JP2019157463A - Gas production system and gas production method - Google Patents

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Abstract

To stably produce gas in producing the gas by decomposing gas hydrate.SOLUTION: A gas production system comprises a long riser pipe having a tip to be buried in the ground. The riser pipe has a hole opening on the tip so as to capture, into liquid in the pipe, a gas-liquid mixture split from gas hydrate using a decompression method. The system comprises: a gas-liquid separation device for separating bubbles from the liquid into which the gas-liquid mixture is captured; a pump that in order to discharge from the riser pipe the liquid from which gas is separated by the gas-liquid separation device, sucks up the liquid while keeping pump rotation speed at an adjustment value; and a control device for controlling the pump rotation speed. The control device adjusts the pump rotation speed on the basis of measured pressure measured at the tip and a measured current amount of current flowing for rotating the pump.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するガスシステム及びガス生産方法に関する。   The present invention relates to a gas system and a gas production method for producing gas by decomposing gas hydrate in the ground.

近年、天然ガス資源として、天然ガスハイドレートが注目されている。天然ガスは、燃焼時の二酸化炭素排出量が石油や石炭に比べ少なく、天然ガスと水からなる天然ガスハイドレートは、地球温暖化抑制の点で有望な資源である。
天然ガスハイドレートは、メタン分子を水分子が籠状に取り囲んだ結晶構造を有する包接化合物である。天然ガスハイドレートは、低温、高圧の環境下で、固体の状態で存在し、このような環境を満たす、深海の海底の表層や海底面下の地層中に安定して存在している。
In recent years, natural gas hydrate has attracted attention as a natural gas resource. Natural gas emits less carbon dioxide when combusted than oil and coal, and natural gas hydrate consisting of natural gas and water is a promising resource in terms of suppressing global warming.
Natural gas hydrate is an inclusion compound having a crystal structure in which methane molecules are surrounded by water molecules in a cage shape. Natural gas hydrate exists in a solid state in a low-temperature and high-pressure environment, and stably exists in the surface layer of the deep sea bottom and the subsurface of the sea bottom satisfying such an environment.

従来、海底内に存在する天然ガスハイドレートから天然ガスを取り出す方法として、天然ガスハイドレートにかかる高い水圧に対して減圧された圧力を作用させることで天然ガスハイドレートを分解する減圧法が知られている(例えば、特許文献1)。
減圧法では、具体的に、天然ガスを海底から海上に向けて運ぶ管(ライザー管)を用いて、管内の海水を排出することで液面を下げ、ライザー管内の海水の圧力を、天然ガスハイドレートを含んだ海底内の地層(ハイドレート層)に作用させ、分解させる。天然ガスハイドレートが分解して生成した天然ガスは、液体と混ざり合った混相流(気液混合物)としてライザー管内の海水に取り込まれる。混相流を取り込んだ海水は、ライザー管内で、天然ガスと海水とに分離され(気液分離され)、それぞれ海上に排出される。
Conventionally, as a method for extracting natural gas from natural gas hydrate present in the seabed, a decompression method for decomposing natural gas hydrate by applying a reduced pressure to the high water pressure applied to the natural gas hydrate is known. (For example, Patent Document 1).
In the depressurization method, concretely, using a pipe (riser pipe) that carries natural gas from the seabed to the sea, the sea level in the pipe is discharged to lower the liquid level, and the pressure of the seawater in the riser pipe is reduced to the natural gas. It acts on the formation (hydrate layer) in the seabed containing hydrate and decomposes it. Natural gas produced by decomposition of natural gas hydrate is taken into seawater in the riser pipe as a mixed phase flow (gas-liquid mixture) mixed with liquid. Seawater that has taken in the multiphase flow is separated into natural gas and seawater (gas-liquid separation) in the riser pipe, and each is discharged to the sea.

減圧法を用いて天然ガスの生産量を増やすためには、天然ガスハイドレートに作用する圧力を、天然ガスハイドレートが分解する圧力(分解圧力)の範囲に保つことが重要である。このため、減圧法では、ライザー管内の液体の液面高さが、分解圧力と対応した高さ位置に調整されるように、海水の排出を行う。つまり、減圧法では、混相流を取り込む取り込み口のあるライザー管の先端部における圧力(坑底圧)を計測して坑底圧を監視しながら、坑底圧の変動に応じてライザー管内の液面の高さ位置を調整することが行われる。このような液面高さの調整は、ライザー管の先端部における圧力(坑底圧)に基づいてポンプのポンプ回転数を制御して海水の排出量を制御することにより行われる。   In order to increase the production amount of natural gas using the decompression method, it is important to maintain the pressure acting on the natural gas hydrate within the range of the pressure (decomposition pressure) at which the natural gas hydrate decomposes. For this reason, in the depressurization method, the seawater is discharged so that the liquid level in the riser pipe is adjusted to a height position corresponding to the decomposition pressure. In other words, in the depressurization method, while measuring the pressure (bottom pressure) at the tip of the riser pipe with the intake port for taking in the multiphase flow and monitoring the bottom pressure, the liquid in the riser pipe is changed according to the fluctuation in the bottom pressure. The height position of the surface is adjusted. Such adjustment of the liquid level is performed by controlling the pump rotation speed of the pump based on the pressure (bottom pressure) at the tip of the riser pipe to control the discharge amount of seawater.

特開2010−261252号公報JP 2010-261252 A

このように、減圧法では、天然ガスハイドレートに作用する圧力を、ライザー管の先端部における圧力(坑底圧)が設定圧力になるように、ポンプの回転数を制御するが、ポンプに導入される海水等の液体内には、気液分離装置で行う気液分離が十分でなく気泡が混入する場合もある。このような気泡がポンプに進入すると、ポンプによる液体の排出能力は進入した気泡によって変動するので、海水等の液体の排出量は一定でなく変動し易くなる。しかも、ポンプに進入する気泡の大きさや量も変動するので、液体の排出量は一層変動し易くなる。この結果、ライザー管の先端部における圧力(坑底圧)は変動し、この結果、天然ガスハイドレートに作用する圧力も変動するので、天然ガスハイドレートの分解の程度も変化し易くなる。
このように、気液分離装置における気液分離が十分でないことにより変動するライザー管の先端部における圧力(坑底圧)の影響を受けて、天然ガスの生産が不安定になることは好ましくない。
As described above, in the decompression method, the pressure that acts on the natural gas hydrate is controlled so that the pressure at the tip of the riser pipe (bottom bottom pressure) becomes the set pressure, but is introduced into the pump. In the liquid such as seawater, gas-liquid separation performed by the gas-liquid separator is not sufficient, and bubbles may be mixed. When such bubbles enter the pump, the discharge capacity of the liquid by the pump varies depending on the bubbles that have entered, so that the discharge amount of liquid such as seawater is not constant and is likely to vary. In addition, since the size and amount of bubbles that enter the pump also vary, the liquid discharge amount is more likely to vary. As a result, the pressure (bottom pressure) at the tip of the riser pipe fluctuates, and as a result, the pressure acting on the natural gas hydrate also fluctuates, so that the degree of decomposition of the natural gas hydrate is likely to change.
Thus, it is not preferable that the production of natural gas becomes unstable due to the influence of the pressure (bottom pressure) at the tip of the riser pipe that fluctuates due to insufficient gas-liquid separation in the gas-liquid separator. .

そこで、本発明は、天然ガスハイドレート等のガスハイドレートを分解してガスを生産するに際し、ポンプによる液体の排出能力の変動に影響を与えるポンプに進入する気泡を抑制する、あるいは気泡(気泡の大きさや量)の変動を安定化させることにより、ガスの生産を安定して行うことができるガス生産システム及びガス生産方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention suppresses bubbles that enter the pump, which affects fluctuations in the liquid discharge capacity of the pump, or decomposes bubbles (bubbles) when producing gas by decomposing a gas hydrate such as natural gas hydrate. It is an object of the present invention to provide a gas production system and a gas production method capable of stably producing gas by stabilizing fluctuations in the size and amount of the gas.

本発明の一態様は、地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するシステムである。当該システムは、
地中内に埋設されるように構成された先端部を有する長尺状の管であって、前記先端部から上方に延びる前記管内の液体によって生じる圧力を用いて前記管の外部にあるガスハイドレートに作用する圧力を低減することにより、前記ガスハイドレートから分解して生成される気泡を含む気液混合物を前記管内の前記液体に取り込むように、前記先端部に設けられ前記管の外部に開口した孔を備えたライザー管と、
前記ライザー管の前記先端部に設けられ、前記ライザー管内の前記先端部における圧力を計測する圧力計と、
前記ライザー管内に設けられ、前記気液混合物を取り込んだ前記液体から気泡を分離する気液分離装置と、
前記気液分離装置で分離した気体を、生産するガスとして、前記ライザー管から取り出すガス生成管を備えるガス生成ラインと、
前記気液分離装置で前記ガスが分離された前記液体を前記ライザー管から排出するために、ポンプ回転数を調整値に維持して前記液体を吸い上げるポンプと、
前記ポンプの前記ポンプ回転数の維持のために供給される電流量を計測する電流計と、
前記ポンプ回転数の前記調整値を、前記圧力計で計測された計測圧力と前記電流計で計測された計測電流量に基づいて調整する制御装置と、を備える。
One embodiment of the present invention is a system for producing gas by decomposing underground gas hydrate. The system
A long tube having a tip configured to be buried in the ground, the gas hydride being external to the tube using pressure generated by the liquid in the tube extending upward from the tip By reducing the pressure acting on the rate, a gas-liquid mixture containing bubbles generated by decomposing from the gas hydrate is taken into the liquid in the tube, and is provided at the tip portion and outside the tube. A riser tube with an open hole;
A pressure gauge that is provided at the tip of the riser tube and measures the pressure at the tip of the riser tube;
A gas-liquid separation device provided in the riser pipe and separating bubbles from the liquid that has taken in the gas-liquid mixture;
A gas generation line including a gas generation pipe for taking out the gas separated by the gas-liquid separator as a gas to be produced from the riser pipe;
A pump for sucking up the liquid while maintaining the pump rotation number at an adjusted value in order to discharge the liquid from which the gas has been separated by the gas-liquid separator from the riser pipe;
An ammeter that measures the amount of current supplied to maintain the pump speed of the pump;
And a control device that adjusts the adjustment value of the pump rotation speed based on a measured pressure measured by the pressure gauge and a measured current amount measured by the ammeter.

前記制御装置は、前記計測圧力と設定圧力との比較結果に応じて、前記調整値を増減し、前記設定圧力は、前記計測電流量に応じて設定する、ことが好ましい。   It is preferable that the control device increases or decreases the adjustment value according to a comparison result between the measured pressure and a set pressure, and the set pressure is set according to the measured current amount.

前記計測電流量が設定した下限値よりも低下した場合、前記制御装置は、前記設定圧力を第1の圧力から前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に変更する、ことが好ましい。   When the measured current amount is lower than a set lower limit value, the control device preferably changes the set pressure from a first pressure to a second pressure higher than the first pressure.

前記制御装置は、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合において、前記計測電流量が設定した下限値よりも低下したときに前記調整値として設定される第1の値は、前記計測電流量が設定した下限値以上のときに前記調整値として設定される第2の値に比べて小さい、ことが好ましい。   In the case where the measured pressure is higher than the set pressure, the control device sets the first value that is set as the adjustment value when the measured current amount is lower than a set lower limit value as the measured current. The amount is preferably smaller than the second value set as the adjustment value when the amount is equal to or greater than the set lower limit value.

前記制御装置は、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合、前記調整値を増やし、
前記計測圧力が前記設定圧力以下の場合、前記調整値を減らす、ことが好ましい。
The control device increases the adjustment value when the measured pressure is higher than the set pressure,
When the measured pressure is equal to or lower than the set pressure, it is preferable to reduce the adjustment value.

本発明の他の一態様は、地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するガス生産方法である。当該ガス生産方法は、
地中内に埋設された先端部を有し、前記先端部から上方に延びるライザー管内の液体によって前記ライザー管内に生じる前記先端部の圧力を用いて前記ライザー管の外部にあるガスハイドレートに作用する圧力を低減させるステップと、
前記ガスハイドレートに作用する、低減された圧力によって前記ガスハイドレートから分解して生成される気泡を含む気液混合物を、前記ライザー管の外部に開口した孔から前記ライザー管内の前記液体に取り込むステップと、
前記ライザー管内に取り込んだ前記気液混合物を取り込んだ前記液体から気液分離を行ってガスを取り出すステップと、
前記気液分離後の前記液体を、前記ライザー管から排出するために、ポンプ回転数を調整値に維持したポンプにより、前記気液分離後の前記液体を吸い上げるステップと、
前記ポンプ回転数の前記調整値を、前記圧力の計測圧力と前記ポンプの前記ポンプ回転数の維持のために供給される電流量の計測電流量に基づいて調整するステップと、を備える。
Another aspect of the present invention is a gas production method for producing gas by decomposing underground gas hydrate. The gas production method is
Acts on the gas hydrate outside the riser pipe using the pressure of the tip part generated in the riser pipe by the liquid in the riser pipe extending upward from the front end portion, having a tip portion embedded in the ground Reducing the pressure to be applied;
A gas-liquid mixture containing bubbles generated by decomposing from the gas hydrate with a reduced pressure acting on the gas hydrate is taken into the liquid in the riser pipe from a hole opened outside the riser pipe. Steps,
Performing gas-liquid separation from the liquid that has taken in the gas-liquid mixture taken into the riser tube and taking out the gas; and
A step of sucking up the liquid after the gas-liquid separation by a pump whose pump rotation number is maintained at an adjusted value in order to discharge the liquid after the gas-liquid separation from the riser pipe;
Adjusting the adjustment value of the pump rotational speed based on a measured pressure of the pressure and a measured current amount of a current amount supplied for maintaining the pump rotational speed of the pump.

前記調整値の調整では、前記計測圧力と設定圧力との比較結果に応じて、前記調整値は増減され、前記設定圧力は、前記計測電流量に応じて設定される、ことが好ましい。   In the adjustment of the adjustment value, it is preferable that the adjustment value is increased or decreased according to a comparison result between the measured pressure and the set pressure, and the set pressure is set according to the measured current amount.

前記計測電流量が設定した下限値よりも低下した場合、前記設定圧力を第1の圧力から前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に変更する、ことが好ましい。   When the measured current amount falls below a set lower limit value, it is preferable to change the set pressure from the first pressure to a second pressure higher than the first pressure.

前記調整値の調整では、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合において、前記計測電流量が設定した下限値よりも低下したときに前記調整値として設定される第1の値は、前記計測電流量が設定した下限値以上のときに前記調整値として設定される第2の値に比べて小さい、ことが好ましい。   In the adjustment of the adjustment value, when the measured pressure is higher than the set pressure, the first value set as the adjustment value when the measured current amount is lower than the set lower limit value is It is preferable that the measured current amount is smaller than the second value set as the adjustment value when the measured current amount is equal to or greater than the set lower limit value.

前記調整値の調整では、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合、前記調整値を増やし、前記計測圧力が前記設定圧力以下の場合、前記調整値を減らす、ことが好ましい。   In the adjustment of the adjustment value, it is preferable that the adjustment value is increased when the measured pressure is higher than the set pressure, and the adjustment value is decreased when the measured pressure is equal to or lower than the set pressure.

上述のガス生産システム及びガス生産方法によれば、ポンプに進入する気泡を抑制する、あるいは気泡(気泡の大きさや量)の変動を安定化させることにより、ガスの生産を安定して行うことができる。   According to the above-described gas production system and gas production method, gas production can be stably performed by suppressing bubbles that enter the pump or by stabilizing fluctuations in bubbles (the size and amount of bubbles). it can.

一実施形態のガスの生産システムの一例を概略的に示す図である。It is a figure showing roughly an example of a gas production system of one embodiment. 一実施形態におけるライザー管の先端部付近の内部構成の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of an internal configuration near the tip part of a riser pipe in one embodiment. 一実施形態においてポンプ回転数の制御に用いる値αの、計測電流量Iに対する変化の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the change with respect to the measurement electric current amount I of the value (alpha) used for control of pump rotation speed in one Embodiment.

以下、本発明のガスの生産システム及びガスの製造方法について説明する。なお、以降の説明では、ガスハイドレートとして天然ガスハイドレートを例として挙げるが、ガスハイドレートは天然ガスハイドレートに限定されない。
また、本明細書でいうガス生産システムは、地中のガスハイドレートを減圧して分解することによりガスを生成するものであり、海底表面にあるガスハイドレートからガスを生成するシステムと異なる。
The gas production system and gas production method of the present invention will be described below. In the following description, natural gas hydrate is taken as an example of gas hydrate, but the gas hydrate is not limited to natural gas hydrate.
In addition, the gas production system referred to in this specification generates gas by decompressing and decomposing underground gas hydrate, and is different from a system that generates gas from gas hydrate on the surface of the seabed.

(ガスの生産システムの概略説明)
一実施形態のガスの生産システム(以下、システムともいう)は、地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するシステムである。システムは、ライザー管と、気液分離装置と、ガス生成ラインと、ポンプと、圧力計と、電流計と、制御装置と、を主に備える。
ライザー管は、地中内に埋設されるように構成された先端部を有する長尺状の管である。ライザー管は、先端部に設けられ、管の外部に開口した孔を備える。この外部に開口した孔は、ガスハイドレートから分解して生成される気泡を含む気液混合物を管内の液体に取り込むように設けられている。ガスハイドレートは、ライザー管の先端部から上方に延びる管内の液体によって生じる圧力を用いて管の外部にあるガスハイドレートに作用する圧力を低減することにより分解される。
気液分離装置は、ライザー管内に設けられ、ライザー管の気液混合物を取り込んだ液体から気泡を分離するように構成される。
ガス生成ラインは、気泡から生成されたガスを、生産するガスとして、ライザー管から取り出すガス生成管を備える。
ポンプは、気液分離装置でガスが分離された液体をライザー管から排出するために、ポンプ回転数を調整値に維持して液体を吸い上げるように構成されている。
電流計は、ポンプのポンプ回転数の維持のために供給される電流量、具体的には、ポンプを回転させるモータに流す電流量を計測する。
圧力計は、ライザー管の先端部に設けられ、先端部における圧力(坑底圧)を計測する。
制御装置は、ポンプ回転数の調整値を、圧力計で計測された計測圧力と電流計で計測された計測電流量に基づいて調整するように、構成される。
(Outline explanation of gas production system)
A gas production system (hereinafter also referred to as a system) according to an embodiment is a system that produces gas by decomposing underground gas hydrate. The system mainly includes a riser pipe, a gas-liquid separator, a gas generation line, a pump, a pressure gauge, an ammeter, and a control device.
The riser tube is a long tube having a tip portion configured to be buried in the ground. The riser tube is provided at the tip and includes a hole that opens to the outside of the tube. The hole opened to the outside is provided so that a gas-liquid mixture containing bubbles generated by decomposition from the gas hydrate is taken into the liquid in the tube. The gas hydrate is decomposed by reducing the pressure acting on the gas hydrate outside the tube using the pressure generated by the liquid in the tube extending upward from the tip of the riser tube.
The gas-liquid separation device is provided in the riser pipe and is configured to separate bubbles from the liquid that has taken in the gas-liquid mixture in the riser pipe.
The gas generation line includes a gas generation pipe that takes out a gas generated from bubbles as a gas to be produced from a riser pipe.
The pump is configured to suck up the liquid while maintaining the pump rotational speed at an adjusted value in order to discharge the liquid from which the gas has been separated by the gas-liquid separator from the riser pipe.
The ammeter measures the amount of current supplied to maintain the pump rotation speed of the pump, specifically, the amount of current that flows to the motor that rotates the pump.
The pressure gauge is provided at the tip of the riser pipe and measures the pressure (bottom pressure) at the tip.
The control device is configured to adjust the adjustment value of the pump speed based on the measured pressure measured by the pressure gauge and the measured current amount measured by the ammeter.

一般に、ライザー管内には、先端部の開口した孔から海水等が流入して先端部の圧力を高くするので、ガスハイドレートに作用する圧力を所定の分解圧力に維持するために、具体的には、坑底圧を目標とする設定圧力にするためにポンプ回転数は制御される。しかし、ポンプ回転数を制御してもポンプによって排出される液体の量は、目標とする排出量にはならず、変動する。例えば、気液分離装置における気液分離が十分に行えず、ポンプに気泡を含んだ液体が流入する場合もある。この場合、ポンプ内に流入した気泡は圧縮されるので、ポンプ回転数を設定された調整値になるように維持してもポンプから排出される液体の排出量は一定でなく変動する。   In general, seawater or the like flows into the riser pipe from the hole opened at the tip to increase the pressure at the tip, so in order to maintain the pressure acting on the gas hydrate at a predetermined decomposition pressure, The pump speed is controlled so that the bottom pressure is set to the target pressure. However, even if the number of revolutions of the pump is controlled, the amount of liquid discharged by the pump does not become the target discharge amount but varies. For example, gas-liquid separation in the gas-liquid separator may not be performed sufficiently, and liquid containing bubbles may flow into the pump. In this case, since the bubbles flowing into the pump are compressed, the amount of liquid discharged from the pump is not constant and fluctuates even if the pump rotation speed is maintained at a set adjustment value.

このため、制御装置は、ポンプ回転数の調整値を、圧力計で計測された計測圧力(坑底圧の計測結果)の他に電流計で計測された計測電流量(ポンプを回転させるモータに流す電流量)に基づいて調整する。ポンプは、ポンプ回転数が調整値に維持されるように制御されているので、計測電流量の変動は、気液分離が十分に行えず、ポンプに液体とともに進入した気泡の大きさ及び量の変動を表す。このため、計測電流量が小さくなると、ポンプに進入した気泡の大きさ、量が多い、すなわち、気液分離装置による気液分離が十分できていない状態である、と判断することができる。   For this reason, the control device sets the adjustment value of the pump rotation speed to the measured current amount (measurement result of the bottom hole pressure) measured by the pressure gauge and the measured current amount (measured by the motor that rotates the pump). Adjust based on the amount of current). Since the pump is controlled so that the pump rotation speed is maintained at the adjusted value, fluctuations in the measured current amount are not sufficient for gas-liquid separation, and the size and amount of bubbles that enter the pump together with the liquid are reduced. Represents fluctuations. For this reason, when the measured current amount is small, it can be determined that the size and amount of bubbles entering the pump are large, that is, the gas-liquid separation by the gas-liquid separation device is not sufficiently performed.

このように、計測電流量は、ポンプに進入する液体内に混入する気泡の情報を表す指標とすることができる。したがって、ポンプに導入される液体内に混入する気泡の大きさ及び量が必要以上に大きい場合、すなわち、計測電流量が設定した下限値より低下した場合、気液分離装置において、液体の流れが速いため、気泡が液面に浮上することが十分にできないと判断して、ポンプの回転数を下げて、液体のポンプへの吸い込み速度(液体の流れの速度)を低下させる。これにより、気泡は、気液分離装置では、液体の流れと分離されて気液分離の効果をより大きく発揮させることができる。したがって、制御装置は、圧力計で計測された計測圧力(坑底圧の計測結果)の他に、計測電流量に基づいて、気液分離がより発揮できるようにポンプ回転数の調整値が設定されるので、ポンプに液体とともに進入する気泡を抑制する、あるいは気泡(大きさや量)の変動を安定化させることができ、この結果、ガスの生産を安定した行うことができる。
以下、具体的な一実施形態について説明する。
As described above, the measured current amount can be used as an index representing information of bubbles mixed in the liquid entering the pump. Therefore, when the size and amount of bubbles mixed in the liquid introduced into the pump are larger than necessary, that is, when the measured current amount falls below the set lower limit value, the liquid flow in the gas-liquid separation device Since it is fast, it is determined that the bubbles cannot sufficiently float on the liquid surface, and the rotation speed of the pump is lowered to reduce the suction speed of the liquid into the pump (liquid flow speed). Thereby, in the gas-liquid separator, the bubbles are separated from the liquid flow, and the effect of gas-liquid separation can be exhibited more greatly. Therefore, in addition to the measurement pressure (measurement result of bottom hole pressure) measured by the pressure gauge, the control device sets the adjustment value of the pump rotation speed so that gas-liquid separation can be more effectively demonstrated based on the measured current amount. Therefore, bubbles that enter the pump together with the liquid can be suppressed, or fluctuations in the bubbles (size and amount) can be stabilized. As a result, gas production can be performed stably.
Hereinafter, a specific embodiment will be described.

(ガス生産システムの実施形態)
図1は、一実施形態のシステム1を概略的に示す図である。図2は、ライザー管10の先端部10a付近の内部構成の一例を説明する図である。以下、海底の地中内の天然ガスハイドレートを分解して天然ガスを生産するシステム1を例に説明する。
(Embodiment of gas production system)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a system 1 according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining an example of the internal configuration in the vicinity of the distal end portion 10a of the riser tube 10. Hereinafter, the system 1 which decomposes | disassembles the natural gas hydrate in the sea floor and produces natural gas is demonstrated to an example.

システム1は、海上にある掘削船3から海底を経由して地中に延びるライザー管10から地中内の天然ガスハイドレートを分解して生成される天然ガスを生成して地上に取り出すシステムである。
システム1は、ライザー管10と、気液分離装置20と、ポンプ23と、ガス生成ライン12と、ガス生成ラインと、液体排出ライン13と、制御装置40と、を主に備える。
The system 1 is a system that generates and extracts natural gas generated by decomposing natural gas hydrate in the ground from a riser pipe 10 that extends into the ground from the drilling vessel 3 on the sea via the seabed. is there.
The system 1 mainly includes a riser pipe 10, a gas-liquid separator 20, a pump 23, a gas generation line 12, a gas generation line, a liquid discharge line 13, and a control device 40.

ライザー管10は、地中内に埋設されるように構成された先端部10aを有する長尺状の管である。ライザー管10は、図1に示す例では、掘削船3から鉛直下方に延び、先端部10aが、海底の坑井7内に埋設されている。坑井7は、掘削により設けられた穴であり、図1に示す例において、海底面2を含む上層4を貫通し、下層に位置するハイドレート層5内で閉塞している。上層4は、例えば、泥を多く含む泥質層である。ハイドレート層5は、例えば、泥と砂を多く含む砂泥互層と呼ばれる層である。ハイドレート層5は、天然ガスハイドレートが砂や泥に取り込まれて存在する、横方向に広がった砂質層を有している。上層4とハイドレート層5との境界は、例えば、海底面下数百メートルの位置にあり、海底面2は、例えば、水深300メートル〜千数百メートルの位置にある。   The riser tube 10 is a long tube having a tip portion 10a configured to be buried in the ground. In the example shown in FIG. 1, the riser pipe 10 extends vertically downward from the excavation ship 3, and the tip end portion 10 a is embedded in a well 7 on the seabed. The well 7 is a hole provided by excavation. In the example shown in FIG. 1, the well 7 penetrates the upper layer 4 including the sea bottom 2 and is closed in the hydrate layer 5 located in the lower layer. The upper layer 4 is, for example, a muddy layer containing a lot of mud. The hydrate layer 5 is a layer called a sand-mud alternate layer containing a lot of mud and sand, for example. The hydrate layer 5 has a sandy layer spreading in the lateral direction in which natural gas hydrate is taken in by sand or mud. The boundary between the upper layer 4 and the hydrate layer 5 is, for example, at a position several hundred meters below the sea bottom, and the sea bottom 2 is at, for example, a position having a depth of 300 to several hundreds of meters.

ライザー管10は、管本体11と、スクリーン19(図2参照)と、を備える。
気液分離装置20と、ポンプ23と、ガス生成ライン12と、液体排出ライン13とが、管本体11内に設けられている。
この他に、管本体11内には、ヒータ26が設けられている。
The riser tube 10 includes a tube body 11 and a screen 19 (see FIG. 2).
A gas-liquid separator 20, a pump 23, a gas generation line 12, and a liquid discharge line 13 are provided in the pipe body 11.
In addition, a heater 26 is provided in the tube main body 11.

管本体11は、後述する揚収管として機能する部分18の孔18aを除いて、内側の空間を海水から隔絶する部材である。管本体11には、図1に示す例では、内側の空間を上下に仕切る隔壁17a、17b、及び隔壁17cが設けられている。隔壁17cからライザー管10の先端まで延びる管本体11の部分は、ハイドレート層5から取り込まれた気液混合物が上方に向かって流れる部分18(以降、この部分を、揚収管部分18ともいう)であり、図1に示す例では、隔壁17cから上方の管本体11の部分と比べ、管径が小さい。揚収管部分18は、ハイドレート層5内に位置している。   The pipe body 11 is a member that isolates the inner space from seawater except for a hole 18a of a portion 18 that functions as a collection pipe described later. In the example shown in FIG. 1, the pipe body 11 is provided with partition walls 17 a and 17 b and a partition wall 17 c that partition the inner space vertically. A portion of the tube main body 11 extending from the partition wall 17c to the tip of the riser tube 10 is a portion 18 in which the gas-liquid mixture taken in from the hydrate layer 5 flows upward (hereinafter, this portion is also referred to as a lifting tube portion 18). In the example shown in FIG. 1, the tube diameter is smaller than that of the portion of the tube body 11 above the partition wall 17c. The lifting pipe portion 18 is located in the hydrate layer 5.

スクリーン19は、揚収管部分18にライザー管10の外部に開口した孔18aを覆うように設けられている。孔18aは、ライザー管10の、地中の最も深い位置の延びている先端部に設けられている。孔18aは、ハイドレート層5内の砂質層と接する深さ位置にある揚収管部分18に設けられている。
孔18aに設けられたスクリーン19は、天然ガスハイドレートの分解によって生成した気泡及び水、さらには海水から、砂や泥を分離除去する部材である。スクリーン19は、気泡、水、海水を通過させるが、砂や泥を通過させない機能を有している。スクリーン19は、例えば、多数の孔を有するシート状又は板状の構造体であって、互いに孔の大きさや形態が異なる複数の構造体から構成される。複数の構造体の組み合わせの具体例として、ジョンソンスクリーン、メッシュ、及びグレーチングが挙げられる。ジョンソンスクリーンは、ジョンソンスクリーン社製の金網状の構造体として周知である。グレーチングは鋼材を格子状に組んだ部材である。ジョンソンスクリーン、メッシュ、グレーチングは、揚収管部分18の側からハイドレート5層の側に向かって、この順に、揚収管部分18に重ねて配置される。
The screen 19 is provided in the lifting pipe portion 18 so as to cover a hole 18 a opened to the outside of the riser pipe 10. The hole 18a is provided in the leading end portion of the riser pipe 10 that extends at the deepest position in the ground. The hole 18 a is provided in the lifting pipe portion 18 at a depth position in contact with the sandy layer in the hydrate layer 5.
The screen 19 provided in the hole 18a is a member that separates and removes sand and mud from air bubbles and water generated by decomposition of natural gas hydrate, and further from seawater. The screen 19 has a function of allowing bubbles, water, and seawater to pass therethrough but preventing sand and mud from passing therethrough. For example, the screen 19 is a sheet-like or plate-like structure having a large number of holes, and is composed of a plurality of structures having different hole sizes and shapes. Specific examples of the combination of a plurality of structures include a Johnson screen, a mesh, and a grating. Johnson screen is well known as a wire mesh structure manufactured by Johnson Screen. Grating is a member in which steel materials are assembled in a grid pattern. The Johnson screen, the mesh, and the grating are arranged so as to overlap the lifting pipe portion 18 in this order from the lifting pipe portion 18 side toward the hydrate five-layer side.

図2に示すように、揚収管部分18には、スクリーン19を通過した気液混合物を取り込むための複数の孔18aが深さ方向に沿って設けられている。孔18aは、揚収管部分18の壁部を貫通し、揚収管部分18の外部に開口している。ライザー管10が孔18aを備えることで、坑底圧を用いて天然ガスハイドレートに作用する圧力を低減し、これによって、気液混合物をライザー管10内に取り込むことができる。
坑底圧とは、ライザー管10の先端部10aから上方に延びるライザー管10内の所定の範囲に充填された液体によってライザー管10内の先端部10aにおいて生じる圧力であり、具体的には、後述する液面Sの下方の液体によって、ライザー管10の下端が受ける水頭圧と液面S上方の気相空間の圧力と合計圧力である。ライザー管10の下端は、坑井7の穴底(坑底)と同じ高さに位置している。ここで、先端部10aは、ライザー管10のうち孔18aの設けられる部分を含む。
ライザー管10内の液体は、気泡及び水等の天然ガスハイドレートから分解して生成された気液混合物のほか、水や海水を含む。水や海水は、ハイドレート層5に含まれる水や海水、ハイドレート層5と接する他の地層に含まれる水や海水を起源として孔18aから取り込まれたものである。ライザー管10内の液体は、後述するように、気泡を取り込んだものも含む。
As shown in FIG. 2, the collection pipe portion 18 is provided with a plurality of holes 18 a along the depth direction for taking in the gas-liquid mixture that has passed through the screen 19. The hole 18 a passes through the wall portion of the lifting pipe portion 18 and opens to the outside of the lifting pipe portion 18. By providing the hole 18 a in the riser pipe 10, the pressure acting on the natural gas hydrate can be reduced using the bottom hole pressure, and thereby the gas-liquid mixture can be taken into the riser pipe 10.
The bottom hole pressure is a pressure generated in the tip portion 10a in the riser pipe 10 by the liquid filled in a predetermined range in the riser pipe 10 extending upward from the tip portion 10a of the riser pipe 10, specifically, The water head pressure received by the lower end of the riser pipe 10 by the liquid below the liquid level S, which will be described later, the pressure in the gas phase space above the liquid level S, and the total pressure. The lower end of the riser pipe 10 is located at the same height as the hole bottom (well bottom) of the well 7. Here, the distal end portion 10a includes a portion of the riser tube 10 where the hole 18a is provided.
The liquid in the riser pipe 10 includes water and seawater in addition to a gas-liquid mixture generated by decomposing from natural gas hydrate such as bubbles and water. The water and seawater are taken from the holes 18a from the water and seawater contained in the hydrate layer 5 and the water and seawater contained in other formations in contact with the hydrate layer 5. As will be described later, the liquid in the riser tube 10 includes those in which bubbles are taken.

ライザー管10は、揚収管部分18の先端部18a、詳細にはライザー管10の下端に設けられた、坑底圧を計測する圧力計31を、さらに有している。圧力計31は、制御装置40に接続されており、坑底圧の計測信号を制御装置40に向けて出力する。   The riser pipe 10 further includes a pressure gauge 31 that measures the bottom bottom pressure, which is provided at the distal end portion 18 a of the lifting pipe portion 18, specifically the lower end of the riser pipe 10. The pressure gauge 31 is connected to the control device 40 and outputs a measurement signal of the bottom hole pressure toward the control device 40.

図2に示すように、分離装置20、ポンプ23、及びヒータ26は、隔壁17b、17cによって仕切られたライザー管10の空間15b内に設けられている。空間15b内には、図2に示す例において、気液混合物の液面Sの上方に、気液分離装置20によって液体から分離された天然ガスが流入する気相空間Gが形成される。なお、気相空間Gは、海底面2より上方に位置するようライザー管10内に形成されることが好ましい。   As shown in FIG. 2, the separation device 20, the pump 23, and the heater 26 are provided in a space 15b of the riser pipe 10 partitioned by partition walls 17b and 17c. In the space 15b, in the example shown in FIG. 2, a gas phase space G into which natural gas separated from the liquid by the gas-liquid separator 20 flows is formed above the liquid level S of the gas-liquid mixture. The gas phase space G is preferably formed in the riser pipe 10 so as to be positioned above the sea bottom 2.

気液分離装置20は、揚収管部分18内に取り込まれて液体に取り込まれる気液混合物中の気泡の少なくとも一部を分離する装置である。分離された気泡内のガスは、生産されるガスである。気液分離装置20は、一実施形態によれば、囲み容器21と、遠心分離器22と、を有している。   The gas-liquid separation device 20 is a device that separates at least some of the bubbles in the gas-liquid mixture that is taken into the collection pipe portion 18 and taken into the liquid. The gas in the separated bubbles is the gas that is produced. According to one embodiment, the gas-liquid separation device 20 includes an enclosure 21 and a centrifuge 22.

囲み容器21は、液体排出ライン13を構成する液体輸送管14(後述)の下端を外側から囲むコップ形状の部材である。なお、液体輸送管14内には、遠心分離器22及びポンプ23が設けられている。図2に示す例では、囲み容器21は、管本体11の内壁と隙間をあけて配置された筒状の側壁21aと、側壁21aの下端を塞ぐ底壁21bと、を有している。側壁21aの上端が、液体輸送管14の下端より上方に位置している。これにより、気液混合物を含んだ液体は、図2に示す細い矢印に沿って、管本体11と側壁21aの隙間を上昇した後、液体は、側壁21aと液体輸送管14との隙間を下降し、液体輸送管14内に流れ込む。この過程で、比較的大きい気泡や気相流は、浮上速度が大きいため、液体が液体輸送管14内に流れ込むまでに、気液混合物から分離して液面Sに浮上し、天然ガスが気相空間Gに放出される。図3において、天然ガスの流れを太い矢印で示す。   The surrounding container 21 is a cup-shaped member that surrounds the lower end of a liquid transport pipe 14 (described later) constituting the liquid discharge line 13 from the outside. A centrifuge 22 and a pump 23 are provided in the liquid transport pipe 14. In the example shown in FIG. 2, the surrounding container 21 has a cylindrical side wall 21 a disposed with a gap from the inner wall of the tube body 11, and a bottom wall 21 b that closes the lower end of the side wall 21 a. The upper end of the side wall 21 a is located above the lower end of the liquid transport pipe 14. As a result, the liquid containing the gas-liquid mixture ascends the gap between the pipe body 11 and the side wall 21a along the thin arrow shown in FIG. 2, and then the liquid descends the gap between the side wall 21a and the liquid transport pipe 14. And flows into the liquid transport pipe 14. In this process, since relatively large bubbles and gas phase flows have a high ascent rate, the liquid separates from the gas-liquid mixture and rises to the liquid surface S before the liquid flows into the liquid transport pipe 14, and the natural gas is vaporized. Released into the phase space G. In FIG. 3, the flow of natural gas is indicated by thick arrows.

遠心分離器22は、液体輸送管14内に流れ込む液体中に依然として残存する比較的小さい気泡を液体から分離する装置である。遠心分離器22は、図2に示す例では、液体輸送管14内に設けられ、鉛直方向に延びる回転中心線の周りに回転する回転体22aを有している。回転体22aは、後述するモータ24によって駆動される。気泡を含んだ液体は、回転体22aに接近すると、回転体22aの回転によって作られた旋回流に沿って流れる。このとき、気泡及び液体に遠心力が作用し、液体は、気泡より比重が大きいため、回転中心線から遠ざかるように移動し、気泡は、液体に比べて回転中心線に近い側に集められる。このとき、集められて大きくなった気泡は、液体輸送管14に設けられた、液体輸送管14の外部に開口する孔から放出される。これにより、液面Sに浮上し気相空間Gに放出される。一方、液体輸送管14の孔から放出されなかった微小な気泡は、液体とともに液体輸送管14内を上昇する。   The centrifuge 22 is a device that separates, from the liquid, relatively small bubbles that remain in the liquid flowing into the liquid transport tube 14. In the example shown in FIG. 2, the centrifuge 22 includes a rotating body 22 a that is provided in the liquid transport pipe 14 and rotates around a rotation center line extending in the vertical direction. The rotating body 22a is driven by a motor 24 described later. When the liquid containing bubbles approaches the rotating body 22a, it flows along a swirling flow created by the rotation of the rotating body 22a. At this time, centrifugal force acts on the bubbles and the liquid, and the liquid has a greater specific gravity than the bubbles. Therefore, the liquid moves away from the rotation center line, and the bubbles are collected closer to the rotation center line than the liquid. At this time, the bubbles that are collected and enlarged are discharged from a hole provided in the liquid transport pipe 14 and opening to the outside of the liquid transport pipe 14. As a result, it floats on the liquid surface S and is released into the gas phase space G. On the other hand, minute bubbles that have not been released from the holes of the liquid transport pipe 14 rise in the liquid transport pipe 14 together with the liquid.

ポンプ23は、液体を液体輸送管14内に引き込んでライザー管10から排出させる。
ポンプ23は、具体的には、気液分離装置20で気泡から分離された液体をライザー管から排出するために、ポンプ回転数を調整値に維持して液体を吸い上げる。ポンプ回転数の調整値は、制御装置40からの制御信号によって設定される。
図2に示す例のポンプ23は、液体輸送管14内に配置されており、モータ24と、モータ24によって駆動されるスクリュー25と、を有するオーガポンプである。スクリュー25は、鉛直方向に延びる軸と、軸の周りを螺旋状に延びる羽根と、を有しており、液体輸送管14内の液体を撹拌しながら上方に送る機能を有する。モータ24は、掘削船3の制御装置40に接続されている。モータ24は、制御装置40から出力された信号を受けて、調整された周波数で駆動するよう制御される。調整された周波数は、上述のポンプ回転数の調整値と同じである。モータ24は、液体輸送管14内に、液体の流路となる隙間を形成するよう、液体輸送管14内に配置されている。なお、システム1の運転中、ライザー管10には開口18aを通して海水あるいは水が流入し続けることから、通常、ポンプ23は稼働した状態に維持される。
ポンプ23のポンプ回転数を制御装置40が設定した調整値に維持するためにモータ24に流れる電流量を計測するための電流計24aが設けられている。電流計24aは、制御装置40に接続されており、計測電流量の情報を制御装置40に出力する。
The pump 23 draws the liquid into the liquid transport pipe 14 and discharges it from the riser pipe 10.
Specifically, in order to discharge the liquid separated from the bubbles by the gas-liquid separation device 20 from the riser pipe, the pump 23 sucks up the liquid while maintaining the pump rotation number at an adjusted value. The adjustment value of the pump speed is set by a control signal from the control device 40.
The pump 23 in the example illustrated in FIG. 2 is an auger pump that is disposed in the liquid transport pipe 14 and includes a motor 24 and a screw 25 that is driven by the motor 24. The screw 25 has an axis extending in the vertical direction and blades extending spirally around the axis, and has a function of sending the liquid in the liquid transport pipe 14 upward while stirring. The motor 24 is connected to the control device 40 of the excavation ship 3. The motor 24 receives the signal output from the control device 40 and is controlled to drive at the adjusted frequency. The adjusted frequency is the same as the adjustment value of the pump rotation speed described above. The motor 24 is disposed in the liquid transport pipe 14 so as to form a gap serving as a liquid flow path in the liquid transport pipe 14. During operation of the system 1, seawater or water continues to flow into the riser pipe 10 through the opening 18a, so that the pump 23 is normally maintained in an operating state.
An ammeter 24a is provided for measuring the amount of current flowing through the motor 24 in order to maintain the pump rotation speed of the pump 23 at the adjustment value set by the control device 40. The ammeter 24 a is connected to the control device 40 and outputs information on the measured current amount to the control device 40.

ヒータ26は、空間15b内に流れ込んだ液体を加熱する装置である。ヒータ26は、制御装置40に接続されている。天然ガスハイドレートの分解反応は吸熱反応であるため、液体に取り込まれた気液混合物の温度が低下して天然ガスハイドレートが再生成し、例えば、液体輸送管14の下端を閉塞させる場合がある。ヒータ26は、システム1の運転中に継続してあるいは断続的に、液体を加熱して、天然ガスハイドレートの再生成を抑制する。また、天然ガスハイドレートが再生成したと判断された場合に、制御装置40から出力された信号を受けて駆動するよう制御され、液体を加熱することで、再生成した天然ガスハイドレートを加熱し、分解させる。   The heater 26 is a device that heats the liquid that has flowed into the space 15b. The heater 26 is connected to the control device 40. Since the decomposition reaction of the natural gas hydrate is an endothermic reaction, the temperature of the gas-liquid mixture taken into the liquid is lowered and the natural gas hydrate is regenerated. For example, the lower end of the liquid transport pipe 14 may be blocked. is there. The heater 26 continuously or intermittently heats the liquid during operation of the system 1 and suppresses the regeneration of natural gas hydrate. In addition, when it is determined that the natural gas hydrate has been regenerated, it is controlled to be driven by receiving a signal output from the control device 40, and the regenerated natural gas hydrate is heated by heating the liquid. And disassemble.

ガス生成ライン12は、ガス生成管12aを備える。
ガス生成管12aは、液面Sに浮上した気泡から生成され、気相空間Gに流入したガスを、生産する天然ガスとしてライザー管10内から取り出す。ガス生成ライン12は、気相空間G内のガスを生産する天然ガスとして掘削船3まで運ぶ。ガス生成管12aは、管本体11内に、液面Sの上方に配置されており、ガス生成管の下端は、気相空間Gに接続されている。
また、ガス生成管12aの上方の先端は、例えば、掘削船3あるいは他の船舶に備え付けられた貯蔵タンク(図示せず)、あるいは陸地にある貯蔵システムに延びるパイプラインに接続されている。貯蔵タンクに貯蔵された天然ガスは、適宜、液化され、掘削船3あるいは他の船舶で海上を輸送される。
The gas generation line 12 includes a gas generation pipe 12a.
The gas generation pipe 12a takes out, from the riser pipe 10 as a natural gas to be produced, gas generated from the bubbles floating on the liquid surface S and flowing into the gas phase space G. The gas generation line 12 carries the gas in the gas phase space G to the drilling ship 3 as natural gas that produces the gas. The gas generation pipe 12 a is disposed above the liquid surface S in the pipe body 11, and the lower end of the gas generation pipe is connected to the gas phase space G.
The upper end of the gas generation pipe 12a is connected to, for example, a storage tank (not shown) provided in the excavation ship 3 or another ship, or a pipeline extending to a storage system on land. The natural gas stored in the storage tank is appropriately liquefied and transported on the sea by the drilling ship 3 or other ships.

液体排出ライン13は、管本体11内で天然ガスと分離した液体を掘削船3まで運ぶ液体排出管13aを備える。
液体排出管13aは、図1に示す例において、気液分離装置20から空間15aまで延びる液体輸送管14と、管本体11から分岐して、空間15aから掘削船3まで延びる管16と、を有している。空間15aは、隔壁17a,17bで仕切られた空間である。
排出された液体は、例えば掘削船3上に回収されて、所定の容器に収納される。
The liquid discharge line 13 includes a liquid discharge pipe 13 a that carries the liquid separated from the natural gas in the pipe body 11 to the drilling ship 3.
In the example shown in FIG. 1, the liquid discharge pipe 13a includes a liquid transport pipe 14 that extends from the gas-liquid separator 20 to the space 15a, and a pipe 16 that branches from the pipe body 11 and extends from the space 15a to the excavation ship 3. Have. The space 15a is a space partitioned by the partition walls 17a and 17b.
The discharged liquid is collected, for example, on the excavation ship 3 and stored in a predetermined container.

制御装置40は、気液分離装置20内に液体の液面Sができ、かつ、天然ガスハイドレートの分解が制御できるように、ポンプ23のポンプ回転数を、圧力計31で計測した、先端部10aにおける計測圧力に基づいて調整値を設定して、ポンプ23のポンプ回転数が設定した調整値を維持するようにモータ24の駆動を制御する。このとき、制御装置40は、電流計24aにより計測されたモータ24の計測電流量に基づいて調整値を変更する。すなわち、制御装置40は、ポンプ回転数の調整値を、圧力計31で計測された計測圧力と電流計24aで計測された計測電流量に基づいて調整するように構成されている。
制御装置40の制御内容については後述する。制御装置40は、CPU、メモリ等を含むコンピュータで構成される。制御装置40は、図1に示す例において、掘削船3に設けられている。
The control device 40 measures the pump rotation speed of the pump 23 with the pressure gauge 31 so that the liquid level S can be formed in the gas-liquid separation device 20 and the decomposition of the natural gas hydrate can be controlled. An adjustment value is set based on the measured pressure in the unit 10a, and the drive of the motor 24 is controlled so that the adjustment value set by the pump rotation speed of the pump 23 is maintained. At this time, the control device 40 changes the adjustment value based on the measured current amount of the motor 24 measured by the ammeter 24a. That is, the control device 40 is configured to adjust the adjustment value of the pump rotational speed based on the measured pressure measured by the pressure gauge 31 and the measured current amount measured by the ammeter 24a.
The contents of control of the control device 40 will be described later. The control device 40 is configured by a computer including a CPU, a memory, and the like. The control apparatus 40 is provided in the excavation ship 3 in the example shown in FIG.

システム1は、例えば、ライザー管10となる資材、及び圧力計30,31、制御装置40を掘削船3に積み、海上の所定の位置まで輸送して組み立てられる。坑井7は、システム1を組み立てる前に予め掘削される。   The system 1 is assembled by, for example, loading the material to be the riser pipe 10, the pressure gauges 30 and 31, and the control device 40 on the excavation ship 3 and transporting them to a predetermined position on the sea. The well 7 is previously excavated before assembling the system 1.

システム1は、掘削船3の代わりに、固定式又は浮遊式の洋上プラットフォームを備えてもよい。この場合、洋上プラットフォームと陸地とを接続し、洋上プラットフォームから陸地に天然ガスを輸送するパイプラインを備えることが好ましい。   The system 1 may include a fixed or floating offshore platform instead of the excavation ship 3. In this case, it is preferable to provide a pipeline that connects the offshore platform and the land and transports natural gas from the offshore platform to the land.

(制御装置40におけるポンプ回転数の制御)
ポンプ23には、上述したように、気液分離装置20を通過した液体がポンプ23の吸い込みにより導入されるが、気液分離装置20における気液分離が十分でなく、ポンプ23に導入される液体には、気泡が混入する場合がある。この様な気泡の混入は、液体内に混入する気泡の量が液体に比べて多く、一部の気泡が気液分離できないこと、あるいは、気液分離装置20で流れる液体の上昇流(図2に示す、太い矢印の流れ)及び下降流(図2に示す図中下方向に向く細い矢印)の速度が速く、液体内の気泡が液体の流れに追従して液体の下降流に巻き込まれて気泡が十分に分離できないこと、に拠る。
したがって、ポンプ23に導入される液体内に混在する気泡が液体の排出量に影響を与える程度に存在する場合、ポンプ23が液体を引き込む速度を低下させることが好ましい。
(Control of the pump speed in the control device 40)
As described above, the liquid that has passed through the gas-liquid separation device 20 is introduced into the pump 23 by the suction of the pump 23, but the gas-liquid separation in the gas-liquid separation device 20 is not sufficient and is introduced into the pump 23. Bubbles may be mixed in the liquid. Such bubbles are mixed in because the amount of bubbles mixed in the liquid is larger than that in the liquid, and some of the bubbles cannot be gas-liquid separated, or the upward flow of liquid flowing in the gas-liquid separator 20 (FIG. 2). The flow of the thick arrow) and the downward flow (the thin arrow pointing downward in the figure shown in FIG. 2) are fast, and the bubbles in the liquid follow the flow of the liquid and are caught in the downward flow of the liquid. This depends on the bubbles not being sufficiently separated.
Therefore, when bubbles that are mixed in the liquid introduced into the pump 23 are present to such an extent that the liquid discharge amount is affected, it is preferable to reduce the speed at which the pump 23 draws the liquid.

圧力計31で計測される計測圧力をPvとし、制御装置40が定めた基準圧力をSv0とし、α(>0)を基準圧力Sv0に加算する値とし、電流計24aが計測される計測電流量をIとし、ポンプ23に進入する気泡がポンプ23の液体の排出量を低下させる程度を無視できる下限値をI0とする。ここで、αは、例えば、基準圧力Sv0の5〜20%の範囲内の値であることが好ましい。
制御装置40が、ポンプ回転数の調整値の増減のために、計測圧力Pvと比較する圧力は設定圧力であり、設定圧力は、下記表1に示すように、電流計24aで計測された計測電流量Iに応じて変更される。すなわち、設定圧力が、ポンプ回転数を上昇させるあるいは低下させる制御を定める基準となる。
The measured pressure measured by the pressure gauge 31 is Pv, the reference pressure determined by the control device 40 is Sv0, α (> 0) is added to the reference pressure Sv0, and the measured current amount measured by the ammeter 24a Is set to I, and the lower limit value at which the degree to which the bubbles entering the pump 23 decrease the liquid discharge amount of the pump 23 can be ignored is I0. Here, α is preferably a value within the range of 5 to 20% of the reference pressure Sv0, for example.
The pressure that the control device 40 compares with the measured pressure Pv in order to increase or decrease the adjustment value of the pump rotational speed is a set pressure, and the set pressure is measured by an ammeter 24a as shown in Table 1 below. It is changed according to the current amount I. That is, the set pressure is a reference for determining control for increasing or decreasing the pump rotation speed.

Figure 2019157463
Figure 2019157463

このような設定圧力を用いて、制御装置40は、下記表2に示すようなポンプ回転数の調整値の制御を行う。下記表2において、制御1は、計測電流量I>下限値I0であり、計測圧力Pv>基準圧力Sv0のとき行われ、制御4は、計測電流量I>下限値I0であり、基準圧力Sv0+α≧計測圧力Pvのとき行われる。したがって、制御装置40は、計測電流量I>下限値I0のとき、基準圧力Sv0を計測圧力Pvと比較する設定圧力として用いて、制御1あるいは制御2を行うように構成される。制御装置40は、計測電流量I≦下限値I0のとき、基準圧力Sv0+αを計測圧力Pvと比較する設定圧力とし用いて、制御3あるいは制御4を行うように構成される。   Using such a set pressure, the control device 40 controls the adjustment value of the pump speed as shown in Table 2 below. In Table 2 below, the control 1 is performed when the measured current amount I> the lower limit value I0 and the measured pressure Pv> the reference pressure Sv0, and the control 4 is the measured current amount I> the lower limit value I0 and the reference pressure Sv0 + α. It is performed when ≧ measurement pressure Pv. Therefore, the control device 40 is configured to perform the control 1 or the control 2 using the reference pressure Sv0 as a set pressure for comparing with the measured pressure Pv when the measured current amount I> the lower limit value I0. The control device 40 is configured to perform the control 3 or the control 4 by using the reference pressure Sv0 + α as a set pressure for comparing with the measured pressure Pv when the measured current amount I ≦ the lower limit value I0.

Figure 2019157463
Figure 2019157463

上記表1の制御1〜4を以下説明する。
計測電流量Iが下限値I0を上回り、計測圧力Pvが基準圧力Sv0を上回る場合、ポンプ23に進入する気泡は少ない状態であり(気液分離が十分に機能している状態であり)、計測圧力Pvを低下させ(液面Sの位置を低下させ)て、天然ガスハイドレートの分解を促進させるようにする。すなわち、制御装置40は、ポンプ回転数が上昇するように、ポンプ回転数の調整値を増加させる制御1を行う。
また、測電流量Iが下限値I0を上回り、計測圧力Pvが基準圧力Sv0以下である場合、ポンプ23に進入する気泡は少ない状態であり(気液分離が十分に機能している状態であり)、計測圧力Pvを増加させ(液面Sの位置を上昇させ)て、天然ガスハイドレートの分解を抑制させるようにする。すなわち、制御装置40は、ポンプ回転数が上昇するように、ポンプ回転数の調整値を下げる制御2を行う。
Controls 1 to 4 in Table 1 will be described below.
When the measured current amount I exceeds the lower limit value I0 and the measured pressure Pv exceeds the reference pressure Sv0, the number of bubbles entering the pump 23 is small (the gas-liquid separation is sufficiently functioning) and measurement is performed. The pressure Pv is decreased (the position of the liquid level S is decreased) to promote the decomposition of the natural gas hydrate. That is, the control device 40 performs the control 1 that increases the adjustment value of the pump rotation speed so that the pump rotation speed increases.
Further, when the current measurement amount I exceeds the lower limit value I0 and the measurement pressure Pv is equal to or lower than the reference pressure Sv0, the number of bubbles entering the pump 23 is small (the gas-liquid separation is sufficiently functioning). ) And increasing the measurement pressure Pv (increasing the position of the liquid level S) to suppress decomposition of the natural gas hydrate. That is, the control device 40 performs the control 2 that decreases the adjustment value of the pump rotation speed so that the pump rotation speed increases.

一方、計測電流量Iが下限値I0以下であり、計測圧力Pvが基準圧力Sv0+αを上回る場合、ポンプ23に進入する気泡が多い状態(気液分離が十分に機能していない状態)であるが、計測圧力Pvを低下させ(液面Sの位置を低下させ)て、天然ガスハイドレートの分解を促進させるようにする。すなわち、制御装置40は、ポンプ回転数が上昇するように、ポンプ回転数の調整値を増加させる制御3を行う。この場合、ポンプ23が液体を吸い込む流速は速くなるので、気液分離装置20における気泡を液体から分離する気液分離の効果は小さくなるが、天然ガスハイドレートの分解が十分でないことから、天然ガスハイドレートの分解の促進を、気液分離の効果に対して優先する。しかし、ポンプ回転数を大きく上昇させると、気液分離が十分にできず、ポンプによる液体の排出量が変動し易くなる。このため、制御装置40は、制御1におけるポンプ回転数の上昇量に対して制御3におけるポンプ回転数の上昇量は低く抑える。したがって、制御装置40は、計測圧力Pvが設定圧力である基準圧力Sv+αに対して高い場合において、計測電流量Iが設定した下限値I0よりも低下したときにポンプ回転数の調整値として設定される第1の値(制御3で設定される調整値)は、計測電流量Iが設定した下限値I0以上のときにポンプ回転数の調整値として設定される第2の値(制御1で設定される調整値)に比べて小さいことが好ましい。   On the other hand, when the measured current amount I is equal to or lower than the lower limit value I0 and the measured pressure Pv exceeds the reference pressure Sv0 + α, there are many bubbles entering the pump 23 (a state where gas-liquid separation is not functioning sufficiently). Then, the measurement pressure Pv is decreased (the position of the liquid surface S is decreased) to promote the decomposition of the natural gas hydrate. That is, the control device 40 performs the control 3 that increases the adjustment value of the pump rotation speed so that the pump rotation speed increases. In this case, since the flow rate at which the pump 23 sucks the liquid is increased, the gas-liquid separation effect of separating the bubbles from the liquid in the gas-liquid separation device 20 is reduced, but the natural gas hydrate is not sufficiently decomposed. Acceleration of gas hydrate decomposition is given priority over the effect of gas-liquid separation. However, if the number of revolutions of the pump is greatly increased, gas-liquid separation cannot be performed sufficiently, and the amount of liquid discharged by the pump tends to fluctuate. For this reason, the control device 40 keeps the increase amount of the pump rotation speed in the control 3 low compared to the increase amount of the pump rotation speed in the control 1. Therefore, when the measured pressure Pv is higher than the reference pressure Sv + α, which is the set pressure, the control device 40 is set as an adjustment value for the pump rotation speed when the measured current amount I falls below the set lower limit value I0. The first value (adjusted value set in the control 3) is a second value (set in the control 1) that is set as the adjusted value of the pump speed when the measured current amount I is equal to or greater than the set lower limit I0. Smaller than the adjustment value).

計測電流量Iが下限値I0以下であり、計測圧力Pvが基準圧力Sv0+α以下である場合、ポンプ23に進入する気泡が多い状態であり(気液分離が十分に機能していない状態であり)、計測圧力Pvを上昇させ(液面Sの位置を上昇させ)て、天然ガスハイドレートの分解を抑制させるようにする。この場合、ポンプ23に進入する気泡を抑制することと、天然ガスハイドレートの分解の抑制により気泡の発生の抑制を同時に実現できる。   When the measured current amount I is equal to or lower than the lower limit value I0 and the measured pressure Pv is equal to or lower than the reference pressure Sv0 + α, there are many bubbles entering the pump 23 (the state where gas-liquid separation is not functioning sufficiently). Then, the measurement pressure Pv is increased (the position of the liquid level S is increased) to suppress the decomposition of the natural gas hydrate. In this case, it is possible to simultaneously suppress the generation of bubbles by suppressing the bubbles entering the pump 23 and suppressing the decomposition of the natural gas hydrate.

表2に示すように、基準圧力Sv0+α≧計測圧力Pv>基準圧力Sv0の状態において、計測電流量Iと下限値I0の大小に応じて、ポンプ回転数の調整値の増減の方向が異なる。これは、計測電流量Iが下限値I0以下となって、多量の気泡がポンプ23に進入しポンプ23の液体の排出能力が低下しまた変動する場合、天然ガスハイドレートの分解を促進させて多量の気泡を発生させる対策(ポンプ回転数の調整値を上昇させる対策)に優先して、ポンプ23に気泡が流入して液体の排出量が変動することを抑制して、天然ガスハイドレートの分解を安定化させる対策を行うためである。また、ポンプ回転数の低下により天然ガスハイドレートの分解は抑制されるが、分解によって生成される気泡量の変化が気液分離装置20に現れるまでのタイムラグがあるので、このタイムラグの間に、短時間に応答するポンプ23へ進入する気泡を抑制するあるいは気泡の変動を安定化させることを効果的に行うことができる。   As shown in Table 2, in the state of reference pressure Sv0 + α ≧ measured pressure Pv> reference pressure Sv0, the direction of increase / decrease in the adjustment value of the pump rotation speed varies depending on the magnitude of the measured current amount I and the lower limit value I0. This is because when the measured current amount I is lower than the lower limit I0 and a large amount of bubbles enter the pump 23 and the liquid discharge capacity of the pump 23 decreases and fluctuates, the decomposition of the natural gas hydrate is promoted. Prior to measures to generate a large amount of bubbles (measures to increase the adjustment value of the pump rotation speed), it is possible to suppress fluctuations in the discharge amount of the liquid due to the bubbles flowing into the pump 23, and the natural gas hydrate This is to take measures to stabilize the decomposition. Moreover, although the decomposition of the natural gas hydrate is suppressed by the decrease in the pump rotation speed, there is a time lag until the change in the amount of bubbles generated by the decomposition appears in the gas-liquid separator 20, so during this time lag, It is possible to effectively suppress the bubbles entering the pump 23 that responds in a short time or stabilize the fluctuation of the bubbles.

このように、制御装置40は、ポンプ回転数の調整値を、圧力計31で計測された計測圧力Pvと電流計で計測された計測電流量Iに基づいて調整するので、ポンプ23に進入する気泡を抑制する、あるいは気泡(気泡の大きさや量)の変動を安定化させることができ、これにより、ガスの生産を安定して行うことができる。
このとき、制御装置40は、計測圧力Pvと設定圧力との比較結果に応じて、調整値を増減し、設定圧力は、表1に示すように、計測電流量Iに応じて変更して設定するので、ポンプ23に進入する気泡を効果的に抑制することができ、あるいは、ポンプ23に進入する気泡(気泡の大きさや量)の変動をより効果的に安定化させることができる。
Thus, the control device 40 adjusts the adjustment value of the pump rotation speed based on the measured pressure Pv measured by the pressure gauge 31 and the measured current amount I measured by the ammeter, and therefore enters the pump 23. Bubbles can be suppressed, or fluctuations in bubbles (the size and amount of bubbles) can be stabilized, whereby gas production can be performed stably.
At this time, the control device 40 increases or decreases the adjustment value according to the comparison result between the measured pressure Pv and the set pressure, and the set pressure is changed and set according to the measured current amount I as shown in Table 1. Therefore, bubbles that enter the pump 23 can be effectively suppressed, or fluctuations in bubbles (the size and amount of bubbles) that enter the pump 23 can be stabilized more effectively.

制御装置40は、表2に示す基準圧力Sv0+α≧計測圧力Pv>基準圧力Sv0の状態において、下限値I0より高い計測電流量Iが下限値I0より低下した場合、設定圧力Pvを第1の圧力である基準圧力Sv0から第1の圧力よりも高い第2の圧力である基準圧力Sv0+αに変更するので、上述したように、天然ガスハイドレートの分解を促進させて多量の気泡を発生させる対策(ポンプ回転数の調整値を上昇させる対策)に優先して、ポンプ23に気泡が流入して液体の排出量が変動することを抑制して、天然ガスハイドレートの分解の促進を安定化させる対策(ポンプ回転数の調整値を低下させる対策)をとることができる。   In the state of the reference pressure Sv0 + α ≧ measured pressure Pv> reference pressure Sv0 shown in Table 2, the control device 40 changes the set pressure Pv to the first pressure when the measured current amount I higher than the lower limit value I0 is lower than the lower limit value I0. Since the reference pressure Sv0 is changed from the reference pressure Sv0 to the reference pressure Sv0 + α, which is a second pressure higher than the first pressure, as described above, a measure for promoting the decomposition of the natural gas hydrate and generating a large amount of bubbles ( Precedence of measures to increase the adjustment value of the pump rotation speed), measures to stabilize the promotion of natural gas hydrate decomposition by suppressing the flow of bubbles into the pump 23 and fluctuation of the liquid discharge amount (Measures to reduce the adjustment value of the pump speed) can be taken.

制御装置40は、計測圧力Pvが設定圧力に対して高い場合、ポンプ回転数の調整値を増やし、計測圧力Pvが設定圧力以下の場合、ポンプ回転数の調整値を減らすので、天然ガスハイドレートの生産を安定して行うことができる。   When the measured pressure Pv is higher than the set pressure, the control device 40 increases the adjustment value of the pump rotation speed. When the measured pressure Pv is equal to or lower than the set pressure, the control apparatus 40 decreases the adjustment value of the pump rotation speed. Can be produced stably.

なお、上述した設定圧力として基準圧力Svに加算される値αは、一定の値であってもよいし、計測電流量Iに対して変化する変動値であってもよい。図3は、一実施形態において用いる値αが変動値である一例を示す図である。例えば、図3に示すように、下限値I0から値I1になるまで、計測電流量Iが小さくなるほど値αが大きくなるように変化してもよい。このようにすることで、ポンプ23に進入する気泡の量、大きさに応じて細かくポンプ23のポンプ回転数を制御することができる。   It should be noted that the value α added to the reference pressure Sv as the set pressure described above may be a constant value or a fluctuation value that varies with the measured current amount I. FIG. 3 is a diagram illustrating an example in which the value α used in the embodiment is a variation value. For example, as shown in FIG. 3, the value α may change so as to increase as the measured current amount I decreases from the lower limit value I0 to the value I1. By doing in this way, the pump rotation speed of the pump 23 can be finely controlled in accordance with the amount and size of bubbles entering the pump 23.

このようなシステム1では、以下のようなポンプ回転数の制御を行うことにより、ポンプ23に進入する気泡を抑制する、あるいは気泡(気泡の大きさや量)の変動を安定化させて、ガスの生産を安定して行うことができる。
すなわち、地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するとき、
(1)地中内に埋設された先端部を有し、先端部から上方に延びるライザー管10内の液体によってライザー管10内に生じる先端部の圧力を用いて外部にある天然ガスハイドレートに作用する圧力を低減させる。
(2)天然ガスハイドレートに作用する、低減された圧力によって天然ガスハイドレートから分解して生成される気泡を含む気液混合物を、ライザー管10の外部に開口した孔18aからライザー管10内の液体に取り込む。
(3)ライザー管10内に取り込んだ気液混合物を取り込んだ液体から気液分離装置20によって気液分離を行ってガスを取り出す。
(4)気液分離装置20で気液分離した液体を、ライザー管10から排出するためにポンプ23によりポンプ回転数を調整値に維持して吸い上げる。
(5)このとき、ポンプ23のポンプ回転数の調整値を、圧力計31による計測圧力とポンプ23のポンプ回転数の維持のために供給される電流量の計測電流量Iに基づいて調整する。
In such a system 1, by controlling the pump rotation speed as described below, bubbles entering the pump 23 are suppressed, or fluctuations in bubbles (the size and amount of bubbles) are stabilized, so that the gas Production can be performed stably.
That is, when cracking the underground gas hydrate to produce gas,
(1) A natural gas hydrate that has an end portion embedded in the ground and that is generated in the riser tube 10 by the liquid in the riser tube 10 that extends upward from the end portion is used to generate natural gas hydrate. Reduce the applied pressure.
(2) The gas-liquid mixture containing bubbles generated by decomposing from natural gas hydrate by the reduced pressure acting on the natural gas hydrate is introduced into the riser pipe 10 from the hole 18a opened to the outside of the riser pipe 10. Take in the liquid.
(3) Gas-liquid separation is performed by the gas-liquid separation device 20 from the liquid in which the gas-liquid mixture taken in the riser tube 10 is taken out, and gas is taken out.
(4) In order to discharge the liquid separated by the gas-liquid separator 20 from the riser pipe 10, the pump 23 keeps the pump rotational speed at an adjusted value and sucks it up.
(5) At this time, the adjustment value of the pump rotational speed of the pump 23 is adjusted based on the measured current amount I of the current amount supplied for maintaining the pressure measured by the pressure gauge 31 and the pump rotational speed of the pump 23. .

一実施形態によれば、計測圧力Pvと設定圧力との比較結果に応じて、ポンプ回転数の調整値は増減され、設定圧力は、計測電流量Iに応じて設定される。計測電流量Iが設定した下限値I0よりも低下した場合、設定圧力を基準圧力Sv(第1の圧力)から基準圧力Sv0+α(第1の圧力よりも高い第2の圧力)に変更する。   According to one embodiment, the adjustment value of the pump rotation speed is increased or decreased according to the comparison result between the measured pressure Pv and the set pressure, and the set pressure is set according to the measured current amount I. When the measured current amount I is lower than the set lower limit I0, the set pressure is changed from the reference pressure Sv (first pressure) to the reference pressure Sv0 + α (second pressure higher than the first pressure).

一実施形態によれば、計測圧力Pvが設定圧力に対して高い場合において、計測電流量Iが設定した下限値I0よりも低下したときにポンプ回転数の調整値として設定される第1の値は、計測電流量Iが設定した下限値I0以上のときにポンプ回転数の調整値として設定される第2の値に比べて小さい。   According to one embodiment, when the measured pressure Pv is higher than the set pressure, the first value set as the adjustment value of the pump rotation speed when the measured current amount I falls below the set lower limit value I0. Is smaller than the second value set as the pump rotation speed adjustment value when the measured current amount I is equal to or greater than the set lower limit value I0.

このようなポンプ回転数の制御は、計測圧力Pvが設定圧力に対して高い場合、ポンプ回転数の調整値を増やし、計測圧力Pvが設定圧力以下の場合、ポンプ回転数の調整値を減らすことで、安定して天然ガスハイドレートの分解を行うことができる。   Such control of the pump rotational speed increases the adjustment value of the pump rotational speed when the measured pressure Pv is higher than the set pressure, and decreases the adjusted value of the pump rotational speed when the measured pressure Pv is equal to or lower than the set pressure. Thus, natural gas hydrate can be decomposed stably.

制御装置40は、このようなポンプ回転数の制御を、一定の時間間隔毎に行うことが好ましい。   It is preferable that the control device 40 performs such control of the pump rotation speed at regular time intervals.

以上、本発明のガス生産システム及びガス生産方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   The gas production system and the gas production method of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course.

1 ガス生産システム
2 海底面
3 掘削船
4 上層
5 ハイドレート層
7 坑井
10 ライザー管
10a 先端部
11 管本体
12 ガス生成ライン
13 液体排出ライン
13a 液体排出管
14 液体輸送管
15a 空間
16 管
17a,17b,17c 隔壁
18 揚収管部分
20 気液分離装置
21 囲み容器
21a 側壁
21b 底壁
22 遠心分離器
23 ポンプ
24 モータ
24a 電流計
25 スクリュー
26 ヒータ
31 圧力計
40 制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas production system 2 Sea bottom 3 Drilling ship 4 Upper layer 5 Hydrate layer 7 Well 10 Riser pipe 10a Tip part 11 Pipe body 12 Gas generation line 13 Liquid discharge line 13a Liquid discharge pipe 14 Liquid transport pipe 15a Space 16 Pipe 17a, 17b, 17c Bulkhead 18 Lifting pipe portion 20 Gas-liquid separator 21 Enclosure 21a Side wall 21b Bottom wall 22 Centrifuge 23 Pump 24 Motor 24a Ammeter 25 Screw 26 Heater 31 Pressure gauge 40 Controller

Claims (10)

地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するシステムであって、
地中内に埋設されるように構成された先端部を有する長尺状の管であって、前記先端部から上方に延びる前記管内の液体によって生じる圧力を用いて前記管の外部にあるガスハイドレートに作用する圧力を低減することにより、前記ガスハイドレートから分解して生成される気泡を含む気液混合物を前記管内の前記液体に取り込むように、前記先端部に設けられ前記管の外部に開口した孔を備えたライザー管と、
前記ライザー管の前記先端部に設けられ、前記ライザー管内の前記先端部における圧力を計測する圧力計と、
前記ライザー管内に設けられ、前記気液混合物を取り込んだ前記液体から気泡を分離する気液分離装置と、
前記気液分離装置で分離した気体を、生産するガスとして、前記ライザー管から取り出すガス生成管を備えるガス生成ラインと、
前記気液分離装置で前記ガスが分離された前記液体を前記ライザー管から排出するために、ポンプ回転数を調整値に維持して前記液体を吸い上げるポンプと、
前記ポンプの前記ポンプ回転数の維持のために供給される電流量を計測する電流計と、
前記ポンプ回転数の前記調整値を、前記圧力計で計測された計測圧力と前記電流計で計測された計測電流量に基づいて調整する制御装置と、を備えることを特徴とするガス生産システム。
A system for producing gas by decomposing gas hydrate in the ground,
A long tube having a tip configured to be buried in the ground, the gas hydride being external to the tube using pressure generated by the liquid in the tube extending upward from the tip By reducing the pressure acting on the rate, a gas-liquid mixture containing bubbles generated by decomposing from the gas hydrate is taken into the liquid in the tube, and is provided at the tip portion and outside the tube. A riser tube with an open hole;
A pressure gauge that is provided at the tip of the riser tube and measures the pressure at the tip of the riser tube;
A gas-liquid separation device provided in the riser pipe and separating bubbles from the liquid that has taken in the gas-liquid mixture;
A gas generation line including a gas generation pipe for taking out the gas separated by the gas-liquid separator as a gas to be produced from the riser pipe;
A pump for sucking up the liquid while maintaining the pump rotation number at an adjusted value in order to discharge the liquid from which the gas has been separated by the gas-liquid separator from the riser pipe;
An ammeter that measures the amount of current supplied to maintain the pump speed of the pump;
A gas production system comprising: a control device that adjusts the adjustment value of the pump rotation speed based on a measured pressure measured by the pressure gauge and a measured current amount measured by the ammeter.
前記制御装置は、前記計測圧力と設定圧力との比較結果に応じて、前記調整値を増減し、前記設定圧力は、前記計測電流量に応じて設定する、請求項1に記載のガス生産システム。   The gas production system according to claim 1, wherein the control device increases or decreases the adjustment value according to a comparison result between the measured pressure and a set pressure, and the set pressure is set according to the measured current amount. . 前記計測電流量が設定した下限値よりも低下した場合、前記制御装置は、前記設定圧力を第1の圧力から前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に変更する、請求項2に記載のガス生産システム。   The control device changes the set pressure from a first pressure to a second pressure higher than the first pressure when the measured current amount falls below a set lower limit value. Gas production system. 前記制御装置は、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合において、前記計測電流量が設定した下限値よりも低下したときに前記調整値として設定される第1の値は、前記計測電流量が設定した下限値以上のときに前記調整値として設定される第2の値に比べて小さい、請求項2または3に記載のガス生産システム。   In the case where the measured pressure is higher than the set pressure, the control device sets the first value that is set as the adjustment value when the measured current amount is lower than a set lower limit value as the measured current. The gas production system according to claim 2 or 3, wherein the gas production system is smaller than a second value set as the adjustment value when the amount is equal to or greater than a set lower limit value. 前記制御装置は、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合、前記調整値を増やし、
前記計測圧力が前記設定圧力以下の場合、前記調整値を減らす、請求項1〜4のいずれか1項に記載のガス生産システム。
The control device increases the adjustment value when the measured pressure is higher than the set pressure,
The gas production system according to claim 1, wherein the adjustment value is reduced when the measured pressure is equal to or lower than the set pressure.
地中内のガスハイドレートを分解してガスを生産するガス生産方法であって、
地中内に埋設された先端部を有し、前記先端部から上方に延びるライザー管内の液体によって前記ライザー管内に生じる前記先端部の圧力を用いて前記ライザー管の外部にあるガスハイドレートに作用する圧力を低減させるステップと、
前記ガスハイドレートに作用する、低減された圧力によって前記ガスハイドレートから分解して生成される気泡を含む気液混合物を、前記ライザー管の外部に開口した孔から前記ライザー管内の前記液体に取り込むステップと、
前記ライザー管内に取り込んだ前記気液混合物を取り込んだ前記液体から気液分離を行ってガスを取り出すステップと、
前記気液分離後の前記液体を、前記ライザー管から排出するために、ポンプ回転数を調整値に維持したポンプにより、前記気液分離後の前記液体を吸い上げるステップと、
前記ポンプ回転数の前記調整値を、前記圧力の計測圧力と前記ポンプの前記ポンプ回転数の維持のために供給される電流量の計測電流量に基づいて調整するステップと、を備えることを特徴とするガス生産方法。
A gas production method for producing gas by decomposing gas hydrate in the ground,
Acts on the gas hydrate outside the riser pipe using the pressure of the tip part generated in the riser pipe by the liquid in the riser pipe extending upward from the front end portion, having a tip portion embedded in the ground Reducing the pressure to be applied;
A gas-liquid mixture containing bubbles generated by decomposing from the gas hydrate with a reduced pressure acting on the gas hydrate is taken into the liquid in the riser pipe from a hole opened outside the riser pipe. Steps,
Performing gas-liquid separation from the liquid that has taken in the gas-liquid mixture taken into the riser tube and taking out the gas; and
A step of sucking up the liquid after the gas-liquid separation by a pump whose pump rotation number is maintained at an adjusted value in order to discharge the liquid after the gas-liquid separation from the riser pipe;
Adjusting the adjustment value of the pump rotational speed based on the measured pressure of the pressure and the measured current amount of the current amount supplied for maintaining the pump rotational speed of the pump. Gas production method.
前記調整値の調整では、前記計測圧力と設定圧力との比較結果に応じて、前記調整値は増減され、前記設定圧力は、前記計測電流量に応じて設定される、請求項6に記載のガス生産方法。   The adjustment of the adjustment value, the adjustment value is increased or decreased according to a comparison result between the measured pressure and a set pressure, and the set pressure is set according to the measured current amount. Gas production method. 前記計測電流量が設定した下限値よりも低下した場合、前記設定圧力を第1の圧力から前記第1の圧力よりも高い第2の圧力に変更する、請求項7に記載のガス生産方法。   The gas production method according to claim 7, wherein when the measured current amount is lower than a set lower limit value, the set pressure is changed from a first pressure to a second pressure higher than the first pressure. 前記調整値の調整では、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合において、前記計測電流量が設定した下限値よりも低下したときに前記調整値として設定される第1の値は、前記計測電流量が設定した下限値以上のときに前記調整値として設定される第2の値に比べて小さい、請求項7または8に記載のガス生産方法。   In the adjustment of the adjustment value, when the measured pressure is higher than the set pressure, the first value set as the adjustment value when the measured current amount is lower than the set lower limit value is The gas production method according to claim 7 or 8, which is smaller than a second value set as the adjustment value when a measured current amount is equal to or greater than a set lower limit value. 前記調整値の調整では、前記計測圧力が前記設定圧力に対して高い場合、前記調整値を増やし、前記計測圧力が前記設定圧力以下の場合、前記調整値を減らす、請求項6〜9のいずれか1項に記載のガス生産方法。
The adjustment of the adjustment value increases the adjustment value when the measured pressure is higher than the set pressure, and decreases the adjustment value when the measured pressure is equal to or lower than the set pressure. The gas production method according to claim 1.
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