JP6295090B2 - Resource recovery system - Google Patents
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Description
本発明は、海面下、地下または寒冷地の地表近くに層状になって存在するガスハイドレート層からのメタンガスなどの可燃性ガスの回収、およびガスハイドレート層近傍に存在するレアメタルの回収、ならびにシェール層からのシェールガスの回収に関するものである。 The present invention relates to the recovery of flammable gases such as methane gas from a gas hydrate layer existing in layers near the surface of the sea surface, underground or in a cold region, and the recovery of rare metals existing near the gas hydrate layer It relates to the recovery of shale gas from the shale layer.
一般的に、天然ガスは、地盤内に存在するガス層に気体状態で存在する場合が多く、このガス層まで掘削することで比較的容易に回収でき、商業的に広く利用されている。 In general, natural gas often exists in a gas state in a gas layer existing in the ground, and can be recovered relatively easily by excavating the gas layer, and is widely used commercially.
このような在来型の天然ガスに対して、回収の方法が確立されていない、または、生産性の低さから商業的に利用されていない非在来型の天然ガスが存在する。このような非在来型の天然ガスのうち、近年注目を浴びているのがガスハイドレートとシェールガスである。
また、ガスハイドレートの最も多く存在する海底には、レアメタルも多量に埋蔵されていることが知られている。
For such conventional natural gas, there is a non-conventional natural gas that has not been established for recovery or is not commercially available due to low productivity. Among such unconventional natural gas, gas hydrate and shale gas have attracted attention in recent years.
In addition, it is known that a large amount of rare metal is buried in the seabed where gas hydrate is most abundant.
ガスハイドレートは、その内部に天然ガス(メタンガスやエタンガス)が高密度で充填された状態となっているので、理論上は、ガスハイドレート1m3中に、標準状態における気体に換算して約170m3の天然ガスが含まれていることになり、次世代のエネルギ源として多大な注目を集めている。
また、シェールガスは、近年、掘削・回収技術(水平坑井・水圧破砕)が確立されたため、石油に替わる新たなエネルギ源として多大な注目を集めており、米国等において大規模な生産が行われ始めている。
Since the gas hydrate is filled with natural gas (methane gas or ethane gas) at high density, the gas hydrate is theoretically converted to gas in the standard state in 1 m 3 of gas hydrate. will be natural gas of 170m 3 is included, it has attracted a great deal of attention as an energy source for the next generation.
In recent years, shale gas has attracted a great deal of attention as a new energy source to replace petroleum because of the establishment of excavation and recovery technologies (horizontal wells and hydraulic fracturing). I'm starting to break.
ガスハイドレートは、上述のとおり低温・高圧の条件下で存在するので、温度を上昇させるか、圧力を低下させることによって、ガスハイドレートが分解してガスと水に分離する。このため、ガスハイドレートからガスを回収する代表的な方法として、海底や地中の地盤内に存在するガスハイドレート層に熱エネルギとして熱水等を注入し、地盤内でガスハイドレートをガスと水に分離して、このガスを気体の状態で地表まで回収する方法が知られている。
また、シェールガスは、頁岩の層に沿って坑井を水平に何本も掘り、水圧破砕によって坑井に複数の亀裂を設けることで頁岩の隙間からガスを回収する方法が確立されている。
Since the gas hydrate exists under conditions of low temperature and high pressure as described above, the gas hydrate is decomposed and separated into gas and water by increasing the temperature or decreasing the pressure. For this reason, as a typical method for recovering gas from gas hydrate, hot water or the like is injected as heat energy into the gas hydrate layer existing in the seabed or underground ground, and the gas hydrate is gasified in the ground. There is known a method of separating the gas into water and recovering the gas to the surface in a gaseous state.
In addition, a method has been established in which shale gas is recovered from the shale gap by digging a number of wells horizontally along the shale layer and forming a plurality of cracks in the wells by hydraulic fracturing.
しかしながら、ガスハイドレートを分解してガスを回収するためには、同じ圧力の下では、数10℃の温度上昇を必要とする。更に、氷を溶解させるための潜熱も考慮に入れると、多くの熱エネルギを必要とし、この熱水を、通常ガスハイドレート層の存在する数百mの深さの海底に供給しなければならない。また、大量の熱水を地盤内に存在するガスハイドレート層に供給するので、供給した熱水と同量の水を数百mの深さの海底からガスと共に回収しなければならず、この水をくみ上げるためにもかなりの動力を必要としていた。そして、また、過熱するための熱源として電力を使用するときには、数百mの深さの海底まで電力を供給しなければならないので、電圧降下が大きくなり、電力を使用してもエネルギ効率を高くすることは困難であった。
また、シェールガス回収における水圧破砕によって、シェールガスを埋蔵する地域の断層が滑りやすくなり、地震が起きやすくなったという調査結果も存在する。
However, in order to decompose the gas hydrate and recover the gas, a temperature increase of several tens of degrees Celsius is required under the same pressure. Furthermore, taking into account the latent heat for melting ice, a lot of heat energy is required, and this hot water has to be supplied to the seabed at a depth of several hundreds of meters, usually where the gas hydrate layer exists. . In addition, since a large amount of hot water is supplied to the gas hydrate layer existing in the ground, the same amount of water as the supplied hot water must be collected together with gas from the seabed at a depth of several hundred meters. It needed a lot of power to pump up the water. In addition, when using electric power as a heat source for overheating, the electric power must be supplied to the seabed at a depth of several hundreds of meters, resulting in a large voltage drop and high energy efficiency even when using electric power. It was difficult to do.
In addition, there is a survey result that the fault in the area where shale gas is buried became slippery due to the hydraulic fracturing in the shale gas recovery, and the earthquake was more likely to occur.
特許文献1に係るガス回収システムは、これらの課題に対応するもので、エネルギ効率が高く、かつ大量の水をくみ上げる必要が無く、採算のとれるガスハイドレート層からのガス回収システムであった。 The gas recovery system according to Patent Document 1 addresses these problems, and is a gas recovery system from a gas hydrate layer that is highly energy efficient and does not require a large amount of water to be pumped and is profitable.
しかし、特許文献1に係るガスハイドレート層からのガス回収システムは、あくまでガスハイドレート層から可燃性ガスを回収するためのシステムであり、ガス回収と共にレアメタルを回収する機構は何ら開示されていない。
また、特許文献1に係るシェール層からのシェールガスの回収システムにおいて、断層が滑りやすくなるという課題は何ら解決されていない。
However, the gas recovery system from the gas hydrate layer according to Patent Document 1 is a system for recovering the combustible gas from the gas hydrate layer to the last, and no mechanism for recovering the rare metal together with the gas recovery is disclosed. .
Moreover, in the recovery system of shale gas from the shale layer according to Patent Document 1, the problem that the fault becomes slippery is not solved at all.
そこで、本発明の第1の目的は、ガスハイドレート層またはレアメタル層から、ガス回収またはレアメタル回収のいずれか一方、あるいは両方同時に行うことのできるガスまたはレアメタル回収システムを提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、ガス回収およびレアメタル回収を行うにあたって、なるべく廃棄物の出ないガスまたはレアメタル回収システムを提供することにある。
また、本発明の第3の目的は、シェール層からのシェールガス回収を行うにあたって、断層が滑りやすくなることのないシェールガス回収システムを提供することにある。
Accordingly, a first object of the present invention is to provide a gas or rare metal recovery system capable of performing either or both of gas recovery and rare metal recovery from a gas hydrate layer or a rare metal layer.
A second object of the present invention is to provide a gas or rare metal recovery system that generates as little waste as possible when performing gas recovery and rare metal recovery.
A third object of the present invention is to provide a shale gas recovery system in which a fault does not easily slip when recovering shale gas from a shale layer.
上記課題を解決するために、本発明は、海底からガスハイドレート層またはレアメタル層に向けて順次中空杭を打ち込む杭打ち装置と、杭打ちされた中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層の上部層を廃棄泥土として中空杭に隣接するガスまたはレアメタル回収後の中空杭の内部へ廃棄する廃棄装置と、中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層を攪拌する攪拌装置と、攪拌された中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、ガスハイドレート層またはレアメタル層を回収泥液および回収ガスとする高圧送液管と、回収泥液および回収ガスを所定の貯留部まで汲み上げる回収管とを備え、杭打ち装置は、最初に杭打ちした中空杭を基準として、その周囲に順次中空杭を杭打ちすることを特徴とする資源回収システムを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides a pile driving device that sequentially drives hollow piles from a seabed toward a gas hydrate layer or a rare metal layer, and a gas hydrate layer or a rare metal layer inside the hollow pile that has been piled. Disposal device that disposes the upper layer as waste mud and the gas adjacent to the hollow pile or the inside of the hollow pile after recovery of the rare metal, the stirring device for stirring the gas hydrate layer or rare metal layer inside the hollow pile, and the stirred hollow High-pressure water or high-pressure liquid gas is sent to the gas hydrate layer or rare metal layer inside the pile, and the high-pressure feed pipe that uses the gas hydrate layer or rare metal layer as recovered mud and recovered gas; The pile driving device is equipped with a recovery pipe that pumps the recovered gas to the specified storage part. The providing resource recovery system, characterized in that the piling.
杭打ち装置は、基準とする中空杭の周囲に中空杭を全て打ち終えた後、基準とする中空杭と隣接する複数の中空杭の内、いずれか1つの中空杭を基準として、その周囲に順次中空杭を杭打ちすることが好ましい。 The pile driving device, after all the hollow piles have been driven around the reference hollow pile, around one of the hollow piles adjacent to the reference hollow pile, It is preferable to pile up the piles sequentially.
また、ガスハイドレートまたはレアメタル回収前の中空杭を蓋部によって封止し、廃棄装置、攪拌装置、高圧送液管、および回収管のそれぞれの設置を、ガスハイドレートまたはレアメタル回収後の中空杭からガスハイドレートまたはレアメタル回収前の中空杭へ切り替える封止切替装置を更に備えることが好ましい。 Also, the hollow pile before gas hydrate or rare metal recovery is sealed with a lid, and each of the disposal device, stirrer, high-pressure liquid feeding pipe, and recovery pipe is installed in the hollow pile after gas hydrate or rare metal recovery. It is preferable to further include a sealing switching device for switching from a gas hydrate or a hollow pile before recovering the rare metal.
また、杭打ち装置は、封止切替装置を兼ねることができる。 Moreover, the pile driving device can also serve as a sealing switching device.
また、高圧送液管は、加熱装置を更に備え、加熱装置は、中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層に送液される高圧の水または高圧の液体ガスを事前に加熱して高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとすることが好ましい。 Further, the high-pressure liquid feeding pipe further includes a heating device, and the heating device heats high-pressure water or high-pressure liquid gas fed to the gas hydrate layer or the rare metal layer inside the hollow pile in advance to increase the temperature and pressure. It is preferable to use water or a liquid gas of high temperature and pressure.
また、回収管は、加熱装置を更に備え、加熱装置は、回収泥液が回収途中で凍結しないように、回収泥液および回収ガスを加熱することが好ましい。 In addition, it is preferable that the recovery pipe further includes a heating device, and the heating device heats the recovered mud liquid and the recovered gas so that the recovered mud liquid is not frozen during the recovery.
加熱装置は、高圧送液管の少なくとも一部もしくは回収管の少なくとも一部である被加熱部材または高圧送液管もしくは回収管に配置された被加熱部材と、被加熱部材の近傍に設置された誘導部とを有し、誘導部により被加熱部材を誘導加熱することが好ましい。 The heating device is installed in the vicinity of the heated member that is at least a part of the high-pressure liquid feeding pipe or at least a part of the recovery pipe, or the heated member that is disposed in the high-pressure liquid feeding pipe or the collecting pipe. It is preferable that the member to be heated is induction-heated by the induction portion.
また、加熱装置は、高圧送液管の少なくとも一部または回収管の少なくとも一部を構成する炭素材料または金属材料に電流を流すことで高圧の水もしくは高圧の液体ガスまたは回収泥液を加熱することが好ましい。 The heating device heats the high-pressure water, the high-pressure liquid gas, or the recovered mud liquid by passing an electric current through at least a part of the high-pressure liquid feeding pipe or a carbon material or a metal material constituting at least a part of the recovery pipe. It is preferable.
また、廃棄装置は、攪拌装置、ならびに高圧送液管の先端部および回収管の先端部からなり、攪拌装置は、中空杭内部の上部層の廃棄泥土を攪拌し、高圧送液管の先端部は、攪拌された中空杭内部の上部層の廃棄泥土に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、上部層の廃棄泥土を廃棄泥液とし、回収管の先端部は、中空杭からそれに隣接するガスハイドレートまたはレアメタル回収後の中空杭へ向けて設置された廃棄路まで廃棄泥液を汲み上げることが好ましい。 The disposal device comprises a stirrer, and a tip portion of a high-pressure liquid feeding pipe and a tip portion of a recovery pipe. The stirrer stirs the waste mud in the upper layer inside the hollow pile and the tip portion of the high-pressure liquid feeding tube. Sends high-pressure water or high-pressure liquid gas to the upper-layer waste mud inside the agitated hollow pile, and the upper-layer waste mud is used as waste mud. It is preferable that the waste mud is pumped up to a waste channel installed toward an adjacent gas hydrate or hollow pile after recovery of the rare metal.
また、中空杭は、長手方向に順次連結させることができる。 Moreover, a hollow pile can be connected sequentially in a longitudinal direction.
また、貯留部は、海面上に配置されたメガフロートに設置されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a storage part is installed in the mega float arrange | positioned on the sea surface.
また、本発明は、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、またはシェール層からのガス回収を行う資源回収システムであって、高圧の水または高圧の液体ガスを送液して、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層から資源の回収を可能とし、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる資源回収管を備え、資源回収管は、送液される高圧の水または高圧の液体ガスを加熱して、高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとし、回収資源が回収途中で凍結しないように回収資源を加熱する加熱装置を更に有することを特徴とする資源回収システムを提供する。 The present invention is also a resource recovery system for recovering gas from a gas hydrate layer, recovering rare metal from a rare metal layer, or recovering gas from a shale layer, and sends high-pressure water or high-pressure liquid gas. It is possible to recover resources from the gas hydrate layer, rare metal layer, or shale layer, and has a resource recovery pipe that pumps the recovered resources to a predetermined storage section. A resource recovery system characterized by further comprising a heating device that heats the recovered resource to heat the recovered resource so that the recovered resource is not frozen during the recovery, by heating the liquid gas to high temperature / high pressure water or high temperature / high pressure liquid gas. To do.
加熱装置は、資源回収管の少なくとも一部である被加熱部材または資源回収管に配置された被加熱部材と、被加熱部材の近傍に設置された誘導部とを有し、誘導部により被加熱部材を誘導加熱することが好ましい。 The heating device includes a heated member that is at least a part of the resource recovery pipe or a heated member that is disposed in the resource recovery pipe, and an induction unit that is installed in the vicinity of the heated member. It is preferable to heat the member by induction heating.
加熱装置は、資源回収管の少なくとも一部を構成する炭素材料または金属材料に電流を流すことで高圧の水もしくは高圧の液体ガスまたは回収資源を加熱することが好ましい。 It is preferable that the heating device heats the high-pressure water or the high-pressure liquid gas or the recovered resource by passing an electric current through the carbon material or the metal material constituting at least a part of the resource recovery pipe.
また、資源回収管は、高圧の水または高圧の液体ガスを送液する高圧送液管と、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる回収管とからなる二重管であることが好ましい。 Further, resource recovery tube, and a high-pressure liquid feed tube for feeding high pressure water or high pressure liquid gas, it is preferable to recover resources is a double pipe consisting of a collecting tube to pump up to a predetermined storage portion.
また、二重管の外側を高圧送液管とし、二重管の内側を回収管とすることが好ましい。 Further, the outer double pipe with high-pressure liquid feed tube, it is preferable that the inside of the double pipe and the recovery pipe.
また、先端にガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層を回転しながら掘削する掘削機構を更に備え、掘削機構の回転は、高圧送液管と回収管との間のベンチュリ効果による圧力差を動力源とすることが好ましい。 The gas hydrate layer on the tip, further comprising a drilling mechanism drilling while rotating the rare metal layer, or shale layer, the rotation of the drilling mechanism, the pressure difference caused by the Venturi effect between the high-pressure liquid feed tube and the collection tube A power source is preferable.
また、本発明は、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、またはシェール層からのガス回収を行う資源回収システムであって、高圧の水または高圧の液体ガスを送液して、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層から資源の回収を可能とし、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる資源回収管を備え、高圧の水または高圧の液体ガスの内部にセメントの粉末を混入し、セメントの粉末を混入した高圧の水または高圧の液体ガスによって、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層の破砕を行うことを特徴とする資源回収システムを提供する。 The present invention is also a resource recovery system for recovering gas from a gas hydrate layer, recovering rare metal from a rare metal layer, or recovering gas from a shale layer, and sends high-pressure water or high-pressure liquid gas. It is possible to recover resources from the gas hydrate layer, rare metal layer, or shale layer, equipped with a resource recovery pipe that pumps the recovered resources to the specified storage part, and cement powder in high pressure water or high pressure liquid gas A resource recovery system is provided in which a gas hydrate layer, a rare metal layer, or a shale layer is crushed with high-pressure water or high-pressure liquid gas mixed with cement powder.
また、セメントの粉末は、その粉末の内部または外部をマイクロ波で焼成したものであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the cement powder is obtained by firing the inside or outside of the powder with microwaves.
資源回収管は、送液される高圧の水または高圧の液体ガスを加熱して、高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとし、回収資源が回収途中で凍結しないように、回収資源を加熱する加熱装置を更に有することが好ましい。 The resource recovery pipe heats the high-pressure water or high-pressure liquid gas that is fed into high-temperature high-pressure water or high-temperature high-pressure liquid gas, and heats the recovery resources so that the recovery resources do not freeze during recovery. It is preferable to further have a heating device.
液体ガスは、液化された石油ガスまたは液化された二酸化炭素ガスであることが好ましい。 The liquid gas is preferably liquefied petroleum gas or liquefied carbon dioxide gas.
また、本発明は、海底からガスハイドレート層またはレアメタル層に向けて中空杭を打ち込む杭打ち装置と、中空杭内部のガスハイドレート層もしくはレアメタル層の上部層、ガスハイドレート層またはレアメタル層を攪拌する攪拌装置と、攪拌された中空杭内部の上部層、ガスハイドレート層またはレアメタル層に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、上部層を廃棄泥液とし、ガスハイドレート層またはレアメタル層を回収泥液および回収ガスとする高圧送液管と、廃棄泥液、回収泥液および回収ガスを所定の貯留部まで汲み上げる回収管とを備え、杭打ち装置は、外側中空杭を杭打ちする外側杭打ち部と、内側中空杭を杭打ちする内側杭打ち部と、外側杭打ち部と内側杭打ち部とを接続するシリンダとを有し、外側杭打ち部と内側杭打ち部とは、外側中空杭と内側中空杭とを異なる方向に回転させて外側中空杭と内側中空杭とを杭打ちすることを特徴とする資源回収システムを提供する。 Further, the present invention provides a pile driving device for driving a hollow pile from a seabed toward a gas hydrate layer or a rare metal layer, a gas hydrate layer or an upper layer of a rare metal layer, a gas hydrate layer or a rare metal layer inside the hollow pile. High-pressure water or high-pressure liquid gas is fed to the agitator and agitating upper layer, gas hydrate layer or rare metal layer inside the hollow pile, the upper layer is used as waste mud, and the gas hydrate layer or The pile driving device is equipped with a high-pressure liquid feed pipe that uses the rare metal layer as the recovered mud and recovered gas, and a recovery pipe that pumps up the waste mud, recovered mud, and recovered gas to the specified reservoir. An outer pile driving portion, an inner pile driving portion for driving the inner hollow pile, and a cylinder for connecting the outer pile driving portion and the inner pile driving portion; The Chi unit provides a resource recovery system for the outer hollow pile and the inner hollow pile is rotated in different directions and outer hollow pile and the inner hollow piles, characterized in that the piling.
また、外側中空杭および内側中空杭が鉛直方向に杭打ちされるように、杭打ち装置の中心軸の傾きを検知する傾きセンサと、傾きセンサによって検知された杭打ち装置の中心軸の傾きを補正するように、外側中空杭および内側中空杭のそれぞれの回転速度を制御する杭打ち制御部とを備えることが好ましい。 In addition, an inclination sensor for detecting the inclination of the center axis of the pile driving device and an inclination of the center axis of the pile driving device detected by the inclination sensor so that the outer hollow pile and the inner hollow pile are piled in the vertical direction. It is preferable to provide a pile driving control unit that controls the rotational speeds of the outer hollow pile and the inner hollow pile so as to correct.
また、杭打ち制御部は、外側中空杭を固定した状態でシリンダによって内側中空杭を押圧しつつ回転させて内側中空杭を杭打ちし、内側中空杭を固定した状態で外側中空杭を牽引しつつ回転させて外側中空杭を杭打ちするように外側杭打ち部、内側杭打ち部、およびシリンダをそれぞれ制御することが好ましい。 In addition, the pile driving control unit rotates the inner hollow pile while pressing the inner hollow pile with the cylinder while the outer hollow pile is fixed, drives the inner hollow pile, and pulls the outer hollow pile with the inner hollow pile fixed. It is preferable to control each of the outer pile driving portion, the inner pile driving portion, and the cylinder so that the outer hollow pile is piled while rotating.
本発明によれば、ガスハイドレート層からのガス回収と共に、ガスハイドレート層近傍にレアメタルが多量に存在する場合には、レアメタル回収を行うことができる。
また、ガスハイドレート層等からのガス回収およびレアメタル回収において排出される廃棄物の量を抑えることができる。
また、シェール層からのシェールガスの回収の際、地盤強化を行うため、断層が滑りやすくなることがない。
According to the present invention, together with gas recovery from the gas hydrate layer, when a large amount of rare metal is present in the vicinity of the gas hydrate layer, it is possible to recover the rare metal.
In addition, the amount of waste discharged in the gas recovery from the gas hydrate layer and the like and the rare metal recovery can be suppressed.
Further, since the ground is strengthened when collecting the shale gas from the shale layer, the fault does not easily slip.
以下、この発明の好適実施形態に係る資源回収システムを添付の図面に基づいて説明する。
実施の形態1
図1は、本発明の実施の形態1に係るガスハイドレート層またはレアメタル層からの資源回収システム10の概略構成を示す図である。ここでは、ガスハイドレートまたはレアメタルの存在位置として最も一般的な形態である海面下数百mの深さの海底にガスハイドレートまたはレアメタルが層状になって存在する場合を例にして説明する。
Hereinafter, a resource recovery system according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a resource recovery system 10 from a gas hydrate layer or a rare metal layer according to Embodiment 1 of the present invention. Here, the case where gas hydrate or rare metal exists in a layered manner on the seabed at a depth of several hundred meters below the sea surface, which is the most common form of the existence position of gas hydrate or rare metal, will be described as an example.
図1に示すように、本実施形態に係るガスハイドレート層またはレアメタル層からの資源回収システム10は、海面24下、海底40近くに層状になって存在するガスハイドレート層またはレアメタル層44まで到達する複数の中空杭50と、複数の中空杭50のうち少なくとも1つの中空杭50Aから海面24まで延びる多重管11と、海面24上に構築され、多重管11が接続される構造物26とからなる。
多重管11は、外筒12と、外筒12の内部に設置される、供給管18(高圧送液管15)、回収管16および信号を送受信する信号線20の導通経路22とからなる。
As shown in FIG. 1, the resource recovery system 10 from a gas hydrate layer or a rare metal layer according to the present embodiment includes a gas hydrate layer or a rare metal layer 44 that exists in layers near the sea bottom 40 under the sea surface 24. A plurality of hollow piles 50 to reach, a multiple pipe 11 extending from at least one hollow pile 50A among the plurality of hollow piles 50 to the sea surface 24, and a structure 26 constructed on the sea surface 24 and connected to the multiple pipe 11 Consists of.
Multiple tube 11, an outer tube 12, installed inside of the outer cylinder 12, the supply pipe 18 (high-pressure liquid feed pipe 15), made of conductive path 22. of the recovery tube 16 and the signal line 20 for transmitting and receiving signals.
上述の多重管11が接続された中空杭50A内には、上述の多重管11から中空杭50Aの上部に設置された蓋部51を通って、高圧送液管15と回収管16とが設置される。
また、ガスまたはレアメタルが回収される前の中空杭50B内部には、上側の地層(海底)40およびガスハイドレート層またはレアメタル層44がそのままの形で存在し、ガスまたはレアメタルが回収された後の中空杭50Cには、例えば、多重管11が接続され、ガスまたはレアメタルが回収される中空杭50Aの上側の地層40の泥土が廃棄泥土として廃棄されている。
In the hollow pile 50A that multiple tube 11 is connected above, placed through the lid 51 which is installed from the multi-tube 11 above the top of the hollow pile 50A, a high-pressure liquid feed pipe 15 and recovery pipe 16 Is done.
In addition, in the hollow pile 50B before the gas or rare metal is recovered, the upper stratum (sea floor) 40 and the gas hydrate layer or rare metal layer 44 are present as they are, and after the gas or rare metal is recovered In the hollow pile 50C, for example, the multiple pipe 11 is connected, and the mud of the upper formation 40 of the hollow pile 50A from which gas or rare metal is recovered is discarded as waste mud.
また、多重管11が接続される構造物26の内部には、液化ガス供給装置28、空気供給装置30、水供給装置(高圧ポンプ)35、ガスタンク36、および制御装置32が設置される。
液化ガス供給装置28、空気供給装置30、および水供給装置35は、供給管18(高圧送液管15)を通じて可燃ガス、空気、および水を供給し、また、制御装置32は信号線20を通じて制御信号を送受信して、掘削や可燃ガスの燃焼を制御する。
A liquefied gas supply device 28, an air supply device 30, a water supply device (high pressure pump) 35, a gas tank 36, and a control device 32 are installed inside the structure 26 to which the multiple pipe 11 is connected.
The liquefied gas supply device 28, the air supply device 30, and the water supply device 35 supply combustible gas, air, and water through the supply pipe 18 (the high pressure liquid supply pipe 15) , and the control device 32 passes through the signal line 20. Controls excavation and combustion of combustible gas by sending and receiving control signals.
資源回収システム10は、例えば、外筒12と内筒14の2重構造となっている。そして、内筒14の内側が、ガスハイドレートを分解して生成したガス(メタンガスやエタンガス)を回収して搬送する回収管16となっており、外筒12と内筒14との間が、外部から熱源として分離して供給される可燃ガスと空気、および、ガスハイドレートを加熱する媒体としての過熱水蒸気となる水を供給する供給管18(高圧送液管15)および信号を送受信する信号線20の導通経路22となっている。 The resource recovery system 10 has, for example, a double structure of an outer cylinder 12 and an inner cylinder 14. The inside of the inner cylinder 14 is a recovery pipe 16 that recovers and conveys gas (methane gas or ethane gas) generated by decomposing gas hydrate, and the gap between the outer cylinder 12 and the inner cylinder 14 is A combustible gas and air supplied separately as a heat source from the outside, and a supply pipe 18 (high-pressure liquid feed pipe 15) for supplying water that becomes superheated steam as a medium for heating the gas hydrate, and a signal for transmitting and receiving signals This is a conduction path 22 of the line 20.
そして、資源回収システム10の上端は、海面24上(または陸上)に構築された構造物26に接続されており、この構造物26の内部には、液化ガス供給装置28、空気供給装置30、水供給装置35、ガスタンク36、および制御装置32が設置される。なお、構造物26は、海洋上に浮遊するメガフロート等であってもよい。 The upper end of the resource recovery system 10 is connected to a structure 26 constructed on the sea surface 24 (or on the shore). Inside the structure 26, a liquefied gas supply device 28, an air supply device 30, A water supply device 35, a gas tank 36, and a control device 32 are installed. The structure 26 may be a mega float that floats on the ocean.
また、ガスタンク36は、回収管16に接続されており、水分、泥土、および砂礫などが分離され清浄化されたガスが一時的に貯蔵される貯留部の一部を構成する。ガスタンク36に貯蔵されたガスは、パイプラインで搬出され、所望の運搬用タンクに充填され、または、再びハイドレート化されて構造物26の外部に運搬される。なお、貯留部は、上述のガスタンク36に限定されず、レアメタル等の貯留槽等を備えてもよい。 In addition, the gas tank 36 is connected to the recovery pipe 16 and constitutes a part of a storage unit in which moisture, mud, and gravel are separated and purified gas is temporarily stored. The gas stored in the gas tank 36 is carried out by a pipeline and filled in a desired transport tank, or hydrated again and transported to the outside of the structure 26. The storage unit is not limited to the gas tank 36 described above, and may include a storage tank such as a rare metal.
また、資源回収システム10の下端(先端)には、掘削機構38が設けられており、この掘削機構38で上側の地層40を掘削して貫通し、上側の地層40、下側の地層42の間に存在するガスハイドレート層44の内部に、資源回収システム10の先端部に形成された資源回収装置46が挿入される。なお、上述の掘削機構38は、ガスハイドレート層44等を攪拌し、また、廃棄泥土である上側の地層40を攪拌する本発明の攪拌装置である。 Further, an excavation mechanism 38 is provided at the lower end (tip) of the resource recovery system 10, and the excavation mechanism 38 excavates and penetrates the upper stratum 40, so that the upper stratum 40 and the lower strata 42 A resource recovery device 46 formed at the tip of the resource recovery system 10 is inserted into the gas hydrate layer 44 existing therebetween. The excavation mechanism 38 described above is the stirring device of the present invention that stirs the gas hydrate layer 44 and the like and stirs the upper formation 40 that is waste mud.
資源回収装置46は、例えば、図2に示すように、資源回収システム10の多重管内部に設置された、熱エネルギ発生装置48と火力発電装置49とガス回収口68とからなる。
熱エネルギ発生装置48は、給水管56、蒸気発生装置58、過熱蒸気生成装置60、ならびにフィルタ67からなり、給水管56は、蒸気供給管64によって筒状部材61に接続される。また、蒸気発生装置58は、給水管56に設置されたヒータ62と、蒸気供給管64に設置された図示しない電磁バルブからなる。そして、過熱蒸気生成装置60は、第1の管52および第2の管54からなる筒状部材61と第2の管54に設置された高周波加熱装置66とからなる。また、フィルタ67は、外筒12の内側であって、第1の管52の開口部に設置される。なお、フィルタ67は、第1の管52の開口部から移動させることができる。
For example, as shown in FIG. 2, the resource recovery device 46 includes a thermal energy generation device 48, a thermal power generation device 49, and a gas recovery port 68 installed inside the multiple pipe of the resource recovery system 10.
The thermal energy generator 48 includes a water supply pipe 56, a steam generator 58, a superheated steam generator 60, and a filter 67, and the water supply pipe 56 is connected to the cylindrical member 61 by a steam supply pipe 64. The steam generator 58 includes a heater 62 installed in the water supply pipe 56 and an electromagnetic valve (not shown) installed in the steam supply pipe 64. The superheated steam generator 60 includes a cylindrical member 61 composed of a first tube 52 and a second tube 54 and a high-frequency heating device 66 installed on the second tube 54. Further, the filter 67 is installed inside the outer cylinder 12 and in the opening of the first pipe 52. The filter 67 can be moved from the opening of the first tube 52.
給水管56は、蒸気発生装置58に蒸気発生のための水を供給する。水は給水管56を通って、第1の管52および第2の管54からなる筒状部材61の手前に設置されたヒータ62によって加熱され、蒸気となって筒状部材61に対して傾斜して接続された蒸気供給管64から筒状部材61の第2の管54に噴出される。
蒸気発生装置58のヒータ62は、給水管56を通る水を加熱して蒸気とし、蒸気供給管64へ蒸気を噴出させる。蒸気発生装置58の図示しない電磁バルブは、上述の制御装置32からの制御信号に基づいてその開閉を行う。図示しない電磁バルブが開放されると、蒸気が蒸気供給管64より筒状部材61内に噴出される。
The water supply pipe 56 supplies water for steam generation to the steam generator 58. The water passes through the water supply pipe 56, is heated by a heater 62 installed in front of the cylindrical member 61 including the first pipe 52 and the second pipe 54, and becomes steam to be inclined with respect to the cylindrical member 61. It is ejected from the steam supply pipe 64 connected to the second tube 54 of the tubular member 61.
The heater 62 of the steam generator 58 heats the water passing through the water supply pipe 56 into steam, and jets the steam to the steam supply pipe 64 . An electromagnetic valve (not shown) of the steam generator 58 opens and closes based on the control signal from the control device 32 described above. When an electromagnetic valve (not shown) is opened, steam is ejected from the steam supply pipe 64 into the cylindrical member 61.
過熱蒸気生成装置60の筒状部材61は、第1の管52および第2の管54によって構成され、第1の管52および第2の管54は、それぞれガスハイドレート層に向かって傾斜して開口している。
また、蒸気供給管64は、第2の管54に接続され、第1の管52の方向に傾斜して開口している。
The tubular member 61 of the superheated steam generator 60 is constituted by a first tube 52 and a second tube 54, and the first tube 52 and the second tube 54 are inclined toward the gas hydrate layer, respectively. Open.
In addition, the steam supply pipe 64 is connected to the second pipe 54 and opens in an inclined manner toward the first pipe 52.
また、過熱蒸気生成装置60の高周波加熱装置66は、第2の管54の周囲にそれぞれ配置され、蒸気供給管64から筒状部材61内に噴出された蒸気を更に加熱し、過熱蒸気を生成する。なお、ここで用いる高周波電磁波としては、周波数が数百メガヘルツ〜数十テラヘルツ程度のものが好適に用いられる。特に、ガスハイドレートの分解作用に用いる周波数(概ね、数百〜数千メガヘルツ)の電磁波と、ガスハイドレートの内部に奥深くまで浸透し、ガスハイドレートの分解作用を促進する作用があるテラヘルツ級の周波数の電磁波と、適宜組み合わせて用いることも有効である。 Moreover, the high frequency heating device 66 of the superheated steam generation device 60 is disposed around each of the second pipes 54 and further heats the steam ejected from the steam supply pipe 64 into the cylindrical member 61 to generate superheated steam. To do. In addition, as a high frequency electromagnetic wave used here, a thing with a frequency of about several hundred megahertz-dozens of terahertz is used suitably. In particular, the terahertz class has the effect of accelerating the decomposition of gas hydrate by penetrating deeply into the inside of the gas hydrate and electromagnetic waves of the frequency (generally hundreds to thousands of megahertz) used for the decomposition of gas hydrate. It is also effective to use an appropriate combination with electromagnetic waves having the above frequency.
フィルタ67は、外筒12の内側であって、制御装置32からの制御信号により筒状部材61の第1の管52の開口部を覆うように設置され、制御装置32からの制御信号により取り外し可能である。フィルタ67は、例えば、資源回収システム10の外筒12の内周面に沿った筒状のワイヤフィルタによってそれぞれ構成されてもよい。また、フィルタ67は、例えば、火力発電装置49により電力を供給されたモータ等によって上下に移動してもよく、また、蒸気圧によって上下に移動してもよい。 Filter 67, an inner of the outer cylinder 12, is installed so as to a control signal from the control unit 32 covers the opening of the first tube 52 of the tubular member 61, remove the control signal from the control unit 32 possible it is. The filter 67 may be configured by, for example, a cylindrical wire filter along the inner peripheral surface of the outer cylinder 12 of the resource recovery system 10. Further, the filter 67 may be moved up and down by, for example, a motor supplied with electric power from the thermal power generation device 49, or may be moved up and down by vapor pressure.
また、火力発電装置49は、可燃ガス供給管70、空気供給管72、燃焼室74、バーナ76、およびタービン78と、ロータ80およびステータ82からなる発電機と、回転軸84と、排気路86とによって構成される。
可燃ガス供給管70および空気供給管72は、外部から可燃ガスおよび空気を、それぞれ独立して燃焼室74へ供給する。
燃焼室74では、燃焼室74手前に設置されたバーナ76によって可燃ガス供給管70および空気供給管72から供給された可燃ガスおよび空気が混合されて燃焼され、燃焼ガスが発生する。
タービン78は、その回転ブレードが、図示しない軸受装置で回転可能に支持された回転軸84によって発電機のロータ80と連結されており、燃焼室74の後ろに設置され、高速の燃料ガスを供給されることで高速回転する。
The thermal power generation device 49 includes a combustible gas supply pipe 70, an air supply pipe 72, a combustion chamber 74, a burner 76, a turbine 78, a generator including a rotor 80 and a stator 82, a rotating shaft 84, and an exhaust path 86. It is comprised by.
The combustible gas supply pipe 70 and the air supply pipe 72 supply the combustible gas and air to the combustion chamber 74 independently from the outside.
In the combustion chamber 74, the combustible gas and air supplied from the combustible gas supply pipe 70 and the air supply pipe 72 are mixed and burned by the burner 76 installed in front of the combustion chamber 74, and combustion gas is generated.
The turbine 78 is connected to the rotor 80 of the generator by a rotating shaft 84 rotatably supported by a bearing device (not shown), and is installed behind the combustion chamber 74 to supply high-speed fuel gas. It rotates at high speed.
発電機は、回転可能なロータ80と、ステータ82とからなり、ロータ80がステータ82に対して回転することで発電が行われる。
ロータ80は、上述のタービン78と回転軸84によって連結されるため、タービン78が回転することで回転される。また、ステータ82は、ロータ80の回転を受けて発電し、蒸気発生装置58のヒータ62、ならびに図示しない電磁バルブ、過熱蒸気生成装置60の高周波加熱装置66などに電力を供給する。
The generator includes a rotatable rotor 80 and a stator 82, and power is generated by the rotor 80 rotating with respect to the stator 82.
Since the rotor 80 is connected by the turbine 78 and the rotating shaft 84, the rotor 78 is rotated by the rotation of the turbine 78. The stator 82 receives the rotation of the rotor 80 to generate electric power, and supplies power to the heater 62 of the steam generator 58, an electromagnetic valve (not shown), the high-frequency heating device 66 of the superheated steam generator 60, and the like.
排気路86は、燃焼室74で燃焼した燃焼ガスを外部に排気するが、本実施形態では、その途中で廃熱タービンとして再びタービン78を回転させて発電効率を高めている。また、排気路86は、資源回収システム10の外周部に戻ることによって、周囲のガスハイドレート層を加熱し、また、給水管56の外側を還流して、給水管56内の水の凍結を防止する。なお、排気路86は、排気方向の流れを作り出す図示しないブロワを備えていてもよい。ブロワによって排気方向の流れを作り出すことで、排気をスムーズに行うことができる。また、排気路86は、例えば、外筒12に設置された図示しない開口部に接続され、排気路86を通って冷めた排気は、図示しない開口部を通じて海中等に排気されてもよい。なお、図示しない開口部は、排気の際、海水等の浸入を防ぎつつ海中等で開口する。 The exhaust path 86 exhausts the combustion gas burned in the combustion chamber 74 to the outside. In the present embodiment, the turbine 78 is rotated again as a waste heat turbine in the middle of the exhaust path 86 to increase the power generation efficiency. Further, the exhaust passage 86 heats the surrounding gas hydrate layer by returning to the outer peripheral portion of the resource recovery system 10, and refluxes the outside of the water supply pipe 56 to freeze the water in the water supply pipe 56. To prevent. The exhaust path 86 may include a blower (not shown) that creates a flow in the exhaust direction. By creating a flow in the exhaust direction with the blower, exhaust can be performed smoothly. The exhaust path 86 is connected to, for example, an opening (not shown) installed in the outer cylinder 12, and the exhaust gas cooled through the exhaust path 86 may be exhausted into the sea or the like through an opening (not shown). In addition, the opening part which is not illustrated opens in the sea etc., preventing intrusion of seawater etc. in the case of exhaust_gas | exhaustion.
ガス回収口68は、過熱蒸気の熱エネルギによって加熱され、溶融して流動するようになったガスハイドレート(ガス)を回収し、回収管16へ搬送する。なお、ガス回収口68には、ガスの回収に際して土砂や砂礫などの異物が混入しないように、図示しないストレーナおよびフィルタが設置されている。 The gas recovery port 68 recovers the gas hydrate (gas) that has been heated by the heat energy of the superheated steam and has melted and flowed, and transports it to the recovery pipe 16. The gas recovery port 68 is provided with a strainer and a filter (not shown) so that foreign matter such as earth and sand and gravel does not enter during gas recovery.
次に、本発明の実施の形態1に係る資源回収システム10のガス回収動作について説明する。
資源回収システム10は、その先端に設置された掘削機構38によって海中の上側の地層40を掘り進み、海中の上側の地層40と下側の地層42との間に存在するガスハイドレート層44内部に到達して、資源回収装置46をガスハイドレート層44内部に設置する。
なお、掘削の際、資源回収装置46の熱エネルギ発生装置48は、図示しない電磁バルブを閉止し、蒸気供給管64に水が逆流するのを防ぎ、また、蒸気供給管64の内部へ土砂や砂礫などが入るのを防いでいる。
Next, the gas recovery operation of the resource recovery system 10 according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
The resource recovery system 10 digs the upper formation 40 in the sea by an excavation mechanism 38 installed at the tip of the resource recovery system 10, and the inside of the gas hydrate layer 44 existing between the upper formation 40 and the lower formation 42 in the sea. And the resource recovery device 46 is installed inside the gas hydrate layer 44.
During excavation, the thermal energy generation device 48 of the resource recovery device 46 closes an electromagnetic valve (not shown) to prevent water from flowing back into the steam supply pipe 64, Prevents gravel from entering.
資源回収装置46の熱エネルギ発生装置48は、制御装置よりガスハイドレート回収の制御信号を受けて、図示しない電磁バルブを開放し、ヒータ62によって加熱された蒸気を蒸気供給管64を通して第2の管54へ供給する。第2の管54へ噴出された蒸気は、第2の管54の周囲に設置された高周波加熱装置66によって、更に加熱されて過熱蒸気とされ、高速の気流となって第2の管54の開口部よりガスハイドレート層に向かって噴出されて、周囲のガスハイドレートを加熱してガスと水とに分離する。ガスハイドレート層に向かって噴出された高速の気流は、ガスと水と蒸気とを含む循環流となり、その循環流の一部は、第1の管52の開口部の前面に設置されたフィルタ67を通って第1の管52に還流する流れとなる。この還流は、蒸気供給管64から供給される蒸気と共に、第2の管54の周囲に設置された高周波加熱装置66によって再び過熱され、第2の管54の開口部より再び噴出される。 The thermal energy generation device 48 of the resource recovery device 46 receives a control signal for gas hydrate recovery from the control device, opens an electromagnetic valve (not shown), and passes the steam heated by the heater 62 through the steam supply pipe 64 to the second. Supply to tube 54. The steam ejected to the second pipe 54 is further heated to a superheated steam by a high-frequency heating device 66 installed around the second pipe 54, and becomes a high-speed air stream. It is ejected from the opening toward the gas hydrate layer, and the surrounding gas hydrate is heated and separated into gas and water. The high-speed airflow ejected toward the gas hydrate layer becomes a circulation flow containing gas, water, and steam, and a part of the circulation flow is a filter installed in front of the opening of the first pipe 52. The flow returns to the first pipe 52 through 67. The reflux is superheated again by the high-frequency heating device 66 installed around the second pipe 54 together with the steam supplied from the steam supply pipe 64, and ejected from the opening of the second pipe 54 again.
回収口68は、過熱蒸気の熱エネルギによって加熱され、溶融して流動するようになったガスハイドレートの循環流より、ガスを回収し、回収したガスを回収管16へ搬送する。なお、回収口68は、ストレーナおよびフィルタが設置されているため、水や不純物が取り除かれ、ガスのみが回収管16に回収される。 The recovery port 68 recovers the gas from the circulating flow of the gas hydrate heated by the heat energy of the superheated steam and flowing into the recovery pipe 16 and transports the recovered gas to the recovery pipe 16. In addition, since the strainer and the filter are installed in the collection port 68, water and impurities are removed, and only the gas is collected in the collection pipe 16.
実施の形態1に係る資源回収システムは、上述の資源回収装置46を備えることで、過熱蒸気による循環流によってガスハイドレートをハイドレートガスに分解しつつ回収を行うため、効率的な資源回収を行うことができる。また、上述のガスハイドレートに限定されず、レアメタルに関しても過熱蒸気による循環流を用いてガスハイドレートと同様に回収することができる。また、レアメタル回収に関して、過熱蒸気の代わりに可燃ガスまたは二酸化炭素ガスを用いてもよい。 The resource recovery system according to the first embodiment includes the resource recovery device 46 described above, and performs recovery while decomposing gas hydrate into hydrate gas by a circulating flow of superheated steam. It can be carried out. Further, the present invention is not limited to the above-described gas hydrate, and the rare metal can be recovered in the same manner as the gas hydrate using a circulating flow of superheated steam. For rare metal recovery, combustible gas or carbon dioxide gas may be used instead of superheated steam.
図3は、本発明の実施の形態1に係る資源回収システムにおいて、ガスまたはレアメタル回収の事前準備を説明する説明図である。
図3に示すように、実施の形態1に係る資源回収システムは、廃棄機構87と廃棄路88とを備える。廃棄機構87は、図示しない掘削機構によって掘削された、ガスハイドレート層またはレアメタル層44に到達するまでの上側の地層40の廃棄泥土を海中(海底面よりも上側)に移送する。また、廃棄路88は、既に、ガスハイドレートまたはレアメタルの回収された隣接する中空杭50Cの内側に通じている。廃棄機構87は、移送した廃棄泥土を廃棄路88を通じて中空杭50C内部に廃棄する。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining advance preparation for gas or rare metal recovery in the resource recovery system according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in FIG. 3, the resource recovery system according to the first embodiment includes a discard mechanism 87 and a discard path 88. The disposal mechanism 87 transfers the waste mud of the upper formation 40 excavated by a drilling mechanism (not shown) until reaching the gas hydrate layer or the rare metal layer 44 into the sea (above the sea bottom). Further, the disposal path 88 is already connected to the inside of the adjacent hollow pile 50C from which the gas hydrate or rare metal has been recovered. The disposal mechanism 87 discards the transferred waste mud into the hollow pile 50 </ b> C through the disposal path 88.
廃棄機構87は、原則として、廃棄泥土を廃棄路88を通じて中空杭50C内部に廃棄することができればどのような構成であってもよく、また、廃棄路88は、既に資源回収がなされた隣接する中空杭50Cの内部に通じており、廃棄泥土を隣接する中空杭50Cの内部に廃棄できるものであれば、どのようなものでもよい。廃棄機構87としては、例えば、スクリュ羽根等によって廃棄泥土を移送するものでもよく、また、上述の掘削機構38、熱エネルギ発生装置48、高圧送液管15の先端部、および回収管16先端部等によって構成され、掘削機構38(攪拌装置)によって攪拌された廃棄泥土を高圧送液管によって送液された高温高圧の水または高温高圧の液体ガスによって廃棄泥液とし、廃棄泥液を回収管16によって回収するものであってもよい。
なお、通常、隣接する中空杭50Aと中空杭50Cとの間では、ガスハイドレート層またはレアメタル層の存在する深さやそれらの厚さに大きな違いは無いと考えられるため、隣接中空杭50Aの全ての廃棄泥土を、隣接する中空杭50Cの内側に廃棄することができる。
In principle, the disposal mechanism 87 may have any configuration as long as the waste mud can be disposed inside the hollow pile 50C through the disposal path 88, and the disposal path 88 is adjacent to the resource that has already been recovered. Any material can be used as long as it communicates with the inside of the hollow pile 50C and can discard the waste mud into the inside of the adjacent hollow pile 50C. The disposal mechanism 87, for example, may be one to transfer the waste mud by screw blades or the like, also, the drilling mechanism 38 described above, heat energy generating device 48, the tip portion of the high-pressure liquid feed pipe 15, and the recovery pipe 16 tip The waste mud agitated by the excavation mechanism 38 (stirring device) is made into a waste mud with high-temperature / high-pressure water or high-temperature / high-pressure liquid gas fed by a high-pressure feed pipe, and the waste mud is collected into a recovery pipe 16 may be collected.
In general, it is considered that there is no significant difference in the depth and thickness of the gas hydrate layer or the rare metal layer between the adjacent hollow pile 50A and the hollow pile 50C. Can be disposed inside the adjacent hollow pile 50C.
図4は、本発明の実施の形態1に係る資源回収システムの杭打ち装置の平面図であり、図5は、図4に示す杭打ち装置の杭打ち時の側面図である。
杭打ち装置90は、本体支持部92と、杭把持部94とからなり、本体支持部92は、第1の脚部93Aと第2の脚部93Bとを備え、杭把持部94は、2つの腕部95を備える。
本体支持部92は、既に杭打ちされた中空杭50に第1の脚部93Aおよび第2の脚部93Bの少なくとも一方を嵌合させて杭打ち装置90の足場とし、杭打ち装置90を海底に固定する。
4 is a plan view of the pile driving device of the resource recovery system according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 5 is a side view of the pile driving device shown in FIG. 4 at the time of pile driving.
The pile driving device 90 includes a main body support portion 92 and a pile gripping portion 94. The main body support portion 92 includes a first leg portion 93A and a second leg portion 93B. Two arm portions 95 are provided.
The main body support portion 92 is used as a scaffold for the pile driving device 90 by fitting at least one of the first leg portion 93A and the second leg portion 93B to the hollow pile 50 that has already been piled, and the pile driving device 90 is used as the seabed. Secure to.
杭把持部94は、2つの腕部95の間の間隔を広げ、また、中空杭50の大きさに応じて、2つの腕部95を角度を付けて開き、または、2つの腕部95を角度を付けて閉じることで杭打ちする中空杭50を把持し、本体支持部92の第1の脚部93Aおよび第2の脚部93Bの少なくとも一方を足場として、杭把持部94が、上下に動くことで、把持した中空杭50を海底40へ圧入する。
なお、上述のとおり、杭把持部94は、中空杭50の大きさに応じて杭把持部94の間隔および開閉角度を変えることで、様々な太さの中空杭に対応することができる。
The pile gripping portion 94 widens the distance between the two arm portions 95, and opens the two arm portions 95 at an angle or opens the two arm portions 95 according to the size of the hollow pile 50. a hollow pile 50 for piling by closing at an angle to grasp, as a scaffold at least one of the first leg portion 93A and the second leg portion 93 B of the main body support portion 92, pile gripper 94, the vertical The gripped hollow pile 50 is press-fitted into the seabed 40.
In addition, as above-mentioned, the pile holding part 94 can respond | correspond to the hollow pile of various thickness by changing the space | interval and opening-and-closing angle of the pile holding part 94 according to the magnitude | size of the hollow pile 50. FIG.
また、杭打ち装置90は、中空杭50を蓋部51によって封止し、資源回収装置46を中空杭50の内部に設置する封止切替装置を兼ねる。封止切替装置は、中空杭50において上述の資源回収が終わると、資源回収の行われた中空杭50から資源回収の行われていない他の中空杭50へ、資源回収装置46の切り替えを行う。蓋部51による中空杭50の封止や、資源回収装置46の設置は、上述の杭把持部94によって行われる。 The pile driving device 90 also serves as a sealing switching device that seals the hollow pile 50 with the lid 51 and installs the resource recovery device 46 inside the hollow pile 50. When the above-described resource recovery is completed in the hollow pile 50, the sealing switching device switches the resource recovery device 46 from the hollow pile 50 in which resource recovery has been performed to another hollow pile 50 in which resource recovery has not been performed. . The sealing of the hollow pile 50 by the lid 51 and the installation of the resource recovery device 46 are performed by the above-described pile gripping portion 94.
次に、本発明の実施の形態1に係る資源回収システムの杭打ち装置の杭打ち動作について説明する。
図6は、資源回収システムに係る杭打ち装置90の杭打ち手順を説明する説明図である。図4および図5に示す杭打ち装置90は、本体支持部92が第1の脚部93Aおよび第2の脚部93Bの2つの脚部を備え、それぞれの脚部が中空杭50に嵌合して足場を形成し、本体支持部92を海底40に固定するが、既に杭打ちされ、海底面に埋められた中空杭50に嵌合して本体支持部92を海底40に固定する脚部は1つでもよい。
例えば、本体支持部92の第1の脚部93Aが、位置Aに示す中空杭50と嵌合して位置Aに示す中空杭50を足場とし、位置Aに示す中空杭50の周囲に他の中空杭50が杭打ちされてない場合、杭打ち装置90は、例えば、位置1から位置6(位置1〜位置5:破線部分、位置6:実線部分)まで、順次、中空杭50を杭打ちする。
Next, a pile driving operation of the pile driving apparatus of the resource recovery system according to Embodiment 1 of the present invention will be described.
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a pile driving procedure of the pile driving apparatus 90 according to the resource recovery system. In the pile driving device 90 shown in FIGS. 4 and 5, the main body support portion 92 includes two legs, a first leg 93 </ b> A and a second leg 93 </ b> B, and each leg fits into the hollow pile 50. Then, the scaffolding is formed and the main body support portion 92 is fixed to the seabed 40, but the leg portions that are already piled and fitted into the hollow pile 50 buried in the seabed to fix the main body support portion 92 to the seabed 40. May be one.
For example, the first leg 93 </ b> A of the main body support portion 92 is fitted with the hollow pile 50 shown in the position A and the hollow pile 50 shown in the position A is used as a scaffold, and other hollow piles 50 shown in the position A are placed around the hollow pile 50 shown in the position A. If hollow piles 50 are not staked, piling device 90, for example, the position from position 1 6 (position 1 to position 5: 2.0 line portion, position 6: solid line) to sequentially hollow pile 50 pile Strike.
位置Aに示す中空杭50の周囲の位置1から位置6まで中空杭50を打ち終えた後、杭打ち装置90は、例えば、足場を位置Aの中空杭50から位置B(位置6)の中空杭50に変更する。例えば、中空杭50と嵌合していない本体支持部92の第2の脚部93Bを位置Bの中空杭50と嵌合させ、本体支持部92の第1の脚部93Aを位置Aの中空杭50から外すことで、本体支持部92の足場が位置Aの中空杭50から位置Bの中空杭50へ移動する。
そして、杭打ち装置90は、位置Bの中空杭50の周囲で、杭打ちされていない位置7から位置9(一点鎖線部分)まで、順次、中空杭50を杭打ちする。位置Bの中空杭50の周囲の杭打ちを終えた後、上述と同様に、本体支持部92の足場を位置Bから位置A以外の中空杭50へ変更し、まだ杭打ちされていない海底40に中空杭50を杭打ちする。
After finishing the hollow pile 50 from the position 1 to the position 6 around the hollow pile 50 shown in the position A, the pile driving device 90, for example, moves the scaffold from the hollow pile 50 in the position A to the hollow in the position B (position 6). Change to pile 50. For example, the second leg portion 93B of the main body support portion 92 that is not fitted to the hollow pile 50 is fitted to the hollow pile 50 at the position B, and the first leg portion 93A of the main body support portion 92 is hollow at the position A. By removing from the pile 50, the scaffolding of the main body support portion 92 moves from the hollow pile 50 at the position A to the hollow pile 50 at the position B.
Then, the pile driving device 90 sequentially piles the hollow pile 50 around the hollow pile 50 at the position B from the position 7 where the pile is not piled up to the position 9 (one-dot chain line portion). After finishing the pile driving around the hollow pile 50 at the position B, the scaffolding of the main body support portion 92 is changed from the position B to the hollow pile 50 other than the position A in the same manner as described above. The hollow pile 50 is piled up.
また、上述のとおり、杭打ち装置90は、封止切替装置を兼ねており、中空杭50を杭打ち後、蓋部51によって中空杭50を封止し、中空杭50内に資源回収装置46を設置する。また、杭把持部94によって、資源回収後の中空杭50から、杭打ちされた資源回収前の中空杭50へ、資源回収装置46の設置を切り替える。 Moreover, as described above, the pile driving device 90 also serves as a sealing switching device. After pile driving the hollow pile 50, the hollow pile 50 is sealed by the lid 51, and the resource recovery device 46 is placed in the hollow pile 50. Is installed. Moreover, installation of the resource collection | recovery apparatus 46 is switched by the pile holding | grip part 94 from the hollow pile 50 after resource collection to the hollow pile 50 before piled resource collection.
本発明の実施の形態1に係る資源回収システムは、杭打ち装置90を備え、上述のとおり、海底40に順次中空杭50を杭打ちし、順次資源回収を行うことで、資源の含まれていない海底40部分の土砂を海面まで上げることなく廃棄することができ、ガスハイドレート層からのガス回収およびレアメタル層からのレアメタル回収を海底40の泥土を産業廃棄物とすることなく効率よく行うことができる。 The resource recovery system according to Embodiment 1 of the present invention includes the pile driving device 90, and as described above, the hollow piles 50 are sequentially piled on the seabed 40, and the resources are collected by sequentially collecting the resources. It is possible to dispose of the earth and sand of 40 seabeds without raising to the sea level, and to efficiently recover the gas from the gas hydrate layer and the rare metal from the rare metal layer without using the mud of the seabed 40 as industrial waste. Can do.
実施の形態2
図7(A)は、本発明の実施の形態2に係る資源回収システムの資源回収管を示す外観図であり、(B)はその断面図である。
図7(A)、(B)に示すように、資源回収管100は、同一方向にらせん状に巻かれた発熱帯101と、同じく同一方向にらせん状に巻かれた絶縁帯102とによって構成され、一定間隔で孔部103を備える。
Embodiment 2
FIG. 7A is an external view showing a resource recovery pipe of a resource recovery system according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view thereof.
As shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B), the resource recovery pipe 100 is constituted by a tropical zone 101 spirally wound in the same direction and an insulating band 102 similarly spirally wound in the same direction. The holes 103 are provided at regular intervals.
発熱帯101は、直流電流または交流電流を通すことで発熱する発熱部材を含むことで構成される。発熱部材としては公知の各種金属部材または炭素部材が挙げられる。
また、絶縁帯102は、絶縁材料によって構成され、発熱帯101の間の電流の漏れを防ぎ、絶縁帯102には、一定間隔で孔部103が形成される。
The tropical zone 101 is configured by including a heat generating member that generates heat by passing a direct current or an alternating current. Examples of the heat generating member include various known metal members and carbon members.
The insulating band 102 is made of an insulating material and prevents leakage of current between the tropics 101, and holes 103 are formed in the insulating band 102 at regular intervals.
資源回収管100は、発熱帯101に電流が流され、水、液体ガス、またはこれらの混合液を加熱しつつ送液し、また、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層からのガスやレアメタルの混合された泥液を加熱しつつ回収する場合に利用される。なお、液体ガスとしては、液化された石油ガスまたは液化された二酸化炭素ガス等が用いられる。
また、孔部103は、資源回収管100によって送液され、発熱帯101によって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。なお、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。また、孔部103は、絶縁帯102に形成されているが、発熱帯101に形成されてもよい。
資源回収管100は、発熱帯101を備えることで、送液時の高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液の凍結を防ぎ、また、資源回収時の回収資源の凍結を防ぐ。
The resource recovery pipe 100 is supplied with an electric current through the tropical zone 101 and supplies water, liquid gas, or a mixture thereof while heating, and also supplies gas from the gas hydrate layer, rare metal layer, or shale layer. It is used when recovering mud mixed with rare metals while heating. As the liquid gas, liquefied petroleum gas, liquefied carbon dioxide gas or the like is used.
Further, the hole 103 discharges the high-temperature and high-pressure water, liquid gas, or a mixture thereof, which is fed by the resource recovery pipe 100 and heated by the tropical zone 101, to the gas hydrate layer or the rare metal layer. In the case of recovery of shale gas from the shale layer, gel or the like used for hydraulic fracturing is discharged to the shale layer. Moreover, although the hole 103 is formed in the insulating band 102, it may be formed in the tropical zone 101.
The resource recovery pipe 100 is provided with the tropical zone 101 to prevent freezing of high-temperature and high-pressure water, liquid gas, or a mixture thereof at the time of liquid feeding, and also prevents freezing of the recovered resources at the time of resource recovery.
実施の形態3
図8は、本発明の実施の形態3に係る資源回収管を示す断面図である。
図8に示すように、資源回収管110は、外側の送液管110Aと内側の回収管110Bとからなる二重管の構造を備える。外側の送液管110Aは、実施の形態2に係る資源回収管100と同じ構成を備え、同一方向にらせん状に巻かれた発熱帯111と、同じく、同一方向にらせん状に巻かれた絶縁帯112とを有し、絶縁帯112に孔部113を有する。また、内側の回収管110Bは、発熱帯等の構成を備えない公知の管材によって構成される。
資源回収管110は、外側の送液管110Aによって送液を行い、外側の送液管110Aに設けられた孔部103から、外側送液管110Aの発熱帯111によって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。また、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。
また、内側の回収管110Bは、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、およびシェール層からのシェールガス回収を行う。
Embodiment 3
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a resource recovery pipe according to Embodiment 3 of the present invention.
As shown in FIG. 8, the resource recovery pipe 110 has a double-pipe structure including an outer liquid supply pipe 110A and an inner recovery pipe 110B. The outer liquid supply pipe 110A has the same configuration as the resource recovery pipe 100 according to the second embodiment, and the insulating layer wound in the same direction as the tropics 111 wound in the same direction. The insulating band 112 has a hole 113. Further, the inner collection pipe 110B is formed of a known pipe material that does not have a structure such as a tropical zone.
The resource recovery pipe 110 carries out liquid feeding by the outer liquid feeding pipe 110A, and high-temperature and high-pressure water heated by the tropical zone 111 of the outer liquid feeding pipe 110A from the hole 103 provided in the outer liquid feeding pipe 110A. , Liquid gas, or a mixture thereof is discharged into the gas hydrate layer or the rare metal layer. In the case of recovery of shale gas from the shale layer, gel or the like used for hydraulic fracturing is discharged to the shale layer.
Further, the inner recovery pipe 110B performs gas recovery from the gas hydrate layer, rare metal recovery from the rare metal layer, and shale gas recovery from the shale layer.
実施の形態4
図9は、本発明の実施の形態4に係る資源回収管を示す断面図である。
図9に示すように、資源回収管120は、外側の送液管120Aと内側の回収管120Bとからなる二重管の構造を備える。外側の送液管120Aは、一定間隔で孔部123が形成された中空管である。また、内側の回収管120Bは、実施の形態2に係る資源回収管100と同様の構成を備え、らせん状に形成された発熱帯121と絶縁帯122とを有する。
Embodiment 4
FIG. 9 is a sectional view showing a resource recovery pipe according to Embodiment 4 of the present invention.
As shown in FIG. 9, the resource recovery pipe 120 has a double-pipe structure composed of an outer liquid feed pipe 120A and an inner recovery pipe 120B. The outer liquid feeding pipe 120A is a hollow pipe in which holes 123 are formed at regular intervals. Further, the inner recovery pipe 120B has a configuration similar to that of the resource recovery pipe 100 according to Embodiment 2, and includes a tropical region 121 and an insulating band 122 formed in a spiral shape.
資源回収管120は、実施の形態3の資源回収管110と同様、外側の送液管120Aによって送液を行い、外側の送液管120Aに設けられた孔部123から、内側の回収管120Bの発熱帯121によって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。また、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。
また、内側の回収管120Bは、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、およびシェール層からのシェールガス回収を行う。
Similarly to the resource recovery pipe 110 of the third embodiment, the resource recovery pipe 120 supplies liquid by the outer liquid supply pipe 120A, and the inner recovery pipe 120B from the hole 123 provided in the outer liquid supply pipe 120A. The high-temperature and high-pressure water, liquid gas, or mixture thereof heated by the tropical zone 121 is discharged to the gas hydrate layer or the rare metal layer. In the case of recovery of shale gas from the shale layer, gel or the like used for hydraulic fracturing is discharged to the shale layer.
The inner recovery pipe 120B performs gas recovery from the gas hydrate layer, rare metal recovery from the rare metal layer, and shale gas recovery from the shale layer.
実施の形態5
図10は、本発明の実施の形態5に係る資源回収管を示す断面図である。
図10に示すように、資源回収管130は、外側の送液管130Aと内側の回収管130Bとからなる二重管の構造を備える。外側の送液管130Aおよび内側の回収管130Bは、実施の形態2と同様、同一方向にらせん状に巻かれた発熱帯131A、131Bおよび同じく同一方向にらせん状に巻かれた絶縁帯132A、132Bによって構成される。また、外側の送液管130Aは、絶縁帯132Aに一定間隔で形成された孔部133を備える。
資源回収管130は、実施の形態3の資源回収管110と同様、外側の送液管130Aによって送液を行い、外側の送液管130Aに設けられた孔部133から、外側の回収管130Aの発熱帯131Aおよび内側の回収管130Bの発熱帯131Bによって加熱された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液を、ガスハイドレート層またはレアメタル層に放出する。また、シェール層からのシェールガスの回収の場合には、水圧破砕に用いるジェル等をシェール層に対して放出する。
また、内側の回収管130Bは、ガスハイドレート層からのガス回収、レアメタル層からのレアメタル回収、およびシェール層からのシェールガス回収を行う。
Embodiment 5
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a resource recovery pipe according to Embodiment 5 of the present invention.
As shown in FIG. 10, the resource recovery pipe 130 has a double-pipe structure including an outer liquid supply pipe 130A and an inner recovery pipe 130B. As in the second embodiment, the outer liquid supply pipe 130A and the inner recovery pipe 130B are formed from the tropical zones 131A and 131B that are spirally wound in the same direction and the insulation band 132A that is also spirally wound in the same direction. 132B. Further, the outer liquid feeding pipe 130A includes holes 133 formed at regular intervals in the insulating band 132A.
Similarly to the resource recovery pipe 110 of the third embodiment, the resource recovery pipe 130 supplies liquid by the outer liquid supply pipe 130A, and the outer recovery pipe 130A is provided from the hole 133 provided in the outer liquid supply pipe 130A. The high-temperature and high-pressure water, liquid gas, or a mixture thereof heated by the tropical zone 131A and the tropical zone 131B of the inner collection pipe 130B is discharged to the gas hydrate layer or the rare metal layer. In the case of recovery of shale gas from the shale layer, gel or the like used for hydraulic fracturing is discharged to the shale layer.
The inner recovery pipe 130B performs gas recovery from the gas hydrate layer, rare metal recovery from the rare metal layer, and shale gas recovery from the shale layer.
実施の形態6
なお、実施の形態2〜実施の形態5における発熱帯101、111、121、131A、131Bと絶縁帯102、112、122、132A、132Bとは、それぞれ同一方向にらせん状に巻かれた構造をとることで、資源回収管を形成するが、発熱帯を複数本設け、また、それぞれの発熱帯に対して絶縁帯を設けることで、同一方向に巻かれた多重のらせん状の構造をとることもできる。例えば、資源回収管は、それぞれ独立した3本の発熱帯によって構成されてもよい。
図11は、本発明の実施の形態6に係る資源回収管の外観図である。図11に示すように、資源回収管140は、それぞれ独立した第1の発熱帯141A、第2の発熱帯141B、および第3の発熱帯141Cと、それぞれの間に形成される第1の絶縁帯142A、第2の絶縁帯142B、および第3の絶縁帯142Cによって構成される。また、第1の絶縁帯142Aには第1の孔部143Aが設置され、第2の絶縁帯142Bには第2の孔部143Bが設置され、第3の絶縁帯142Cには第3の孔部143Cが設置される。
なお、本実施形態の多重のらせん状の構造は、実施の形態2〜実施の形態5の資源回収管に適用することができる。
Embodiment 6
In addition, the tropical zones 101 , 111, 121, 131A, 131B and the insulating bands 102 , 112, 122, 132A, 132B in the second to fifth embodiments each have a structure wound in a spiral shape in the same direction. In this way, a resource recovery pipe is formed, but multiple tropics are provided, and an insulation band is provided for each tropics, thereby forming a multiple spiral structure wound in the same direction. You can also. For example, the resource recovery pipe may be constituted by three independent tropical zones.
FIG. 11 is an external view of a resource recovery pipe according to Embodiment 6 of the present invention. As shown in FIG. 11, the resource recovery pipe 140 includes a first insulation formed between each of the first tropics 141A, the second tropics 141B, and the third tropics 141C. The band 142A, the second insulating band 142B, and the third insulating band 142C are included. The first insulating band 142A is provided with a first hole 143A, the second insulating band 142B is provided with a second hole 143B, and the third insulating band 142C is provided with a third hole. Part 143C is installed.
Note that the multiple helical structure of the present embodiment can be applied to the resource recovery pipes of the second to fifth embodiments.
実施の形態7
また、実施の形態2〜実施の形態6における発熱帯101、111、121、131A、131B、141A、141B、141Cは、絶縁帯102、112、122、132A、132B、142A、142B、142C及び142によってそれぞれが分離されているが、発熱帯からの電流の漏れが充分に抑えられる場合には、絶縁帯を設けず、発熱帯のみによって資源回収管を構成してもよい。
図12は、本発明の実施の形態7に係る資源回収管の外観図である。図12に示すように、資源回収管150は、1つの発熱帯151をらせん状巻いて繋ぎ合せることで構成される。また、発熱帯151上に複数の孔部153を備える。なお、本実施形態の絶縁帯を設けない構造は、実施の形態2〜実施の形態6の資源回収管に適用することができる。
Embodiment 7
Further , the tropical zones 101 , 111, 121, 131A, 131B, 141A, 141B, and 141C in the second to sixth embodiments are the insulating bands 102 , 112, 122, 132A, 132B, 142A, 142B, 142C, and 142, respectively. However, if current leakage from the tropical zone is sufficiently suppressed, the resource recovery pipe may be configured only by the tropical zone without providing an insulating band.
FIG. 12 is an external view of a resource recovery pipe according to Embodiment 7 of the present invention. As shown in FIG. 12, the resource recovery pipe 150 is configured by spirally winding and joining one tropical zone 151. In addition, a plurality of holes 153 are provided on the tropical zone 151. In addition, the structure which does not provide the insulating band of this embodiment can be applied to the resource recovery pipes of the second to sixth embodiments.
本発明の実施の形態2〜7に係る資源回収システムは、上述の資源回収管100、110、120、130、140及び150を備えることで、資源回収に利用する水、液体ガス、またはこれらの混合液を常時加熱しつつ送液し、また、回収資源である泥液を常時加熱しつつ回収するため、送液される混合液または回収された泥液が途中で凍結して資源回収管100、110、120、130、140及び150が詰まり、流液の流れが悪くなることがないため、効率よく資源回収を行うことができる。
なお、加熱の際の消費電力を削減するため、これら資源回収管を所定間隔で断続的に加熱してもよく、また、これら資源回収管の内部が凍結して詰まった場合に加熱するように制御してもよい。資源回収管内部の凍結による詰まりは、回収資源の単位時間あたりの回収量や、回収時の資源回収管内部の圧力を測定することで判断することができる。
また、上述の資源回収管は、一定間隔で図示しないリチウム蓄電池等の蓄電池を備え、上述の発熱帯によって資源回収管内部を加熱するのに十分な発熱量が得られるように構成される。また、資源回収管は、リチウム蓄電池等の蓄電池の代わりに上述の火力発電装置を一定間隔で備えてもよい。火力発電装置を備えることで、十分な電力を確保することができる。
The resource recovery system according to the second to seventh embodiments of the present invention includes the above-described resource recovery pipes 100 , 110, 120, 130, 140, and 150, so that water, liquid gas, or these used for resource recovery are provided. Since the mixed liquid is fed while being constantly heated, and the mud liquid that is the collected resource is collected while being constantly heated, the mixed liquid to be fed or the collected mud liquid is frozen in the middle and the resource collecting pipe 100 is recovered. 110, 120, 130, 140 and 150 are not clogged and the flow of the flowing liquid does not deteriorate, so that resource recovery can be performed efficiently.
In order to reduce power consumption during heating, these resource recovery pipes may be intermittently heated at predetermined intervals, and when the inside of these resource recovery pipes is frozen and clogged, You may control. Clogging due to freezing inside the resource recovery pipe can be determined by measuring the recovery amount of the recovered resource per unit time and the pressure inside the resource recovery pipe at the time of recovery.
Further, the above-described resource recovery pipe is provided with a storage battery such as a lithium storage battery (not shown) at regular intervals, and is configured so as to obtain a calorific value sufficient to heat the inside of the resource recovery pipe by the above-described tropical rain. In addition, the resource recovery pipe may include the above-described thermal power generation apparatus at regular intervals instead of a storage battery such as a lithium storage battery. By providing the thermal power generation device, sufficient power can be secured.
実施の形態8
また、実施の形態2〜7では、発熱帯に電流を流すことで資源回収管等の加熱を行っていたが、資源回収管等の加熱に際して、誘導加熱を用いてもよい。
図13(A)および(B)は、本発明の実施の形態8の資源回収管の外観図である。図13(A)に示すように、資源回収管160は、その内側に被加熱部材161が設置され、その外側の被加熱部材161の近傍に、誘導部162が設置される。被加熱部材161は、電気抵抗の高い部材によって構成され、誘導部162は、交流電源163に接続され、交流電源163より誘導部162へ所定の交流電流を流すことで被加熱部材161を誘導加熱する。
Embodiment 8
In the second to seventh embodiments, the resource recovery pipe or the like is heated by passing an electric current in the tropical region. However, induction heating may be used when the resource recovery pipe or the like is heated.
13A and 13B are external views of the resource recovery pipe according to the eighth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 13A, the resource recovery pipe 160 is provided with a heated member 161 on the inner side, and an induction part 162 is provided near the heated member 161 on the outer side. The member to be heated 161 is configured by a member having a high electric resistance, and the induction unit 162 is connected to the AC power source 163, and a predetermined AC current is passed from the AC power source 163 to the induction unit 162 to induce the heating of the member to be heated 161 To do.
また、図13(B)に示すように、資源回収管160自体を被加熱部材164で構成してもよい。被加熱部材161を資源回収管160に設置する必要がなく、誘導部162を設置すれば、資源回収管160のいずれの箇所であっても誘導加熱することができる。 Further, as shown in FIG. 13B, the resource recovery pipe 160 itself may be configured by a heated member 164. There is no need to install the heated member 161 in the resource recovery pipe 160, and if the induction unit 162 is installed, induction heating can be performed at any location of the resource recovery pipe 160.
実施の形態9
図14は、本発明の実施の形態9に係る資源回収システムの先端部に設置された掘削機構を示す断面図である。
掘削機構200は、資源回収管であり送液管である外管201と、資源回収管であり回収管である内管202と、内管202内部に設置された回転管203と、回転管203を軸として設置されたタービン204と、タービン204方向へ流路の方向を変更させる返し部205と、内管202と回転管203とによって構成されるベンチュリ部206と、回転管203の先端に設置されたカッターヘッド207とを備える。
Embodiment 9
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an excavation mechanism installed at the tip of the resource recovery system according to Embodiment 9 of the present invention.
The excavating mechanism 200 includes an outer pipe 201 that is a resource recovery pipe and a liquid feeding pipe, an inner pipe 202 that is a resource recovery pipe and a recovery pipe, a rotary pipe 203 installed in the inner pipe 202, and a rotary pipe 203. Is installed at the tip of the rotary tube 203 , a turbine 205 installed around the shaft 204, a return portion 205 that changes the flow path direction toward the turbine 204, an inner tube 202 and a rotary tube 203. The cutter head 207 is provided.
外管201および内管202は、例えば、上述の実施の形態2〜実施の形態8に係る資源回収管100、110、120、130、140、150及び160の先端部であり、資源回収管100、110、120、130、140、150及び160と同様の構成を備える。外管201は、内管202との間をカッターヘッド207方向に流れる流液を内管202と回転管203との間に設置されたタービン204方向に逆転させる返し部205を備える。
内管202は、回転管203と共に、ベンチュリ部206を形成し、タービン204を通って基端方向に流れる流液によるベンチュリ効果によって、回転管203の基端側を減圧する。
The outer tube 201 and the inner tube 202 are, for example, tip portions of the resource recovery tubes 100 , 110, 120, 130, 140 , 150, and 160 according to the above-described second to eighth embodiments. , 110, 120, 130, 140 , 150 and 160 . The outer pipe 201 includes a return portion 205 that reverses the flowing liquid flowing in the direction of the cutter head 207 between the outer pipe 202 and the turbine 204 installed between the inner pipe 202 and the rotary pipe 203.
The inner tube 202 forms a venturi portion 206 together with the rotating tube 203, and decompresses the proximal end side of the rotating tube 203 by the venturi effect caused by the flowing liquid flowing in the proximal direction through the turbine 204.
回転管203は、先端側をカッターヘッド207に固定され、内管202の先端側であって、内管202との間に、タービン204を備え、また、カッターヘッド207の後方であって外管201と回転管203との間に、外側流路210を形成する外側流路壁211を備える。また、回転管203は、外側流路210と連通する複数の連通孔212を備える。 The rotary tube 203 is fixed to the cutter head 207 at the distal end side, is provided with a turbine 204 between the distal end side of the inner tube 202 and the inner tube 202, and is disposed behind the cutter head 207 and is disposed on the outer tube. An outer flow path wall 211 forming an outer flow path 210 is provided between 201 and the rotary tube 203. The rotary tube 203 includes a plurality of communication holes 212 that communicate with the outer flow path 210 .
タービン204は、回転管203と一体として設置され、外管201の返し部205によって逆転された流液によって回転され、回転管203を回転させ、回転管203に固定されたカッターヘッド207を回転させる。
返し部205は、外管201の内周面から回転管の外周面に沿って延びて、先端方向に流れる液流を内管202と回転管203との間に設置されたタービン204へ逆転させる。
The turbine 204 is installed integrally with the rotary tube 203, rotated by the flowing liquid reversed by the return portion 205 of the outer tube 201, rotates the rotary tube 203, and rotates the cutter head 207 fixed to the rotary tube 203. .
The return portion 205 extends from the inner peripheral surface of the outer tube 201 along the outer peripheral surface of the rotating tube, and reverses the liquid flow flowing in the distal direction to the turbine 204 installed between the inner tube 202 and the rotating tube 203. .
ベンチュリ部206は、内管202の細経化した部分の内周面と、回転管203の外周面とによって構成され、基端方向の流液によって回転管203の基端側が減圧されることで、ハイドレートガスやレアメタル等を含む泥液等を回収資源として回転管203より基端方向に吸い込む。
カッターヘッド207は、地層または岩盤と接触する接触面側に図示しない複数のカッタービットを備え、回転管203が回転することで回転され、カッタービットによってカッターヘッド207の接触面と接触する地層または岩盤等を掘削する。カッターヘッド207は、回転管203から通じる中央孔208と、中央孔の周囲に形成され、外側流路210に通じる複数の周辺孔209とを備える。
The venturi portion 206 is configured by an inner peripheral surface of a thinned portion of the inner tube 202 and an outer peripheral surface of the rotating tube 203, and the proximal end side of the rotating tube 203 is depressurized by flowing liquid in the proximal direction. Then, mud containing hydrate gas or rare metal is sucked in the proximal direction from the rotary tube 203 as a recovery resource.
The cutter head 207 includes a plurality of cutter bits (not shown) on the contact surface side in contact with the formation or rock, and is rotated by the rotation of the rotary tube 203, and the formation or rock in contact with the contact surface of the cutter head 207 by the cutter bit. Drilling etc. The cutter head 207 includes a central hole 208 that communicates with the rotary tube 203 and a plurality of peripheral holes 209 that are formed around the central hole and communicate with the outer flow path 210.
外側流路210は、外管201の先端の内周面と、回転管203に設置された外側流路壁211とによって形成され、カッターヘッド207の周辺孔209を通じて回収されたガスまたはレアメタルを含む泥液を回収資源として回収する。
外側流路壁211は、回転管203に設置され、回転管203と共に回転してもよく、また、回転管203と分離されていてもよい。
連通孔212は、回転管203に設置され、外側流路210と回転管203の内部とを連通する。連通孔212は、回転管203の強度を著しく落とさない程度に複数設けられる。
The outer channel 210 is formed by the inner peripheral surface at the tip of the outer tube 201 and the outer channel wall 211 installed in the rotary tube 203, and includes gas or rare metal recovered through the peripheral hole 209 of the cutter head 207. Collect the mud as a recovery resource.
The outer flow path wall 211 may be installed on the rotary tube 203 and may rotate with the rotary tube 203 or may be separated from the rotary tube 203.
The communication hole 212 is installed in the rotary tube 203 and communicates the outer flow path 210 and the inside of the rotary tube 203. A plurality of communication holes 212 are provided to such an extent that the strength of the rotary tube 203 is not significantly reduced.
次に、本発明の実施の形態9に係る資源回収システムの掘削機構による掘削動作および資源回収動作について説明する。
資源回収管200の外管201と内管202との間を、高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液が、送液され、外管201の返し部205によってそれらの流液方向が逆転され、内管202と回転管203との間に設置されたタービン204の方向へ向けて流される。
Next, the excavation operation and the resource recovery operation by the excavation mechanism of the resource recovery system according to the ninth embodiment of the present invention will be described.
High-temperature and high-pressure water, liquid gas, or a mixture thereof is sent between the outer pipe 201 and the inner pipe 202 of the resource recovery pipe 200, and the flow direction of the liquid is changed by the return portion 205 of the outer pipe 201. It is reversed and flows toward the turbine 204 installed between the inner pipe 202 and the rotary pipe 203.
流液方向を逆転された高温高圧の水、液体ガス、またはこれらの混合液は、タービン204を回転させ、タービン204を通って、内管202と回転管203との間に形成されたベンチュリ部206に流される。
タービン204が流液によって回転されると、タービン204と回転管203によって連結されたカッターヘッド207が回転し、カッターヘッド207の接触面に設置された図示しない複数のカッタービットにより、地層または岩盤等が掘削される。
The high-temperature and high-pressure water, liquid gas, or a mixture thereof, whose flow direction has been reversed, rotates the turbine 204, passes through the turbine 204, and is formed between the inner pipe 202 and the rotary pipe 203. 206.
When the turbine 204 is rotated by the flowing liquid, the cutter head 207 connected by the turbine 204 and the rotary tube 203 is rotated, and a plurality of cutter bits (not shown) installed on the contact surface of the cutter head 207 causes a formation or a bedrock. Is excavated.
また、ベンチュリ部206では、流液の流れが絞られることで流速が増すため、ベンチュリ効果によって回転管203の基端側の圧力が減圧される。回転管203の基端側の圧力が減圧されることで、カッターヘッド207に設けられた中央孔208および周辺孔209によって、ガスまたはレアメタルを含む泥液を吸い込み、外側流路210、連通孔212、および回転管203を通って内管202により、泥液を回収資源として回収する。
本発明の実施の形態9に係る資源回収システムは、上述の掘削機構200を備えることで、資源回収を行うと同時に地層または岩盤等の掘削を行うことができるため、効率よく資源回収を行うことができる。
Further, in the venturi section 206, the flow velocity is increased by restricting the flow of the flowing liquid, so that the pressure on the proximal end side of the rotary tube 203 is reduced by the venturi effect. When the pressure on the proximal end side of the rotary tube 203 is reduced, the central hole 208 and the peripheral hole 209 provided in the cutter head 207 suck in the mud containing gas or rare metal, and the outer flow path 210 and the communication hole 212. , And through the rotary tube 203, the inner pipe 202 collects the mud as a collection resource.
Since the resource recovery system according to Embodiment 9 of the present invention includes the excavation mechanism 200 described above, the resource recovery can be performed simultaneously with the excavation of the formation or the rock, so that the resource recovery can be performed efficiently. Can do.
実施の形態10
シェール層からシェールガスを回収する際、水圧破砕によって坑井に複数の亀裂を設けるが、設けた亀裂を更に拡大させるために、膨張作用のあるジェルが用いられることが多い。
本発明の実施の形態10に係る資源回収システムは、上述のジェルの代わりに、図15(A)に示すように、粒子の外側を、マイクロ波を用いて焼成した第1のセメント粒子220、または、図15(B)に示すように、粒子の中心を、マイクロ波を用いて焼成した第2のセメント粒子230を用いることができる。
Embodiment 10
When recovering shale gas from the shale layer, a plurality of cracks are provided in the well by hydraulic fracturing, but in order to further expand the provided cracks, a gel having an expanding action is often used.
As shown in FIG. 15 (A), the resource recovery system according to Embodiment 10 of the present invention uses the first cement particles 220 obtained by firing the outside of the particles using microwaves, as shown in FIG. Alternatively, as shown in FIG. 15B, second cement particles 230 obtained by firing the center of the particles using a microwave can be used.
第1のセメント粒子220は、マイクロ波によって焼成され、硬質化した外側部221とマイクロ波によって焼成されていない内側部222とからなり、第2のセメント粒子230は、マイクロ波によって焼成されていない外側部231とマイクロ波によって焼成された内側部232とからなる。
第1のセメント粒子220の硬質化した外側部221および第2のセメント粒子230の硬質化した内側部232は、水分を吸収して膨張し、セメント材料として硬化までに長時間が必要であり、第1のセメント粒子220の内側部222および第2のセメント粒子230の外側部231は、水分を吸収して膨張し、セメント材料として比較的短時間で硬化する。
The first cement particles 220 are composed of an outer portion 221 hardened and hardened by microwaves and an inner portion 222 not fired by microwaves, and the second cement particles 230 are not fired by microwaves. It consists of an outer part 231 and an inner part 232 fired by microwaves.
The hardened outer part 221 of the first cement particle 220 and the hardened inner part 232 of the second cement particle 230 expand by absorbing moisture, and a long time is required for hardening as a cement material. The inner part 222 of the first cement particle 220 and the outer part 231 of the second cement particle 230 absorb moisture and expand, and harden as a cement material in a relatively short time.
上述のジェルの代わりに、第1のセメント粒子220または第2のセメント粒子230を用いれば、坑井の亀裂に入り込んだセメント粒子が膨張することでこれらの亀裂を拡大させるとともに、セメント粒子が固まることで亀裂を補強することができるため、シェールガスの回収に伴う断層の滑り等を防止することができる。
また、マイクロ波を用いたセメント粒子の焼成において、焼成時間を調整することで硬質化した部分と硬質化していない部分とのバランスを調整することができ、セメント粒子が固まるまでの時間を調整することができる。
なお、水を含んだセメント粒子は発熱するため、資源回収管およびメタンハイドレート層等を加熱することができ、資源回収システム全体における消費電力量を少なくすることができる。
If the first cement particle 220 or the second cement particle 230 is used instead of the gel described above, the cement particles that have entered the cracks of the well expand to expand the cracks, and the cement particles solidify. As a result, cracks can be reinforced, and fault slipping and the like associated with shale gas recovery can be prevented.
Also, in the firing of cement particles using microwaves, the balance between the hardened portion and the non-hardened portion can be adjusted by adjusting the firing time, and the time until the cement particles solidify is adjusted. be able to.
Since cement particles containing water generate heat, the resource recovery pipe, the methane hydrate layer, and the like can be heated, and the power consumption in the entire resource recovery system can be reduced.
実施の形態11
上述の実施の形態1で説明した杭打ち装置は、中空杭をその外側から把持して杭打ちを行っていたが、中空杭を内側から固定して杭打ちを行ってもよい。図16は、本発明の実施の形態11に係る資源回収システムの杭打ち装置の全体構成を示す説明図である。
本発明の実施の形態11の杭打ち装置301は、図16に示すように、外側中空杭302、内側中空杭303、シリンダ304、外側杭打ち部305、内側杭打ち部306、傾きセンサ307および杭打ち制御部308を備える。
Embodiment 11
The pile driving device described in the above-described first embodiment grips a hollow pile from the outside, but may perform the pile driving by fixing the hollow pile from the inside. FIG. 16 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the pile driving device of the resource recovery system according to Embodiment 11 of the present invention.
As shown in FIG. 16, the pile driving device 301 according to the eleventh embodiment of the present invention includes an outer hollow pile 302, an inner hollow pile 303, a cylinder 304, an outer pile driving portion 305, an inner pile driving portion 306, an inclination sensor 307, and A pile driving control unit 308 is provided.
外側中空杭302は、上述の中空杭50と同様の構成を備え、その上側に外側中空杭302を順次連結することができる。
また、内側中空杭303は、外側中空杭302の内部に配置され、外側中空杭302よりも直径が小さい以外は、上述の中空杭50と同様の構成を備える。
The outer hollow pile 302 has the same configuration as the hollow pile 50 described above, and the outer hollow pile 302 can be sequentially connected to the upper side thereof.
Moreover, the inner side hollow pile 303 is arrange | positioned inside the outer side hollow pile 302, and is equipped with the structure similar to the above-mentioned hollow pile 50 except the diameter smaller than the outer side hollow pile 302. FIG.
シリンダ304は、例えば、油圧シリンダであり、ロッド314とロッド314を保持するロッドケース324とを有し、ロッドケース324に外側杭打ち部305が固定され、ロッド314に内側杭打ち部306が固定されて、ロッドケース324に対してロッド314が移動することで、外側杭打ち部305と内側杭打ち部306とを相対的に移動させるものである。 The cylinder 304 is, for example, a hydraulic cylinder, and includes a rod 314 and a rod case 324 that holds the rod 314. The outer pile driving portion 305 is fixed to the rod case 324, and the inner pile driving portion 306 is fixed to the rod 314. Then, when the rod 314 moves relative to the rod case 324, the outer pile driving portion 305 and the inner pile driving portion 306 are relatively moved.
外側杭打ち部305は、モータ315と、ベアリング325と、中空杭固定部335とを有する。モータ315は、例えば、油圧モータ等であり、遊星ギア等が接続される。ベアリング325は、ロッドケース324に固定され、シリンダ304と中空杭固定部335とを回転可能に固定するものであり、外側中空杭302を回転させるトルクに耐えうるものであればどのようなものであってもよい。中空杭固定部335は、ベアリング325に外側中空杭302を固定するものであり、また、海底40に杭打ちされた外側中空杭302の内側をシールできることが好ましい。 The outer pile driving portion 305 includes a motor 315, a bearing 325, and a hollow pile fixing portion 335. The motor 315 is, for example, a hydraulic motor, and is connected to a planetary gear or the like. The bearing 325 is fixed to the rod case 324 and rotatably fixes the cylinder 304 and the hollow pile fixing portion 335. Any bearing that can withstand the torque that rotates the outer hollow pile 302 is used. There may be. The hollow pile fixing portion 335 is for fixing the outer hollow pile 302 to the bearing 325 and preferably seals the inside of the outer hollow pile 302 piled on the seabed 40.
内側杭打ち部306は、外側杭打ち部305と同様に、モータ316と、ベアリング326と、中空杭固定部336とを有する。ベアリング326は、ロッド314に固定され、シリンダ304と中空杭固定部336とを回転可能に固定するものであり、内側中空杭303を回転させるトルクに耐えうるものであればどのようなものであってもよい。中空杭固定部336は、ベアリング326に内側中空杭303を固定するものであり、また、海底40に杭打ちされた内側中空杭303の内側をシールできることが好ましい。 The inner pile driving portion 306 includes a motor 316, a bearing 326, and a hollow pile fixing portion 336, similarly to the outer pile driving portion 305. The bearing 326 is fixed to the rod 314, and rotatably fixes the cylinder 304 and the hollow pile fixing portion 336. Any bearing that can withstand the torque that rotates the inner hollow pile 303 is used. May be. The hollow pile fixing part 336 fixes the inner hollow pile 303 to the bearing 326, and preferably seals the inner side of the inner hollow pile 303 piled on the seabed 40.
傾きセンサ307は、ジャイロセンサ等によって構成され、杭打ち装置301の中心軸が鉛直方向に対してどの程度傾いているかを検出し、杭打ち装置301の中心軸の傾きを杭打ち制御部308へ出力する。
杭打ち制御部308は、傾きセンサ307からの杭打ち装置301の中心軸の傾きに基づいて、外側杭打ち部305および内側杭打ち部306を制御して、外側中空杭302および内側中空杭303の回転速度を制御するとともに、シリンダ304を制御して、外側中空杭302と内側中空杭303とを鉛直方向に相対的に移動させる。
The inclination sensor 307 is configured by a gyro sensor or the like, detects how much the central axis of the pile driving device 301 is inclined with respect to the vertical direction, and sends the inclination of the central axis of the pile driving device 301 to the pile driving control unit 308. Output.
The pile driving control unit 308 controls the outer pile driving unit 305 and the inner pile driving unit 306 based on the inclination of the central axis of the pile driving device 301 from the inclination sensor 307, and the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303. And the cylinder 304 is controlled to relatively move the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 in the vertical direction.
なお、内側中空杭303の内部には、上述の掘削機構38および資源回収装置46を設置することができ、杭打ちと同時に、または杭打ち後に、海底(上述の地層)40を廃棄泥土として廃棄し、また、ガスハイドレートおよびレアメタルを回収することができる。 In addition, the above-mentioned excavation mechanism 38 and the resource recovery device 46 can be installed inside the inner hollow pile 303, and the seabed (the above-mentioned formation) 40 is discarded as waste mud simultaneously with the pile driving or after the pile driving. In addition, gas hydrates and rare metals can be recovered.
次に、図17(A)〜(D)に基づいて、杭打ち装置301の杭打ち動作を説明する。図17(A)に示すように、外側中空杭302および内側中空杭303の下端がそろうように配置した杭打ち装置301を海底40に配置し、杭打ち制御部308を介して外側杭打ち部305および内側杭打ち部306をそれぞれ制御して外側中空杭302と内側中空杭303とを異なる方向に回転させる。
図17(B)に示すように、傾きセンサ307によって検出された傾きに基づいて、外側中空杭302と内側中空杭303の回転速度を制御することで、外側中空杭302と内側中空杭303とを鉛直方向に杭打ちすることができる。
Next, a pile driving operation of the pile driving device 301 will be described based on FIGS. 17 (A) to 17 (D). As shown in FIG. 17 (A), the pile driving device 301 arranged so that the lower ends of the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 are aligned is arranged on the seabed 40, and the outer pile driving portion is interposed via the pile driving control unit 308. The outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 are rotated in different directions by controlling 305 and the inner pile driving portion 306, respectively.
As shown in FIG. 17B, by controlling the rotational speed of the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 based on the inclination detected by the inclination sensor 307, the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 Can be piled up vertically.
外側中空杭302と内側中空杭303とが所定量鉛直方向に杭打ちされた後、図17(C)に示すように、杭打ち制御部308は、外側中空杭302の回転を停止させ、外側中空杭302を基準として、シリンダ304によって内側中空杭303を押圧しつつ、内側中空杭303を回転させて内側中空杭303を杭打ちする。 After the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 are piled in a predetermined amount in the vertical direction, as shown in FIG. 17C, the pile driving control unit 308 stops the rotation of the outer hollow pile 302 and Using the hollow pile 302 as a reference, the inner hollow pile 303 is rotated by the cylinder 304 while the inner hollow pile 303 is rotated to pile the inner hollow pile 303.
そして、内側中空杭303が所定量杭打ちされた後、図17(D)に示すように、杭打ち制御部308は、内側中空杭303の回転を停止させ、内側中空杭303を基準として、シリンダ304によって外側中空杭302を押圧しつつ、外側中空杭302を回転させて外側中空杭302を杭打ちし、外側中空杭302の下端と内側中空杭303の下端とそろえる。
上述のとおり、外側中空杭302および内側中空杭303を所定量杭打ちした後、内側中空杭303と外側中空杭302とを交互に杭打ちすることで、外側中空杭302および内側中空杭303を鉛直方向に杭打ちできるとともに、迅速に杭打ちを行うことができる。
Then, after the inner hollow pile 303 is piled up by a predetermined amount, as shown in FIG. 17D, the pile driving control unit 308 stops the rotation of the inner hollow pile 303, and the inner hollow pile 303 is used as a reference. While pressing the outer hollow pile 302 with the cylinder 304, the outer hollow pile 302 is rotated to pile the outer hollow pile 302, and the lower end of the outer hollow pile 302 and the lower end of the inner hollow pile 303 are aligned.
As described above, the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303 are piled up by a predetermined amount, and then the inner hollow pile 303 and the outer hollow pile 302 are alternately piled up to form the outer hollow pile 302 and the inner hollow pile 303. It can be piled in the vertical direction and can be piled up quickly.
また、ガスハイドレート層からのガス回収おいて、資源回収管を含む資源回収路内では、地上または海上とガスハイドレート層との間に、回収したガスを転換させるための少なくとも1つの転換手段を有することが好ましい。ここで、ガスの転換とは、例えば、メタンハイドレートを熱分解した結果得られるメタンガス(実際は、メタンを主成分とする混合ガス)中の不純物を除去する工程、または、水分を除去する工程、更には、触媒を用いて酸素を添加することによりメタンガスをメタノールに変える工程等が好適に用いられるが、これらに限定されるものではない。 In the gas recovery from the gas hydrate layer, in the resource recovery path including the resource recovery pipe, at least one conversion means for converting the recovered gas between the ground or the sea and the gas hydrate layer. It is preferable to have. Here, the gas conversion is, for example, a step of removing impurities in methane gas (actually, a mixed gas containing methane as a main component) obtained as a result of thermal decomposition of methane hydrate, or a step of removing moisture. Furthermore, although the process etc. which change methane gas to methanol by adding oxygen using a catalyst are used suitably, it is not limited to these.
また、上述の火力発電装置49で用いられる可燃ガスは、当初は、外部から供給する必要があるが、ガスハイドレートからのガス回収が軌道に乗った後は、これによって回収したガスの一部を用いるように変更することができる。同様に、資源回収において用いられる液体ガスについても回収したガスを利用することができる。 In addition, the combustible gas used in the above-described thermal power generation device 49 needs to be supplied from the outside at the beginning, but after the gas recovery from the gas hydrate gets on track, a part of the recovered gas is obtained. Can be changed to use. Similarly, the recovered gas can be used for the liquid gas used in resource recovery.
また、上述の資源回収装置46は、蒸気発生装置58、過熱蒸気生成装置60および筒状部材61からなる熱エネルギ発生装置48と、燃焼室74、タービン78、回転軸84およびロータとステータとを有する発電機とからなる火力発電装置49とが、組になっており、この資源回収装置46を適宜間隔で複数組、ガスハイドレート層に沿って併設することが好ましい。このように複数個設置することによって、1つの資源回収システム10で複数箇所のガス回収が行われることとなり、より大量のガス回収を効率的に行うことができる。
なお、レアメタル層からのレアメタル回収についても同様に、レアメタル層に沿って資源回収装置46を複数個設置することで、1つの資源回収システム10で複数箇所のレアメタル回収が行われることとなり、より大量のレアメタル回収を効率的に行うことができる。
Further, the resource recovery device 46 described above includes a steam generator 58, a superheated steam generator 60 and a thermal energy generator 48 including a cylindrical member 61, a combustion chamber 74, a turbine 78, a rotating shaft 84, a rotor, and a stator. A thermal power generation device 49 including a generator is provided as a set, and it is preferable that a plurality of resource recovery devices 46 are provided at appropriate intervals along the gas hydrate layer. By installing a plurality in this way, gas recovery at a plurality of locations is performed by one resource recovery system 10, and a larger amount of gas can be recovered efficiently.
Similarly, with regard to the rare metal recovery from the rare metal layer, by installing a plurality of resource recovery devices 46 along the rare metal layer, a single resource recovery system 10 can recover a plurality of rare metals. It is possible to efficiently recover rare metals.
また、熱エネルギ発生装置48と火力発電装置49とからなるユニットを、資源回収システム10の軸線の等位置であって外筒12の周方向に所定間隔で複数ユニット備えてもよい。この場合、ユニット内部の燃焼ガス供給管および給水管は、ユニットごとに独立して使用可能であることが好ましい。
上述の構成を備えることで、資源回収システム10の構成を複雑にすることなく周囲のガスハイドレートを効率的に分解することができる。
A plurality of units including the thermal energy generator 48 and the thermal power generator 49 may be provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the outer cylinder 12 at the same position on the axis of the resource recovery system 10. In this case, it is preferable that the combustion gas supply pipe and the water supply pipe inside the unit can be used independently for each unit.
By providing the above-described configuration, the surrounding gas hydrate can be efficiently decomposed without complicating the configuration of the resource recovery system 10.
また、実施の形態8に係るカッターヘッド207は、一方方向にのみ回転するが、例えば、カッターヘッドが複数の環状部に分けられ、それぞれが、交互に異なる方向に回転するように構成してもよい。例えば、カッターヘッドが中心部分の第1のカッターヘッドと、その外周部分の第2のカッターヘッドとに分けられた場合、第1のカッターヘッドは右回りに回転し、第2のカッターヘッドは左回りに回転してもよい。
また、掘削機構は、鉛直方向に掘削するのではなく、例えば、ガスハイドレート層等に対して水平に設置され、ガスハイドレート層等を水平方向に掘削してもよい。
In addition, the cutter head 207 according to the eighth embodiment rotates only in one direction. For example, the cutter head may be divided into a plurality of annular portions, and each may rotate alternately in different directions. Good. For example, when the cutter head is divided into a first cutter head at the center portion and a second cutter head at the outer peripheral portion thereof, the first cutter head rotates clockwise and the second cutter head is left You may rotate around.
Further, the excavation mechanism may not be excavated in the vertical direction, but may be installed horizontally with respect to the gas hydrate layer or the like and excavate the gas hydrate layer or the like in the horizontal direction.
また、本発明の実施の形態1に係る資源回収システムでは、既に、ガスハイドレートまたはレアメタルの回収された中空杭の内部に廃棄泥土を廃棄するが、この際に、廃棄泥土にセメント粒子を混ぜ、中空杭内部において廃棄泥土を固めることで、廃棄泥土に含まれる砒素等の有害物質の漏出を防いでもよい。また、廃棄泥土を廃棄した中空杭の上部のみをセメント粒子によって固めて蓋部とし、上述と同様、有害物質の漏出を防いでもよい。
また、実施の形態1に係る資源回収システムでは、ガスハイドレートまたはレアメタルの回収された中空杭の内部に、掘削を行った廃棄泥土を廃棄するが、例えば、中空杭を二重管とし、中心部分または外周部分のいずれか一方を掘削し、中心部分の廃棄泥土を外周部分に廃棄し、また、外周部分の廃棄泥土を中心部分に廃棄してもよい。
Further, in the resource recovery system according to Embodiment 1 of the present invention, waste mud is already discarded inside the hollow pile from which gas hydrate or rare metal has been recovered. At this time, cement particles are mixed into the waste mud. In addition, solidification of the waste mud inside the hollow pile may prevent leakage of harmful substances such as arsenic contained in the waste mud. Further, only the upper part of the hollow pile from which the waste mud has been discarded may be solidified with cement particles to form a lid, and the leakage of harmful substances may be prevented in the same manner as described above.
In the resource recovery system according to Embodiment 1, the excavated waste mud is discarded inside the hollow pile from which the gas hydrate or rare metal has been recovered. For example, the hollow pile is a double pipe, Either the part or the outer peripheral part may be excavated, the waste mud in the central part may be discarded in the outer peripheral part, and the waste mud in the outer peripheral part may be discarded in the central part.
また、本発明に係る資源回収システムは燃料電池を更に備え、メタンハイドレートから回収されるメタンガスや、海底から噴出する水素ガス、硫化水素ガス、海底から噴出する熱水等を利用して燃料電池による発電を行い、発電された電力を資源回収システムの各部に供給してもよい。 The resource recovery system according to the present invention further includes a fuel cell, and uses a methane gas recovered from the methane hydrate, a hydrogen gas ejected from the seabed, a hydrogen sulfide gas, a hot water ejected from the seabed, or the like. It is also possible to perform power generation according to and supply the generated power to each part of the resource recovery system.
また、本発明の実施の形態8に記載の被加熱部材と誘導部とからなる加熱装置は、資源回収管に設置され、被加熱部材を誘導加熱することで資源回収管を加熱しているが、これに限定されず、例えば、上述の加熱装置が資源回収システムの先端の掘削装置等に設置され、低温高圧下のメタンハイドレート層またはレアメタル層を溶かしつつ掘削が行われるように構成されてもよい。 Moreover, although the heating apparatus which consists of a to-be-heated member and induction | guidance | derivation part as described in Embodiment 8 of this invention is installed in a resource recovery pipe, the resource recovery pipe is heated by induction-heating a to-be-heated member. For example, the above-described heating device is installed in a drilling device or the like at the tip of the resource recovery system, and the drilling is performed while melting the methane hydrate layer or the rare metal layer under low temperature and high pressure. Also good.
以上、本発明の資源回収システム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るものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよい。 The resource recovery system of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. .
10 資源回収システム、11 多重管、 12 外筒、 14 内筒、15、高圧送液管 16 資源回収管、 18 供給管、 20 信号線、 22 導通経路、 24 海面、 26 構造物、 28 可燃ガス供給装置、 30 空気供給装置、 32 制御装置、 35 水供給装置、 36 ガスタンク、 38 掘削機構、 40 海底、 42 地層、 44 ガスハイドレート層またはレアメタル層、 46 資源回収装置、 48 熱エネルギ発生装置、 49 火力発電装置、 50 中空杭、 52 第1の管、 54 第2の管、 56 給水管、 58 蒸気発生装置、 60 過熱蒸気生成装置、 61 筒状部材、 62 ヒータ、 64 蒸気供給管、 66 高周波加熱装置、67 フィルタ、 68 ガス回収口、 70 可燃ガス供給管、 72 空気供給管、 74 燃焼室、 76 バーナ、 78 タービン、 80 ロータ、 82 ステータ、 84 回転軸、 86 排気路、 87 廃棄機構、 88 廃棄路、 90、301 杭打ち装置、 92 本体支持部、 93A 第1の脚部、 93B 第2の脚部、 94 杭把持部、 95 腕部、 100、110、120、130、140、150、160 資源回収管、 101、111、121、131A、131B、141、151 発熱帯、 102、112、122、132A、132B、142 絶縁帯、 103、113、123、133、143、153 孔部、 141A 第1の発熱帯、 141B 第2の発熱帯、 141C 第3の発熱帯、 142A 第1の絶縁帯、 142B 第2の絶縁帯、 142C 第3の絶縁帯、 143A 第1の孔部、 143B 第2の孔部、 143C 第3の孔部、 161、164 被加熱部材、 162 誘導部、 163 交流電源、 200 掘削機構、 201 外管、 202 内管、 203 回転管、 204 タービン、 205 返し部、 206 ベンチュリ部、 207 カッターヘッド、 208 中央孔、 209 周辺孔、 210 外側流路、 211 外側流路壁、 212 連通孔、 220 第1のセメント粒子、 221、231 外側部、 222、232 内側部、 230 第2のセメント粒子、 302 外側中空杭、 303 内側中空杭、 304 シリンダ、 305 外側杭打ち部、 306 内側杭打ち部、 307 傾きセンサ、 308 杭打ち制御部、 314 ロッド、 315、316 モータ、 324 ロッドケース、 325、326 ベアリング、 335、336 中空杭固定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Resource recovery system, 11 Multiple pipe, 12 Outer cylinder, 14 Inner cylinder, 15, High pressure liquid supply pipe 16 Resource recovery pipe, 18 Supply pipe, 20 Signal line, 22 Conduction path, 24 Sea surface, 26 Structure, 28 Combustible gas Supply device, 30 air supply device, 32 control device, 35 water supply device, 36 gas tank, 38 excavation mechanism, 40 seabed, 42 strata, 44 gas hydrate layer or rare metal layer, 46 resource recovery device, 48 thermal energy generator, 49 thermal power generation equipment, 50 hollow pile, 52 first pipe, 54 second pipe, 56 water supply pipe, 58 steam generator, 60 superheated steam generator, 61 cylindrical member, 62 heater, 64 steam supply pipe, 66 High-frequency heating device, 67 filter, 68 gas recovery port, 70 combustible gas supply pipe, 72 air supply pipe, 74 combustion chamber, 76 burner, 78 Turbine 80 rotor, 82 a stator, 84 rotation shaft, 86 exhaust passage, 87 discard mechanism, 88 waste passage, 90, 301 piling apparatus, 92 main body support portion, the first leg 93A, 93B second leg, 94 Pile gripping part, 95 Arm part, 100 , 110, 120, 130, 140 , 150, 160 Resource recovery pipe, 101 , 111, 121, 131A, 131B, 141, 151 Tropic, 102 , 112, 122, 132A, 132B, 142 Insulation zone, 103 , 113, 123, 133 , 143, 153 Hole, 141A First tropical zone, 141B Second tropical zone, 141C Third tropical zone, 142A First tropical zone, 142B First Insulation band 2, 142 C third insulation band, 143 A first hole, 143 B second hole, 143 C third hole, 161 164 Heated member, 162 induction part, 163 AC power supply, 200 excavation mechanism, 201 outer pipe, 202 inner pipe, 203 rotating pipe, 204 turbine, 205 return part, 206 venturi part, 207 cutter head, 208 central hole, 209 Peripheral hole, 210 outer flow path, 211 outer flow path wall, 212 communication hole, 220 first cement particle, 221, 231 outer part, 222, 232 inner part, 230 second cement particle, 302 outer hollow pile, 303 Inner hollow pile, 304 cylinder, 305 Outer pile driving part, 306 Inner pile driving part, 307 Tilt sensor, 308 Pile driving control part, 314 Rod, 315, 316 Motor, 324 Rod case, 325, 326 Bearing, 335, 336 Hollow Pile fixing part.
Claims (24)
杭打ちされた前記中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層の上部層を廃棄泥土として前記中空杭に隣接するガスまたはレアメタル回収後の中空杭の内部へ廃棄する廃棄装置と、
前記中空杭内部の前記ガスハイドレート層またはレアメタル層を攪拌する攪拌装置と、
攪拌された前記中空杭内部の前記ガスハイドレート層またはレアメタル層に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、前記ガスハイドレート層またはレアメタル層を回収泥液および回収ガスとする高圧送液管と、
前記回収泥液および前記回収ガスを所定の貯留部まで汲み上げる回収管とを備え、
前記杭打ち装置は、最初に杭打ちした中空杭を基準として、その周囲に順次中空杭を杭打ちすることを特徴とする資源回収システム。 A pile driving device that sequentially drives hollow piles from the seabed toward the gas hydrate layer or the rare metal layer;
Disposal device that disposes the gas hydrate layer or the upper layer of the rare metal layer inside the hollow pile piled up as a waste mud and discards the gas adjacent to the hollow pile or the inside of the hollow pile after the rare metal recovery,
A stirring device for stirring the gas hydrate layer or the rare metal layer inside the hollow pile;
High pressure water or high pressure liquid gas is fed to the stirred gas hydrate layer or rare metal layer inside the hollow pile, and the gas hydrate layer or rare metal layer is used as recovered mud and recovered gas. Tube,
A recovery pipe for pumping the recovered mud liquid and the recovered gas to a predetermined storage section;
The said pile driving device is a resource recovery system characterized in that a hollow pile is piled sequentially around the hollow pile piled first.
前記加熱装置は、前記中空杭内部のガスハイドレート層またはレアメタル層に送液される高圧の水または高圧の液体ガスを事前に加熱して高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとすることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の資源回収システム。 The high-pressure liquid feeding pipe further includes a heating device,
The heating device preliminarily heats high-pressure water or high-pressure liquid gas fed to the gas hydrate layer or rare metal layer inside the hollow pile to form high-temperature / high-pressure water or high-temperature / high-pressure liquid gas. The resource recovery system according to any one of claims 1 to 4, wherein the resource recovery system is characterized.
前記加熱装置は、前記回収泥液が回収途中で凍結しないように、前記回収泥液および前記回収ガスを加熱することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の資源回収システム。 The recovery tube further includes a heating device,
The resource recovery system according to any one of claims 1 to 5, wherein the heating device heats the recovered mud and the recovered gas so that the recovered mud does not freeze during recovery. .
前記攪拌装置は、前記中空杭内部の前記上部層の廃棄泥土を攪拌し、
前記高圧送液管の先端部は、攪拌された前記中空杭内部の前記上部層の廃棄泥土に前記高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、前記上部層の廃棄泥土を廃棄泥液とし、
前記回収管の先端部は、前記中空杭からそれに隣接するガスハイドレートまたはレアメタル回収後の前記中空杭へ向けて設置された廃棄路まで前記廃棄泥液を汲み上げることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の資源回収システム。 The disposal device includes the stirring device, and the tip of the high-pressure liquid feeding tube and the tip of the recovery tube,
The stirrer stirs the waste mud of the upper layer inside the hollow pile,
The tip of the high-pressure liquid feeding pipe feeds the high-pressure water or high-pressure liquid gas to the agitated mud of the upper layer inside the agitated hollow pile, and the waste mud of the upper layer is used as a waste mud. ,
The tip of the recovery pipe pumps up the waste mud liquid from the hollow pile to a waste passage installed toward the gas hydrate adjacent to the hollow pile or the hollow pile after rare metal recovery. The resource recovery system according to any one of claims 8 to 9.
高圧の水または高圧の液体ガスを送液して、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層から資源の回収を可能とし、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる資源回収管を備え、
前記資源回収管は、送液される前記高圧の水または前記高圧の液体ガスを加熱して、高温高圧の水または高温高圧の液体ガスとし、前記回収資源が回収途中で凍結しないように前記回収資源を加熱する加熱装置を更に有することを特徴とする資源回収システム。 A resource recovery system for recovering gas from a gas hydrate layer, recovering a rare metal from a rare metal layer, or recovering a gas from a shale layer,
High-pressure water or high-pressure liquid gas is sent to enable recovery of resources from the gas hydrate layer, rare metal layer, or shale layer, and equipped with a resource recovery pipe that pumps the recovered resources to a predetermined storage section.
The resource recovery pipe heats the high-pressure water to be fed or the high-pressure liquid gas to form high-temperature / high-pressure water or high-temperature / high-pressure liquid gas so that the recovery resource does not freeze in the middle of recovery. A resource recovery system, further comprising a heating device for heating the resource.
前記掘削機構の回転は、前記高圧送液管と前記回収管との間のベンチュリ効果による圧力差を動力源とすることを特徴とする請求項16に記載の資源回収システム。 It further comprises a drilling mechanism that drills while rotating the gas hydrate layer, rare metal layer, or shale layer at the tip,
The resource recovery system according to claim 16, wherein the rotation of the excavation mechanism uses a pressure difference due to a venturi effect between the high-pressure liquid feeding pipe and the recovery pipe as a power source.
高圧の水または高圧の液体ガスを送液して、ガスハイドレート層、レアメタル層、またはシェール層から資源の回収を可能とし、回収資源を所定の貯留部まで汲み上げる資源回収管を備え、
前記高圧の水または前記高圧の液体ガスの内部にセメントの粉末を混入し、
前記セメントの粉末を混入した前記高圧の水または前記高圧の液体ガスによって、前記ガスハイドレート層、前記レアメタル層、または前記シェール層の破砕を行うことを特徴とする資源回収システム。 A resource recovery system for recovering gas from a gas hydrate layer, recovering a rare metal from a rare metal layer, or recovering a gas from a shale layer,
High-pressure water or high-pressure liquid gas is sent to enable recovery of resources from the gas hydrate layer, rare metal layer, or shale layer, and equipped with a resource recovery pipe that pumps the recovered resources to a predetermined storage section.
Cement powder is mixed inside the high-pressure water or the high-pressure liquid gas,
A resource recovery system, wherein the gas hydrate layer, the rare metal layer, or the shale layer is crushed with the high-pressure water or the high-pressure liquid gas mixed with the cement powder.
前記中空杭内部のガスハイドレート層もしくはレアメタル層の上部層、前記ガスハイドレート層または前記レアメタル層を攪拌する攪拌装置と、
攪拌された前記中空杭内部の前記上部層、前記ガスハイドレート層または前記レアメタル層に高圧の水または高圧の液体ガスを送液し、前記上部層を廃棄泥液とし、前記ガスハイドレート層またはレアメタル層を回収泥液および回収ガスとする高圧送液管と、
前記廃棄泥液、前記回収泥液および前記回収ガスを所定の貯留部まで汲み上げる回収管とを備え、
前記杭打ち装置は、外側中空杭を杭打ちする外側杭打ち部と、内側中空杭を杭打ちする内側杭打ち部と、前記外側杭打ち部と前記内側杭打ち部とを接続するシリンダとを有し、
前記外側杭打ち部と前記内側杭打ち部とは、前記外側中空杭と前記内側中空杭とを異なる方向に回転させて前記外側中空杭と前記内側中空杭とを杭打ちすることを特徴とする資源回収システム。 A pile driving device for driving a hollow pile from the seabed toward a gas hydrate layer or a rare metal layer;
A stirring device for stirring the gas hydrate layer or the rare metal layer inside the hollow pile, the gas hydrate layer or the rare metal layer;
High-pressure water or high-pressure liquid gas is sent to the upper layer, the gas hydrate layer or the rare metal layer inside the stirred hollow pile, the upper layer is used as a waste mud, and the gas hydrate layer or A high-pressure liquid supply pipe using the rare metal layer as recovered mud and recovered gas;
A recovery pipe for pumping the waste mud, the recovered mud and the recovered gas to a predetermined storage part;
The pile driving device includes an outer pile driving portion that piles an outer hollow pile, an inner pile driving portion that piles an inner hollow pile, and a cylinder that connects the outer pile driving portion and the inner pile driving portion. Have
The outer pile driving portion and the inner pile driving portion rotate the outer hollow pile and the inner hollow pile in different directions to pile the outer hollow pile and the inner hollow pile. Resource recovery system.
前記傾きセンサによって検知された前記杭打ち装置の中心軸の傾きを補正するように、前記外側中空杭および前記内側中空杭のそれぞれの回転速度を制御する杭打ち制御部とを備えることを特徴とする請求項22に記載の資源回収システム。 An inclination sensor for detecting an inclination of a central axis of the pile driving device so that the outer hollow pile and the inner hollow pile are piled in a vertical direction;
A pile driving control unit for controlling the rotation speed of each of the outer hollow pile and the inner hollow pile so as to correct the inclination of the central axis of the pile driving device detected by the inclination sensor; The resource recovery system according to claim 22.
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