JP2015031091A - ガス回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メタンハイドレートから、より効率的にガスを回収可能なガス回収装置を提供する。【解決手段】海底の地盤に存在するメタンハイドレート層Ｈにおけるメタンハイドレートから、ガスを回収するガス回収装置１であって、海底面ＳＦを覆うとともに、海底面ＳＦとの間で密閉空間Ｓを画成する減圧容器２と、密閉空間Ｓに連通し、密閉空間Ｓの水を吸い出すポンプ３と、密閉空間Ｓに連通し、密閉空間Ｓのガスを回収する回収管４とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、海底や湖底に存在するメタンハイドレートから、メタンガスを含むガスを回収するガス回収装置に関する。

従来から、メタンガスを主成分とした天然ガスをガス層から採掘し、エネルギー資源として商業的に利用している。メタンガスは石油や石炭と比較して燃焼時の二酸化炭素排出量が小さく、地球温暖化対策の観点から非常に有効なエネルギー資源である。

ところで現在、このメタンガスが多く含まれる有望なエネルギー資源として、メタンハイドレートが注目されている。このメタンハイドレートは、メタンを中心に周囲が水分子によって囲まれた包接水和物であり、低温、高圧の環境下で存在するものである。そして、このメタンハイドレートは、海底面下数百メートルの砂質層や、海底面近傍、海底面上に露出した状態で存在している。

ここで特許文献１には、いわゆる加熱法によってメタンハイドレートからガスを生産、回収する方法が開示されている。具体的にはこの方法は、メタンハイドレート層中に延設した抗井にガス透過性を有するカラムを充填し、カラム中に設置した熱源からメタンハイドレート層に熱を供給することでメタンハイドレートを分解してガスを回収するものである。

特表２００７−５１２４５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された加熱法を用いる場合、メタンハイドレートは熱源に近い部分から分解が進行するため、分解が進行するにつれて熱源から遠い位置まで熱を供給する必要があり、広範囲のメタンハイドレートを効率的に分解することは難しい。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、メタンハイドレートから、より効率的にガスを回収可能なガス回収装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係るガス回収装置は、海底又は湖底に存在するメタンハイドレートからガスを回収するガス回収装置であって、前記海底又は前記湖底の地表面を覆うとともに、該地表面との間で密閉空間を画成する容器と、前記密閉空間に連通し、該密閉空間の水を吸い出すポンプと、前記密閉空間に連通し、該密閉空間の前記ガスを回収する回収管と、を備えることを特徴とする。

このようなガス回収装置によれば、容器によって海底又は湖底の地表面上に密閉空間が形成され、ポンプでこの密閉空間の水をくみ出すことで、密閉空間の減圧が可能となる。従って、地表面近傍に存在するメタンハイドレートを、密閉空間内の領域で均一に減圧させて分解を進行させることができる。またメタンハイドレートの分解によって発生したガスが、回収管によって密閉空間から回収されることで、密閉空間が減圧された状態を維持しながらガスの回収が可能となる。さらに密閉空間は、メタンハイドレートの分解にともなって生じる砂混じりのガス及び水から砂を沈殿させて分離する空間として機能するため、ポンプへの砂の流入を抑制し、装置の信頼性を向上することができる。

さらに、本発明に係るガス回収装置は、前記容器内に位置する前記地表面に開口し、前記メタンハイドレートが存在するメタンハイドレート層に向かって延びるように穴状に生産井が形成され、前記生産井の内部に充填された通気性及び通水性を有する充填体をさらに備えていてもよい。

このように生産井を形成することで、生産井が密閉空間に連通することになるため、メタンハイドレート層を密閉空間の圧力状態と略等しい状態にできる。従って、メタンハイドレート層に存在するメタンハイドレートの分解を層内で均一に進行させることができる。さらに、生産井の内部の充填体によって通水性及び通気性を確保しつつ、メタンハイドレートの分解に伴って生じる砂混じりのガス及び水から砂を濾過するように充填体が作用する。従って、生産井を通じて密閉空間へ砂が流入してしまうことを抑制でき、この結果、ポンプへの砂の流入の抑制が可能となり、装置の信頼性を向上することができる。さらに、メタンハイドレートの分解に伴って海底、湖底の地盤の強度が低下してしまったとしても、充填体を充填したことで生産井の形状を維持できる。

また、前記生産井は、互いに離間して前記地表面に開口し、前記メタンハイドレート層に向かって複数形成されていてもよい。

このように生産井を密閉空間内に複数形成することで、より広域で、均一にメタンハイドレートの分解が可能となる。

また、本発明に係る前記生産井が形成されたガス回収装置は、前記生産井の内周面を覆い、砂の通過を抑制する第一遮断部材をさらに備えていてもよい。

このような第一遮断部材によって、メタンハイドレートの分解に伴って生じる砂が、生産井内へ流入してしまうことを抑制することができる。

また、本発明に係る前記生産井が形成されたガス回収装置は、通気性を有して前記充填体を収容する収容部材をさらに備え、前記充填体は、前記収容部材に収容された状態で前記生産井の内部に充填されていてもよい。

このような収容部材によって、メタンハイドレートの分解によって生じたガスを透過させて生産井内へ流入させつつ、充填体の交換が容易となり、メンテナンス性を向上することができる。さらに、メタンハイドレートの分解に伴って海底、湖底の地盤の強度が低下してしまった際に、充填体が地盤内に散逸してしまうことを防止できる。

さらに、本発明に係る前記生産井が形成されたガス回収装置は、前記生産井の内周面のうち、前記メタンハイドレート層以外の層内に位置する該内周面を覆い、液体及び気体の通過を抑制する第二遮断部材をさらに備えていてもよい。

このような第二遮断部材によって、メタンハイドレート層以外の層から生産井内部への気体、液体の流入を抑制することができる。

また、前記充填体は、前記生産井を形成する際に排出される前記海底又は前記湖底の廃土が混合されたものであってもよい。

生産井を形成する際に排出される廃土を有効に活用でき、廃棄する廃土を最小限に抑えることができる。さらに、生産井を形成していく過程で、廃土を充填体として生産井の内部に充填していくことで、生産井の崩壊を防止しながら柱状に生産井を築造していくことができる。

さらに、前記容器は、前記密閉空間内で、前記生産井の開口部分と前記ポンプの連通部分とを結ぶ直線上に配されて、生産井の開口に対向する遮蔽面を有していてもよい。

このような遮蔽面によって、メタンハイドレートの分解によって生産井から密閉空間へ流入する砂混じりの水が遮蔽面に接触することになるため、この砂混じりの水がポンプに直接流れ込むことがなくなる。また、遮蔽面によって砂混じりの水の勢いを低減できるため、容器内での砂の沈殿を促すことができ、ポンプへの砂の流入を抑制し、装置の信頼性を向上することができる。

また、前記容器における前記遮蔽面は、前記地表面に向かうに従って、前記容器の内周面に近接するように傾斜する傾斜面を有していてもよい。

このような傾斜面によって、生産井からの砂混じりの水の流れ方向を、上方から下方に転向させて下降流とすることができ、容器内での砂の沈殿を促進することができる。また、生産井の開口部分からポンプとの連通部分まで水が流通する距離を稼ぐことができ、砂が沈殿するための時間を長くとることができる。従って、砂と水との分離効果を向上することができる。

前記容器は、前記海底又は前記湖底に下端部の縁部が貫入されて設置され、該縁部には下方に向かうに従って厚さ寸法が減少するテーパー面が形成されていてもよい。

このようなテーパー面によって、容器の縁部が海底又は湖底に貫入され易くなる。また密閉空間の減圧を行うことで容器内外の差圧によって容器が地表面に押し付けられ、さらに貫入を進行させて密閉空間の密閉性の向上が可能となる。

また、前記容器は、下端部の縁部の上方に、外周面から外方に向かって突出して、前記容器の沈下を防止するストッパを有していてもよい。

このようなストッパによって、密閉空間の内部と外部との間の圧力差によって容器が地表面に近接して沈下しようとした際に、ストッパが地表面からの反力を受けて、密閉空間の容積が減少してしまうことを抑制できる。

さらに、本発明に係るガス回収装置は、前記容器と前記地表面との間の密着性を向上する密着部材をさらに備えていてもよい。

このような密着部材によって、密閉空間の密閉性を向上できる。

また、本発明に係るガス回収装置は、前記容器内に、前記海底又は前記湖底における前記地表面に押圧力を作用させる押圧部材をさらに備えていてもよい。

密閉空間が減圧されて、容器内外の地表面に作用する水圧差が生まれると、海底または湖底の地盤が水圧の小さな容器内に向かって流動し、地表面が上方に盛り上がるように変形しようとすることがある。このような場合であっても、押圧部材によって地表面に押圧力を作用させることで地盤の変形を抑制し、密閉空間の容積が減少してしまうこと抑えることができる。

請求項１のガス回収装置によると、容器を用いてメタンハイドレートを減圧することで、より効率的なガス回収が可能となる。

また、請求項２のガス回収装置によると、充填体によって安定的にガス回収を行うことができる。

さらに、請求項３のガス回収装置によると、容器を用いた減圧によって、より多くのメタンハイドレートを分解でき、ガスの回収効率を向上することができる。

また、請求項４のガス回収装置によると、第一透過抑制部材によって、メタンハイドレートからのガス回収の効率を向上できる。

さらに、請求項５のガス回収装置によると、収容部材によって、より安定的にガス回収が可能となる。

また、請求項６のガス回収装置によると、第二透過抑制部材によって、メタンハイドレートからのガス回収の効率を向上できる。

さらに、請求項７のガス回収装置によると、廃土の廃棄量を抑えつつ生産井の施工性を向上できる。

また、請求項８のガス回収装置によると、遮蔽面によって砂を容器内に沈殿させ、安定的にメタンハイドレートからのガス回収が可能となる。

さらに、請求項９のガス回収装置によると、砂の沈殿効果を向上でき、さらに安定的にメタンハイドレートからのガス回収が可能となる。

また、請求項１０のガス回収装置によると、密閉空間での減圧効果を高め、メタンハイドレートからのガス回収の効率を向上できる。

さらに、請求項１１のガス回収装置によると、ストッパによって密閉空間を確保でき、安定的にメタンハイドレートからのガス回収が可能となる。

また、請求項１２のガス回収装置によると、密着部材によって密閉空間での減圧効果を高め、メタンハイドレートからのガス回収の効率を向上できる。

さらに、請求項１３のガス回収装置によると、押圧部材によって密閉空間を確保でき、安定的にメタンハイドレートからのガス回収が可能となる。

本発明の実施形態に係るガス回収装置を示す概略全体斜視図である。 本発明の実施形態に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態に係るガス回収装置に関し、充填体の一例を示す全体斜視図である。 本発明の実施形態の第一変形例に係るガス回収装置を示す概略全体斜視図である。 本発明の実施形態の第二変形例に係るガス回収装置における生産井を示す概略全体斜視図である。 本発明の実施形態の第三変形例に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の第四変形例に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の第五変形例に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 仮に、押圧部材が設けられない場合のガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の第六変形例に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の第七変形例に係るガス回収装置を示す図であって、（ａ）は縦断面図であり、（ｂ）は上面図であって（ａ）のＡ矢視図である。 本発明の実施形態の第八変形例に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の第九変形例に係るガス回収装置を示す縦断面図である。 本発明の実施形態の第十変形例に係るガス回収装置を示す概略全体斜視図である。

以下、本発明の第一実施形態に係るガス回収装置１について説明する。
このガス回収装置１は、海底の地表面である海底面ＳＦ、又は海底の地盤内に存在するメタンハイドレートからガスＧを回収する装置である。

図１に示すように、ガス回収装置１は、海底面ＳＦ上に設けられた減圧容器２と、減圧容器２に接続されたポンプ３と、減圧容器２に設けられた回収管４とを備えている。また、容器の下方には断面円形の穴状の生産井５が形成されている。

減圧容器２は、海底面ＳＦを覆い、海底面ＳＦとの間に密閉空間Ｓを画成する。本実施形態では外形が矩形状をなし、四枚の側板部１０と一枚の天板部１１とから構成されて、下方に開口する鋼製容器となっている。なお、この減圧容器２の形状、材質は本実施形態の場合に限定されず、例えば外形が半球状のものであってもよく、水圧等の使用環境に応じて適宜選択可能である。

また、図２に示すように、この減圧容器２は側板部１０が海底面ＳＦから海底の地盤内に貫入されて設置されている。そして、このように地盤に貫入される部分となる側板部１０の下端部、即ち減圧容器２の縁部には、下方に向かうに従って厚さ寸法が減少するようにテーパー面２０が形成されている。

ポンプ３は、減圧容器２の側板部１０を貫通して設けられたポンプ管路１５を介して密閉空間Ｓに連通しており、密閉空間Ｓの内部に溜まった水Ｗを汲み上げて排水管１６（図１参照）を通じて減圧容器２の外部に排出する。

回収管４は、減圧容器２の天板部１１を貫通して設けられており、密閉空間Ｓに溜まったガスＧを密閉空間Ｓの外部で回収可能となっている。なお本実施形態では、この回収管４は、減圧容器２の幅方向のちょうど中央位置に設けられている。

生産井５は、密閉空間Ｓ内に位置する海底面ＳＦから、海底の地盤中のメタンハイドレートが存在するメタンハイドレート層Ｈに向かって延びるように形成されている。
ここで、ガス回収装置１は、上述した減圧容器２、ポンプ３、及び回収管４に加え、上記生産井５の内部に充填された充填体Ｆをさらに備えている。

充填体Ｆは、例えば、砕石、人工軽量骨材、コンクリート片、セラミック片、金属片、樹脂片等、生産井５の内部に間隙を形成しつつ、充填可能となっているものが適用される。また、上下方向に連続気泡を有する樹脂・金属の多孔体や、図３に示すような繊維状の材料を、延在方向が上下方向となるように複数束ねたものであってもよい。即ち、充填体Ｆは、通気性及び通水性を有するものであればよい。
また、この充填体Ｆを生産井５の内部に充填するタイミングについては、生産井５を形成しながら充填してもよいし、生産井５が完成した後に充填してもよい。さらに、充填体Ｆには、生産井５を形成する際に海底の地盤から出た廃土が混合されたものであってもよい。

このようなガス回収装置１によると、減圧容器２によって海底面ＳＦ上に密閉空間Ｓが形成され、ポンプ３でこの密閉空間Ｓの水Ｗをくみ出すことで、密閉空間Ｓを減圧することができる。

また、生産井５は密閉空間Ｓに連通しており、メタンハイドレート層Ｈを密閉空間Ｓ内の圧力状態と略等しい状態にできる。従って、密閉空間Ｓの減圧によってメタンハイドレート層Ｈに存在するメタンハイドレートを減圧でき、メタンハイドレート層Ｈ内で分解を均一に進行させることができる。

さらに、メタンハイドレートの分解によって発生したガスＧが、回収管４によって密閉空間Ｓから回収されることで、密閉空間Ｓが減圧された状態を維持しながら、ガスＧの回収が可能となる。

また、密閉空間Ｓによって、メタンハイドレートの分解にともなって生じる砂ＳＡ混じりのガスＧ及び水Ｗから、砂ＳＡを密閉空間Ｓ内で沈殿させることで、ポンプ３への砂ＳＡの流入を抑制し、装置の信頼性を向上することができる。

さらに、生産井５の内部の充填体Ｆによって通水性及び通気性を確保しつつ、上記砂ＳＡ混じりのガスＧ及び水Ｗから、砂ＳＡを濾過するように充填体Ｆが作用する。従って、生産井５を通じて密閉空間Ｓへの砂ＳＡが流入してしまうことを抑制でき、ポンプ３への砂ＳＡの流入の抑制が可能となる。よって、装置の信頼性を向上することができる。

さらに、メタンハイドレートの分解に伴って海底、湖底の地盤の強度が低下してしまったとしても、充填体Ｆを充填したことで生産井５の形状を維持できるため、メタンハイドレートの分解にともなって生産井５が崩壊してしまうことを防止でき、安定的にガスＧの回収を行うことができる。

また、生産井５を形成する際に排出される廃土を充填体Ｆとして用いることで、廃土の有効活用によって廃棄する廃土を最小限に抑えることができ、廃土の廃棄量を抑えることができる。ここで実際には、廃土をそのまま充填体Ｆとして用いるわけではなく、廃土を改良すること等により、通気性及び通水性を向上させたものを充填材Ｆとして用いる。具体的には、廃土に砕石などを混合したものを充填材Ｆとして用いる。
さらに、生産井５を形成していく過程で廃土を充填体Ｆとして生産井５の内部に充填していくことで、崩壊を防止しながら柱状に生産井５を築造していくことができるため、生産井５の施工性を向上できる。

また、減圧容器２の縁部のテーパー面２０によって、減圧容器２が海底に貫入され易くなる。また、ポンプ３によって水を汲み出して密閉空間Ｓの減圧を行うことで、減圧容器２の内外の差圧によって減圧容器２が海底面ＳＦに押し付けられ、減圧容器２の海底への貫入を進行させて、密閉空間の密閉性の向上が可能となる。

本実施形態のガス回収装置１によると、減圧容器２を用いてメタンハイドレートを減圧することで、広範囲のメタンハイドレートに対して分解を進行することが可能となるため、より効率的なガスＧの回収が可能となる。

ここで、図４に示すように、生産井５は、海底面ＳＦの延在方向に互いに離間して、減圧容器２内の海底面ＳＦに開口して複数が形成されていてもよい。この場合には、より広域で、均一にメタンハイドレートの分解が可能となり、より多くのメタンハイドレートを分解してガスＧの回収効率を向上することができる。

さらに、図５に示すように、ガス回収装置１は、生産井５の内周面を覆い、海底からの砂ＳＡの通過を抑制する遮断部材３１をさらに備えていてもよい。
この遮断部材３１は、例えば、不織布のシートや鋼線をメッシュ状に織り込んだもの、又は、生産井５の内径と略同一の外径を有する有孔鋼管等、砂ＳＡの通過を抑制可能な部材であればよい。またこれらを複数重ねて用いたり、これら種々の遮断部材３１を併用することも可能である。なお、メッシュ状の部材を遮断部材３１として用いる場合には、メッシュの目のサイズは、砂ＳＡの粒径、砂ＳＡの流出量、メタンハイドレート層Ｈの浸透性等を踏まえて決定される。

そして、このような遮断部材３１によって、メタンハイドレートの分解にともなって生じる砂ＳＡが、生産井５の内周面を通じて生産井５内へ流入してしまうことを抑制することができる。

なお、この遮断部材３１は、袋状に形成されていてもよい。この場合には充填体Ｆは、遮断部材３１に収容された状態で生産井５の内部に充填されていることになり、この遮断部材３１は収容部材として機能する。そしてこのような収容部材を設けることで、メタンハイドレートの分解によって生じたガスＧや水Ｗを生産井５内へ流入させつつ、充填体Ｆの交換が容易となり、メンテナンス性を向上することができる。さらに、メタンハイドレートの分解に伴って海底の地盤の強度が低下してしまった際に、充填体Ｆが海底の地盤内に散逸してしまうことを防止できる。

また、遮断部材３１は、海底の地盤におけるメタンハイドレート層Ｈ以外の層内に位置する生産井５の内周面のみを覆って、これらの層内の液体及び気体の通過を抑制するものであってもよい。そして、遮断部材３１によって、メタンハイドレート層Ｈ以外の層から生産井５内部への気体、液体の流入を抑制することができるため、メタンハイドレートを分解によって生じた水Ｗ及びガスＧのみを密閉空間Ｓに導入することが可能となり、ガスＧの回収の効率を向上できる。
ここで、このようにメタンハイドレート層Ｈ以外の層内に位置する生産井５の内周面のみを覆う遮断部材３１を設ける場合には、遮断部材３１は上述したような有孔鋼管ではなく無孔鋼管等であってもよい。即ち、遮断部材３１は、メタンハイドレート層Ｈ以外の層内の液体及び気体の通過を完全に遮断するものであってもよい。従って、上述した「気体、液体の流入を抑制する」とは、流入を完全に防止する意味も含んでいる。

また、図６に示すように、減圧容器２は、縁部の上方となる位置で減圧容器２の側板部１０の外周面から外方に向かって突出するストッパ４１を有していてもよい。

このストッパ４１は、減圧容器２の全ての側板部１０に、全周にわたって連続するように設けられているが、周方向に不連続に複数設けられている場合や、周方向の一部にのみ設けられていてもよい。また、板状であってもよいしブロック状であってもよく、形状は限定されない。

そして、このストッパ４１を設けたことで、密閉空間Ｓの内外の圧力差によって減圧容器２が海底面ＳＦに近接し、減圧容器２が沈下しようとした際に、海底面ＳＦからの力を受け、密閉空間Ｓの容積が減少してしまうことを抑制できる。従って、ストッパ４１によって密閉空間Ｓを確保でき、安定的にメタンハイドレートからのガスＧの回収が可能となる。

また、図７に示すように、ガス回収装置１は、減圧容器２の全ての側板部１０が海底面ＳＦと接する位置に設けられて、全ての側板部１０に全周にわたって連続するように減圧容器２と海底面ＳＦとの間の密着性を向上する密着部材５１をさらに備えていてもよい。

密着部材５１は、例えば、セメントや樹脂材が適用され、密閉空間Ｓの密閉性を向上できる。従って、ポンプ３による減圧時の減圧効果を向上させることができ、メタンハイドレートからのガスＧの回収効率の向上が可能となる。

また、図８に示すように、ガス回収装置１は、減圧容器２内で、生産井５の周囲の海底面ＳＦに下方に向かって押圧力を作用させる押圧部材６１をさらに備えていてもよい。この押圧部材６１は、海底面ＳＦに載置された鋼板等の重量物であり、減圧容器の内周面と生産井５との間に設置されている。

ここで、図９に示すように、密閉空間Ｓが減圧された際には、減圧容器２の内外の海底面ＳＦに作用する水圧差が生まれると、海底の地盤がより水圧の小さな減圧容器２内に向かって流動し、海底面ＳＦが上方に盛り上がるように変形しようとすることがある。ここで、上記の押圧部材６１を設けることで、このような海底面ＳＦの盛り上がりを抑えることができ、密閉空間Ｓの容積が減少してしまうこと抑えることができる。よって、密閉空間Ｓを確保して、安定的にメタンハイドレートからのガスＧの回収が可能となる。

また、図１０に示すように、押圧部材７１は、減圧容器２の内周面に一体に形成された板状部材であってもよい。

さらに、押圧部材８１は、図１１（ａ）、図１１（ｂ）に示すように、減圧容器２の内周面から内方に向かって突出する支持板部８１ａと、海底面ＳＦに載置されて減圧容器２の内周面と生産井５との間に設置された押さえ板部８１ｂと、支持板部８１ａと押さえ板部８１ｂとの間に介在されたジャッキ８１ｃとを有している。
このジャッキ８１ｃは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられ、海底面ＳＦに向かって押さえ板部８１ｂへ押圧力を付与する。

また、図１２に示すように、減圧容器２は、その内部に密閉空間Ｓを上下に仕切る遮蔽壁部９１を有していてもよい。具体的には、この遮蔽壁部９１は、上下方向断面の形状が生産井５の開口の上方で、かつ、回収管４と減圧容器２との連通部分の下方となる位置に頂部Ａが位置するようにして、この頂部Ａから海底面ＳＦに向かうに従って末拡がりとなるように減圧容器２の内周面に近接する位置まで延びている。即ち、遮蔽壁部９１は断面三角形状に形成されており、生産井５の開口部分とポンプ３と減圧容器２との連通部分とを結ぶ直線を遮るように配されている。

また、この遮蔽壁部９１は、減圧容器２の幅方向の一方向（図１２の紙面奥行き方向）に向かって延在している。またこの遮蔽壁部９１は、減圧容器２の内周面から突出して設けられたリブ９２によって減圧容器２に支持されている。このリブ９２は、例えば、上記幅方向の一方向に間隔をあけて複数設けられている。

そして、遮蔽壁部９１の下面は、生産井５の開口に対向する遮蔽面９１ａとなっており、上述した遮蔽壁部９１の形状によって、この遮蔽面９１ａは傾斜面となっている。

さらに、生産井５の開口部分の上方で、かつ、回収管４との連通部分の下方となる上記頂部Ａにおいて、上下に貫通するガス抜き用の孔部９３が形成されている。

このような遮蔽壁部９１を設けたことで、メタンハイドレートの分解によって生産井５から減圧容器２内へ流入する砂ＳＡ混じりの水Ｗが遮蔽面９１ａに接触するため、この砂ＳＡ混じりの水Ｗがポンプ３に直接流れ込むことがなくなる。

また、遮蔽面９１ａが傾斜面となっていることで、生産井５からの砂ＳＡ混じりの水Ｗの流れ方向を上方から下方に転向させて下降流とすることができ（図２の白抜き矢印参照）、砂ＳＡの沈殿を促進することができる。また、生産井５の開口部分からポンプ３との連通部分に水Ｗが到達するまでの流通距離を稼ぐことができ、砂ＳＡが沈殿するための時間を長くとることができる。このため、砂ＳＡと水Ｗとの分離効果を向上することができる。

このように遮蔽面９１ａによって砂ＳＡ混じりの水Ｗの勢いを低減できるため、密閉空間Ｓでの砂ＳＡの沈殿を促すことができ、ポンプ３への砂ＳＡの流入を抑制し、装置の信頼性を向上することができる。従って、さらに安定的にメタンハイドレートからのガスＧの回収が可能となる。

また、図１３に示すように、遮蔽壁部１０１は、上下方向断面の形状が、上記幅方向の一方向に直交する直交幅方向（図１３の紙面左右方向）に二つの三角形が並んで配置された形状となっていてもよい。具体的には、上下方向に延びる仮想線を基準として上記直交幅方向に対称となるように、生産井５の開口部分の上方で、かつ、回収管４と減圧容器２との連通部分の下方となる位置で、一対の頂部Ｂが形成されている。

そしてこれら頂部Ｂそれぞれから、海底面ＳＦに向かうに従って減圧容器２の内周面に近接する第一壁部１０２と、海底面ＳＦに向かうに従って生産井５の開口部分である直交幅方向の中央位置に近接するように延びる第二壁部１０３とが形成されている。また、各々の頂部Ｂから延びる第二壁部１０３同士は上記中央位置で互いに接続されて、底部Ｃを形成している。

このような遮蔽壁部１０１によって、生産井５からの砂ＳＡ混じりの水Ｗが底部Ｃで直交幅方向の両方向に分離して、第二壁部１０３における遮蔽面１０３ａによって頂部Ｂへ案内される。その後、第一壁部１０２における遮蔽面１０２ａによって案内されて下降流となる。従って、砂ＳＡ混じりの水Ｗが流通する距離をさらに長く稼ぐことができ、砂ＳＡが沈殿するための時間を長くとることができる。よって、砂ＳＡと水Ｗとの分離効果をさらに向上することができる。

以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、多少の設計変更も可能である。
例えば、本実施形態では、減圧容器２の縁部を海底の地盤内に貫入するようにしており、また、この縁部にはテーパー面２０が形成されている。しかし例えば、海底面ＳＦに減圧容器２を載置するのみでもよい。そしてこの場合には、縁部と海底面ＳＦとの間に樹脂等の調整部材を挟み込んだり、縁部が接触する海底面ＳＦの接触面を事前に平坦にするなどで、減圧容器２と海底面ＳＦとの密着性を向上させることも可能である。また、このような場合であっても、上述した密着部材５１を用いてもよい。

また、図１４に示すように、仮にメタンハイドレートが海底の地盤内に存在せず、海底面ＳＦに露出していたり、海底面ＳＦ近傍に存在している場合には、必ずしも生産井５は設けなくともよい。

なお、減圧容器２から回収管４によって回収されるガスＧは、自身の浮力によって自然に洋上に浮上させてもよい。

さらに、ポンプ３によって汲み出した水Ｗは、洋上に汲み上げてもよいし、そのまま海中に放出してもよい。

また、ポンプ３を逆駆動させて、水を密閉空間Ｓに送り込み、減圧容器２、生産井５や、生産井５の内部の充填体Ｆ、遮断部材３１等の洗浄を行ってもよい。

また、上述の実施形態では、海底の地盤内にメタンハイドレート層Ｈがあるとして説明を行ったが、例えば湖底のメタンハイドレート層Ｈに対して上述したガス回収装置１を適用することも可能である。

１…ガス回収装置 ２…減圧容器 ３…ポンプ ４…回収管 ５…生産井 １０…側板部 １１…天板部 １５…ポンプ管路 １６…排水管 ２０…テーパー面 Ｓ…密閉空間 Ｆ…充填体 Ｈ…メタンハイドレート層 Ｇ…ガス ＳＦ…海底面 Ｗ…水 ＳＡ…砂 ３１…遮断部材 ４１…ストッパ ５１…密着部材 ６１…押圧部材 ７１…押圧部材 ８１…押圧部材 ８１ａ…支持板部 ８１ｂ…押さえ板部 ８１ｃ…ジャッキ ９１…遮蔽壁部 ９１ａ…遮蔽面 ９２…リブ ９３…孔部 Ａ…頂部 １０１…遮蔽壁部 Ｂ…頂部 Ｃ…底部 １０２…第一壁部 １０２ａ…遮蔽面 １０３…第二壁部 １０３ａ…遮蔽面

Claims (13)

1. 海底又は湖底に存在するメタンハイドレートからガスを回収するガス回収装置であって、
   前記海底又は前記湖底の地表面を覆うとともに、該地表面との間で密閉空間を画成する容器と、
   前記密閉空間に連通し、該密閉空間の水を吸い出すポンプと、
   前記密閉空間に連通し、該密閉空間の前記ガスを回収する回収管と、
   を備えることを特徴とするガス回収装置。
2. 前記容器内に位置する前記地表面に開口し、前記メタンハイドレートが存在するメタンハイドレート層に向かって延びるように穴状に生産井が形成され、
   前記生産井の内部に充填された通気性及び通水性を有する充填体をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のガス回収装置。
3. 前記生産井は、互いに離間して前記地表面に開口し、前記メタンハイドレート層に向かって複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載のガス回収装置。
4. 前記生産井の内周面を覆い、砂の通過を抑制する第一遮断部材をさらに備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のガス回収装置。
5. 通気性を有して前記充填体を収容する収容部材をさらに備え、
   前記充填体は、前記収容部材に収容された状態で前記生産井の内部に充填されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載のガス回収装置。
6. 前記生産井の内周面のうち、前記メタンハイドレート層以外の層内に位置する該内周面を覆い、液体及び気体の通過を抑制する第二遮断部材をさらに備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のガス回収装置。
7. 前記充填体は、前記生産井を形成する際に排出される前記海底又は前記湖底の廃土が混合されたものであることを特徴とする請求項２から６のいずれか一項に記載のガス回収装置。
8. 前記容器は、前記密閉空間内で、前記生産井の開口部分と前記ポンプの連通部分とを結ぶ直線上に配されて、生産井の開口に対向する遮蔽面を有することを特徴とする請求項２から７のいずれか一項に記載のガス回収装置。
9. 前記容器における前記遮蔽面は、前記地表面に向かうに従って、前記容器の内周面に近接するように傾斜する傾斜面を有することを特徴とする請求項８に記載のガス回収装置。
10. 前記容器は、前記海底又は前記湖底に下端部の縁部が貫入されて設置され、該縁部には下方に向かうに従って厚さ寸法が減少するテーパー面が形成されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のガス回収装置。
11. 前記容器は、下端部の縁部の上方に、外周面から外方に向かって突出して、前記容器の沈下を防止するストッパを有していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のガス回収装置。
12. 前記容器と前記地表面との間の密着性を向上する密着部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のガス回収装置。
13. 前記容器内に、前記海底又は前記湖底における前記地表面に押圧力を作用させる押圧部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のガス回収装置。

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