide supply port 3 provided in the injection well 1. To the injection well 1. The pressure applied to the carbon dioxide injected into the injection well 1 is a pressure calculated from a loss head necessary for supplying a supply amount for storing carbon dioxide in a place where carbon dioxide is to be stored.
On the other hand, underground water, seawater or flooded water from a sampling port 8 of a pumping well 6 provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater or flooded water in which carbon dioxide is to be stored exists. The water is pumped up to the ground, and then supplied to the underground portion of the injection well via the supply pipe 7 installed on the ground, through the underground water, seawater, or brine distribution pipe 13 in the injection well. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 is supplied to the submerged water in underground water, seawater or brine, mixed with the pressurized carbon dioxide, Dissolved in underground water, seawater or brine, and from the outlet 5 at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or brine is present at a water pressure of 5 to 50 atmospheres, As a mixture of carbon dioxide dissolved in water, seawater or brine Release, and storing the carbon dioxide.

上記いずれの二酸化炭素の貯留方法において、前記水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口5と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口8は一定の距離を置くことが必要である。揚水井6の採水口8より採水する地下の水、海水または鹹水と、注入井の下端の放出口5より放出される二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水混合物が一緒にならないようにするための配慮である。この距離を長くすれば問題はないが、揚水井6の採水口8より採水する地下の水、海水または鹹水に必要は動力費がかさむ結果となる。後で述べる実施例1と2および帯水層を模した水槽に二酸化炭素溶解水を放出し、放出点周辺の模擬帯水槽内の水をサンプリングした結果、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの5倍以上の距離を隔てて設置されていることが有効であるとする結果より定めたものである。
設置場所に応じて変化することを考慮すると、数値には変化することがあり得る。
In any one of the above carbon dioxide storage methods, the discharge port 5 at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water having a water pressure of 5 to 50 atmospheres exists, and the underground It is necessary to set a certain distance for the well 8 of the pumping well provided in the groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where carbon dioxide in which water, seawater or brine is present is stored. The underground water, seawater or brine collected from the sampling well 8 of the pumping well 6 and the underground water, seawater or brine mixture in which carbon dioxide released from the outlet 5 at the lower end of the injection well is dissolved are not combined. It is consideration to make it. If this distance is increased, there will be no problem, but the necessity for underground water, seawater or dredged water sampled from the sampling port 8 of the pumping well 6 results in increased power costs. As a result of discharging carbon dioxide-dissolved water to a tank simulating Examples 1 and 2 and an aquifer described later and sampling water in a simulated aquifer around the discharge point, the aquifer stored horizontally from the discharge port It is determined from the result that it is effective to be installed at a distance of 5 times or more the thickness of the layer.
In consideration of changing according to the installation location, the numerical value may change.

二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水と混合する場合に、二酸化炭素の溶解量を多くし、溶解速度を高めるたまに、以下の条件が採用される。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
注入井の溶解区間における気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2以下の状態に調整することは、後述する実施例により確認して定めた。0.2を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2から更に減少させることは、最終的には二酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はこの値より小さい値を設定することは可能である。この場合には二酸化炭素を貯蔵できる量も減少する。
二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として供給することが混合溶解させるうえでは有効である。二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状とするために細い孔径の二酸化炭素の供給口を通過させて供給する。
図1及び2の前提条件で例を挙げると、二酸化炭素は地下の水、海水又は鹹水の体積流量の20%以下の体積流量にする必要がある。地下の水、海水又は鹹水の体積流量は貯留する二酸化炭素の量と深度によって決定され、図1の条件では289l/minである。従って、二酸化炭素の体積流量は58l/minである必要がある。
混相流の流速に関しては、非特許文献3の文献から直径5mm以下の気泡の上昇速度は最大で0.4m/sであるため、それ以上の流速であれば気泡を流下させることができる。上記の地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素の体積流量を考慮すると、直径12cm以下の圧入井に対して上記の体積流量だけ圧入できるポンプを使用すれば、必要とする流速を得ることができる。
When supplying pressurized carbon dioxide supplied from a carbon dioxide supply port to underground water, seawater or brine, and mixing the pressurized carbon dioxide with underground water, seawater or brine, The following conditions are adopted every time the amount of carbon dissolved is increased and the dissolution rate is increased.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or inundation where carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 provided in the underground part of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground The volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2 or less. Yes, carbon dioxide in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and carbon dioxide and underground water at a flow rate higher than the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well, Mixed seawater or brine And the flow, through the injection well by a stream of water carbon dioxide underground in dissolution zone 2 in injection well, is dissolved in sea water or brine.
The adjustment of the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) in the melting section of the injection well to a state of 0.2 or less was confirmed and determined by an example described later. Exceeding 0.2 is not appropriate as a result of the excessive presence of carbon dioxide. It is not preferable to further reduce the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) from 0.2, which ultimately leads to a reduction in the amount of carbon dioxide stored. The lower limit can be set to a value smaller than this value. In this case, the amount of carbon dioxide that can be stored also decreases.
Supplying carbon dioxide in the form of bubbles having a diameter of 5 mm or less is effective for mixing and dissolving. In order to make carbon dioxide into bubbles having a diameter of 5 mm or less, the carbon dioxide is supplied through a supply port of carbon dioxide having a small hole diameter.
Taking the preconditions of FIGS. 1 and 2 as an example, carbon dioxide needs to have a volumetric flow rate of 20% or less of the volumetric flow rate of underground water, seawater or brine. The volumetric flow rate of underground water, seawater or brine is determined by the amount and depth of carbon dioxide stored, and is 289 l / min under the conditions of FIG. Therefore, the volume flow rate of carbon dioxide needs to be 58 l / min.
Regarding the flow rate of the multiphase flow, the rising speed of the bubbles having a diameter of 5 mm or less is 0.4 m / s at the maximum from the document of Non-Patent Document 3, so that the bubbles can flow down at a flow rate higher than that. In consideration of the volume flow of the above-mentioned underground water, seawater or brine, and carbon dioxide, if a pump that can press-fit only the volume flow described above is used for a press-fit well having a diameter of 12 cm or less, the required flow rate can be obtained. .

上記処理を行う際に、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる事が行なわれる。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口8より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
When performing the above treatment, carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the melt zone in the injection well as a spiral flow by using a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine and using a static stirrer. It is done.
Underground water, seawater or dredged water is collected from the water intake 8 of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water in which carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 provided in the underground portion of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is supplied. Mixing and dissolving in underground water, seawater or brine, the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less Carbon dioxide and underground water, which is in a state, is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and the flow rate is higher than the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well. , Seawater or brine And phase flow, by using a static stirrer to dissolve the carbon dioxide in the dissolution section 2 in injection well as spiral flow of water underground, the sea water or brine.

二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることも有効である。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。
Dissolve carbon dioxide in underground water, seawater, or brine in the melting section of the injection well by passing it through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well, using a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine. It is also effective to make it.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or inundation where carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground part of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is supplied to the underground Mixing and dissolving in water, seawater or brine will cause the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) to be 0.2 or less , Carbon dioxide in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and the flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or injection well, carbon dioxide and underground water, seawater Or mixed phase And then, passing the structure in to reduce the cross-sectional area of the injection well.
The structure in which the cross-sectional area of the pipe is reduced refers to a pipe orifice, a nozzle, and a venturi pipe.

注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
It is effective to divide and supply carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. Mixed and dissolved in water, seawater or brine, split carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, mixed and pressurized carbon dioxide and underground water, The volume ratio of seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less. Or installed in the injection well Pumped by a flow rate of more than the rising speed of the bubbles, the carbon dioxide and underground water, and mixed flow of sea water or brackish water carbon dioxide underground in lysis zone in the injection well, it is dissolved in sea water or brine.

注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、スタティックスターラーを用いてらせん流とすることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
It is effective to divide and supply carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well and to form a spiral flow using a static stirrer.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. It can be mixed and dissolved in water, seawater or brine, splitting and supplying carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater Or the volume ratio (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles having a diameter of 5 mm or less, Po installed in the injection well By using a static stirrer, the carbon dioxide is submerged in the dissolution zone in the injection well by using a static stirrer. Dissolve in water, seawater or brine.

注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
It is effective to divide and supply carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well and to pass through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. It can be mixed and dissolved in water, seawater or brine, splitting and supplying carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater Or the volume ratio (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and injected on the ground or injected. Pong installed in the well This is a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine, which has a flow rate higher than the rising speed of the bubbles, and passes through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well, allowing it to flow down and dissolve in the injection well. Carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the section.

未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する。   Carbon dioxide that has remained in an undissolved state and could not be flowed down as a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine is trapped by the mesh in the water distribution pipe installed in the injection well and injected. Prevents the well from reaching the pressurized carbon dioxide supply port of the well.

揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することが有効である。   It is effective to use multiple pumping wells, and at least one of them is used as an observation well for monitoring the abundance of carbon dioxide contained in the groundwater, seawater or brine collected. is there.

注入井中に二酸化炭素の供給配管及び地下の水、海水又は鹹水の配水管を別々に設置することにより、確実に二酸化炭素及び地下の水、海水又は鹹水の輸送を行なうことができる。
本発明を図3により説明する。
分散型発電システム(図示せず)より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置10及び加圧設備11を経て、注入井1の上端に送られ、注入井1に設けられた二酸化炭素の供給口3より二酸化炭素の供給配管9に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている採水口8より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管13より送られてくる地下の水、海水または鹹水中に対して注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より前記加圧された二酸化炭素を供給し、前記加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水を混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口5より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
地下の水、海水または鹹水の配水管13により送られてくる地下の水、海水または鹹水をどの程度の高さまで揚水するかは設置場所の地形や設置場所に設置した場合の運転のしやすさなどを考慮して検討する。図3では地上に揚水することなく、海水中に設けられた設備の場合を示している。
By separately installing a carbon dioxide supply pipe and underground water, seawater or brine distribution pipes in the injection well, carbon dioxide and underground water, seawater or brine can be reliably transported.
The present invention will be described with reference to FIG.
Carbon dioxide generated from a distributed power generation system (not shown) is sent to the upper end of the injection well 1 through the separation and recovery device 10 and the pressurizing equipment 11, and the carbon dioxide supply port 3 provided in the injection well 1. From the sampling port 8 provided in the underground aquifer where the water pressure is 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or brine in which carbon dioxide is to be stored is present. Groundwater, seawater or brine is sampled and installed in the underground part of the injection well for underground water, seawater or brine sent from the underground water, seawater or brine distribution pipe 13 in the injection well The pressurized carbon dioxide is supplied from a carbon dioxide supply port 4 of a distribution pipe of underground water, seawater, or brine, and the pressurized carbon dioxide and underground water, seawater, or brine are mixed. Carbon dioxide, underground water, seawater or Dissolved in water, from the outlet 5 at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where there is underground water, seawater or brine with a water pressure of 5 to 50 atmospheres, into underground water, seawater or brine The carbon dioxide is released as a dissolved mixture, and the carbon dioxide is stored.
The level of underground water, seawater, or flooded water sent by underground water, seawater, or flooded water distribution pipes 13 is determined according to the height of the installation location and the ease of operation when installed at the installation location. Consider the above. FIG. 3 shows a case of equipment provided in seawater without pumping to the ground.

図4は、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水したのち、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水中に供給する場合を示している。
分散型発電システム(図示せず)より発生ずる二酸化炭素を、分離回収装置10及び加圧設備11を経て注入井1の上端に送られ、注入井1に設けられた二酸化炭素の供給口3より、二酸化炭素の供給配管9に供給する。注入井1に注入される二酸化炭素にかける圧力は、二酸化炭素を貯留しようとしている場所に貯留するための供給量を供給するために必要な損失水頭より算出される圧力である。
一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井6の採水口8より地下の水、海水または鹹水を採水し、地上まで揚水したのち、地上に設置されている供給路7を経由し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管13を経て、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を、地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口5より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
FIG. 4 is a drawing of water from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater, or flood water in which carbon dioxide is to be stored is present. After pumping up, the pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port is supplied to the underground water, seawater or brine through the underground water, seawater or brine distribution pipes in the injection well. ing.
Carbon dioxide generated from a distributed power generation system (not shown) is sent to the upper end of the injection well 1 via the separation and recovery device 10 and the pressurizing equipment 11, and from the carbon dioxide supply port 3 provided in the injection well 1. , And supplied to the carbon dioxide supply pipe 9. The pressure applied to the carbon dioxide injected into the injection well 1 is a pressure calculated from a loss head necessary for supplying a supply amount for storing carbon dioxide in a place where carbon dioxide is to be stored.
On the other hand, underground water, seawater or flooded water from a sampling port 8 of a pumping well 6 provided in a groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where underground water, seawater or flooded water in which carbon dioxide is to be stored exists. The water is pumped up to the ground, and then supplied to the underground portion of the injection well via the supply pipe 7 installed on the ground, through the underground water, seawater, or brine distribution pipe 13 in the injection well. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 of the distribution pipe of the underground water, seawater or brine is supplied to the underground water, seawater or brine and injected into the brine. The carbon dioxide is mixed with the generated carbon dioxide, and the carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine and injected into the underground aquifer where underground water, seawater or brine is present at a water pressure of 5 to 50 atmospheres. From the outlet 5 at the bottom of the well, to underground water, seawater or flooded water Released as a mixture prepared by dissolving carbon oxide, storing the carbon dioxide.

上記いずれの二酸化炭素の貯留方法において、前記水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口5と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口8は一定の距離を置くことが必要である。揚水井6の採水口8より採水する地下の水、海水または鹹水と、注入井の下端の放出口5より放出される二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水混合物が一緒にならないようにするための配慮である。この距離を長くすれば問題はないが、揚水井6の採水口8より採水する地下の水、海水または鹹水に必要は動力費がかさむ結果となる。後で述べる実施例1と2および帯水層を模した水槽に二酸化炭素溶解水を放出し、放出点周辺の模擬帯水槽内の水をサンプリングした結果、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの5倍以上の距離を隔てて設置されていることが有効であるとする結果より定めたものである。
設置場所に応じて変化することを考慮すると、数値には変化することがあり得る。
In any one of the above carbon dioxide storage methods, the discharge port 5 at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water having a water pressure of 5 to 50 atmospheres exists, and the underground It is necessary to set a certain distance for the well 8 of the pumping well provided in the groundwater aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres where carbon dioxide in which water, seawater or brine is present is stored. The underground water, seawater or brine collected from the sampling well 8 of the pumping well 6 and the underground water, seawater or brine mixture in which carbon dioxide released from the outlet 5 at the lower end of the injection well is dissolved are not combined. It is consideration to make it. If this distance is increased, there will be no problem, but the necessity for underground water, seawater or dredged water sampled from the sampling port 8 of the pumping well 6 results in increased power costs. As a result of discharging carbon dioxide-dissolved water to a tank simulating Examples 1 and 2 and an aquifer described later and sampling water in a simulated aquifer around the discharge point, the aquifer stored horizontally from the discharge port It is determined from the result that it is effective to be installed at a distance of 5 times or more the thickness of the layer.
In consideration of changing according to the installation location, the numerical value may change.

二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水と混合する場合に、二酸化炭素の溶解量を多くし、溶解速度を高めるために、以下の条件が採用される。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を、地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
注入井の溶解区間における気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2以下の状態に調整することは、後述する実施例により確認して定めた。0.2を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2から更に減少させることは、最終的にはニ酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はこの値より小さい値を設定することは可能である。この場合には二酸化炭素を貯蔵できる量も減少する。
二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として供給することが混合溶解させるうえでは有効である。二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状とするために細い孔径の二酸化炭素の供給口を通過させて供給する。
図3及び4の前提条件で例を挙げると、二酸化炭素は地下の水、海水又は鹹水の体積流量の20%以下の体積流量にする必要がある。地下の水、海水又は鹹水の体積流量は貯留する二酸化炭素の量と深度によって決定され、図1の条件では289l/minである。従って、二酸化炭素の体積流量は58l/minである必要がある。
混相流の流速に関しては、非特許文献3の文献から直径5mm以下の気泡の上昇速度は最大で0.4 m/sであるため、それ以上の流速であれば気泡を流下させることができる。上記の地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素の体積流量を考慮すると、直径12cm以下の圧入井に対して上記の体積流量だけ圧入できるポンプを使用すれば、必要とする流速を得ることができる。
When supplying pressurized carbon dioxide supplied from a carbon dioxide supply port to underground water, seawater or brine, and mixing the pressurized carbon dioxide with underground water, seawater or brine, In order to increase the dissolution amount of carbon and increase the dissolution rate, the following conditions are employed.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or inundation where carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 of the underground water, seawater, or brine distribution pipe provided in the underground portion of the injection well is converted into underground water, seawater, or brine. The volume ratio of the pressurized carbon dioxide to the underground water, seawater or brine (carbon dioxide is mixed with and dissolved in the groundwater, seawater or brine). / Underground water, seawater or flooded water) is 0.2 or less, carbon dioxide is bubbled with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and bubbles are generated by a pump installed on the ground or in the injection well The flow rate is higher than the rising speed of , Carbon dioxide and underground water, and mixed flow of sea water or brine, the in injection well by a stream of water carbon dioxide underground in dissolution zone 2 in injection well, is dissolved in sea water or brine.
The adjustment of the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) in the melting section of the injection well to a state of 0.2 or less was confirmed and determined by an example described later. Exceeding 0.2 is not appropriate as a result of the excessive presence of carbon dioxide. Further reduction of the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) from 0.2 is not preferable because it ultimately reduces the amount of carbon dioxide stored. The lower limit can be set to a value smaller than this value. In this case, the amount of carbon dioxide that can be stored also decreases.
Supplying carbon dioxide in the form of bubbles having a diameter of 5 mm or less is effective for mixing and dissolving. In order to make carbon dioxide into bubbles having a diameter of 5 mm or less, the carbon dioxide is supplied through a supply port of carbon dioxide having a small hole diameter.
For example, in the preconditions of FIGS. 3 and 4, carbon dioxide needs to have a volumetric flow rate of 20% or less of the volumetric flow rate of underground water, seawater or brine. The volumetric flow rate of underground water, seawater or brine is determined by the amount and depth of carbon dioxide stored, and is 289 l / min under the conditions of FIG. Therefore, the volume flow rate of carbon dioxide needs to be 58 l / min.
Regarding the flow rate of the multiphase flow, the rising speed of the bubbles having a diameter of 5 mm or less is 0.4 m / s at the maximum from the document of Non-Patent Document 3, so that the bubbles can flow down at a flow rate higher than that. In consideration of the volume flow of the above-mentioned underground water, seawater or brine, and carbon dioxide, if a pump that can press-fit only the volume flow described above is used for a press-fit well having a diameter of 12 cm or less, the required flow rate can be obtained. .

上記処理を行う際に、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる事が行なわれる。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口8より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
When performing the above treatment, carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the melt zone in the injection well as a spiral flow by using a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine and using a static stirrer. It is done.
Underground water, seawater or dredged water is collected from the water intake 8 of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water in which carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 of the underground water, seawater or brine water distribution pipe provided in the underground part of the injection well is put into the underground water, seawater or brine. Supplying and mixing and dissolving the pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater) , Seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, carbon dioxide is bubbled with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and above the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well Is the flow rate of dioxide Iodine and underground water, and mixed flow of sea water or brine, by using a static stirrer to dissolve the carbon dioxide in the dissolution section 2 in injection well as spiral flow of water underground, the sea water or brine.

二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることも有効である。
二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。
Dissolve carbon dioxide in underground water, seawater, or brine in the melting section of the injection well by passing it through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well, using a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine. It is also effective to make it.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or inundation where carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port of the underground water, seawater or brine water pipe installed in the underground part of the injection well is supplied to the underground water, seawater or brine. , Mixing and dissolving the pressurized carbon dioxide in underground water, seawater or brine is a volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater Or water) is 0.2 or less, carbon dioxide is bubbled with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and the flow rate is higher than the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well. Is carbon dioxide Water underground, a multiphase flow of sea water or brine, is passed through a structure in which reducing the cross-sectional area of the injection well.
The structure in which the cross-sectional area of the pipe is reduced refers to a pipe orifice, a nozzle, and a venturi pipe.

注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
It is effective to divide and supply carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. It is possible to mix and dissolve in water, seawater or brine, and supply and mix carbon dioxide separately from the multiple carbon dioxide supply ports of underground water, seawater or brine water pipes installed in the injection well. The volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is bubbled with a diameter of 5 mm or less underground. Mixed with water, seawater or brine , A mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine with a flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or in the injection well, and carbon dioxide in the dissolution zone 2 in the injection well, Dissolve in seawater or brine.

注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、スタティックスターラーを用いてらせん流とすることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
It is effective to divide and supply carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well and to form a spiral flow using a static stirrer.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. Mixing and dissolving in the water, seawater or brine, separates and supplies carbon dioxide from the multiple carbon dioxide supply ports of the underground water, seawater or brine distribution pipes provided in the injection well. The volume ratio of compressed carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is bubbled with a diameter of 5 mm or less Mixed with water, seawater or brine, A mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine with a flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed above or in the injection well, and using a static stirrer, it flows down as a spiral flow in the injection well The carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the dissolution zone 2.

注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給することと共に、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることが有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
注入井の溶解区間における気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2以下の状態に調整することは、後述する実施例により確認して定めた。0.2を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2から更に減少させることは、最終的にはニ酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はこの値より小さい値を設定することは可能である。この場合には二酸化炭素を貯蔵できる量も減少する。
二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として供給することが混合溶解させるうえでは有効である。二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状とするために細い孔径の二酸化炭素の供給口を通過させて供給する。
It is effective to divide and supply carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well and to pass through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 of the underground water, seawater or brine water distribution pipe provided in the underground part of the injection well is put into the underground water, seawater or brine. Supplying, mixing and dissolving the pressurized carbon dioxide in underground water, seawater or brine, dividing and supplying carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, The volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is bubbled with a diameter of 5 mm or less Mixed with water, seawater or brine, A mixed-phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine with a flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed above or in the injection well and passing through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well Thus, carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the dissolution zone in the injection well.
The adjustment of the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) in the melting section of the injection well to a state of 0.2 or less was confirmed and determined by an example described later. Exceeding 0.2 is not appropriate as a result of the excessive presence of carbon dioxide. Further reduction of the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) from 0.2 is not preferable because it ultimately reduces the amount of carbon dioxide stored. The lower limit can be set to a value smaller than this value. In this case, the amount of carbon dioxide that can be stored also decreases.
Supplying carbon dioxide in the form of bubbles having a diameter of 5 mm or less is effective for mixing and dissolving. In order to make carbon dioxide into bubbles having a diameter of 5 mm or less, the carbon dioxide is supplied through a supply port of carbon dioxide having a small hole diameter.

上記処理を行う際に、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる事が行なわれる。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間2で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる。
When performing the above treatment, carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the melt zone in the injection well as a spiral flow by using a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine and using a static stirrer. It is done.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 of the underground water, seawater or brine water distribution pipe provided in the underground part of the injection well is used for the underground water, seawater or brine. And supplying the pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine to dissolve and supply a plurality of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine distribution pipes provided in the injection well Carbon dioxide is divided and supplied from the mouth, and the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less, Carbon dioxide as bubbles with a diameter of 5 mm or less Mix with lower water, seawater or brine, and use a static stirrer to make a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine with a flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or injection well Thus, carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the dissolution zone 2 in the injection well as a spiral flow.

二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることも有効である。
前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている、地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口4より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。
Dissolve carbon dioxide in underground water, seawater, or brine in the melting section of the injection well by passing it through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well, using a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine. It is also effective to make it.
Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port 4 of the underground water, seawater or brine water distribution pipe provided in the underground part of the injection well is used for the underground water, seawater or brine. And supplying the pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine to dissolve and supply a plurality of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine distribution pipes provided in the injection well Carbon dioxide is divided and supplied from the mouth, and the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less, Carbon dioxide as bubbles with a diameter of 5 mm or less Cross section of the injection well as a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine, which is mixed with the lower water, seawater or brine and flowed above the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well. Is passed through a structure to reduce
The structure in which the cross-sectional area of the pipe is reduced refers to a pipe orifice, a nozzle, and a venturi pipe.

未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する。   Carbon dioxide that has remained in an undissolved state and could not be flowed down as a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine is trapped by the mesh in the water distribution pipe installed in the injection well and injected. Prevents the well from reaching the pressurized carbon dioxide supply port of the well.

前記揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することが有効である。   A plurality of the above-mentioned pumping wells are provided, and at least one of the pumping wells is effective to be used as an observation well for monitoring the abundance of carbon dioxide contained in the groundwater, seawater or brine collected. It is.

前記の説明では不十分な点について以下に説明する。   The points that are not sufficient in the above description will be described below.

貯留しよ6とする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より地下の水、海水または鹹水を供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、地下の水、海水又は鹹水に二酸化炭素を溶解させた混合物として放出し、二酸化炭素を貯留する。
その結果、注入井地中部に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口では、差圧は従来の場合よりも小さくすることができるので、制御弁などによる減圧分のエネルギー損失を軽減でき、必要なエネルギーの一部を抑制することができる。この根拠は以下の通りである。
二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させ、地中に注入して貯留するために必要なエネルギーについて、二酸化炭素を水、海水または鹹水に溶解させる操作を地上で行う場合と地中に貯留する場合について比較する。
表1には、数値計算の前提条件及び算出した必要エネルギーの内訳を示している。計算に際しては、二酸化炭素排出源として1,000 kWの分散型発電システム(効率40%)を想定している。又、二酸化炭素の加圧は80%効率のコンプレッサーで等温圧縮(15℃)下と仮定した。
更に、溶解した二酸化炭素の飽和率は80 %で、二酸化炭素供給口の分割数は3、地中に貯留する場合には二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させるために必要な区間を10mと仮定している。なお、地中圧力は静水圧平衡から算出している。二酸化炭素の供給量は、後述の式2から算出した。
地上で溶解させる場合と地中で溶解させる場合の両方に場合に共通することは、二酸化炭素の加圧に要するエネルギーの割合が最も大きいことである。
二酸化炭素と水を地中まで注入するエネルギーに関しては、地中で溶解させる方が、地上で溶解させる方法と比べて必要エネルギーを半分程度にできることが確認された。地中で溶解させる方法で水の採水・注入に必要なエネルギー量は無視できる程度のオーダーであった。結果として、二酸化炭素溶解水を地中で作成することにより、二酸化炭素溶解水注入に要するエネルギーは地上で作成する方法の84%程度に減少させることができると推定された。
The carbon dioxide to be stored 6 is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the top of the injection well, while trying to store the carbon dioxide. The underground water, seawater or brine is sampled from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or inundated water exists. Supply underground water, seawater or brine from the underground water, seawater or brine supply port provided in the part, mix with the pressurized carbon dioxide, and convert the carbon dioxide into underground water, seawater or brine Dissolve carbon dioxide into the underground water, seawater or brine from the outlet at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where underground water, seawater or brine is present at a water pressure of 5 to 50 atmospheres. Release as a dissolved mixture to store carbon dioxide. To.
As a result, at the underground water, seawater, or brine supply port located in the middle of the injection well, the differential pressure can be made lower than in the conventional case, reducing the energy loss due to pressure reduction due to control valves, etc. And part of the required energy can be suppressed. The basis for this is as follows.
For the energy required to dissolve carbon dioxide in underground water, seawater or brine, and to store it by injecting it into the ground, the operation to dissolve carbon dioxide in water, seawater or brine is performed on the ground and in the ground. Compare the case of storage.
Table 1 shows the preconditions for numerical calculation and the breakdown of the calculated required energy. In the calculation, a 1000 kW distributed power generation system (efficiency 40%) is assumed as a carbon dioxide emission source. Further, it was assumed that the pressurization of carbon dioxide was an isothermal compression (15 ° C.) with an 80% efficiency compressor.
Furthermore, the saturation rate of dissolved carbon dioxide is 80%, the number of divisions of the carbon dioxide supply port is 3, and the section necessary for dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine when stored in the ground Is assumed to be 10 m. The underground pressure is calculated from the hydrostatic pressure equilibrium. The supply amount of carbon dioxide was calculated from Equation 2 described later.
What is common to both the case of dissolving on the ground and the case of dissolving on the ground is that the ratio of energy required for pressurization of carbon dioxide is the largest.
Regarding the energy for injecting carbon dioxide and water into the ground, it was confirmed that the required energy can be reduced to about half when dissolved in the ground compared to the method of dissolving on the ground. The amount of energy required for sampling and injection of water by the method of dissolving in the ground was on the order of negligible. As a result, it was estimated that by creating carbon dioxide-dissolved water in the ground, the energy required for injecting carbon dioxide-dissolved water can be reduced to about 84% of the method of creating on the ground.

図5は、二酸化炭素を水に溶解させて注入するために必要エネルギーを、二酸化炭素を水に溶解させる操作を地上で行う場合と地中で溶解させる操作を行った場合であり、二酸化炭素の圧縮エネルギーを含む場合である。
図6は、二酸化炭素を水に溶解させて注入するために必要エネルギーを、二酸化炭素を水に溶解させる操作を地上で行う場合と地中で溶解させる操作を行った場合であり、二酸化炭素の圧縮エネルギーを含まない場合である。
本発明の方法は、二酸化炭素貯留において特に圧入エネルギーを大幅に低減できる。
FIG. 5 shows the energy required for injecting carbon dioxide by dissolving it in water, the case where the operation for dissolving carbon dioxide in water is performed on the ground and the case where the operation for dissolving in the ground is performed. This is the case where compression energy is included.
FIG. 6 shows the energy required for injecting carbon dioxide dissolved in water, the case where the operation for dissolving carbon dioxide in water is performed on the ground and the case where the operation for dissolving in the ground is performed. This is the case where compression energy is not included.
The method of the present invention can significantly reduce the injection energy especially in carbon dioxide storage.

加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態とした根拠は以下の通りである。
揚水井の採水口8より採水し揚水した地下の水、海水又は鹹水を供給口4より供給し、注入井1の供給口4より加圧下に送られてくる二酸化炭素は、注入井の供給口4と注入口3の間に設けられている混合部2内を通過している間に、地下から採水した地下の水、海水または鹹水中に前記加圧された二酸化炭素は混合され、加圧された二酸化炭素は地下の水、海水または鹹水中に溶解される。
The reason why the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less is as follows.
The underground water, seawater, or brine collected and pumped from the sampling well 8 of the pumping well is supplied from the supply port 4, and the carbon dioxide sent under pressure from the supply port 4 of the injection well 1 is supplied to the injection well. While passing through the mixing section 2 provided between the inlet 4 and the inlet 3, the pressurized carbon dioxide is mixed into underground water, seawater or brine collected from the underground, Pressurized carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine.

二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させる場合には、二酸化炭素濃度の増加率を測定することができる。
二酸化炭素濃度の増加率は、下記の式(1)で示される式による。



式中、F(Kg/m/s)は溶解による水の二酸化炭素濃度の増加率である。
kは交換速度(m/s)と呼ばれる係数である。具体的には液相の乱れの強度で規定される。S(Kg/m/atm)とΔfCO(atm)は、それぞれ液相の二酸化炭素溶解度と二酸化炭素ガスの圧力と水の二酸化炭素分圧の差を表す。
A/Vは単位体積あたりの気液界面の表面積の総和(m/m)を表す。
Rwは単位体積あたりの水の体積比(m/m)である。
When carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine, the rate of increase in carbon dioxide concentration can be measured.
The increasing rate of the carbon dioxide concentration is based on the formula shown by the following formula (1).



In the formula, F w (Kg / m 3 / s) is an increase rate of the carbon dioxide concentration of water due to dissolution.
k is a coefficient called an exchange rate (m / s). Specifically, it is defined by the strength of the liquid phase disturbance. S (Kg / m 3 / atm) and ΔfCO 2 (atm) represent the difference between the carbon dioxide solubility in the liquid phase, the pressure of carbon dioxide gas, and the carbon dioxide partial pressure of water, respectively.
A / V represents the total surface area (m 2 / m 3 ) of the gas-liquid interface per unit volume.
Rw is the volume ratio of water per unit volume (m 3 / m 3 ).

(Kg/m/s)は、二酸化炭素を水に溶解させたことによる水中での二酸化炭素濃度の増加率である。
式中、kは交換速度(m/s)と呼ばれる係数である。具体的には、液相の乱れの強度により規定される定数である。
S(Kg/m/atm)とΔfCO(atm)は、それぞれ液相の二酸化炭素溶解度と二酸化炭素ガスの圧力と水の二酸化炭素分圧の差を表す。
A/Vは、二酸化炭素の気泡について単位体積あたりの気液界面の表面積の総和(m/m)を表す。
Rwは二酸化炭素が必要とする単位体積あたりの水の体積比(m/m)である。
これらのパラメータのうち、kとA/V以外のパラメータは、二酸化炭素の地中への注入率や地中条件で決定されるため、二酸化炭素の溶解速度を直接大きくするためには、kとA/Vを大きくすることが効果的であるということができる。
kは液相の乱れの強度により規定される定数である。実験による流れの結果より定めることができる定数である。
A/Vは二酸化炭素を実際に溶解させるときに発生する二酸化炭素の気泡に応じて定まる値である。
A/Vの値を大きくすること、具体的には、単位体積あたりの気液界面を大きくするためには、二酸化炭素を微細な気泡にすることが一般的な方法として知られている(例えば、特許文献3 特開2008−6367号公報)。
F w (Kg / m 3 / s) is an increase rate of carbon dioxide concentration in water due to dissolution of carbon dioxide in water.
In the equation, k is a coefficient called exchange rate (m / s). Specifically, it is a constant defined by the strength of the turbulence of the liquid phase.
S (Kg / m 3 / atm) and ΔfCO 2 (atm) represent the difference between the carbon dioxide solubility in the liquid phase, the pressure of carbon dioxide gas, and the carbon dioxide partial pressure of water, respectively.
A / V represents the total surface area (m 2 / m 3 ) of the gas-liquid interface per unit volume for carbon dioxide bubbles.
Rw is the volume ratio (m 3 / m 3 ) of water per unit volume required by carbon dioxide.
Among these parameters, the parameters other than k and A / V are determined by the injection rate of carbon dioxide into the ground and the ground conditions. Therefore, in order to directly increase the dissolution rate of carbon dioxide, k and It can be said that it is effective to increase A / V.
k is a constant defined by the strength of the turbulence of the liquid phase. It is a constant that can be determined from the flow results from experiments.
A / V is a value determined according to carbon dioxide bubbles generated when carbon dioxide is actually dissolved.
In order to increase the value of A / V, specifically, to increase the gas-liquid interface per unit volume, it is known as a general method to make carbon dioxide into fine bubbles (for example, Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-6367).

本発明の場合においては、地上から供給される加圧される二酸化炭素の気泡と水、海水または鹹水を混合させる場合にA/Vを大きくできる具体的な手段を、実際に測定し、これより好ましい条件を定めることができ、注入井の溶解区間における気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2以下の状態に調整することを実施例により確認して定めた。0.2を越えることは、二酸化炭素が過剰に存在する結果、適当でない。気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2から更に減少させることは、最終的にはニ酸化炭素を貯蔵する量を減少させることにつながり、好ましくない。下限はその意味では小さい値を設定することは可能である。この場合にはニ酸化炭素を貯蔵できる量も減少する結果、実用的でないということになる。   In the case of the present invention, when a bubble of carbon dioxide supplied from the ground and water, seawater, or brine are mixed, a specific means that can increase A / V is actually measured. Preferred conditions can be determined, and it was determined by confirming the embodiment that the gas-liquid volume flow rate ratio (carbon dioxide / water) in the melting section of the injection well is adjusted to 0.2 or less. Exceed 0.2, as a result of carbon dioxide are present in excess, not appropriate. Further reduction of the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) from 0.2 is not preferable because it ultimately reduces the amount of carbon dioxide stored. In this sense, the lower limit can be set to a small value. Results also decreases the amount that can store carbon dioxide in this case, it comes to not practical.

本発明の方法では、二酸化炭素を微細な気泡として供給する際に、気泡発生手段を用いて気泡を形成させる。具体的には、加圧された二酸化炭素を、微細多孔体を通過させて気泡を発生させた後、注入井内に供給する。気泡の直径は微細多孔体の形状により定まる。
5mmの気泡を得るのであれば、微細多孔体の直径が5mmのものを用いる。この直径は5mmである必要はなく、5mm以下の範囲のものを用いることができる。
In the method of the present invention, when carbon dioxide is supplied as fine bubbles, bubbles are formed using bubble generating means. Specifically, pressurized carbon dioxide is passed through the fine porous body to generate bubbles, and then supplied into the injection well. The bubble diameter is determined by the shape of the microporous material.
If 5 mm bubbles are to be obtained, a microporous material having a diameter of 5 mm is used. The diameter need not be 5 mm, and a diameter of 5 mm or less can be used.

二酸化炭素を加圧した状態で注入井の供給口より注入井中に供給し、注入井1の加圧された二酸化炭素の供給口3と注入井の下端の放出口5の間に、地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し揚水した地下の水、海水又は鹹水を、供給する地下の水、海水又は鹹水の供給口5が設けられている。
注入井の地下の水、海水又は鹹水の供給口4と注入井の下端の放出口5の間では、注入井の地下の水、海水又は鹹水の供給口4から供給される地下の水、海水又は鹹水と、注入井1に送り込まれた加圧された二酸化炭素は、地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素を混合し、地下の水、海水又は鹹水中に二酸化炭素を溶解させる混合溶解部2内で混合溶解される。
二酸化炭素は混合溶解される際には、二酸化炭素の気泡を含み、気泡の上昇速度以上の流速である二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として注入井中を流下した状態で、混合溶解される。混相流の流速は、地上もしくは注入井に設置したポンプで地下の水、海水又は鹹水の流速を調整することで、二酸化炭素の気泡の上昇速度まで上昇させる。なお、気泡の上昇速度は、気泡直径をパラメータとした計算値(非特許文献3)から算出した。
Under pressure, carbon dioxide is supplied into the injection well from the supply port of the injection well. Between the pressurized carbon dioxide supply port 3 of the injection well 1 and the discharge port 5 at the lower end of the injection well, underground water is supplied. , Underground water, seawater or brine collected from a water intake of a pumping well provided in a groundwater aquifer with a water pressure of 5 to 50 atmospheres where carbon dioxide in which seawater or brine is present is stored, A supply port 5 for supplying underground water, seawater or brine is provided.
Between the underground water, seawater or brine supply port 4 of the injection well and the discharge port 5 at the lower end of the injection well, underground water and seawater supplied from the underground water, seawater or brine supply port 4 of the injection well Or the mixed water dissolution part which mixes underground water, seawater, or brine, and carbon dioxide, and dissolves carbon dioxide in underground water, seawater, or brine. 2 is mixed and dissolved.
When carbon dioxide is mixed and dissolved, it contains carbon dioxide bubbles and is mixed in a state where it flows down in the injection well as a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine with a flow rate higher than the rising speed of the bubbles. Dissolved. The flow rate of the multiphase flow is increased to the rising speed of the bubbles of carbon dioxide by adjusting the flow rate of underground water, seawater, or brine with a pump installed on the ground or in the injection well. The bubble rising speed was calculated from a calculated value (Non-patent Document 3) using the bubble diameter as a parameter.

後述する実施例1の結果から、地下の水、海水または鹹水の体積流量に対して、二酸化炭素の体積流量が20%(0.2)を超える状態となると気泡が十分な量として形成されないことが確認された。
従って、気液体積流量比(二酸化炭素/水)が0.2以下であることを注入条件とすることが必要である。ただし、二酸化炭素の溶解が進行すると、気液体積比は減少していくことから、注入する二酸化炭素の量に対し使用する地下の水、海水又は鹹水の量が少ない場合でも、注入井中に供給する二酸化炭素供給口を複数設置し、加圧した二酸化炭素を分割して地下の水や海水、鹹水と混合させることにより、気液体積流量比を0.2以下にすることが有効である。この状態に保つように流れを保持すれば、混合、二酸化炭素の溶解を可能にする。
気体の二酸化炭素の体積は圧力に反比例することから、二酸化炭素の分割は深い深度の二酸化炭素供給口に供給するものほど、質量は比較的大きくなる。例えば、加圧した二酸化炭素を深度170m、180m、190mの3箇所に分ける場合、分割された二酸化炭素の質量比はそれぞれ、17:18:19となる。ただし、圧入井内の圧力は静水圧で決定されると仮定する。
上記の混合方法を効果的に行うために、注入井の内部構造を、揚水した地下の水や海水、鹹水の注入用の管路の周辺に1本もしくは複数本の加圧二酸化炭素注入用の管路を同心円状に配置することが効率的である。
From the results of Example 1 described later, bubbles are not formed as a sufficient amount when the volumetric flow rate of carbon dioxide exceeds 20% (0.2) with respect to the volumetric flow rate of underground water, seawater, or brine. Was confirmed.
Therefore, it is necessary to make the injection condition that the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) is 0.2 or less. However, as the dissolution of carbon dioxide proceeds, the gas-liquid volume ratio decreases, so even if the amount of underground water, seawater, or brine used is small relative to the amount of carbon dioxide to be injected, it is supplied into the injection well. It is effective to set the gas-liquid volume flow rate ratio to 0.2 or less by installing a plurality of carbon dioxide supply ports to perform, dividing the pressurized carbon dioxide and mixing it with underground water, seawater, or brine. If the flow is maintained so as to maintain this state, mixing and dissolution of carbon dioxide become possible.
Since the volume of gaseous carbon dioxide is inversely proportional to pressure, the mass of carbon dioxide is relatively large as the carbon dioxide is supplied to a deep carbon dioxide supply port. For example, when the pressurized carbon dioxide is divided into three places with depths of 170 m, 180 m, and 190 m, the mass ratio of the divided carbon dioxide is 17:18:19, respectively. However, it is assumed that the pressure in the injection well is determined by the hydrostatic pressure.
In order to effectively carry out the above mixing method, the internal structure of the injection well is designed to inject one or more pressurized carbon dioxide in the vicinity of the pumped underground water, seawater and brine injection pipes. It is efficient to arrange the pipes concentrically.

実用的な二酸化炭素貯留ための費用と注入を行うための期間を考慮すると、二酸化炭素供給圧は混合点の圧力と同程度で数気圧〜50気圧の範囲内、供給量は10〜10 t/年(≒0.1〜100t/時)のオーダーとなる。
地下の水、海水または鹹水に関しては、静水圧による加圧が働くため、地上における供給圧は損失水頭分のみでよい。供給量は注入点の深度により異なり、二酸化炭素の20〜130倍以上の質量が必要となる(本発明者らによる特願2008−296580による)。
二酸化炭素を供給する場合には一定の割合で供給する必要があり、分割して注入することが必要となる。
二酸化炭素を分割して注入する場合は、混合点ごとに二酸化炭素の供給圧及び供給量を変化させる必要がある。本発明者は、ある深度の混合点における適切な二酸化炭素の供給量が次式で示されることを明らかにした。

W、wはそれぞれ二酸化炭素供給質量の総和と、ある混合点nにおける供給質量を表す。pはある混合点nにおける供給圧でその地点における水圧と同程度である。Nは混合点の個数を示し、二酸化炭素と水の供給量で決定される。なお、実験結果から本発明における上記の二酸化炭素の供給量の範囲では、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口は深度50−100mで6、100−200mで5、200−350mで4、350−500mで3必要で、それぞれの供給口の間隔は二酸化炭素の気泡直径が1mmの時に10m、5mm以下のときに20m必要であることが明らかになっている。
Considering the cost for practical carbon dioxide storage and the period for performing injection, the carbon dioxide supply pressure is about the same as the pressure at the mixing point and is in the range of several to 50 atmospheres, and the supply amount is 10 3 to 10 5. The order is t / year (≈0.1 to 100 t / hour).
For underground water, seawater, or flooded water, pressurization by hydrostatic pressure works, so the supply pressure on the ground need only be the amount of head loss. The supply amount varies depending on the depth of the injection point, and requires 20 to 130 times the mass of carbon dioxide (according to the inventors' patent application 2008-296580).
When carbon dioxide is supplied, it is necessary to supply it at a constant rate, and it is necessary to inject it in divided portions.
When carbon dioxide is divided and injected, it is necessary to change the supply pressure and supply amount of carbon dioxide for each mixing point. The inventor has clarified that an appropriate supply amount of carbon dioxide at a mixing point at a certain depth is expressed by the following equation.

W, w n respectively represent the sum of the carbon dioxide supply mass, a feed mass in the mixing point there n. pn is the supply pressure at a certain mixing point n, which is comparable to the water pressure at that point. N indicates the number of mixing points and is determined by the supply amount of carbon dioxide and water. In addition, in the range of the supply amount of carbon dioxide in the present invention from the experimental results, the supply port of underground water, seawater, or brine provided in the injection well is 6, at a depth of 50-100 m, 5, at 100-200 m, It has become clear that 200-350 m requires 4 and 350-500 m requires 3 and the interval between the supply ports is 10 m when the bubble diameter of carbon dioxide is 1 mm and 20 m when the bubble diameter is 5 mm or less.

前記加圧された二酸化炭素を、注入井に設けられている加圧された二酸化炭素供給口より供給後、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より、地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水する地下の水、海水又は鹹水を、地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より供給し、前記加圧された二酸化炭素と混合することは、前記加圧された二酸化炭素を、注入井に設けられている加圧された二酸化炭素供給口より供給後、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口より、地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水する地下の水、海水又は鹹水を、地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の複数の供給口より分割して供給することが有効である。   After the pressurized carbon dioxide is supplied from the pressurized carbon dioxide supply port provided in the injection well, the underground water is supplied from the underground water, seawater or brine supply port provided in the injection well. , Underground water, seawater or flooded water collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer with a water pressure of 5 to 50 atm to store carbon dioxide in which seawater or brine exists Supplying from the supply port of underground water, seawater or brine supplied to the injection well via the water, seawater or brine distribution pipe, mixing with the pressurized carbon dioxide is the pressurized After carbon dioxide is supplied from the pressurized carbon dioxide supply port provided in the injection well, underground water, seawater or brine is supplied from the ground water, seawater or brine supply port provided in the injection well. Water trying to store existing carbon dioxide Underground water, seawater, or brine collected from the well outlet of a pumping well provided in a 5-50 atm underground aquifer is installed in the injection well through underground water, seawater, or brine distribution pipes. its dependent water underground, be supplied by dividing a plurality of supply ports of seawater or brackish effective.

この実験結果では水と二酸化炭素の混相流の流速が二酸化炭素の気泡の上昇速度よりも大きな場合であっても、気泡を流下させることができない状態が観察されている。これは、注入井管路の管壁部分において、部分的に混相流の流速が低下することによるものと考えられる。この対策として、スタティックスターラーに対して、加圧した二酸化炭素の気泡と地下の水、海水または鹹水の混相流を接線方向より供給する方法により混相流の流速を防止できることがわかった。
このことは後述する実験より確認された。
地下の水、海水または鹹水は管壁に沿って流れると共に徐々に流下するにしたがって、二酸化炭素とラセン状態の混相流を形成する。この時、気泡は混相流の流速が比較的大きい管路中心に集中するため、気泡の上昇を防ぐことができる。また、らせん流内において、二酸化炭素の気泡は細径化し、地下の水、海水又は鹹水への溶解速度が増加する効果も確認された。
In this experimental result, it is observed that even when the flow velocity of the mixed phase flow of water and carbon dioxide is larger than the rising speed of the bubbles of carbon dioxide, the bubbles cannot flow down. This is considered to be due to the partial decrease in the flow velocity of the multiphase flow in the pipe wall portion of the injection well pipe. As a countermeasure, it was found that the flow velocity of the multiphase flow can be prevented by supplying a mixed phase flow of pressurized carbon dioxide bubbles and underground water, seawater or brine from the tangential direction to the static stirrer.
This was confirmed by the experiment described later.
Underground water, seawater, or flood water flows along the pipe wall and gradually flows down to form a mixed phase of carbon dioxide and a spiral state. At this time, since the bubbles are concentrated at the center of the pipeline where the flow velocity of the multiphase flow is relatively large, the bubbles can be prevented from rising. In addition, it was confirmed that the bubbles of carbon dioxide were narrowed in the spiral flow, and the dissolution rate in underground water, seawater or brine was increased.

また、図7に示されるように、前記二酸化炭素の気泡を含み、気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流は、注入井の混合部の管の断面積を縮小している構造体中を通過させることにより流速を上げることができる。
管の断面積を縮小している構造体とは、管オリフィス、ノズル、ベンチュリー管をさす。ベンチュリー管などを通過した二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水からなる混相流は、管路壁面付近で上昇する気泡を、断面積が縮小している区間で管路中央部に集めることができる。断面積が縮小している区間では流速が増加しているため、この集約された気泡は効率良く流下させることができる。この状態は図7に示されている。
In addition, as shown in FIG. 7, the mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine containing bubbles of carbon dioxide and having a flow velocity higher than the rising speed of the bubbles is the pipe of the mixing part of the injection well. The flow velocity can be increased by passing through a structure whose cross-sectional area is reduced.
The structure in which the cross-sectional area of the pipe is reduced refers to a pipe orifice, a nozzle, and a venturi pipe. A multiphase flow consisting of carbon dioxide and underground water, seawater, or flooded water that has passed through a venturi tube, etc. can collect bubbles rising near the pipeline wall surface in the middle of the pipeline in a section with a reduced cross-sectional area. . Since the flow velocity increases in the section where the cross-sectional area is reduced, the aggregated bubbles can be efficiently flowed down. This state is shown in FIG.

上記の結果から、管路の壁面付近の摩擦による混相流の流速が低下とそれに起因する二酸化炭素の気泡の上昇は、(1)注入井内にらせん流を形成させること及び(2)注入井の断面積を縮小させるうえで、ベンチュリー管を採用することがもっとも有効であることを確認できた。上記の場合には流れの乱れを大きくする効果があり、交換速度kを増加させることにより、溶解速度を高める効果を期待できる。   From the above results, the decrease in the flow velocity of the multiphase flow due to the friction near the wall surface of the pipe and the increase in the bubbles of carbon dioxide caused by this are as follows: (1) forming a spiral flow in the injection well and (2) It was confirmed that the use of a Venturi tube is most effective in reducing the cross-sectional area. In the above case, there is an effect of increasing the flow turbulence, and an effect of increasing the dissolution rate can be expected by increasing the exchange rate k.

前記以外の方法として、気泡に対してフィルターとなるメッシュ状の障害物を管路内に設置することを試みた。
具体的には、今まで述べてきた、二酸化炭素の貯留方法において、未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流で流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井の加圧された二酸化炭素供給口と注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の供給口の間に設けられた配水管内のメッシュによってトラップすることにより、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇する前に溶解させることにより、未溶解の状態として残存している二酸化炭素を処理できる。
As a method other than the above, an attempt was made to install a mesh-like obstacle serving as a filter against bubbles in the pipeline.
Specifically, in the carbon dioxide storage method described so far, the carbon dioxide that has remained in an undissolved state and could not be flowed down by the mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine. By trapping the carbon with a mesh in a water distribution pipe provided between the pressurized carbon dioxide supply port of the injection well and the underground water, seawater or brine supply port provided in the injection well, the injection well The carbon dioxide remaining in an undissolved state can be treated by dissolving before rising to the pressurized carbon dioxide supply port.

地下水の採水に関しては、注入した二酸化炭素溶解水が再び採水されることがないようするために、注入井の注入点と揚水井の採水点を水平方向に貯留する帯水層の厚さの5倍以上離す必要がある。
そのためには、図1に示すとおり注入井から離れた地点に同程度の深度の揚水井を設置することが効果的である。実際の二酸化炭素の注入の際は、このような揚水井は注入サイト周辺の定期的な水流や水質のモニタリングのための観測井としても使用可能である。なお、空間分布のモニタリングのためには観測井は最低2本必要である。
Regarding groundwater sampling, the thickness of the aquifer that stores the injection well and the pumping well in the horizontal direction in order to prevent the injected carbon dioxide dissolved water from being collected again. It is necessary to separate 5 times or more.
For this purpose, as shown in FIG. 1, it is effective to install a pumping well having a similar depth at a point away from the injection well. In actual carbon dioxide injection, such a pumping well can be used as an observation well for regular monitoring of water flow and water quality around the injection site. Note that at least two observation wells are required for monitoring the spatial distribution.

本発明の場合には、前記注入井の先端部に設けられた二酸化炭素を溶解している地下の水、海水または鹹水の注入点と同程度の深度の地下から採水した地下の水、海水または鹹水を、注入井の注入点から特定の距離を隔てて設置されている揚水井は2本以上作成し、そのうちの少なくとも一本の揚水井により採水した、地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することが有効である。   In the case of the present invention, the underground water collected from the underground at the same depth as the injection point of the underground water, seawater or brine that dissolves carbon dioxide provided at the tip of the injection well, seawater Alternatively, two or more pumping wells that are installed at a specific distance from the injection point of the injection well are created, and underground water, seawater, or submerged water sampled by at least one of the pumping wells. it is effective in combination as observation well for monitoring the abundance of carbon dioxide contained in the.

以下に実施例により具体的に本発明の内容を説明する。本発明はこれに限定されるものではない。   The contents of the present invention will be specifically described below with reference to examples. The present invention is not limited to this.

実際の二酸化炭素地中溶解システムを模した実験装置を用いて、気液体積比による気泡の形成状況の測定と、二酸化炭素の溶解率への影響の評価を行った。
図8は本発明を行うに際しデータを収集するための実験装置の模式図である。
模擬圧入井44の形状は直径10cm、長さは10mの管である。
模擬圧入井44には、水供給管41が上端部に1つ、加圧二酸化炭素供給管42が上端と上端から5mの箇所に2つ設置されている。
二酸化炭素ガス及び水を、混相流調整用ポンプ43により圧送して、混合し、次に二酸化炭素を水中に溶解させる。気液分離分離槽46中で気液(二酸化炭素及び水)分離し、二酸化炭素ガスはガス排出口47から排出し、水は制御弁48を経て二酸化炭素濃度測定装置(410)に導いて分析する。水は循環管路45によりもどす。また、排出口49より排出することもできる。
図8の矢印に示される方向に対して模擬圧入井内の平均流速は1.5 m/sに保たれていた。なお、流速の値は、本発明を分散型発電システム(二酸化炭素排出量が数千トン/年程度)に適用した時の圧入井の加圧された二酸化炭素が水に溶解する溶解区間における混相流の流速を再現したものである。なお、実験中は、高圧管内部は温度及び圧力がそれぞれ25℃及び20気圧の水道水で常に満たされている。
二酸化炭素の流量は、140 l/min、210 l/min、280 l/minに変化させて実験を行った。これらの値は、模擬圧入井内の気液体積流量比が0.20、0.30、及び0.40程度になるように決定した。なお、二酸化炭素は注入間末端に設置された、異なる孔径の多孔体を通すことで、気泡直径0.5mm、1mm、5mm程度の気泡として模擬圧入井内に注入される。これらの気泡径から文献値より算出した気泡上昇速度は、最大で0.4 m/sで、計算上では全ての条件において二酸化炭素の気泡は混相流で流下される設定になっている。
二酸化炭素の溶解率は、模擬圧入井で生成された二酸化炭素溶解水を下方の気液分離槽で気液分離した後サンプリングし、二酸化炭素濃度測定装置で二酸化炭素濃度を測定することで算出した。なお、サンプリングによる水の減少分は水注入管41から供給される。
測定結果から、流量が140 l/minの場合、二酸化炭素の溶解率は気泡直径0.5、 1.0、 及び5.0 mmで、それぞれ79、34、13%程度であった。一方、流量210 l/min、280 l/minでは、溶解率はそれぞれ51、20、9%程度、 42、22、2%程度と比較的低い値であった。なお、模擬圧入井上下端から回収した未溶解の二酸化炭素から算出した溶解率も前述の測定結果と誤差の範囲内で一致していた。
流量が210 l/min、280 l/minでは、溶解区間において気泡のほかに数〜数十cm程度の不規則な形の気泡の形成が目視されている。このことから、水に対して二酸化炭素の流量が大きい場合、気泡が維持されずに集合してより大きな気泡が形成され、前述のパラメータA/Vが小さくなることで、二酸化炭素の溶解率が低下したものと考えられる。
従って、本案では、溶解区間における気液体積流量比(二酸化炭素/水)を0.2以下にする必要があることがわかった。ただし、溶解区間では、二酸化炭素の溶解に伴い気体体積は減少するため、二酸化炭素を分割して地下の水、海水や鹹水と混合させることで、採水した地下の水、海水又は鹹水に対して二酸化炭素の量が大きい場合でも、溶解区間の気液体積比を上記の値以下にできると考えられる。
また、実験では気液体積比0.2以下で上記の気法の集合が確認されない状況でも、気泡直径が1 mmと5mmの時に同程度の直径の気泡の上昇が確認された。これは、管路壁面の摩擦により壁面付近の混相流の流速が気泡上昇速度よりも低くなったことが原因であると考えられる。この比較的小さな気泡の上昇の対策に関しては、下記実施例2で述べる。
Using an experimental device simulating an actual carbon dioxide dissolution system, we measured the formation of bubbles by gas-liquid volume ratio and evaluated the effect on the dissolution rate of carbon dioxide.
FIG. 8 is a schematic diagram of an experimental apparatus for collecting data when carrying out the present invention.
The shape of the simulated injection well 44 is a tube having a diameter of 10 cm and a length of 10 m.
The simulated injection well 44 is provided with one water supply pipe 41 at the upper end and two pressurized carbon dioxide supply pipes 42 at a position 5 m from the upper end and the upper end.
Carbon dioxide gas and water are pumped and mixed by the mixed phase flow adjusting pump 43, and then carbon dioxide is dissolved in water. Gas-liquid (carbon dioxide and water) is separated in the gas-liquid separation / separation tank 46, carbon dioxide gas is discharged from the gas outlet 47, and water is led to the carbon dioxide concentration measuring device (410) through the control valve 48 for analysis. To do. Water is returned through the circulation line 45. Further, it can be discharged from the discharge port 49.
The average flow velocity in the simulated injection well was maintained at 1.5 m / s with respect to the direction indicated by the arrow in FIG. In addition, the value of the flow rate is a mixed phase in the dissolution zone where the pressurized carbon dioxide in the injection well is dissolved in water when the present invention is applied to a distributed power generation system (carbon dioxide emission is about several thousand tons / year). It is a reproduction of the flow velocity. During the experiment, the inside of the high-pressure pipe is always filled with tap water having a temperature and a pressure of 25 ° C. and 20 atmospheres, respectively.
The experiment was performed by changing the flow rate of carbon dioxide to 140 l / min, 210 l / min, and 280 l / min. These values were determined so that the gas-liquid volume flow ratio in the simulated injection well was about 0.20, 0.30, and 0.40. Carbon dioxide is injected into the simulated injection well as bubbles having a bubble diameter of about 0.5 mm, 1 mm, and 5 mm by passing through a porous body with different pore diameters installed at the end of injection. The bubble rising speed calculated from literature values from these bubble diameters is 0.4 m / s at the maximum, and in the calculation, the bubbles of carbon dioxide are set to flow down in a multiphase flow under all conditions.
The dissolution rate of carbon dioxide was calculated by sampling the carbon dioxide-dissolved water generated in the simulated injection well after gas-liquid separation in the lower gas-liquid separation tank and measuring the carbon dioxide concentration with a carbon dioxide concentration measuring device. . Note that the water decrease due to sampling is supplied from the water injection pipe 41.
From the measurement results, when the flow rate was 140 l / min, the dissolution rate of carbon dioxide was about 79, 34, and 13% with bubble diameters of 0.5, 1.0, and 5.0 mm, respectively. On the other hand, at flow rates of 210 l / min and 280 l / min, the dissolution rates were relatively low values of about 51, 20, and 9%, 42, 22, and 2%, respectively. The dissolution rate calculated from the undissolved carbon dioxide recovered from the upper and lower ends of the simulated injection well also agreed with the above measurement results within the error range.
When the flow rate is 210 l / min and 280 l / min, formation of irregularly shaped bubbles of several to several tens of centimeters in addition to bubbles is visually observed in the dissolution zone. From this, when the flow rate of carbon dioxide relative to water is large, bubbles are not maintained and larger bubbles are formed, and the aforementioned parameter A / V is reduced, so that the dissolution rate of carbon dioxide is reduced. It is thought that it decreased.
Therefore, in this plan, it was found that the gas-liquid volume flow ratio (carbon dioxide / water) in the dissolution zone must be 0.2 or less. However, in the dissolution zone, the volume of gas decreases with the dissolution of carbon dioxide, so by dividing the carbon dioxide and mixing it with underground water, seawater and brine, Thus, even when the amount of carbon dioxide is large, it is considered that the gas-liquid volume ratio in the dissolution zone can be reduced to the above value or less.
Further, in the experiment, even when the above gas method set was not confirmed at a gas-liquid volume ratio of 0.2 or less, an increase in bubbles having the same diameter was confirmed when the bubble diameter was 1 mm and 5 mm. This is considered to be caused by the fact that the flow velocity of the multiphase flow near the wall surface is lower than the bubble rising speed due to the friction of the pipe wall surface. A countermeasure against the rise of the relatively small bubbles will be described in Example 2 below.

実施例1における管路壁面の摩擦による気泡上昇を防ぐために、管路内部の構造の変更と、その影響の評価を行った。
実験では、実施例1と同様に模擬圧入井内部に何も設置しない場合(ケース1)に加え、内部にスタティックスターラーを設置して流れを撹拌した管の場合(ケース2)、及び管路には1mおきにベンチュラー管状部を設けた管の場合(ケース3)について実験を行った。
実施例1で見られた気泡の集合を防ぐため、二酸化炭素はガス注入管より70 l/minで模擬圧入井内に注入した。この流量は、模擬圧入井内の気液体積流量比(二酸化炭素/水)が0.1になるように設定されたものである。
ケース1では、実施例1と同様に気泡直径1 mmと5mmのときに、気泡の一部が上昇していることが目視された。一方、ケース2と3では、気泡の上昇は確認されなかった。
この時の二酸化炭素の溶解率は、気泡直径0.5mm、1 mm、5mmの条件でそれぞれ85、33、15%(ケース1)、95、88、56%(ケース2)、87、86、46 %(ケース3)であった。また、この実験から得られた交換速度kは、0.39×10−4 m/s(ケース1)、1.65×10−4 m/s(ケース2)、1.13×10−4 m/s(ケース3)であった。
上記の結果から、スタティックスターラーやベンチュリー管が気泡上昇の防止に効果的であることが示されている。
また、算出された交換速度kから、気液流量体積比が0.2以下でスタティックスターラーやベンチュリー管を圧入井内部に設置した場合、二酸化炭素の気泡直径が1 mm程度で10m以内の溶解区間、気泡直径が5mm以下で20m以内の溶解区間で注入した二酸化炭素の80 %程度を溶解できることが確認された。ただし、実際に地下の水、海水又は鹹水を使用する場合は、それぞれの粘性や表面張力の影響により上記の値が変化する可能性がある。
下図に、実施例2で得られた測定結果をまとめる。ただし、図4における80%の二酸化炭素を溶解するのに必要な距離は、実験から得られた交換速度kおよびガス排出口47で検出した上昇した気泡の量から算出した。
In order to prevent bubbles from rising due to friction on the pipe wall surface in Example 1, the structure inside the pipe was changed and its influence was evaluated.
In the experiment, as in Example 1, in addition to the case where nothing is installed inside the simulated injection well (Case 1), the case where a static stirrer is installed inside and the flow is stirred (Case 2), and the pipe The experiment was conducted with respect to the case (case 3) in which a ventura tubular portion was provided every 1 m.
Carbon dioxide was injected into the simulated injection well at 70 l / min from the gas injection tube in order to prevent air bubbles from gathering as seen in Example 1. This flow rate is set so that the gas-liquid volume flow rate ratio (carbon dioxide / water) in the simulated injection well is 0.1.
In case 1, as in Example 1, when the bubble diameter was 1 mm and 5 mm, it was visually observed that some of the bubbles were rising. On the other hand, in Cases 2 and 3, no bubble rise was confirmed.
The dissolution rate of carbon dioxide at this time is 85, 33, 15% (case 1), 95, 88, 56% (case 2), 87, 86, under the conditions of a bubble diameter of 0.5 mm, 1 mm, and 5 mm, respectively. 46% (Case 3). Further, the exchange speed k obtained from this experiment is 0.39 × 10 −4 m / s (case 1), 1.65 × 10 −4 m / s (case 2), 1.13 × 10 −4. m / s (Case 3).
From the above results, it is shown that the static stirrer and the venturi tube are effective in preventing bubbles from rising.
In addition, from the calculated exchange speed k, when a gas-liquid flow volume ratio is 0.2 or less and a static stirrer or a venturi tube is installed inside the injection well, a dissolution zone within 10 m with a bubble diameter of carbon dioxide of about 1 mm It was confirmed that about 80% of the carbon dioxide injected in the dissolution zone with a bubble diameter of 5 mm or less and within 20 m can be dissolved. However, when underground water, seawater or brine is actually used, the above values may change due to the influence of the respective viscosity and surface tension.
The following figure summarizes the measurement results obtained in Example 2. However, the distance required to dissolve 80% carbon dioxide in FIG. 4 was calculated from the exchange rate k obtained from the experiment and the amount of air bubbles detected at the gas outlet 47.

本発明の内容を示す図である。It is a figure which shows the content of this invention. 本発明の内容を示す図である。It is a figure which shows the content of this invention. 本発明の内容を示す図である。It is a figure which shows the content of this invention. 本発明の内容を示す図である。It is a figure which shows the content of this invention. 本発明と従来から行われてきた二酸化炭素溶解方法の必要エネルギーの試算結果の比較を示す図である。It shows a comparison of calculation results of the required energy of carbon dioxide dissolution method that has been made from the present invention and the conventional. 本発明と従来から行われてきた二酸化炭素溶解方法の必要エネルギーの試算結果の比較を示す図である。It shows a comparison of calculation results of the required energy of carbon dioxide dissolution method that has been made from the present invention and the conventional. 二酸化炭素の気泡を流下させるための注入井の構造を示す図である。It is a diagram showing the structure of injection well in order to flow down the bubbles of carbon dioxide. 実施例1で用いた実験装置の概念図である。1 is a conceptual diagram of an experimental apparatus used in Example 1. FIG.

1: 注入井
2: 注入井中の溶解区間
3: 注入井に設けられた二酸化炭素の供給口
4: 二酸化炭素の供給口
5: 地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素混合物を地中帯水層中に注入する放出口
6: 揚水井
7: 揚水を圧入井に供給する供給路
8: 地中帯水層中の地下の水、海水又は鹹水の採水口
9: 二酸化炭素の供給配管
10: 二酸化炭素分離回収装置
11: 二酸化炭素加圧設備
12: 地中帯水層
13: 地下の水、海水又は鹹水の配水管
31: 地下の水、海水又は鹹水と二酸化炭素の混相流
32: 気泡の移動経路
33: 注入井の断面積を縮小させる構造体
41: 水供給管
42: 加圧二酸化炭素供給管
43: 混相流流速調整用ポンプ
44: 模擬圧入井
45: 循環管路
46: 気液分離層
47: 未溶解二酸化炭素ガス排出口
48: 制御弁
49: 排水口
410: 二酸化炭素濃度測定装置
1: Injection well 2: Dissolution zone in the injection well 3: Carbon dioxide supply port provided in the injection well 4: Carbon dioxide supply port 5: Groundwater aquifer with underground water, seawater or brine and carbon dioxide mixture 6: Pumping well 7: Supply channel for supplying pumped water to the injection well 8: Sampling port for underground water, seawater or brine in the underground aquifer 9: Supply pipe for carbon dioxide 10: Dioxide Carbon separation and recovery equipment 11: Carbon dioxide pressurization equipment 12: Underground aquifer 13: Distribution pipe for underground water, seawater or brine 31: Multiphase flow of underground water, seawater or brine and carbon dioxide 32: Movement of bubbles Path 33: Structure for reducing the cross-sectional area of the injection well 41: Water supply pipe 42: Pressurized carbon dioxide supply pipe 43: Multiphase flow velocity adjustment pump 44: Simulated injection well 45: Circulation pipe 46: Gas-liquid separation layer 47: Undissolved carbon dioxide gas emission 48: Control valve 49: drain port 410: carbon dioxide concentration measuring device

Claims (22)

貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留することを特徴とする二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurization device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the top of the injection well, while the underground where the carbon dioxide is to be stored Water, underground water, seawater or inundated water is collected from the pumping well outlet located in the underground aquifer of 5 to 50 atm. Supply pressurized carbon dioxide supplied from a carbon dioxide supply port provided to underground water, seawater or brine, and mix the pressurized carbon dioxide with underground water, seawater or brine, Dissolved, underground water, seawater in which carbon dioxide is dissolved from the outlet at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where there is underground water, seawater or brine with a water pressure of 5 to 50 atmospheres Or released as a mixture with brine and diacid Storage method of carbon dioxide, which comprises storing carbon. 前記水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口は、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの5倍以上の距離を隔てて設置されていることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   The discharge port at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water of 5 to 50 atmospheres of water exists, and the carbon dioxide where the underground water, seawater or brine exists. The water intake of the pumping well provided in the underground aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres to be stored is separated from the discharge port by a distance of 5 times or more the thickness of the aquifer stored in the horizontal direction. The carbon dioxide storage method according to claim 1, wherein the carbon dioxide storage method is installed. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水した後、配水管を経て、二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. Pumping wells provided in underground aquifers of 5 to 50 atmospheres of water in which underground water, seawater or flood water in which carbon dioxide is to be stored are mixed and dissolved in water, seawater or brine After collecting water from the water sampling port and pumping up to the ground, the pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port is supplied to the underground water, seawater or brine under brine, The pressurized carbon dioxide underground Water, carbon dioxide method of storage according to claim 1, wherein the dissolution in seawater or brine. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中を流下させて、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. The volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2 or less. Carbon dioxide and groundwater that are mixed with underground water, seawater, or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and that have a flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or an injection well. , Seawater or brine And multiphase flow, through the injection well by a stream of water carbon dioxide underground in lysis zone in the injection well, the carbon dioxide method of storage according to claim 1, wherein the dissolution in the seawater or brine. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. The volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2 or less. Yes, carbon dioxide in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and carbon dioxide and underground water at a flow rate higher than the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well, Seawater or brine And phase flow, by using a static stirrer, carbon dioxide method of storage according to claim 1, wherein the dissolving of carbon dioxide in the dissolution zone in the injection well as spiral flow of water underground, the sea water or brine. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. The volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater, or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater, or brine) is 0.2 or less. Yes, carbon dioxide in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and carbon dioxide and underground water at a flow rate higher than the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well, Seawater or brine The carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in the dissolution zone in the injection well by passing through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well as a phase flow. Carbon dioxide storage method. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して供給し、混合し加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. Mixed and dissolved in water, seawater or brine, split carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, mixed and pressurized carbon dioxide and underground water, The volume ratio of seawater or brine (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less. Or installed in the injection well A mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater or brine with a flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump, and carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in the dissolution zone in the injection well. The carbon dioxide storage method according to claim 1. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. It can be mixed and dissolved in water, seawater or brine, splitting and supplying carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater Or the volume ratio (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles having a diameter of 5 mm or less, Po installed in the injection well By using a static stirrer, the carbon dioxide is submerged in the dissolution zone in the injection well by using a static stirrer. The method for storing carbon dioxide according to claim 1, wherein the carbon dioxide is dissolved in water, seawater or brine. 前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井の地中部分に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、前記加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   Collect underground water, seawater or brine from the sampling well of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where the carbon dioxide is to be stored exists. The pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port provided in the underground portion of the injection well is supplied to underground water, seawater or brine, and the pressurized carbon dioxide is underground. It can be mixed and dissolved in water, seawater or brine, splitting and supplying carbon dioxide from a plurality of carbon dioxide supply ports provided in the injection well, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater Or the volume ratio (carbon dioxide / underground water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed with underground water, seawater or brine in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less, and then injected on the ground or injected. Pong installed in the well This is a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine, which has a flow rate higher than the rising speed of the bubbles, and passes through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well, allowing it to flow down and dissolve in the injection well. The carbon dioxide storage method according to claim 1, wherein carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in a section. 請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法において、未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する特徴とする二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide storage method according to claim 1, wherein carbon dioxide that has remained in an undissolved state and could not be flowed down as a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine is supplied to the injection well. A carbon dioxide storage method characterized by being trapped by a mesh in a provided water pipe and preventing rising to a pressurized carbon dioxide supply port of an injection well. 前記揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することを特徴とする請求項1記載の二酸化炭素の貯留方法。   A plurality of the pumping wells are provided, and at least one of the pumping wells is used in combination as an observation well for monitoring the abundance of carbon dioxide contained in the groundwater, seawater, or brine collected. The carbon dioxide storage method according to claim 1. 貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させて、水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口より、二酸化炭素を溶解させた地下の水、海水又は鹹水との混合物として放出し、二酸化炭素を貯留することを特徴とする二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the top of the injection well to the carbon dioxide supply pipe in the injection well. Collect underground water, seawater, or brine from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer of 5-50 atm. In addition, the water supplied from the carbon dioxide supply port of the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supply compressed carbon dioxide into underground water, seawater or brine, mix and dissolve carbon dioxide in underground water, seawater or brine, and underground water, seawater or flooded water with a water pressure of 5 to 50 atm exists. In the underground aquifer From outlet at the lower end of Nyui, water underground dissolved carbon dioxide, was discharged as a mixture with sea water or brine, carbon dioxide method of the storage, characterized in that for storing carbon dioxide. 前記水圧5〜50気圧の地下の水、海水または鹹水が存在する地中帯水層に設けられている注入井の下端の放出口と、前記地下の水、海水または鹹水が存在する二酸化炭素を貯留しようとしている水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口は、放出口から水平方向に貯留する帯水層の厚さの5倍以上の距離を隔てて設置されていることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The discharge port at the lower end of the injection well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water of 5 to 50 atmospheres of water exists, and the carbon dioxide where the underground water, seawater or brine exists. The water intake of the pumping well provided in the underground aquifer having a water pressure of 5 to 50 atmospheres to be stored is separated from the discharge port by a distance of 5 times or more the thickness of the aquifer stored in the horizontal direction. The carbon dioxide storage method according to claim 12, wherein the carbon dioxide storage method is installed. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、前記二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より採水し、地上まで揚水した後、配水管を経て、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分の地下の水、海水又は鹹水の配水管に設けられている二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給することを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. on the other hand, adopted the water underground trying to storing carbon dioxide, seawater or brackish water pumping wells provided in the ground aquifer of existing water pressure 5-50 atm adopted underground water from Mizuguchi, seawater or brackish It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, the underground water, seawater trying to store the carbon dioxide Or there is flood water After collecting water from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer with a water pressure of 5 to 50 atmospheres, pumping up to the ground, the water pipes for underground water, seawater, or brine in the injection wells After that, pressurized carbon dioxide supplied from the carbon dioxide supply port installed in the underground water, seawater or brine water distribution pipe in the underground part of the injection well is put into the underground water, seawater or brine. The carbon dioxide storage method according to claim 12, wherein the carbon dioxide storage method is supplied. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。 The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. On the other hand, underground water, seawater or brine is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where carbon dioxide is to be stored exists. It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, and mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater or Volume ratio of brine (carbon dioxide / The lower water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less with underground water, seawater or brine, and bubbles are generated by a pump installed on the ground or in the injection well. 13. A mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine that has a flow rate higher than the rising speed, and carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in a dissolution zone in the injection well. The carbon dioxide storage method described. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下、混合、溶解させることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. On the other hand, underground water, seawater or brine is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where carbon dioxide is to be stored exists. It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, and mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater or Volume ratio of brine (carbon dioxide / The lower water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less with underground water, seawater or brine, and bubbles are generated by a pump installed on the ground or in the injection well. The carbon dioxide and groundwater, seawater, or brine mixed-phase flow that has a flow velocity higher than the rising speed, and using a static stirrer, flow down, mix, and dissolve as a spiral flow. Carbon storage method. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. On the other hand, underground water, seawater or brine is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where carbon dioxide is to be stored exists. It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, and mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater or Volume ratio of brine (carbon dioxide / The lower water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less with underground water, seawater or brine, and bubbles are generated by a pump installed on the ground or in the injection well. It is a multiphase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine, which has a flow rate higher than the ascending speed, and is passed through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well. The carbon dioxide storage method according to claim 12, wherein carbon is dissolved in underground water, seawater, or brine. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. On the other hand, underground water, seawater or brine is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where carbon dioxide is to be stored exists. It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, and mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, pressurized carbon dioxide and underground water, seawater or Volume ratio of brine (carbon dioxide / The lower water, seawater or brine) is in a state of 0.2 or less, and carbon dioxide is mixed in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less with underground water, seawater or brine, and bubbles are generated by a pump installed on the ground or in the injection well. 13. A mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine that has a flow rate higher than the rising speed, and carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in a dissolution zone in the injection well. The carbon dioxide storage method described. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態であり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、スタティックスターラーを用いることにより、らせん流として流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. On the other hand, underground water, seawater or brine is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where carbon dioxide is to be stored exists. It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, and mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, the underground water, seawater or Several charcoal dioxide in flooded water distribution pipes Carbon dioxide is divided and supplied from the supply port, and the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less. Yes, carbon dioxide in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and carbon dioxide and underground water at a flow rate higher than the rising speed of the bubbles by a pump installed on the ground or injection well, The mixed phase flow of seawater or brine and using a static stirrer, the carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater or brine in a dissolution zone in the injection well by flowing down as a spiral flow. Carbon dioxide storage method. 前記貯留しようとする二酸化炭素を、地上に設置されている加圧装置で加圧し、加圧された二酸化炭素を注入井上端の二酸化炭素供給口より注入井中の二酸化炭素の供給配管に供給し、一方、二酸化炭素を貯留しようとしている地下の水、海水または鹹水が存在する水圧5〜50気圧の地中帯水層に設けられている揚水井の採水口より地下の水、海水または鹹水を採水し、注入井中の地下の水、海水又は鹹水の配水管を経て、注入井の地中部分に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の二酸化炭素の供給口より供給される加圧された二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水中に供給し、二酸化炭素を地下の水、海水または鹹水に混合、溶解させることが、注入井に設けられている地下の水、海水又は鹹水の配水管の複数の二酸化炭素供給口より二酸化炭素を分割して、供給し、加圧された二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の体積比(二酸化炭素/地下の水、海水又は鹹水)が0.2以下の状態あり、二酸化炭素を直径5mm以下の気泡状として地下の水、海水又は鹹水と混合させ、地上もしくは注入井に設置されたポンプにより気泡の上昇速度以上の流速である、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流とし、注入井の断面積を縮小させる構造体中を通過させることにより、流下させて注入井中の溶解区間で二酸化炭素を地下の水、海水又は鹹水に溶解させることを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide to be stored is pressurized with a pressurizing device installed on the ground, and the pressurized carbon dioxide is supplied from the carbon dioxide supply port at the upper end of the injection well to the supply pipe for carbon dioxide in the injection well. On the other hand, underground water, seawater or brine is collected from the water intake of the pumping well provided in the underground aquifer where the underground water, seawater or flood water where carbon dioxide is to be stored exists. It is supplied from the supply port of carbon dioxide in the underground water, seawater or brine water distribution pipe installed in the underground part of the injection well through the underground water, seawater or brine distribution pipe in the injection well. Supplying pressurized carbon dioxide into underground water, seawater or brine, and mixing and dissolving carbon dioxide in underground water, seawater or brine, the underground water, seawater or Several charcoal dioxide in flooded water distribution pipes Carbon dioxide is divided and supplied from the supply port, and the volume ratio of pressurized carbon dioxide to underground water, seawater or brine (carbon dioxide / groundwater, seawater or brine) is 0.2 or less , Carbon dioxide in the form of bubbles with a diameter of 5 mm or less and mixed with underground water, seawater or brine, and the flow rate higher than the rising speed of bubbles by a pump installed on the ground or injection well, carbon dioxide and underground water, seawater Alternatively, it is a mixed phase flow of flooded water, and is passed through a structure that reduces the cross-sectional area of the injection well, so that carbon dioxide is dissolved in underground water, seawater, or brine in the dissolution zone in the injection well. The carbon dioxide storage method according to claim 12. 請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法において、未溶解の状態として残存している、二酸化炭素と地下の水、海水または鹹水の混相流として流下させることができなかった二酸化炭素を、注入井に設けられた配水管内のメッシュによってトラッピングし、注入井の加圧された二酸化炭素供給口まで上昇することを防止する特徴とする二酸化炭素の貯留方法。   The carbon dioxide storage method according to claim 12, wherein carbon dioxide that has remained in an undissolved state and could not be flowed down as a mixed phase flow of carbon dioxide and underground water, seawater, or brine is supplied to the injection well. A carbon dioxide storage method characterized by being trapped by a mesh in a provided water pipe and preventing rising to a pressurized carbon dioxide supply port of an injection well. 前記揚水井は複数本設け、そのうちの少なくとも一本の揚水井は、採水した地下の水、海水または鹹水中に含まれる二酸化炭素の存在量をモニタリングするための観測井として併用することを特徴とする請求項12記載の二酸化炭素の貯留方法。   A plurality of the pumping wells are provided, and at least one of the pumping wells is used in combination as an observation well for monitoring the abundance of carbon dioxide contained in the groundwater, seawater, or brine collected. The carbon dioxide storage method according to claim 12.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011147869A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Shimizu Corp Underground storage facility for carbon dioxide and method for laying the same
ITMI20121908A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-10 Giuseppe Galassi PROCESS FOR THE CONTROL OF CO2 EMISSIONS IN THE ATMOSPHERE
WO2014089185A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Cornell University Extraction-injection method for immobilized sub-surface geologic storage of carbon dioxide
WO2022264913A1 (en) 2021-06-17 2022-12-22 千代田化工建設株式会社 Equipment for warming liquefied carbon dioxide and method for warming liquefied carbon dioxide

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170215A (en) * 1992-12-07 1994-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for injecting carbon dioxide into ground under pressure
JP2004323339A (en) * 2003-04-30 2004-11-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and system for recovering carbon dioxide
JP2008006367A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Hitoshi Koide Treatment method for underground storage of carbon dioxide and treatment system therefor
WO2008073765A2 (en) * 2006-12-07 2008-06-19 Bruno Michael S Method for reducing the emission of green house gases into the atmosphere
JP2008307483A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Hitoshi Koide Method and system for storing carbon dioxide in ground
JP2009011964A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Hitoshi Koide Method of feeding liquefied carbon dioxide underground and its underground feeding device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170215A (en) * 1992-12-07 1994-06-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for injecting carbon dioxide into ground under pressure
JP2004323339A (en) * 2003-04-30 2004-11-18 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method and system for recovering carbon dioxide
JP2008006367A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Hitoshi Koide Treatment method for underground storage of carbon dioxide and treatment system therefor
WO2008073765A2 (en) * 2006-12-07 2008-06-19 Bruno Michael S Method for reducing the emission of green house gases into the atmosphere
JP2008307483A (en) * 2007-06-15 2008-12-25 Hitoshi Koide Method and system for storing carbon dioxide in ground
JP2009011964A (en) * 2007-07-06 2009-01-22 Hitoshi Koide Method of feeding liquefied carbon dioxide underground and its underground feeding device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011147869A (en) * 2010-01-20 2011-08-04 Shimizu Corp Underground storage facility for carbon dioxide and method for laying the same
ITMI20121908A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-10 Giuseppe Galassi PROCESS FOR THE CONTROL OF CO2 EMISSIONS IN THE ATMOSPHERE
WO2014089185A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Cornell University Extraction-injection method for immobilized sub-surface geologic storage of carbon dioxide
WO2022264913A1 (en) 2021-06-17 2022-12-22 千代田化工建設株式会社 Equipment for warming liquefied carbon dioxide and method for warming liquefied carbon dioxide

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