JP3506696B1 - 地下賦存炭化水素ガス資源収集装置および収集方法 - Google Patents
地下賦存炭化水素ガス資源収集装置および収集方法Info
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- JP3506696B1 JP3506696B1 JP2002341841A JP2002341841A JP3506696B1 JP 3506696 B1 JP3506696 B1 JP 3506696B1 JP 2002341841 A JP2002341841 A JP 2002341841A JP 2002341841 A JP2002341841 A JP 2002341841A JP 3506696 B1 JP3506696 B1 JP 3506696B1
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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
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/24—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
- E21B43/2401—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of electricity
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- 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
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract
【要約】
【課題】 海上または陸上からメタンハイドレートが賦
存している地層まで、熱損失なく熱エネルギーを伝送
し、メタンハイドレートを加熱して、効率よくメタンガ
スを収集すること。 【解決手段】 浮遊式海洋構造物または地上に設置され
たレーザー発振器と、このレーザー発振器から出力され
るレーザー光線を、メタンハイドレートを賦存する地層
Ｂへ導くチューブ２に挿通された光ファイバー１と、チ
ューブ２と光ファイバー１との間隙を経て地層Ｂへ流体
（水、海水、気体）を供給する手段とを具備し、レーザ
ー光線によりメタンハイドレートを賦存する地層Ｂを加
熱して岩石を粉砕するとともにメタンハイドレートを分
解してメタンガスを分離し、メタンガスおよび粉砕した
岩石を水または海水とともに収集するものである。
存している地層まで、熱損失なく熱エネルギーを伝送
し、メタンハイドレートを加熱して、効率よくメタンガ
スを収集すること。 【解決手段】 浮遊式海洋構造物または地上に設置され
たレーザー発振器と、このレーザー発振器から出力され
るレーザー光線を、メタンハイドレートを賦存する地層
Ｂへ導くチューブ２に挿通された光ファイバー１と、チ
ューブ２と光ファイバー１との間隙を経て地層Ｂへ流体
（水、海水、気体）を供給する手段とを具備し、レーザ
ー光線によりメタンハイドレートを賦存する地層Ｂを加
熱して岩石を粉砕するとともにメタンハイドレートを分
解してメタンガスを分離し、メタンガスおよび粉砕した
岩石を水または海水とともに収集するものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、地中に賦存する
メタンハイドレートからメタンガスなどの炭化水素ガス
を収集する装置および方法に関する。
メタンハイドレートからメタンガスなどの炭化水素ガス
を収集する装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】地中には石油をはじめ、種々の地下資源
が埋蔵されているが、最近地下資源としてメタンハイド
レートが注目されている。
が埋蔵されているが、最近地下資源としてメタンハイド
レートが注目されている。
【０００３】メタンハイドレートは、複数個の水分子が
集まって12面体、14面体、16面体などのケージを形成
し、そのケージの中にメタン分子が閉じこめられて一つ
の分子となり、その分子が結晶状またはランダムに集合
したものである。
集まって12面体、14面体、16面体などのケージを形成
し、そのケージの中にメタン分子が閉じこめられて一つ
の分子となり、その分子が結晶状またはランダムに集合
したものである。
【０００４】このメタンハイドレートは、海底下の岩石
中やシベリアなど世界各地の地下深くに賦存している。
注目すべきことに日本周辺においても、四国沖などの海
底下に広く賦存していることが確認され、エネルギー資
源として期待されている。
中やシベリアなど世界各地の地下深くに賦存している。
注目すべきことに日本周辺においても、四国沖などの海
底下に広く賦存していることが確認され、エネルギー資
源として期待されている。
【０００５】メタンハイドレートは、低温度で高圧力の
もとに形成されたもので、図８の相平衡曲線図に温度と
圧力との関係を示すように、低温度で高圧力の状態（曲
線の左側）においてメタンハイドレートを形成し、温度
を上昇させるか圧力を低下させると（曲線の右側）、メ
タンガスと水に分離する。
もとに形成されたもので、図８の相平衡曲線図に温度と
圧力との関係を示すように、低温度で高圧力の状態（曲
線の左側）においてメタンハイドレートを形成し、温度
を上昇させるか圧力を低下させると（曲線の右側）、メ
タンガスと水に分離する。
【０００６】メタンハイドレートからメタンガスを分離
するには、図８に示す相平衡曲線の右側の状態にしなけ
ればならない。すなわち、同じ圧力においては、温度を
数十度以上、上昇させなければならない。さらに、氷か
ら水に溶解させる潜熱として氷１ｇ当たり７９calの熱
エネルギーを必要とし、その溶解熱を含めて、メタンハ
イドレートを加熱するために多くの熱エネルギーを必要
とする。
するには、図８に示す相平衡曲線の右側の状態にしなけ
ればならない。すなわち、同じ圧力においては、温度を
数十度以上、上昇させなければならない。さらに、氷か
ら水に溶解させる潜熱として氷１ｇ当たり７９calの熱
エネルギーを必要とし、その溶解熱を含めて、メタンハ
イドレートを加熱するために多くの熱エネルギーを必要
とする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】地中に賦存するメタン
ハイドレートに熱エネルギーを供給してメタンガスを採
収する方法として、メタンハイドレートを賦存する地層
まで海底を掘削して孔をあけ、この孔を経て海上から水
蒸気や熱水を送り込んで、メタンハイドレートを加熱す
ることによりメタンハイドレートの温度を上昇させて、
気化したメタンガスを採収する方法が試験的に行われて
いる。
ハイドレートに熱エネルギーを供給してメタンガスを採
収する方法として、メタンハイドレートを賦存する地層
まで海底を掘削して孔をあけ、この孔を経て海上から水
蒸気や熱水を送り込んで、メタンハイドレートを加熱す
ることによりメタンハイドレートの温度を上昇させて、
気化したメタンガスを採収する方法が試験的に行われて
いる。
【０００８】この方法によると、試験的に少量のメタン
ガスを採収することは可能であるが、海上から水蒸気や
熱水を送り込んでも、数千ｍも離れた地層に賦存するメ
タンハイドレートに到達する前に水蒸気や熱水が冷却さ
れて熱エネルギーが失われ、極めて非効率的であって産
業として成り立たない。
ガスを採収することは可能であるが、海上から水蒸気や
熱水を送り込んでも、数千ｍも離れた地層に賦存するメ
タンハイドレートに到達する前に水蒸気や熱水が冷却さ
れて熱エネルギーが失われ、極めて非効率的であって産
業として成り立たない。
【０００９】また、メタンハイドレートは、石油のよう
に溜まりを作って賦存しているのではなく、地中に広く
固体状で分布しているから、石油を掘削するように、一
カ所に孔をあけて、そこから全体のメタンガスを吸い上
げる手法は適用できないという課題がある。
に溜まりを作って賦存しているのではなく、地中に広く
固体状で分布しているから、石油を掘削するように、一
カ所に孔をあけて、そこから全体のメタンガスを吸い上
げる手法は適用できないという課題がある。
【００１０】そこで、この発明は、このような課題を解
決するために考えられたもので、海上または陸上からメ
タンハイドレートが賦存している地層まで、熱損失なく
熱エネルギーを伝送し、メタンハイドレートを加熱し
て、効率よくメタンガスを収集することを目的としてい
る。
決するために考えられたもので、海上または陸上からメ
タンハイドレートが賦存している地層まで、熱損失なく
熱エネルギーを伝送し、メタンハイドレートを加熱し
て、効率よくメタンガスを収集することを目的としてい
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の地下賦存ガス
資源収集装置は、浮遊式海洋構造物または地上に設置さ
れたレーザー発振器と、このレーザー発振器から出力さ
れるレーザー光線を、メタンハイドレートを賦存する地
層へ導く光ファイバーとを具備し、レーザー光線により
メタンハイドレートを賦存する地層を加熱し、メタンハ
イドレートを分解してメタンガスを分離し、浮上するメ
タンガスを収集するものである。
資源収集装置は、浮遊式海洋構造物または地上に設置さ
れたレーザー発振器と、このレーザー発振器から出力さ
れるレーザー光線を、メタンハイドレートを賦存する地
層へ導く光ファイバーとを具備し、レーザー光線により
メタンハイドレートを賦存する地層を加熱し、メタンハ
イドレートを分解してメタンガスを分離し、浮上するメ
タンガスを収集するものである。
【００１２】この発明の地下賦存ガス資源収集方法は、
浮遊式海洋構造物または地上に設置されたレーザー発振
器から出力されるレーザー光線を、光ファイバーにより
メタンハイドレートを賦存する地層へ導いて、レーザー
光線によりメタンハイドレートを賦存する地層を加熱
し、メタンハイドレートを分解してメタンガスを分離
し、浮上するメタンガスを収集するものである。
浮遊式海洋構造物または地上に設置されたレーザー発振
器から出力されるレーザー光線を、光ファイバーにより
メタンハイドレートを賦存する地層へ導いて、レーザー
光線によりメタンハイドレートを賦存する地層を加熱
し、メタンハイドレートを分解してメタンガスを分離
し、浮上するメタンガスを収集するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）浮遊式海上
構造物（洋上設備）Ａから掘削パイプを海底面まで下ろ
し、さらに海底面下の地層をメタンハイドレートが賦存
する地層Ｂまで掘削して坑井を形成する。この坑井の形
成は、石油掘削の技術と同じ技術により形成することが
できる。
構造物（洋上設備）Ａから掘削パイプを海底面まで下ろ
し、さらに海底面下の地層をメタンハイドレートが賦存
する地層Ｂまで掘削して坑井を形成する。この坑井の形
成は、石油掘削の技術と同じ技術により形成することが
できる。
【００１４】この発明の地下賦存ガス資源収集装置は、
図１に示すように、浮遊式海上構造物Ａを備え、この浮
遊式海上構造物Ａには、掘削した坑井にパイプ３を降下
させる装置と、予め光ファイバー１を挿通した可撓性チ
ューブ２をパイプ３内に降下させる装置と、可撓性チュ
ーブ２を巻き取るリール６と、光ファイバー１を経てレ
ーザー光線を送るレーザー発振器４と、可撓性チューブ
２と光ファイバー１との隙間を利用して流体（水、海
水、気体）を送り込むポンプ５と、パイプ３と可撓性チ
ューブ２との間隙の流路を経て浮上した浮上物からメタ
ンガスを分離する浮上物処理装置７とを備えている。
図１に示すように、浮遊式海上構造物Ａを備え、この浮
遊式海上構造物Ａには、掘削した坑井にパイプ３を降下
させる装置と、予め光ファイバー１を挿通した可撓性チ
ューブ２をパイプ３内に降下させる装置と、可撓性チュ
ーブ２を巻き取るリール６と、光ファイバー１を経てレ
ーザー光線を送るレーザー発振器４と、可撓性チューブ
２と光ファイバー１との隙間を利用して流体（水、海
水、気体）を送り込むポンプ５と、パイプ３と可撓性チ
ューブ２との間隙の流路を経て浮上した浮上物からメタ
ンガスを分離する浮上物処理装置７とを備えている。
【００１５】図２に示すように、浮遊式海上構造物Ａか
ら掘削した坑井９にパイプ３を降下させる。このパイプ
３の先端には、中心の１つの孔32および円形に配列され
た複数の孔33を穿孔したブロック31が取り付けられてい
る。
ら掘削した坑井９にパイプ３を降下させる。このパイプ
３の先端には、中心の１つの孔32および円形に配列され
た複数の孔33を穿孔したブロック31が取り付けられてい
る。
【００１６】さらに、予め光ファイバー１を挿通した可
撓性チューブ２をパイプ３内に降下させる。この可撓性
チューブ２の先端近傍には、円弧状に曲げた複数の芯出
し用スプリング34が取り付けられており、可撓性チュー
ブ２の先端がパイプ３のブロック31まで到達したとき、
可撓性チューブ２の先端をブロック31の中心孔32に案内
して、可撓性チューブ２の先端をブロック31の下に突出
させる。
撓性チューブ２をパイプ３内に降下させる。この可撓性
チューブ２の先端近傍には、円弧状に曲げた複数の芯出
し用スプリング34が取り付けられており、可撓性チュー
ブ２の先端がパイプ３のブロック31まで到達したとき、
可撓性チューブ２の先端をブロック31の中心孔32に案内
して、可撓性チューブ２の先端をブロック31の下に突出
させる。
【００１７】可撓性チューブ２の先端には、光ファイバ
ー１の先端部を保護するとともに、伝送されて来たレー
ザー光線を集束または拡散させるレンズを取り付けた
り、側方に反射させるプリズムを取り付けたり、また
は、レンズ等何も取り付けないで直接照射させる照射ノ
ズル11が結合されている。
ー１の先端部を保護するとともに、伝送されて来たレー
ザー光線を集束または拡散させるレンズを取り付けた
り、側方に反射させるプリズムを取り付けたり、また
は、レンズ等何も取り付けないで直接照射させる照射ノ
ズル11が結合されている。
【００１８】浮遊式海上構造物Ａにおいて、パイプ３の
上端は、可撓性チューブ２を挿通したバルブ36によって
閉じられ、パイプ３内を上昇してきた浮上物をバルブ21
を介して浮上物処理装置Ａ導くように結合されている。
上端は、可撓性チューブ２を挿通したバルブ36によって
閉じられ、パイプ３内を上昇してきた浮上物をバルブ21
を介して浮上物処理装置Ａ導くように結合されている。
【００１９】図３に示すように、浮遊式海上構造物Ａに
おいて、予め光ファイバー１を挿通した可撓性チューブ
２が、見込まれる必要な長さだけリール６に巻き取られ
ており、光ファイバー１および可撓性チューブ２を同軸
状に結合するスイベル61および光ファイバー用スイベル
ジョイント62を介して、レーザー発振器４およびポンプ
５に結合されている。
おいて、予め光ファイバー１を挿通した可撓性チューブ
２が、見込まれる必要な長さだけリール６に巻き取られ
ており、光ファイバー１および可撓性チューブ２を同軸
状に結合するスイベル61および光ファイバー用スイベル
ジョイント62を介して、レーザー発振器４およびポンプ
５に結合されている。
【００２０】そして、光ファイバー１は、レーザー発振
器４から出力されるレーザー光線を伝送させ、可撓性チ
ューブ２は、光ファイバー１との隙間を利用して、流体
（水、海水、気体）を送り込んで可撓性チューブ２の先
端の照射ノズル11より噴出させるように構成されてい
る。
器４から出力されるレーザー光線を伝送させ、可撓性チ
ューブ２は、光ファイバー１との隙間を利用して、流体
（水、海水、気体）を送り込んで可撓性チューブ２の先
端の照射ノズル11より噴出させるように構成されてい
る。
【００２１】レーザー発振器４として、石英ファイバー
の伝送損失が少ない波長域（１.０〜１.３μｍ）のレー
ザー光線を化学的に発生する沃素レーザー装置（Chemic
ally Pumped Oxygene Iodine Laser：ＣＯＩＬと略称さ
れている）、またはレーザー光線を電気エネルギーによ
り発生するＹＡＧレーザー装置が適している。すなわ
ち、石英ファイバーの伝送損失の分光特性を示す図４の
特性曲線より明らかなように、沃素レーザー装置から出
力される波長（１.３μｍ）のレーザー光線、ＹＡＧレ
ーザー装置から出力される波長（１.０６μｍ）のレー
ザー光線を、少ない損失で長距離を伝送することができ
る。
の伝送損失が少ない波長域（１.０〜１.３μｍ）のレー
ザー光線を化学的に発生する沃素レーザー装置（Chemic
ally Pumped Oxygene Iodine Laser：ＣＯＩＬと略称さ
れている）、またはレーザー光線を電気エネルギーによ
り発生するＹＡＧレーザー装置が適している。すなわ
ち、石英ファイバーの伝送損失の分光特性を示す図４の
特性曲線より明らかなように、沃素レーザー装置から出
力される波長（１.３μｍ）のレーザー光線、ＹＡＧレ
ーザー装置から出力される波長（１.０６μｍ）のレー
ザー光線を、少ない損失で長距離を伝送することができ
る。
【００２２】直径０.６ｍｍの石英ファイバーを使用す
ると、４ｋＷ以上のレーザー光線（エネルギー）を伝送
できることが実験的に立証されており、直径１ｍｍの石
英ファイバーを使用すると、１０ｋＷ以上のレーザー光
線の伝送が十分可能であり、数本の石英ファイバーを束
ねると、１０００ｍ以上離れたメタンハイドレートを賦
存する地層まで数１０ｋＷ以上のレーザー光線を伝送す
ることも可能である。
ると、４ｋＷ以上のレーザー光線（エネルギー）を伝送
できることが実験的に立証されており、直径１ｍｍの石
英ファイバーを使用すると、１０ｋＷ以上のレーザー光
線の伝送が十分可能であり、数本の石英ファイバーを束
ねると、１０００ｍ以上離れたメタンハイドレートを賦
存する地層まで数１０ｋＷ以上のレーザー光線を伝送す
ることも可能である。
【００２３】光ファイバー１として、伝送帯域が広い中
空ファイバーを使用することができる。中空ファイバー
は、内壁に、アルミニウム、銀または銅をコートして反
射膜を形成したものである。このような伝送帯域が広い
光ファイバーを使用すると、送り込んだ各種の流体や、
メタンハイドレートを賦存する地層で発生した流体で吸
収される最適な波長のレーザー光線を伝送することがで
きる。
空ファイバーを使用することができる。中空ファイバー
は、内壁に、アルミニウム、銀または銅をコートして反
射膜を形成したものである。このような伝送帯域が広い
光ファイバーを使用すると、送り込んだ各種の流体や、
メタンハイドレートを賦存する地層で発生した流体で吸
収される最適な波長のレーザー光線を伝送することがで
きる。
【００２４】次に、このように構成されたメタンガス資
源収集装置を使用してメタンガスを収集する工程を説明
する。
源収集装置を使用してメタンガスを収集する工程を説明
する。
【００２５】メタンハイドレートが賦存する地層Ｂまで
掘削して形成された坑井９に、浮遊式海上構造物Ａから
パイプ３を降下させる。このパイプ３の先端近傍には、
パイプ・パッカー35が取り付けられているので、遠隔操
作によりパイプ・パッカー35を膨張させてパイプ３と坑
井９との隙間を密封させる。また、パイプ・パッカー35
によりパイプ３と地層との隙間を密封させることもでき
る。
掘削して形成された坑井９に、浮遊式海上構造物Ａから
パイプ３を降下させる。このパイプ３の先端近傍には、
パイプ・パッカー35が取り付けられているので、遠隔操
作によりパイプ・パッカー35を膨張させてパイプ３と坑
井９との隙間を密封させる。また、パイプ・パッカー35
によりパイプ３と地層との隙間を密封させることもでき
る。
【００２６】このパイプ３の先端には、パイプ３とほぼ
同じ外径を有するブロック31が取り付けられており、こ
のブロック31の中心に可撓性チューブ２を挿通する孔32
および円形に配列された液体またはガス通路となる複数
の孔33が穿孔されている。
同じ外径を有するブロック31が取り付けられており、こ
のブロック31の中心に可撓性チューブ２を挿通する孔32
および円形に配列された液体またはガス通路となる複数
の孔33が穿孔されている。
【００２７】リール６に巻かれている光ファイバー１を
挿通した可撓性チューブ２を引き出しながら、パイプ３
の中を降下させる。そして、可撓性チューブ２の先端部
の外周には、円弧状に曲げた複数の芯出し用スプリング
43が取り付けられているので、可撓性チューブ２の先端
をブロック31の中心孔32に案内して、可撓性チューブ２
の先端をブロック31の下に突出させることができる。
挿通した可撓性チューブ２を引き出しながら、パイプ３
の中を降下させる。そして、可撓性チューブ２の先端部
の外周には、円弧状に曲げた複数の芯出し用スプリング
43が取り付けられているので、可撓性チューブ２の先端
をブロック31の中心孔32に案内して、可撓性チューブ２
の先端をブロック31の下に突出させることができる。
【００２８】レーザー発振器４を動作させて、レーザー
発振器４から出力される大エネルギーのレーザー光線を
光ファイバー１の先端よりメタンハイドレートが賦存す
る地層Ｂを照射させて、岩石やメタンハイドレートを加
熱すると、メタンハイドレートは分解されて、水とメタ
ンガスに分離される。
発振器４から出力される大エネルギーのレーザー光線を
光ファイバー１の先端よりメタンハイドレートが賦存す
る地層Ｂを照射させて、岩石やメタンハイドレートを加
熱すると、メタンハイドレートは分解されて、水とメタ
ンガスに分離される。
【００２９】メタンハイドレートと共存する岩石の種類
は、砂岩、石灰岩、頁岩などであるが、照射されたレー
ザー光線のエネルギーによって細かく破砕されて粉状に
なるか、大きく割れるか、溶融するか、蒸発するかのい
ずれかの物理的現象を生じる。
は、砂岩、石灰岩、頁岩などであるが、照射されたレー
ザー光線のエネルギーによって細かく破砕されて粉状に
なるか、大きく割れるか、溶融するか、蒸発するかのい
ずれかの物理的現象を生じる。
【００３０】ポンプ５を動作させて、水または流体
（水、海水、気体）を可撓性チューブ２の先端より噴出
させると、粉砕された岩石は、ブロック31の円形に配列
された複数の孔33およびパイプ３と可撓性チューブ２と
の間隙の流路を経て、分離されたメタンガスとともに上
昇し、岩石を容易に除去することができる。
（水、海水、気体）を可撓性チューブ２の先端より噴出
させると、粉砕された岩石は、ブロック31の円形に配列
された複数の孔33およびパイプ３と可撓性チューブ２と
の間隙の流路を経て、分離されたメタンガスとともに上
昇し、岩石を容易に除去することができる。
【００３１】パイプ３内を上昇したメタンガスおよび粉
砕された岩石は、流体（水、海水、気体）とともに浮遊
式海洋構造物Ａに設置された浮上物処理装置７に導かれ
て、メタンガスを分離して収集される。
砕された岩石は、流体（水、海水、気体）とともに浮遊
式海洋構造物Ａに設置された浮上物処理装置７に導かれ
て、メタンガスを分離して収集される。
【００３２】光ファイバー１内を多重反射しながら通過
したのち、光ファイバー１の先端から放射されるレーザ
ー光線のビームは拡がる傾向を有しているが、光ファイ
バー１の先端付近をより広く照射したい場合には、光フ
ァイバーの先端の照射ノズル11に凹レンズを取り付けれ
ばよいのである。
したのち、光ファイバー１の先端から放射されるレーザ
ー光線のビームは拡がる傾向を有しているが、光ファイ
バー１の先端付近をより広く照射したい場合には、光フ
ァイバーの先端の照射ノズル11に凹レンズを取り付けれ
ばよいのである。
【００３３】また、光ファイバー１の先端から放射され
るレーザー光線を拡散させることなく集束させたい場合
には、光ファイバーの先端の照射ノズル11に凸レンズを
取り付ければよいのである。
るレーザー光線を拡散させることなく集束させたい場合
には、光ファイバーの先端の照射ノズル11に凸レンズを
取り付ければよいのである。
【００３４】光ファイバー１の先端部には、可撓性チュ
ーブ２を経て供給された流体（水、海水、気体）が噴射
しているので、光ファイバーの先端部（レンズを含む）
が洗浄され、かつ、レーザー光線のビームの視野を確保
することができる。
ーブ２を経て供給された流体（水、海水、気体）が噴射
しているので、光ファイバーの先端部（レンズを含む）
が洗浄され、かつ、レーザー光線のビームの視野を確保
することができる。
【００３５】水は、図４の特性曲線図に示すように、沃
素レーザー装置から出力される波長（１.３μｍ）、Ｙ
ＡＧレーザー装置から出力される波長（１.０６μｍ）
における吸収が比較的少なく、数ｍ以内であれば水を介
して岩石を有効に照射することができる。また、メタン
ハイドレートから分解した汚濁水をレーザー光線によっ
て加熱し、この加熱された水（湯）によりメタンハイド
レートを間接的に加熱することができる。
素レーザー装置から出力される波長（１.３μｍ）、Ｙ
ＡＧレーザー装置から出力される波長（１.０６μｍ）
における吸収が比較的少なく、数ｍ以内であれば水を介
して岩石を有効に照射することができる。また、メタン
ハイドレートから分解した汚濁水をレーザー光線によっ
て加熱し、この加熱された水（湯）によりメタンハイド
レートを間接的に加熱することができる。
【００３６】（第２の実施の形態）以上で説明した第１
の実施の形態においては、坑井９に降下させたパイプ３
と同じ方向（垂直下方）にレーザー光線のビームを照射
させているが、図５に示すように、パイプ３の先端に取
り付けるブロック31として、中心孔32を斜め下方に曲げ
たブロック31ａを使用して、可撓性チューブ２を斜め下
方に突出させると、レーザー光線のエネルギーで地中の
岩石を斜め下方に掘削することが可能である。
の実施の形態においては、坑井９に降下させたパイプ３
と同じ方向（垂直下方）にレーザー光線のビームを照射
させているが、図５に示すように、パイプ３の先端に取
り付けるブロック31として、中心孔32を斜め下方に曲げ
たブロック31ａを使用して、可撓性チューブ２を斜め下
方に突出させると、レーザー光線のエネルギーで地中の
岩石を斜め下方に掘削することが可能である。
【００３７】（第３の実施の形態）図６に示すように、
可撓性チューブ２の先端に、レーザー光線のビームを横
方向へ反射させるプリズム37を設けた照射ノズル11ａを
取り付ける。そして、可撓性チューブ２を経て供給する
流体（水、海水、気体）によって回転するタービンを設
けて、照射ノズル11ａを回転させると、全周にわたって
レーザー光線のビームを横方向へ照射することができ
る。
可撓性チューブ２の先端に、レーザー光線のビームを横
方向へ反射させるプリズム37を設けた照射ノズル11ａを
取り付ける。そして、可撓性チューブ２を経て供給する
流体（水、海水、気体）によって回転するタービンを設
けて、照射ノズル11ａを回転させると、全周にわたって
レーザー光線のビームを横方向へ照射することができ
る。
【００３８】また、照射ノズル11ａに設けたプリズム37
を交換することにより、図７に示すように、レーザー光
線のビームを任意の角度に照射することができる。
を交換することにより、図７に示すように、レーザー光
線のビームを任意の角度に照射することができる。
【００３９】さらに、レーザー光線のビームを全周にわ
たって横方向へ照射しながら、可撓性チューブ２を降下
させると、大きな容積の地層を掘削することも可能であ
る。
たって横方向へ照射しながら、可撓性チューブ２を降下
させると、大きな容積の地層を掘削することも可能であ
る。
【００４０】以上で説明した実施の形態においては、浮
遊式海上構造物Ａを利用してメタンハイドレートが賦存
する地層Ｂからメタンガスを収集する手法を説明した
が、地上設備を利用しても同様にメタンガスを収集する
ことができる。また、図５に示す実施形態に、図６また
は図７に示す照射ノズル11ａを適用して横方向または斜
め方向に向かって大きな容積の地層を掘削することも可
能である。
遊式海上構造物Ａを利用してメタンハイドレートが賦存
する地層Ｂからメタンガスを収集する手法を説明した
が、地上設備を利用しても同様にメタンガスを収集する
ことができる。また、図５に示す実施形態に、図６また
は図７に示す照射ノズル11ａを適用して横方向または斜
め方向に向かって大きな容積の地層を掘削することも可
能である。
【００４１】
【発明の効果】以上の実施の形態に基づく説明から明ら
かなように、この発明の地下賦存メタガス資源収集装置
によると、レーザー光線を光ファイバーを利用してメタ
ンハイドレートが賦存する深い地層まで少ない損失で伝
送すること、すなわち、加熱のためのエネルギーを高効
率で伝送することができるので、メタンハイドレートか
らメタンガスを効率よく収集することができ、経済的か
つ実用上の効果は極めて大きい。
かなように、この発明の地下賦存メタガス資源収集装置
によると、レーザー光線を光ファイバーを利用してメタ
ンハイドレートが賦存する深い地層まで少ない損失で伝
送すること、すなわち、加熱のためのエネルギーを高効
率で伝送することができるので、メタンハイドレートか
らメタンガスを効率よく収集することができ、経済的か
つ実用上の効果は極めて大きい。
【図１】この発明の地下賦存メタンガス資源収集装置で
使用する海上または地上設備の実施の形態を示す概要
図、
使用する海上または地上設備の実施の形態を示す概要
図、
【図２】メタンハイドレートが賦存する地層に降下させ
たパイプおよび光ファイバーを挿通した可撓性チューブ
の先端部の第１の実施形態を示す縦断面図、
たパイプおよび光ファイバーを挿通した可撓性チューブ
の先端部の第１の実施形態を示す縦断面図、
【図３】海上または地上設備におけるリールを示す断面
図、
図、
【図４】石英ファイバーの伝送損失の分光特性を示す特
性曲線、
性曲線、
【図５】パイプおよび光ファイバーを挿通した可撓性チ
ューブの先端部の第２の実施形態を示す縦断面図、
ューブの先端部の第２の実施形態を示す縦断面図、
【図６】パイプおよび光ファイバーを挿通した可撓性チ
ューブの先端部の第３の実施形態を示す縦断面図、
ューブの先端部の第３の実施形態を示す縦断面図、
【図７】パイプおよび光ファイバーを挿通した可撓性チ
ューブの先端部の第３の実施形態の変形を示す縦断面
図、
ューブの先端部の第３の実施形態の変形を示す縦断面
図、
【図８】メタンハイドレートの相平衡曲線図である。
【符号の説明】
Ａ 浮遊式海上構造物
Ｂ メタンハイドレートを賦存する地層
１ 光ファイバー
２ 可撓性チューブ
３ パイプ
４ レーザー発振器
５ ポンプ
６ 可撓性チューブを巻き取るリール
７ 浮上物処理装置
９ 坑井
31 孔あきブロック
フロントページの続き
(56)参考文献 特表2000−513061（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
E21C 50/00
E21B 43/00
E21B 43/24 - 43/248
Claims (7)
- 【請求項１】 浮遊式海洋構造物または地上に設置され
たレーザー発振器と、該レーザー発振器から出力される
レーザー光線を、メタンハイドレートを賦存する地層へ
導く光ファイバーとを具備し、上記レーザー光線により
メタンハイドレートを賦存する地層を加熱し、メタンハ
イドレートを分解してメタンガスを分離し、浮上するメ
タンガスを収集することを特徴とする地下賦存ガス資源
収集装置。 - 【請求項２】 浮遊式海洋構造物または地上に設置され
たレーザー発振器と、該レーザー発振器から出力される
レーザー光線を、メタンハイドレートを賦存する地層へ
導くチューブに挿通された光ファイバーと、上記チュー
ブと光ファイバーとの間隙を経て上記地層へ流体を供給
する手段とを具備し、上記レーザー光線によりメタンハ
イドレートを賦存する地層を加熱して岩石を粉砕すると
ともにメタンハイドレートを分解してメタンガスを分離
し、メタンガスおよび粉砕した岩石を流体とともに収集
することを特徴とする地下賦存ガス資源収集装置。 - 【請求項３】 レーザー発振器は、化学的にレーザー光
線を発生するＣＯＩＬレーザー装置であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の地下賦存ガス資源
収集装置。 - 【請求項４】 光ファイバーは、石英ファイバーである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下
賦存ガス資源収集装置。 - 【請求項５】 光ファイバーは、中空ファイバーである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地下
賦存ガス資源収集装置。 - 【請求項６】 浮遊式海洋構造物または地上に設置され
たレーザー発振器から出力されるレーザー光線を、光フ
ァイバーによりメタンハイドレートを賦存する地層へ導
いて、上記レーザー光線によりメタンハイドレートを賦
存する地層を加熱し、メタンハイドレートを分解してメ
タンガスを分離し、浮上するメタンガスを収集すること
を特徴とする地下賦存ガス資源収集方法。 - 【請求項７】 浮遊式海洋構造物または地上に設置され
たレーザー発振器から出力されるレーザー光線を、チュ
ーブに挿通された光ファイバーによりメタンハイドレー
トを賦存する地層へ導くとともに、上記チューブと光フ
ァイバーとの間隙を経て上記地層へ流体を供給し、上記
レーザー光線によりメタンハイドレートを賦存する地層
を加熱して岩石を粉砕するとともにメタンハイドレート
を分解してメタンガスを分離し、メタンガスおよび粉砕
した岩石を流体とともに収集することを特徴とする地下
賦存ガス資源収集方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002341841A JP3506696B1 (ja) | 2002-07-22 | 2002-11-26 | 地下賦存炭化水素ガス資源収集装置および収集方法 |
| PCT/JP2003/009092 WO2004009958A1 (ja) | 2002-07-22 | 2003-07-17 | 地下賦存炭化水素ガス資源収集装置および収集方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002211917 | 2002-07-22 | ||
| JP2002-211917 | 2002-07-22 | ||
| JP2002341841A JP3506696B1 (ja) | 2002-07-22 | 2002-11-26 | 地下賦存炭化水素ガス資源収集装置および収集方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3506696B1 true JP3506696B1 (ja) | 2004-03-15 |
| JP2004108132A JP2004108132A (ja) | 2004-04-08 |
Family
ID=30772224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002341841A Expired - Fee Related JP3506696B1 (ja) | 2002-07-22 | 2002-11-26 | 地下賦存炭化水素ガス資源収集装置および収集方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3506696B1 (ja) |
| WO (1) | WO2004009958A1 (ja) |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN107420074A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-01 | 中国矿业大学(北京) | 一种海下可燃冰储层开采方法和装置 |
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| JP4887012B2 (ja) * | 2004-07-16 | 2012-02-29 | 昭壽 杉本 | ガスハイドレートからのガス回収方法および回収装置並びにガスハイドレートの再ガス化方法 |
| US7490664B2 (en) | 2004-11-12 | 2009-02-17 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling, perforating and formation analysis |
| US20070267220A1 (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-22 | Northrop Grumman Corporation | Methane extraction method and apparatus using high-energy diode lasers or diode-pumped solid state lasers |
| JP4950805B2 (ja) * | 2007-08-20 | 2012-06-13 | 浜松ホトニクス株式会社 | メタンハイドレート採掘方法およびメタンハイドレート採掘装置 |
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| US9027668B2 (en) | 2008-08-20 | 2015-05-12 | Foro Energy, Inc. | Control system for high power laser drilling workover and completion unit |
| US9664012B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-05-30 | Foro Energy, Inc. | High power laser decomissioning of multistring and damaged wells |
| US8627901B1 (en) | 2009-10-01 | 2014-01-14 | Foro Energy, Inc. | Laser bottom hole assembly |
| US9562395B2 (en) | 2008-08-20 | 2017-02-07 | Foro Energy, Inc. | High power laser-mechanical drilling bit and methods of use |
| US9089928B2 (en) | 2008-08-20 | 2015-07-28 | Foro Energy, Inc. | Laser systems and methods for the removal of structures |
| US8662160B2 (en) | 2008-08-20 | 2014-03-04 | Foro Energy Inc. | Systems and conveyance structures for high power long distance laser transmission |
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| US9138786B2 (en) | 2008-10-17 | 2015-09-22 | Foro Energy, Inc. | High power laser pipeline tool and methods of use |
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2002
- 2002-11-26 JP JP2002341841A patent/JP3506696B1/ja not_active Expired - Fee Related
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2003
- 2003-07-17 WO PCT/JP2003/009092 patent/WO2004009958A1/ja active Application Filing
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2004009958A1 (ja) | 2004-01-29 |
| JP2004108132A (ja) | 2004-04-08 |
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