JP3184629U - 水域中に漏出する流体を回収するための防護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス状であれ、液体であれ流体が、たとえば水域底部の断層または掘削穴の欠陥のある堅管から、制御されずに水域中に漏出するのを防止するための防護装置を提供する。
【解決手段】ガス状であれ、液体であれ流体が、たとえば水域底部１５の断層１４または掘削穴の欠陥のある竪管１６から、予期しない、または制御されない方法で水域中に漏出するのを防止するための防護装置に関する。防護装置は、流体を通さないドーム型の膜１２を有する。さらに、防護装置は、膜１２の位置決めおよび安定化のために膜１２に取り付けられた、個別に航行可能な浮揚装置１７を有する。流体を抜き出すための出口ホース１０２が膜に取り付けられる。出口ホースも、出口ホースの位置決めおよび安定化のための個別に航行可能な浮揚装置１７を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス状であれ、液体であれ流体が、たとえば水域底部の断層または掘削穴の欠陥のある竪管から、制御されずに水域中に漏出するのを防止するための防護装置に関する。

噴出防止装置（ＢＯＰ）は、掘削穴の真上に取り付けられる遮断弁である。現在、噴出防止装置は、探鉱設備への損傷が生じた場合、出てくる流体が制御されずに環境中に到達するのを防ぐために用いられる。

しかし、メキシコ湾における大惨事によって、迅速に配置可能な、ガスおよび液体の制御されない流出を効果的に防止する、または流体の漏出を抑制するための作動機構がいまだ存在しないことが明らかになっている。

一方において流体の喪失が、また他方においてはここでさらに重要な、結果として生じる危険や被害による環境汚染が不都合であることがわかっている。

本発明は、水域中に流入または水域中で浮遊する、水の密度以下の密度を有する流体を回収し、水から分離し、さらなる処理または処分のために搬送するという目的に基づいている。そのような流体は、たとえば掘削穴から漏出中または既に漏出した油またはガスである。

この目的は、独立請求項による特徴を有する本発明によって達成される。本発明の有利な展開形態は、従属請求項によって特徴づけられる。すべての請求項が、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明による、水域へ漏出する流体を回収するための防護装置は、適切な材料、たとえば流体を通さないフィルムまたは織物などで構成された、おそらくドーム型の膜を含む。膜は、一つには、たとえば、流体による破壊に対する保護物、たとえば蒸着させた金属層を備えることのできるプラスチックフィルムから製造できる。別の方法としては、膜は、たとえばプラスチックコーティングによってシールされた金属編織布で構成することができる。

好適な材料は、流体に対して耐性のある、すなわち流体に接触してもその物理的特性が変わらない、柔軟な材料である。シールを目的として、適切な物質、場合によりプラスチック、植物性ポリマー、またはバイオポリマーでコーティングした織物材料、たとえばカーボンファイバーまたは金属編織布を使用することもできる。ある種のプラスチックフィルム、または植物性ポリマーおよび場合によりバイオポリマーで構成されるフィルムも適する。

膜の形状およびその大きさは、たとえばリーフライン、ボタン機構、ファスナーなどの機構のために必要な条件に、あるいは自動制御されるケーブルに応じて、適合させるのが好ましい。

たとえば膜などの物体は、それぞれの物体の表面が凸体の一部分の表面を構成する場合、一般にドーム形と呼ばれる。物体の一部分とは、そのすべての部分が無限表面、たとえば平面の同じ側に位置する部分物体として理解すべきである。したがって、扁平なドームは円錐断面から作られた回転体の一部である。球形ドームは球体の一部である。膜は、扁平なドームまたは凸多面体の一部分の形状を有するのが好ましい。

膜の位置決めおよび安定化のため、浮揚装置が膜に取り付けられるのが好ましい。これらの浮揚装置は、個別に、すなわちそれぞれ自体で、あらゆる方向において操縦可能である。浮揚装置の位置決めは、自動的、すなわちプログラム制御による方法によっても、遠隔制御によっても実施されうる。遠隔操作艇（ＲＯＶ）または自律型潜水艇（ＡＵＶ）が、本発明による浮揚装置としての使用に適している。

浮揚装置によって保持されているだけの薄い、柔軟性のある膜の使用によって、本発明の防護装置はほとんどすべての寸法で実現できる。特に、非常に大きな寸法の膜が可能となる。

下向きには、膜は相応に形づくられた、または形づくられうる縁を終端とすることができる。浮揚装置の代わりに、錘、すなわち、その密度が水の密度より大きい要素を縁に取り付けることができる。しかし、膜は所定の深さで自由に浮かんでいるのが好ましく、膜の位置決めは浮揚装置のみで実施される。

膜は、折りたたまれた状態で水域に入れられるのが好ましい。水中に浮遊しており、その密度が水の密度と等しい流体を回収する場合は、浮揚装置によって膜が浮遊する流体上に広げられるのが好ましい。この後、膜は沈められる。その結果、浮遊する流体は膜によって包み込まれ、その結果回収される。

流体が流体源、たとえば漏れている掘削穴から流出し、流体の密度が水の密度未満である場合、浮揚装置によって膜が折りたたまれた状態で流体源上に位置を定められるのが好ましい。上昇する流体がそこで膜に触れ、膜内に流入する。その結果、膜は流体の浮力によって広げられる。

取り扱い、すなわち浮揚装置による膜の航行、位置決め、および安定化を容易にするため、膜の密度は水の密度以下であるのが好ましい。これは製造方法の結果として生じたり、相当する比重により、または場合によっては気体または固体の包有物によって達成したりすることが可能である。

非常に大規模な場合、壁面は、深さに依存して、比重が異なるように製造された構成要素で構成できる。言い換えれば、膜は異なる密度の少なくとも２つの部分から構成される。この場合、少なくとも２つの部分の１番目、またはその浮心が少なくとも２つの部分の２番目、またはその浮心より水面に関して高く、すなわち水面に近く配置されているのであれば、少なくとも２つの部分の１番目の密度は少なくとも２つの部分の２番目の密度より小さいことが好ましい。その結果、より高く配置された部分はより低く配置された部分よりもより大きな浮力を生じる。これによって、錘および／または浮揚装置による膜の位置決めが平易になる。

防護装置の適正な機能を確実にするため、センサおよび／または監視カメラが設置される。浮揚装置にもカメラを備えることが有利であるのがわかっている。

１つまたは複数の出口ホースが膜に取り付けられる。これらのホースを通して、流体は水面方向に引き抜かれる。流体の密度が水の密度より小さい場合、このためにポンプは必要ない。出口ホースと膜の接合部分にある弁によって、流体の制御されていない流出が防止される。弁は遠隔制御してよい。あるいは、弁はレベルセンサによって制御されて、自動的に操作されてもよい。

出口ホースは、その密度が好ましくは水の密度以下である柔軟な材料で構成すべきである。これによって、膜が出口ホースによって損傷するのを防止できる。さらに、出口ホースの位置決めおよび安定化が平易になる。

出口ホースの位置決めおよび安定化のため、上述の（したがって、単独に航行可能な）浮揚装置が出口ホースに取り付けられる。

水域の深さに依存して、異なる長さの出口ホースが必要である。そのため、出口ホースは互いに連結された複数のホース部分で構成されるのが好ましい。

出口ホースが損傷した場合、抜き出した流体が損傷した箇所から水域に流出する恐れがある。このことは、本発明の好適な実施形態において、膜から水面の方向に流れる流体を阻止できるように出口ホースに配置された、少なくとも１つの逆止め弁によって防止される。出口ホースが損傷した場合、膜から出口ホースを通って流出する流体の流速が増加するか、またはその流れ方向が変わる。流速がしきい値を越えるとすぐに、または流れの方向の逆転があると、逆止め弁は閉じる。一方、流速がしきい値未満である場合、逆止め弁は開放されている。

このことを達成するため、一方において、通常の機械的逆止め弁を１つの流れ方向に設置できる。他方では、ばねで付勢され、ある一定の流速までのみの流体流れに耐える逆止め弁を流れ方向と反対方向に設置できる。このばね付勢は最大この流速までのみ弁を開に維持でき、バルブは流れによって、すなわち弁と関連付けられたばね付勢と反対方向の圧力によって閉じられる。

魚にとって、また相当する大きさの膜の場合、膜内にいる潜水艇にとっても、入ってくる流体は危険要素となる。そのため、本発明の防護装置の好適な実施形態は、開口、いわゆるフィッシュゲートまたはボートゲートを有し、そこを通って魚および／または潜水艇は膜から水域内に逃れることができる。

フィッシュゲートまたはボートゲートは、水域の底部の方向に傾いた、閉鎖可能な膜の間隙として実装できる。フィッシュゲートまたはボートゲートの傾斜のために、膜に流入する流体はフィッシュゲートまたはボートゲートを通り過ぎるように経路を定められる。したがって、膜内に存在する流体のレベルがフィッシュゲートまたはボートゲートより上部にとどまっている限り、流体がフィッシュゲートまたはボートゲートを通って水域に漏れ出る可能性はほとんどない。膜内に非常に大量の流体がたまり、流体のレベルがフィッシュゲートまたはボートゲートのところまで下がった場合は、フィッシュゲートまたはボートゲートは閉鎖される。

別の方法として、フィッシュゲートまたはボートゲートはそれぞれノズルとして実装される。ノズルの２つの開口のうちの１番目が、膜の間隙の端に沿って膜に接続される。ノズルは、膜と同一の材料で構成されるのが好ましい。ノズルに沿った環状の補強によって、ノズルの崩壊が防止される。

ノズルの位置決めおよび安定化のため、上述の形式の浮揚装置がノズルに取り付けられる。流体がノズルから漏れ出せないようにするため、水域の方向を向いている、ノズルの２つの開口のうちの２番目が膜内部に存在する流体レベルの下方に位置するよう、ノズルが浮揚装置によって調整される。

フィッシュゲートまたはボートゲートは、膜に作用する潮流を相殺する役目も果たすことができる。

本発明の好適な実施形態において、出口ホースの第２端は、流体の中間保管および送り出しのために水面ステーションに接続されている。出口ホースの重量に起因する水面ステーションの荷重を可能なかぎり小さくするため、出口ホースの密度は水の密度以下にすべきである。

水面ステーションは、たとえば水域底部にいかりをおろすことによって固定しないのが有利であることがわかっている。その代わりに、水面ステーションは水面上に自由に浮かんでおり、そのため、同じく浮動性である膜の動きに追随することができる。水面ステーションは、位置決めおよび安定化のための操縦可能な、または航行可能な１つまたは複数の駆動装置を有することが好ましい。悪天候に起因する損傷に対する保護のため、または軍事攻撃に対する保護のため、水面ステーションは関連したタンクと一緒に、対応する浮揚装置および平衡錘装置によって、水面下所定の深さに保持することもできる。

出口ホースから水面ステーションに出てくる流体は水面ステーションに属するドーム型タンクに回収されるのが好ましく、タンクはたとえば片持ち梁のような形で作られた小屋であるか、または相当する装置によるそのような小屋内に保持される。この場合、タンクの下部開口は水面上または水面下に位置している。そのため、タンクに流入する流体はタンク内で水面上に浮かぶ。このような方法で、流体中に場合によって含まれる水性成分は、特定の資源を用いることなく流体から分離され、水域に戻される。

流体の水中への対流は、流体と水の接触面で起こりうる。流体と水の障壁層が、好ましくはこの効果を防ぐ。この障壁層は、その密度が流体の密度より大きく、水の密度未満で、タンク内に充填された液体によって構成されてよい。それは、適切な材料−フィルムまたは織物材料で構成される膜としても実装できる。

水面ステーションが損傷した場合に大量の流体が制御されていない方法で出てくるのを防止するため、タンクは複数の部分に分割するのが好ましい。

更なる詳細および特徴は、従属請求項とともに以下の好適な実施形態によって開示される。この場合のそれぞれの特徴は、それ自体単独で実施することも、互いに組み合わることもできる。目的を達成する可能性は、例示的な実施形態に限定されない。

典型的な実施形態は、図中に概要を示す。各図面における同一の参照番号は、同一あるいは同一の機能を有する構成要素、または機能について互いに対応する構成要素を示す。

図１は、出口ホースおよび水面ステーションを有する、本発明による防護装置の図である。 図２は、フィッシュゲートを有する、本発明による防護装置の図である。

図１に示されているのは、流体の出てくる水域底面１５の断層１４の上方、または流体の出てくる欠陥のある竪管１６の上方にその膜１２が広げられた防護装置１０である。個別に航行可能な浮揚装置１７によって、膜１２は断層１４の上方または欠陥のある竪管１６の上方に位置するように位置決めされる。流体の密度が水の密度より小さい場合、流体は上昇し、膜１２内にたまる。

膜１２が流体の揚圧力および海流に耐性を示すようにするため、膜には補強支柱１８が備えられている。補強支柱１８も、たとえばガラス繊維強化プラスチックまたは繊維複合材料で構成されうる。膜１２も同様に圧力線によって安定化されうる。

膜１２の最上部に取り付けられたアダプタブロック１００によって、膜１２は出口ホース１０２に連結される。アダプタブロック１００は、必要な測定および調整設備のほかに弁および制御機構を有している。浮揚装置（図示せず）によって、アダプタブロック１００が位置決めされる。カメラおよびセンサによって、アダプタブロック１００の状態および機能が制御される。

同様に、個別に航行可能な浮揚装置１７によって、出口ホース１０２が適所に保持される。

アダプタブロック１００の弁によって、必要に応じて、膜１２内にたまった流体が解放される。その結果、流体は出口ホース１０２を通って水面ステーション１０４に流入する。ここで、流体はドーム型タンク１０６に回収される。後者は適切な材料、フィルムまたは織物材料で製造でき、また鋼のような頑丈な材料でも製造できる。

流体を環境上適切に処分するため、またはさらなる処理に向けるため、水面ステーション１０４にはタンカーと接続するために必要なあらゆる技術的な連結装置１０５が存在する。

水面ステーション１０４は、水がタンク１０６の下方から入り込めるように、水面１０７上に束縛されずに浮かんでいる。流体はタンク１０６内で水の上に浮かぶ。同じくタンク１０６内で流体の上部には空気が存在する。

水面ステーション１０４の浮力は、空気量の変更によって釣り合いを取ることができる。別の方法として、水面ステーション１０４は１つまたは複数の浮き１０８を有する。

全周アンカーリップ１１０がタンク１０６の開口を取り囲んでいる。アンカーリップ１１０によって、流体が側面から漏れ出るのを防止する。

図２に示された膜１２は、フィッシュゲート２０−水域の底面１５の方向に傾斜した閉鎖可能な開口を有する。膜内の流体量がまだ十分に少なければ、フィッシュゲート２０の傾斜によって、水域の底面１５の断層１４から流出した流体２２が水域に漏れ出すのが防止される。それに反して、魚２４はフィッシュゲート２０を通って膜１２を出ることができる。

１０ 防護装置
１２ 膜
１４ 断層
１５ 水域の底面
１６ 欠陥のある竪管
１７ 浮揚装置
１８ 補強支柱
１００ アダプタブロック
１０２ 出口ホース
１０４ 水面ステーション
１０５ 連結装置
１０６ タンク
１０７ 水面
１０８ 浮き
１１０ アンカーリップ
２０ フィッシュゲート
２２ 流体
２４ 魚

Claims (6)

1. 水域中に漏出する流体（２２）を回収するための防護装置（１０）であって、前記流体（２２）の密度が水の密度以下である防護装置（１０）において、
   ａ）前記流体（２２）を通さないドーム型膜（１２）と、
   ｂ）前記膜（１２）の位置決めおよび安定化のために前記膜（１２）に取り付けられた個別に航行可能な浮揚装置（１７）と、
   ｃ）前記流体（２２）を抜き出すための少なくとも１つの出口ホース（１０２）であって前記出口ホース（１０２）の第１端が前記膜（１２）に取り付けられている出口ホース（１０２）と、
   ｄ）前記出口ホース（１０２）の位置決めおよび安定化のために前記出口ホース（１０２）に取り付けられた個別に航行可能な浮揚装置（１７）と
   を特徴とする防護装置（１０）。
2. 請求項１に記載の防護装置（１０）において、前記出口ホース（１０２）が互いに連結された複数のホース部分から構成されることを特徴とする防護装置（１０）。
3. 請求項１または２に記載の防護装置（１０）において、前記出口ホース（１０２）が少なくとも１つの逆止め弁を有し、前記逆止め弁が、前記膜（１２）から流出し、前記出口ホース（１０２）中を流れる前記流体（２２）の流速がしきい値を超えるか、前記流体（２２）の流れ方向が逆転するとすぐに閉じることを特徴とする防護装置（１０）。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の防護装置（１０）において、前記膜（１２）が魚（２４）および／または潜水艇の通過を可能にする、少なくとも１つの開口（２０）を有することを特徴とする防護装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の防護装置（１０）において、前記流体（２２）の中間保管および送り出しのための水面ステーション（１０４）であって、前記出口ホース（１０２）の第２端が前記水面ステーション（１０４）に取り付けられている水面ステーション（１０４）を特徴とする防護装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の防護装置（１０）において、前記水面ステーション（１０４）が前記流体（２２）を回収するためのドーム型タンク（１０６）を有することを特徴とする防護装置。

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