JP3276407B2 - 地下の炭化水素水和物の採取法 - Google Patents
地下の炭化水素水和物の採取法Info
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
- E21B41/0099—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates
Landscapes
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は地下に埋蔵されている炭
化水素水和物を地上に採取するのに適した炭化水素水和
物の採取法に関する。
化水素水和物を地上に採取するのに適した炭化水素水和
物の採取法に関する。
【０００２】
【従来の技術】メタンや他の炭化水素類が低温且つ高圧
下で水と反応して炭化水素水和物が生成されることは知
られている。たとえばメタンの圧力が４００ｐｓｉで水
の温度が０℃のときメタン水和物が生成される。地下約
１０００〜数千フィートにはこのような炭化水素水和物
の生成に好適な条件が備わっており、埋蔵された有機物
質が熱分解を受けて発生するメタンその他の炭化水素類
が水と反応して炭化水素水和物が生成され、シベリアや
アラスカなど寒冷地では広域にわたって存在することが
調査により知られている。
下で水と反応して炭化水素水和物が生成されることは知
られている。たとえばメタンの圧力が４００ｐｓｉで水
の温度が０℃のときメタン水和物が生成される。地下約
１０００〜数千フィートにはこのような炭化水素水和物
の生成に好適な条件が備わっており、埋蔵された有機物
質が熱分解を受けて発生するメタンその他の炭化水素類
が水と反応して炭化水素水和物が生成され、シベリアや
アラスカなど寒冷地では広域にわたって存在することが
調査により知られている。
【０００３】この炭化水素水和物資源の中でもメタン水
和物は天然ガスの有望な資源となるため、いかにしてメ
タン水和物から天然ガスを経済的に回収するかが古くか
ら重要な課題となっている。
和物は天然ガスの有望な資源となるため、いかにしてメ
タン水和物から天然ガスを経済的に回収するかが古くか
ら重要な課題となっている。
【０００４】従来のエネルギー源の大部分は重質油に依
存しているが、重質油中には数％のイオウ分が含有さ
れ、このイオウ分は燃焼するとイオウ酸化物となって大
気汚染の原因となる。最近環境汚染の問題が一層厳しく
取り上げられるようになっていることもあって、イオウ
分の少ない天然ガスへの移行は益々注目されている。
存しているが、重質油中には数％のイオウ分が含有さ
れ、このイオウ分は燃焼するとイオウ酸化物となって大
気汚染の原因となる。最近環境汚染の問題が一層厳しく
取り上げられるようになっていることもあって、イオウ
分の少ない天然ガスへの移行は益々注目されている。
【０００５】さて、地下に埋蔵されているメタン水和物
から天然ガスを回収する方法には、（１）高温蒸気をパ
イプで地下に圧送し水和物を分解させる、（２）メタン
水和物より高温のブラインをパイプで地下に送り水和物
を融解させる（特開昭５７−１７２０９４号）、（３）
減圧させて水和物を分解させる、（４）塩類やアルコー
ルなどの禁止剤を地下に導入して水和物を分解させる
（E.Dendy Sloan,Jr. 著「Clathrate Hydrates of Natu
ral Gases 」第７章、第４４３頁〜第４７４頁および第
８章第４７７頁〜第４８３頁）方法が知られている。
から天然ガスを回収する方法には、（１）高温蒸気をパ
イプで地下に圧送し水和物を分解させる、（２）メタン
水和物より高温のブラインをパイプで地下に送り水和物
を融解させる（特開昭５７−１７２０９４号）、（３）
減圧させて水和物を分解させる、（４）塩類やアルコー
ルなどの禁止剤を地下に導入して水和物を分解させる
（E.Dendy Sloan,Jr. 著「Clathrate Hydrates of Natu
ral Gases 」第７章、第４４３頁〜第４７４頁および第
８章第４７７頁〜第４８３頁）方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら（１），
（２）の方法は多量の高温蒸気やブラインが必要であ
り、（３）の方法は減圧化だけでなく熱の導入も必要で
あり、いずれもそのための大がかりな設備が必要にな
る。また方法（４）では、禁止剤としてのアルコール類
の分離が必要であり、塩類の場合は分散がむづかしい。
またこれらの従来の回収方法はガス体で回収するため集
ガスシステムが必要であるし、消費地への輸送には輸送
効率を高めるために再圧縮や冷却が必要であり、そのた
めの設備が必要になる。
（２）の方法は多量の高温蒸気やブラインが必要であ
り、（３）の方法は減圧化だけでなく熱の導入も必要で
あり、いずれもそのための大がかりな設備が必要にな
る。また方法（４）では、禁止剤としてのアルコール類
の分離が必要であり、塩類の場合は分散がむづかしい。
またこれらの従来の回収方法はガス体で回収するため集
ガスシステムが必要であるし、消費地への輸送には輸送
効率を高めるために再圧縮や冷却が必要であり、そのた
めの設備が必要になる。
【０００７】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、その目的は、加熱、減圧によらず、禁止剤を用い
ることなく、炭化水素水和物をガス体としてでなくその
ままの形態で採取する方法を提供することにある。
ので、その目的は、加熱、減圧によらず、禁止剤を用い
ることなく、炭化水素水和物をガス体としてでなくその
ままの形態で採取する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、地下に存在する炭化水素水和物にテトラ
ヒドロフランの水溶液を供給して接触させ、水和物の状
態で地上まで搬送するようにした。
決するために、地下に存在する炭化水素水和物にテトラ
ヒドロフランの水溶液を供給して接触させ、水和物の状
態で地上まで搬送するようにした。
【０００９】
【作用】水和物安定剤の水溶液が地下の炭化水素水和物
と接触すると、水和物の生成平衡線が高温、低圧領域に
移動するので水和物が安定化し、水和物の状態のままで
地上まで搬送することができる。
と接触すると、水和物の生成平衡線が高温、低圧領域に
移動するので水和物が安定化し、水和物の状態のままで
地上まで搬送することができる。
【００１０】
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。
【００１１】本発明においては、地下に存在する炭化水
素水和物を加熱または減圧してガス体として回収するの
ではなく、そのままの形態で採取する。
素水和物を加熱または減圧してガス体として回収するの
ではなく、そのままの形態で採取する。
【００１２】図１は本発明による採取法を実現するため
の採取システム全体を示す。
の採取システム全体を示す。
【００１３】地上に設けたタンク１には、たとえばテト
ラヒドロフランのような水和物安定剤の水溶液が蓄えら
れており、この水和物安定剤がヒータ２により加熱され
て送液ポンプ３により配管４を通して地下の炭化水素水
和物層ＨＲに供給される。その結果、スラリー状になり
地下の炭化水素水和物は配管５を通して送液ポンプ６に
より汲み上げられ、タンク７に貯蔵される。タンク７に
給送されるスラリー状／ガス状炭化水素水和物の圧力は
圧力調整器８により調整される。なお、このシステムで
は、ヒータ２の熱源にはタンク７に貯蔵された炭化水素
水和物を燃焼させて得られる熱が利用される。
ラヒドロフランのような水和物安定剤の水溶液が蓄えら
れており、この水和物安定剤がヒータ２により加熱され
て送液ポンプ３により配管４を通して地下の炭化水素水
和物層ＨＲに供給される。その結果、スラリー状になり
地下の炭化水素水和物は配管５を通して送液ポンプ６に
より汲み上げられ、タンク７に貯蔵される。タンク７に
給送されるスラリー状／ガス状炭化水素水和物の圧力は
圧力調整器８により調整される。なお、このシステムで
は、ヒータ２の熱源にはタンク７に貯蔵された炭化水素
水和物を燃焼させて得られる熱が利用される。
【００１４】上記システムで用いられる水和物安定剤
は、官能基として、カルボニル基、アミン基またはアル
コール基を有し、環状、枝分れまたは直鎖構造を有し、
炭素原子数は直鎖構造のものにあっては２，３，４，
５，６個、環状構造のものにあっては５，６個の物質で
ある。
は、官能基として、カルボニル基、アミン基またはアル
コール基を有し、環状、枝分れまたは直鎖構造を有し、
炭素原子数は直鎖構造のものにあっては２，３，４，
５，６個、環状構造のものにあっては５，６個の物質で
ある。
【００１５】本発明者らが上記性状を有する水和物安定
剤について炭化水素水和物安定化の効果を確認するため
の実験を行なった。実験は図２に示すような装置を用い
て行なった。反応槽１０の上方に、水和物安定剤の水溶
液を供給する安定剤供給器１１が設けられ、反応槽１０
の下部周囲には反応部を一定温度に保つための恒温槽１
２が設けられている。また、反応槽１０の反応部を撹拌
するための撹拌棒１３が設けられている。反応槽１０に
は、メタンガスを導入するためのガス導入管１４と、反
応槽１０内のメタンガスを分析または排出するための排
出管１５が設けられ、各部の温度を測定するための温度
計Ｔg ，Ｔl ，ＴB と反応槽１０内の圧力を測定するた
めの圧力計Ｐが設けられている。
剤について炭化水素水和物安定化の効果を確認するため
の実験を行なった。実験は図２に示すような装置を用い
て行なった。反応槽１０の上方に、水和物安定剤の水溶
液を供給する安定剤供給器１１が設けられ、反応槽１０
の下部周囲には反応部を一定温度に保つための恒温槽１
２が設けられている。また、反応槽１０の反応部を撹拌
するための撹拌棒１３が設けられている。反応槽１０に
は、メタンガスを導入するためのガス導入管１４と、反
応槽１０内のメタンガスを分析または排出するための排
出管１５が設けられ、各部の温度を測定するための温度
計Ｔg ，Ｔl ，ＴB と反応槽１０内の圧力を測定するた
めの圧力計Ｐが設けられている。
【００１６】実験は次の手順で行なわれる。
【００１７】まず漏れチェックのためのリークテストを
行なった後、ガス導入管１４から大気圧と等しい圧力で
メタンガスを反応槽１０内に導入する。ここで温度計Ｔ
B を用いて図示しない加熱手段により恒温槽１２の温度
を監視しながら反応槽１０の反応部の温度を設定する。
行なった後、ガス導入管１４から大気圧と等しい圧力で
メタンガスを反応槽１０内に導入する。ここで温度計Ｔ
B を用いて図示しない加熱手段により恒温槽１２の温度
を監視しながら反応槽１０の反応部の温度を設定する。
【００１８】次に安定剤供給器１１から水和物安定剤の
水溶液を反応槽１０内に供給し、ガス導入管１４からメ
タンガスを導入して反応槽１０内を昇圧する。ここで撹
拌棒１３で反応部を撹拌すると、反応槽１０内のガス圧
が低下するとともにメタン水和物が生成するのが確認さ
れる。再びガス導入管１４からメタンガスを導入し反応
槽１０内を昇圧し、撹拌するとガス圧が低下しメタン水
和物が生成する。この操作を繰り返し、反応槽１０内の
液温が一定となり圧力が低下したまま一定になるのを待
つ。この状態で反応系が平衡点に達したとする。正確に
いうと、この状態からガス圧を低下させると一旦生成さ
れたメタン水和物が分解してガス圧が回復する点を平衡
点とする。
水溶液を反応槽１０内に供給し、ガス導入管１４からメ
タンガスを導入して反応槽１０内を昇圧する。ここで撹
拌棒１３で反応部を撹拌すると、反応槽１０内のガス圧
が低下するとともにメタン水和物が生成するのが確認さ
れる。再びガス導入管１４からメタンガスを導入し反応
槽１０内を昇圧し、撹拌するとガス圧が低下しメタン水
和物が生成する。この操作を繰り返し、反応槽１０内の
液温が一定となり圧力が低下したまま一定になるのを待
つ。この状態で反応系が平衡点に達したとする。正確に
いうと、この状態からガス圧を低下させると一旦生成さ
れたメタン水和物が分解してガス圧が回復する点を平衡
点とする。
【００１９】ここで恒温槽１２の温度を上げ再び平衡点
を求める。以上で実験の一連の手順が終了する。
を求める。以上で実験の一連の手順が終了する。
【００２０】本発明者らは上記手順に従って水和物安定
剤としてのテトラヒドロフランと、シクロペンタノンに
ついて安定化を確認するための実験を行った結果を次に
示す。
剤としてのテトラヒドロフランと、シクロペンタノンに
ついて安定化を確認するための実験を行った結果を次に
示す。
【００２１】 温度（℃） 圧力（気圧） 良否 テトラヒドロフラン ５．７ ４．３ ◎ シクロペンタノン ０．３ ６．４ ◎ いずれもすぐれた水和物安定化効果が認められ、水和物
安定剤として好ましいことがわかった。
安定剤として好ましいことがわかった。
【００２２】本発明で水和物安定剤として用いられるも
のには上記のほかに次のようなものがある。 （１）アミン系安定剤 イソブチルアミン （２）アルコール系安定剤 イソブチルアルコール、２−メチル２−プロパノール、
シクロペンタノール （３）環状化合物安定剤 シクロペンタノール、シクロヘキサン、１−４ジオキサ
ン、１−３ジオキソラン
のには上記のほかに次のようなものがある。 （１）アミン系安定剤 イソブチルアミン （２）アルコール系安定剤 イソブチルアルコール、２−メチル２−プロパノール、
シクロペンタノール （３）環状化合物安定剤 シクロペンタノール、シクロヘキサン、１−４ジオキサ
ン、１−３ジオキソラン
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
地下に高温蒸気や減圧剤を圧送したり、アルコールや塩
類などの禁止剤を送り込むことなく、単に水和物安定剤
の常温（必要によっては一部加熱）の水溶液を送り込む
だけで炭化水素水和物をスラリー状態で採取するので、
ガスとして回収し輸送する従来の方法と比べて同容積の
容器で多量の炭化水素ガスが採取でき、蒸気製造や減圧
のための大がかりな設備や管理が不要となる。また、一
旦採取した炭化水素水和物は安定剤の水溶液とともに貯
蔵したり輸送すればよいので、再圧縮や冷却、保冷の必
要がなく、必要なときに必要な場所で高温化または減圧
化するだけで水和物を分解して使用することができる。
地下に高温蒸気や減圧剤を圧送したり、アルコールや塩
類などの禁止剤を送り込むことなく、単に水和物安定剤
の常温（必要によっては一部加熱）の水溶液を送り込む
だけで炭化水素水和物をスラリー状態で採取するので、
ガスとして回収し輸送する従来の方法と比べて同容積の
容器で多量の炭化水素ガスが採取でき、蒸気製造や減圧
のための大がかりな設備や管理が不要となる。また、一
旦採取した炭化水素水和物は安定剤の水溶液とともに貯
蔵したり輸送すればよいので、再圧縮や冷却、保冷の必
要がなく、必要なときに必要な場所で高温化または減圧
化するだけで水和物を分解して使用することができる。
【図１】本発明による採取法を実施するためのシステム
全体の概略線図である。
全体の概略線図である。
【図２】本発明で用いる水和物安定剤の安定化効果を確
認するための実験で用いる装置の線図である。
認するための実験で用いる装置の線図である。
１ 水和物安定剤貯蔵用のタンク ２ ヒータ ３、６ 送液ポンプ ４、５ 配管 ７ 炭化水素水和物貯蔵用のタンク ＨＲ 炭化水素水和物層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−135708（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C07C 9/04 C07C 7/20 E21B 43/00 C10L 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】 地下に存在する炭化水素水和物にテトラ
ヒドロフランの水溶液を供給して接触させ、水和物の状
態で地上まで搬送することを特徴とした炭化水素水和物
の採取法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20059892A JP3276407B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 地下の炭化水素水和物の採取法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20059892A JP3276407B2 (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 地下の炭化水素水和物の採取法 |
Publications (2)
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