JP2016528405A - ライザ流量制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、深海採掘方法に関し、水域の底で物質を掘り出すステップと、物質のスラリおよび水を運搬する為にライザシステムを作動させるステップと、水域の底からスラリ処理ベースへと上方にスラリを運搬するステップと、制御されたライザシステム圧力をライザシステム内側の周囲圧力より高く維持し、スラリ運搬中に、スラリに含まれるガスの膨張、ガスの形成を避けるステップと、を含む。【選択図】 図１

Description

背景

本発明は、深海採掘方法に関し、この深海採掘方法は、

−水域の底で物質を掘り出すステップ、

−水と物質のスラリを運搬する為にライザシステムを作動させるステップ、

−水域の底から上方にスラリ処理ベースへとスラリを運搬するステップ

を含む。

EP2570340は、概して、水中資源から逃げる、水より軽い流体を獲得する為の装置に関する。この装置は、制御できない深海ボアホールから逃げるガス及び／又はオイルを収集し、一次的に貯蔵する為に有用である。EP2570340は、水中資源から上昇する流体を収集し一次的に貯蔵する為、特に、ガスを含有する流体を取り扱う装置の能力に関して、改良された装置を提供することを意図している。EP2570340は、流体の流れを制限する為に内部に配置された流量絞り弁（例えば、チョーク・ディスク）を有するライザパイプを開示する。EP2570340によると、ガス含有流体は、海底でガス部分の分離を必要とすることなく、海底から海底バッファ・リザーバまで運搬されてもよい。これは、海底資源にわたって配備される構造を簡単にする。流量絞り弁、ライザパイプの長さに沿って規則正しい間隔で配置されるのが好ましいが、流体の速度を減少させる。

US6412562は、ライザ内側の電動水中使用可能ウェル用ポンプに関する。産出流体はウェルを上に流れるので、圧力は低下し、溶液内にあったガスは遊離ガスになる。US6412562の発明は、ライザ圧力を人為的に押し上げ、産出を高め、遊離ガスの一部を溶液内に押し込むことができる。

WO 2010/092145 A1は、水底に埋もれたハイドレートを売買できるハイドロカーボン組成物に変換する為の方法に関する。WO 2010/092145 A1は、ライザの長さに沿った圧力制御に関するものでないことはおろか、ライザ内の圧力制御に関するものではない。それよりも、WO 2010/092145 A1は、スラリを上げるのに必要な動力量を減少することを追求するため、スラリリフトアセンブリは、テーリング流によって起動されるスラリポンプを含む。

WO2013050138 (A2)は、海底に隣接した位置から、海水上に隣接した位置まで、スラリを運搬する為のライザシステムに関する。WO2013050138 (A2)は、効率良く作動可能なライザシステムを提供することを目的とするため、海底に隣接した位置から、海水上に隣接した位置までスラリを運搬する為のライザシステムを提供し、ライザシステムは、第１ライザ及び第２ライザと、上のライザの一つにスラリを運搬する為のスラリポンプシステムと、下のライザの一つに廃水を戻す為の廃水ポンプシステムとを含み、スラリポンプシステム及び排水ポンプシステムは、ライザの各々と選択的に接続可能であり、各ライザが、スラリ用ライザまたは廃水用ライザの一方になることを可能にする。この配置において、もし、スラリ用ライザが、その長さに沿って、ある程度の漏れを出す場合、廃水用ライザをスラリ用ライザに変えることができるので、事業は継続可能である。WO2013050138 (A2)は、当該システムに入るガスハイドレートが、表面に上昇する間に減少する圧力影響下で分離し始めるという欠点を有する。これは、ライザ内の流量制御を遅らせる。

（高圧環境と考えられる）水域の底で堆積物や鉱物が掘り出されるとき、鉱物はスラリ内に流体化され、海底から（低圧環境と考えられる）船までライザを経て圧送される。圧送された混合物が圧縮可能であれば、この混合物は圧力が低くなったときに膨張する。幾つかの種類の堆積物は、封入ガスを含む。ライザシステムにおける絶対圧力が海底で船までの運搬中に低下する間、これらの封入ガスは遊離ガスになる場合がある。遊離ガスは、ライザシステムにおいて、遠心ポンプのような一定の装置の機能性に問題を与える場合があるが、ガスの膨張と共にスラリ速度が上がり変動するので、スラリ流の制御性を減じることになり得る。

本発明は、スラリ流の制御性が改善された深海採掘方法を提供することを目的とする。

本発明の他の目的は、これに関連した問題が少なくとも部分的に解決される点で、既知の深海採掘方法を改善することである。

また、本発明の更なる目的は、代用の深海採掘方法を提供することである。

本発明の第１態様によると、これは、

−水域の底で物質を掘り出すステップと、

−物質のスラリおよび水を運搬する為にライザシステムを作動させるステップと、

−スラリ処理ベースへと上方に水域の底からスラリを運搬するステップと、

−制御されたライザシステム圧力をライザシステム内側の周囲圧力より高く維持し、スラリ運搬中に、スラリに含まれるガスの膨張、ガスの形成または放出を避けるステップと、を含む深海採掘方法で実現される。

ライザシステムの内側で高圧を維持するステップは、スラリ流に安定性を有益に加え、堆積物からの遊離ガスの生成を減じる。

本発明は採掘事業およびスラリの流れに関連するが、EP2570340および US6412562は、際立って、オイルの流れまたはガスの流れに関わる事業に関する。システム及び事業に対して異なる要件を課す異なる流れの為、採掘事業と比べると、主として、オイル事業およびガス事業は異なる技術分野である。採掘スラリ流は、スラリが変化する密度を有し不均一であるという点で、オイルまたはガスの流れと少なくとも異なる。さらに、採掘スラリの固体量は、とても多い。水域は過大圧力を与えるので、システムおよび事業展望から、オイルおよびガス事業は能動的ポンピングを必要としない。また、オイル及びガスシステムにおける破裂のリスクに関して、採掘システムには無関係であることを意味する。

本願において、深海は少なくとも５００ｍ、好ましくは少なくとも１０００ｍの深さを有する海を意味する。

実施形態において、当該方法は、ライザシステム圧力信号を与える為に圧力を測定するステップと、前記圧力信号に応じて圧力を制御するステップとを含む。好ましくは、当該方法は、所定ライザシステム圧力閾値に対してライザシステム圧力を制御するステップを含む。そのような閾値は、ライザシステムの垂直位置に依存させてもよい。

実施形態において、制御されたライザシステム圧力を維持するステップは、圧力制御手段を準備する工程を含む。圧力制御手段は、能動的手段および／または受動的手段を含んでもよい。

当該方法の実施形態において、圧力制御手段は、絞り弁、ベンドのシステム、タービン、タービンとして使用されるポンプ、ポンプから選択される。

実施形態において、一連の圧力制御手段が設けられる。これは、ライザシステムの長さに沿った圧力の制御を可能にする。

当該方法の実施形態において、一連の圧力制御手段は、ライザシステム内の圧力を制御するため、ライザシステムの長さに沿って配置される。これが、ライザシステムの長さに沿った圧力制御を改善する。

当該方法の実施形態において、隣接した制御手段が所定の相互距離に配置される。これが、ライザシステムの長さに沿った圧力制御を更にいっそう改善する。

実施形態において、当該方法は、圧力制御手段を通して運搬されたスラリからエネルギを回収するステップを含む。これは、その余剰が上流側の圧力制御の為に費やされてきた、下流側の可能な限りの余剰を回収することを可能にする。

物質はガスハイドレートを含んでもよい。

本発明の更なる態様によると、これは、本発明に従う方法に使用される深海採掘システムで実現され、当該システムは、

−水域の底で物質を掘り出す為の掘り出しシステムと、

−水域の底からスラリ処理ベースへと上方に、水と物質のスラリを運搬する為のライザシステムであって、ライザシステムは、水域の底のすぐ近くの調整可能なポンプ手段を含む、ライザシステムと、

−スラリ運搬中、ガスの形成または放出、スラリに含まれるガスの膨張を避ける為に、制御されたライザシステム圧力をライザシステム内側の周囲圧力より高く維持する為の圧力制御手段と、

を含む。

実施形態において、深海採掘システムは、一連の圧力制御手段を含み、これらは、ライザシステム内の圧力を制御するため、ライザパイプの長さに沿って配置されている。これが、ライザシステムの長さに沿った圧力制御を改善する。

深海採掘システムの実施形態において、隣接した制御手段は、所定の相互距離に配置されている。

深海掘削システムの実施形態において、圧力制御手段は、能動的手段および／または受動的手段を含む。

深海掘削システムの実施形態において、圧力制御手段は、絞り弁、ベンドのシステム、タービン、タービンとして使用されるポンプ、ポンプから選択される。

実施形態において、深海掘削システムは、

−ライザシステム圧力信号を準備する為にライザシステム圧力を測定する為の測定手段と、

−ライザシステム圧力を前記圧力信号に応じてライザシステム圧力を制御する為に、測定手段および圧力制御手段と作動的に結合された制御ユニットと、

を含む。

本発明は、さらに、添付図面に示された特徴部及び／又は詳細な説明に記載された特徴部の一つ以上を含む装置に関する。

本発明は、さらに、添付図面に示された特徴部及び／又は詳細な説明に記載された特徴部の一つ以上を含む方法に関する。

この特許で検討された様々な態様は、追加の利点を与える為に組み合わせることができる。

以下、概略図面に示された好ましい実施形態を参照して、本発明を更に説明する。

図１は、本発明に従う深海採掘システムの側面図である。

図２は、本発明に従う深海採掘システムの更なる実施形態の側面図である。

図３は、図１の採掘システムの詳細である。

実施形態の詳細な説明

図１は、深海採掘方法に使用される深海採掘システム１を示す。採掘システム１は、水域３の底９で物質２を掘り出す為に、掘り出しシステム７を含む。掘り出しシステム７は、その下端部に切断部材が設けられたブーム部材を有する。掘り出しシステム７は、浮動してもよく、ローリング状態で底９によって支えられてもよい。

採掘システム１は、水および物質のスラリ１３を水域の底からスラリ処理ベース６へと運搬する為に、ライザシステム４を含む。ライザシステム４は、スラリ１３の圧縮化された運搬の為に、水域の底９のすぐ近くの調整可能なポンプ手段１１を含む。ベース６は、例えば、浮動船（図１）または浮動プラットフォーム（図２）、或いは、静止プラットフォーム（図示せず）である。

採掘システム１は、ガスの形成、スラリの運搬中にスラリ内に含まれるガスの膨張を避けるように、ライザシステムの内側の周囲圧力より、制御されたライザシステム圧力を高く維持する為に、圧力制御手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを含む。この場合、ライザシステム４は、一連の圧力制御手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが設けられ、これらは、ライザシステム内の圧力を制御する為にライザシステム４の長さに沿って配置されている。本願において、隣接した制御手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、所定の相互距離ｄに配置されている。ライザシステム４は、パイプまたはラインであり、これらは、水域３の底９から水上１０のスラリ処理ベース６まで上方に伸びている。

圧力制御手段５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、能動的手段および／または受動的手段でもよく、これらは、絞り弁、ベンドのシステム、タービン、タービンとして使用されるポンプ、ポンプ１２ａ、１２ｂ（図３に概略図示）の形をとる。

深海採掘システム１は、ライザシステム圧力信号を準備するようにライザシステム圧力を測定する為の測定手段（図示せず）と、前記圧力信号に応じてライザシステム圧力を制御する為に、作動的に測定手段および圧力制御手段に結合された制御手段（図示せず）とを含んでもよい。

また、上記説明および図面は、本発明の幾つかの実施形態を例示する為に含まれたこと、保護範囲を限定するものではないことは明白であろう。この開示内容から始まり、多くの実施形態が、この発明の本質および保護範囲内にあること、これらが、従来技術および本特許の開示内容の明白な組合せであることは、当業者にとって明らかであろう。

Claims (17)

1. 深海採掘方法であって、
   −水域（３）の底（９）で物質（２）を掘り出すステップと、
   −物質のスラリ（１３）および水を運搬する為にライザシステム（４）を作動させるステップと、
   −水域の底からスラリ処理ベース（６）へと上方にスラリを運搬するステップと、
   −前記スラリ運搬中に、スラリに含まれるガスの膨張、ガスの形成または放出を避ける為に、制御されたライザシステム圧力をライザシステム内側の周囲圧力より高く維持するステップと、
   を含む、方法。
2. ライザシステム圧力信号を準備する為に圧力を測定するステップと、前記圧力信号に応じて、前記圧力を制御するステップと、を含む、請求項１に記載の方法。
3. 所定のライザシステム圧力閾値に対して前記ライザシステム圧力を制御するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 制御されたライザシステム圧力を維持するステップは、圧力制御手段（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、１１）を準備する工程を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記圧力制御手段は、能動的手段および／または受動的手段を含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記圧力制御手段は、絞り弁、ベンドのシステム、タービン、タービンとして使用されるポンプ、ポンプから選択される、請求項４または５に記載の方法。
7. 一連の圧力制御手段が準備される、請求項４または５に記載の方法。
8. 前記一連の圧力制御手段は、前記ライザシステム内の圧力を制御する為に前記ライザシステムの長さに沿って配置される、請求項７に記載の方法。
9. 隣接する制御手段が、所定の相互距離（ｄ）に配置される、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記圧力制御手段を通して運搬されるスラリからエネルギを回収するステップを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記物質がガスハイドレートを含む、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法に使用される深海採掘システム（１）であって、
    −水域（３）の底（９）で物質（２）を掘り出す為の掘り出しシステム（７）と、
    −水域の前記底からスラリ処理ベース（６）へと上方に水と物質のスラリ（１３）を運搬する為のライザシステム（４）であって、前記ライザシステムは、水域の前記底のすぐ近くの調整可能なポンプ手段（１１）を含む、前記ライザシステムと、
    −前記スラリの運搬中、ガスの形成または放出、前記スラリに含まれるガスの膨張を避ける為に、制御されたライザシステム圧力を前記ライザシステム内側の周囲圧力より高く維持する為の圧力制御手段（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）と、
    を含む、深海採掘システム。
13. ライザパイプ内の圧力を制御する為に前記ライザパイプの長さに沿って配置された一連の圧力制御手段を含む、請求項１２に記載の深海採掘システム。
14. 隣接した制御手段が所定の相互距離（ｄ）に配置される、請求項１３に記載の深海採掘システム。
15. 前記圧力制御手段は、能動的手段および／または受動的手段を含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の深海採掘システム。
16. 前記圧力制御手段は、絞り弁、ベンドのシステム、タービン、タービンとして使用されるポンプ、ポンプから選択される、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の深海採掘システム。
17. −ライザシステム圧力信号を準備する為に前記ライザシステム圧力を測定する為の測定手段と、
    −作動的に前記測定手段および前記圧力制御手段に結合され、前記圧力信号に応じて前記ライザシステム圧力を制御する、制御ユニットと、
    を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の深海採掘システム。

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