JP6396172B2 - Hydrate collection device and collection method - Google Patents

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Description

本発明は、海洋、湖等の底に埋蔵されるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取装置および採取方法に関するものである。   The present invention relates to a hydrate collecting device and a collecting method for collecting methane hydrate buried in the bottom of the ocean, a lake or the like.

ガスハイドレートは、高圧、低温の生成条件下において、水素結合によって形成される水分子(ホスト分子)の籠状構造(クラスレートと称される場合もある)の内部に別の分子(ゲスト分子)が包み込まれてできる結晶である。高圧、低温のガスハイドレート生成条件を満たす海洋、湖等の水底下には、前記ゲスト分子として主にメタンガスが取り込まれたメタンハイドレートが存在することが分かっており、新たなエネルギーとして期待されている。   A gas hydrate is a molecule (guest molecule) inside a cage structure (sometimes called clathrate) of water molecules (host molecules) formed by hydrogen bonding under high pressure and low temperature generation conditions. ) Are encased crystals. It is known that methane hydrate mainly containing methane gas is present as guest molecules under the bottom of the ocean, lakes, etc. that satisfy the conditions for high-pressure and low-temperature gas hydrate formation. ing.

海底や湖底(以下、水底と総称する)のメタンハイドレートには、水深数百mの水底表面に露出している表層型メタンハイドレートと、前記水底の更に地下において砂と交じり合った状態で存在する砂層型メタンハイドレートとがある。
砂層型メタンハイドレートは、水底よりも更に地下深くにあるとともに、砂と交じった状態であるために技術的にもコスト的にも採集が困難であるとされている。
一方、表層型メタンハイドレートは水底に露出しているため、砂層型よりも採取が容易であり、前記表層型メタンハイドレートを効率よく採取する方法が求められている。
The methane hydrate on the bottom of the sea or lake (hereinafter collectively referred to as the bottom of the water) is in a state where the surface methane hydrate exposed on the bottom surface of several hundred meters in depth is mixed with sand in the basement of the water bottom. There is an existing sand layer type methane hydrate.
Sand layer-type methane hydrate is deeper underground than the bottom of the water and is mixed with sand, so it is considered difficult to collect technically and cost-wise.
On the other hand, since the surface layer type methane hydrate is exposed at the bottom of the water, it is easier to collect than the sand layer type, and a method for efficiently collecting the surface layer type methane hydrate is required.

例えば、特許文献1には、海底にあるメタンハイドレート層から採掘されるメタンハイドレートの塊を採取する方法として、両端が解放された管を海底から海面までの移送管として用い、前記塊を前記移送管内を上昇させて、該移送管の上方側から採取する方法が開示されている。メタンハイドレートは水よりも密度が小さいため、浮力によって移送管内を上昇する。特許文献1では、前記移送管内の下方側から圧縮空気等の高圧ガスを吹き込み、吹き込まれたガスの気泡が上昇流を形成する気泡ポンプ原理(ガスリフト効果ともいう)によって移送管内における揚力が高められている。   For example, in Patent Document 1, as a method of collecting a mass of methane hydrate mined from a methane hydrate layer on the sea floor, a pipe having both ends released is used as a transfer pipe from the sea floor to the sea surface. A method of raising the inside of the transfer pipe and collecting from above the transfer pipe is disclosed. Since methane hydrate has a lower density than water, it rises in the transfer pipe by buoyancy. In Patent Document 1, high-pressure gas such as compressed air is blown from the lower side in the transfer pipe, and the lift in the transfer pipe is increased by a bubble pump principle (also referred to as gas lift effect) in which bubbles of the blown gas form an upward flow. ing.

加えてメタンハイドレートの塊が移送管内を上昇すると、管内の圧力と温度は海面に近づくほど海底よりも低圧、高温になるため、前記メタンハイドレートの塊は管内を上昇するに従って一部が分解する。そして、その分解によって発生したメタンガスの気泡によって、前記ガスリフト効果が大きくなることが記載されている。   In addition, when the methane hydrate mass rises in the transfer pipe, the pressure and temperature in the pipe become lower and higher than the sea floor as it approaches the sea surface, so part of the methane hydrate mass breaks down as it rises in the pipe. To do. It is described that the gas lift effect is increased by the bubbles of methane gas generated by the decomposition.

特表2002−536573号公報JP 2002-536573 A

ここで、水中に存在する気泡の体積は圧力によって大きく変化する。具体的には高圧下では気泡の体積は小さくなり、圧力が低くなると体積は大きくなるが、例えば水深1000mから海面(水深0m)付近まで気泡が上昇した場合には、前記気泡の体積は約100倍になる。
移送管内において気泡の体積が大きくなり、前記管内における気泡(ガス)の占める割合が大きくなり過ぎると、気泡による前記上昇流が上手く形成されずに水の流れが不安定になる場合がある。これにより、メタンハイドレートの上昇効率が低下する虞がある。
Here, the volume of bubbles present in the water greatly changes depending on the pressure. Specifically, the volume of the bubble is reduced under high pressure, and the volume is increased when the pressure is reduced. For example, when the bubble rises from a water depth of 1000 m to near the sea surface (water depth of 0 m), the volume of the bubble is about 100 Double.
If the volume of bubbles in the transfer pipe becomes large and the ratio of the bubbles (gas) in the pipe becomes too large, the upward flow due to the bubbles may not be formed well and the flow of water may become unstable. Thereby, there exists a possibility that the raise efficiency of methane hydrate may fall.

特に、メタンハイドレートはそれ自身が上昇に伴って分解し、分解ガス(メタン)の気泡を発生するので、海面に近づくほど移送管内における気泡の占める割合が増え易く、前述したメタンハイドレートの上昇効率の低下の虞が増す。   In particular, methane hydrate decomposes as it rises, generating cracked gas (methane) bubbles, so the proportion of bubbles in the transfer pipe tends to increase as you approach the sea surface. The risk of a decrease in efficiency increases.

本発明の目的は上記問題を解決し、水底にあるメタンハイドレートを塊のまま採取することができるハイドレート採取装置およびハイドレート採取方法を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a hydrate collecting device and a hydrate collecting method capable of collecting methane hydrate in the bottom of the water as a lump.

上記課題に鑑み、本発明の第1の態様に係るハイドレート採取装置は、水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取装置であって、水中を上昇するメタンハイドレートの塊が入る入口部を下方に有し、上方に前記メタンハイドレートの取り出し部を有するハイドレート上昇管と、前記ハイドレート上昇管の水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入する注入部と、を備えることを特徴とするものである。   In view of the above problems, the hydrate collecting device according to the first aspect of the present invention is a hydrate collecting device that collects methane hydrate in the bottom of the water, and an inlet portion into which a mass of methane hydrate that rises in water enters. And a hydrate riser pipe having a methane hydrate take-out portion on the upper side, and an injection for injecting water in which methane gas is not dissolved to a saturated state into a pipe in a region deeper than the water depth of 400 m of the hydrate riser pipe And a section.

本明細書において「メタンハイドレート」とは、前述した水素結合によって形成される水分子の籠状構造の内部に、主としてメタンが取り込まれて形成されたガスハイドレートを意味し、純メタンを包蔵するガスハイドレートだけではなく、メタンを主成分とする天然ガスハイドレート(例えば、他の成分としてエタン、プロパン等の炭化水素や二酸化炭素等を包蔵する)を含むものとする。
また「水」とは、淡水、真水の他、海水、汽水等が含まれる。例えば、海洋や湖の水が挙げられる。
In the present specification, “methane hydrate” means a gas hydrate formed by mainly incorporating methane into the water-like cage structure of water molecules formed by hydrogen bonds, and includes pure methane. In addition to the gas hydrate to be used, natural gas hydrate containing methane as a main component (for example, containing other components such as hydrocarbons such as ethane and propane, carbon dioxide, etc.) is included.
“Water” includes seawater, brackish water, etc. in addition to fresh water and fresh water. For example, ocean and lake water.

一般的に、水深400mよりも深い部分では圧力が高く水温が低いため、その水中にメタンが十分に(飽和状態で)存在すると、メタンハイドレートが生成される。したがって、通常メタンハイドレート層は水深400m以深に存在している。   In general, since the pressure is high and the water temperature is low at a depth deeper than 400 m, methane hydrate is generated when sufficient methane is present in the water (in a saturated state). Therefore, the methane hydrate layer usually exists at a depth of 400 m or more.

海底や湖底等の水底にあるメタンハイドレート層は、ドリルやバケット等の掘削手段により掘削され、メタンハイドレートの塊(以下、単に塊と称する場合がある)として前記メタンハイドレート層から分離される。本態様においては、掘削された前記メタンハイドレートの塊は、前記ハイドレート上昇管の下方に設けられた入口部から管内に入り、当該管内の水中を上昇して上方の前記取り出し部から取り出されるように構成されている。
メタンハイドレートの塊は、前記ハイドレート上昇管内を通過可能であればできるだけ大きな塊として採取する方が望ましいが、通常ドリル等で掘削すると小さな塊(粒)も形成されるため、大きな塊と小さな塊の両方が前記入口部に入る。
A methane hydrate layer at the bottom of the seabed or lake bottom is excavated by a drilling means such as a drill or a bucket, and separated from the methane hydrate layer as a mass of methane hydrate (hereinafter sometimes referred to simply as a mass). The In this aspect, the excavated methane hydrate lump enters the pipe from an inlet provided below the hydrate riser pipe, rises in the water in the pipe, and is taken out from the take-out section above. It is configured as follows.
It is desirable to collect the methane hydrate mass as large as possible as long as it can pass through the hydrate riser pipe. However, when drilling with a drill or the like, small lumps (grains) are usually formed. Both lumps enter the inlet.

ところで、水底のメタンハイドレート層近くに存在する水にはメタンがほぼ飽和状態まで溶けているため、メタンハイドレートの生成条件を満たす水深400mよりも深い部分では、通常メタンハイドレートは分解しない。
一方、前記メタンハイドレートの塊が水深400m未満にまで前記ハイドレート上昇管内を上昇したときには、水中の圧力、温度がメタンハイドレートの生成条件外となるので分解が始まる。このとき、前述したメタンハイドレートの小さな塊が多くあると、該小さな塊は比表面積が大きいために分解し易く、前記管内の水中に分解ガス(メタン)の気泡が過剰に生成される場合がある。加えて、水深が浅くなると気泡の体積は大きくなるので、前記管内における気泡の占める割合が大きくなり過ぎてメタンハイドレートの上昇が妨げられる虞がある。
By the way, methane is almost dissolved in the water existing near the methane hydrate layer at the bottom of the water. Therefore, methane hydrate is not normally decomposed in a portion deeper than the depth of 400 m that satisfies the methane hydrate generation condition.
On the other hand, when the mass of methane hydrate rises in the hydrate riser to a depth of less than 400 m, the pressure and temperature in the water are outside the conditions for producing methane hydrate, so decomposition begins. At this time, if there are many small chunks of methane hydrate as described above, the small chunks have a large specific surface area and thus are easily decomposed, and excessive bubbles of cracked gas (methane) may be generated in the water in the pipe. is there. In addition, since the volume of bubbles increases when the water depth becomes shallow, the proportion of bubbles in the tube becomes too large, which may hinder the rise of methane hydrate.

ここで、本態様に係るハイドレート採取装置は、前記ハイドレート上昇管の水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入する注入部を備えている。
前述したように水底のメタンハイドレート層近くに存在する水にはメタンがほぼ飽和状態まで溶けているため、前記ハイドレート上昇管内にはメタンガスが飽和状態の水が前記入口部から入るが、水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入すると、当該管内の水中のメタン濃度を下げることができる。
Here, the hydrate sampling apparatus according to the present aspect includes an injection section for injecting water in which methane gas is not dissolved to a saturated state into a pipe in a region deeper than the water depth of 400 m of the hydrate riser pipe.
As described above, water in the vicinity of the methane hydrate layer at the bottom of the water is almost saturated, so water saturated with methane gas enters the hydrate riser from the inlet. If water in which methane gas is not dissolved to a saturated state is injected into a tube deeper than 400 m, the methane concentration in the water in the tube can be lowered.

前記ハイドレート上昇管内の水中のメタン濃度が下がると、圧力および温度がメタンハイドレートの生成条件であってもメタンハイドレートの塊が分解する。
このとき、前述のようにメタンハイドレートの小さい塊(粒)は分解し易いため、管内の水中のメタン濃度が下がったことにより分解してほぼ消失する。その分解により生じたメタンガスは高圧下(水深400mより深い領域の圧力)の水に溶け込む。
一方、メタンハイドレートの大きい塊は、表面が少し分解する程度で止まり、吸熱反応の分解であるので、メタンハイドレートの塊の表面に氷が生成し、メタンハイドレートの分解反応が抑制される。
When the methane concentration in the water in the hydrate riser is lowered, the mass of methane hydrate is decomposed even if the pressure and temperature are the conditions for producing methane hydrate.
At this time, as described above, since the small methane hydrate lump (grain) is easily decomposed, it is decomposed and almost disappeared when the methane concentration in the water in the pipe is lowered. Methane gas generated by the decomposition is dissolved in water under high pressure (pressure in a region deeper than 400 m).
On the other hand, a large mass of methane hydrate stops with only a slight decomposition of the surface and is an endothermic reaction, so ice is generated on the surface of the methane hydrate mass and the decomposition reaction of methane hydrate is suppressed. .

その状態でメタンハイドレートの塊は浮力によって管中を上昇する。即ち、管内のメタンハイドレートの塊は、小さい塊のものはほとんどなく主に大きい塊のものの集まりになって上昇する。そして、水深400mより浅い領域にまで上昇すると、メタンハイドレートの生成平衡(圧力)が分解条件になるので、塊の表面が分解を始める。同時に分解吸熱により氷が更に生成し、予め表面に生成している前記氷と一緒になってメタンハイドレートの塊の表面が氷の膜で覆われる。これにより、自己保存効果によってメタンハイドレートの分解反応が止まる。
また、メタンハイドレートの小さい塊(粒)は、上記の通り既に分解してほとんど消失しているので、この水深が浅い領域で小さい塊(粒)が分解してメタンガスを発生する虞が低減される。
In that state, the mass of methane hydrate rises in the pipe by buoyancy. That is, the mass of methane hydrate in the pipe rises as a collection of mainly large masses with few small masses. And if it raises to the area | region shallower than 400 m of water depth, since the production | generation equilibrium (pressure) of methane hydrate will be a decomposition condition, the surface of a lump will start decomposition | disassembly. At the same time, ice is further generated due to decomposition endotherm, and the surface of the methane hydrate lump is covered with an ice film together with the ice previously generated on the surface. Thereby, the decomposition reaction of methane hydrate stops due to the self-preserving effect.
In addition, since the small chunks (grains) of methane hydrate have already decomposed and almost disappeared as described above, the possibility that the small chunks (grains) are decomposed and generate methane gas in a region where the water depth is shallow is reduced. The

従って、前記ハイドレート上昇管の水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を前記注入部から注入することにより、メタンハイドレートがその分解条件下となる水深が浅い領域(水深400m未満の領域)に上昇した段階において、該メタンハイドレートの分解で発生するメタンガスの量を低減することができる。   Accordingly, by injecting water from which the methane gas is not dissolved to the saturated state into the pipe in a region deeper than the water depth of 400 m of the hydrate riser pipe from the injection part, a region where the water depth at which the methane hydrate is subjected to the decomposition condition is shallow ( At the stage where the water depth is raised to less than 400 m), the amount of methane gas generated by the decomposition of the methane hydrate can be reduced.

ところで、水深が400mよりも浅い領域では、前記氷の膜ができて分解が止まるまでの間に発生したメタンガスは、気泡となってメタンハイドレートの塊の浮力をサポートするガスリフト効果を発揮する。これにより、メタンハイドレートの塊の上昇移動は一層円滑になる。しかし、前述したように、水深が浅い領域では発生したガスは体積が大きくなるので、その領域で多量のメタンガスが一気に発生すると、ハイドレート上昇管内において水に対して気泡の占める体積が過大となり、その影響でメタンハイドレートの塊のスムースな上昇移動が妨げられる虞がある。本発明は、上記の通り、その領域においてメタンハイドレート分解によるメタンガスの発生量が低減されているので、その虞を低減することができる。
以って、水底にあるメタンハイドレートの塊を効率よく採取することが可能となる。
By the way, in the region where the water depth is shallower than 400 m, the methane gas generated until the ice film is formed and the decomposition is stopped becomes a bubble and exhibits a gas lift effect that supports the buoyancy of the methane hydrate lump. Thereby, the upward movement of the methane hydrate lump becomes smoother. However, as described above, the volume of gas generated in a shallow region is large, so if a large amount of methane gas is generated at a stretch in that region, the volume occupied by bubbles relative to water in the hydrate riser tube becomes excessive, As a result, the methane hydrate lump may be prevented from moving up smoothly. Since the generation amount of methane gas by methane hydrate decomposition | disassembly is reduced in the area | region as above-mentioned, this invention can reduce the possibility.
Therefore, it is possible to efficiently collect methane hydrate lump at the bottom of the water.

本発明の第2の態様に係るハイドレート採取装置は、第1の態様において、前記注入部の注入口は、前記ハイドレート上昇管の下端部の位置に設けられていることを特徴とするものである。   The hydrate sampling apparatus according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, the injection port of the injection portion is provided at a position of a lower end portion of the hydrate riser pipe. It is.

言い換えると、前記注入部の注入口は、前記ハイドレート上昇管の下方に設けられた入口部の近傍の位置に設けられている。
本態様によれば、前記注入部の注入口が設けられる位置から、前記ハイドレート上昇管内の圧力、温度がメタンハイドレートの分解条件となる水深400mに達するまでの距離を長くとることができる。以って、管内を上昇移動するガスハイドレートの塊が水深400mに達するまでの間に、前記ガスハイドレートの小さい塊(粒)を確実に分解させることができる。
In other words, the injection port of the injection part is provided at a position near the inlet part provided below the hydrate riser pipe.
According to this aspect, it is possible to increase the distance from the position where the injection port of the injection portion is provided until the pressure and temperature in the hydrate riser pipe reach a water depth of 400 m which is a decomposition condition of methane hydrate. Therefore, the gas hydrate lump that moves up and down in the pipe can be reliably decomposed until the gas hydrate lump reaches a water depth of 400 m.

本発明の第3の態様に係るハイドレート採取装置は、第1の態様または第2の態様において、前記注入部の注入口は、上下方向に複数設けられていることを特徴とするものである。   The hydrate sampling apparatus according to the third aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect or the second aspect, a plurality of injection ports of the injection part are provided in the vertical direction. .

本態様によれば、水を管内に段階的に注入することにより、ガスハイドレートの塊が注入口近傍で一気に分解することを防ぐとともに、ガスハイドレートの分解を段階的に行うことができる。   According to this aspect, by injecting water into the pipe in stages, it is possible to prevent the gas hydrate lump from being decomposed at once in the vicinity of the injection port and to decompose the gas hydrate in stages.

本発明の第4の態様に係るハイドレート採取装置は、第3の態様において、前記注入部は、各注入口からの水の注入量を調整可能であることを特徴とするものである。   The hydrate sampling apparatus according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the third aspect, the injection section is capable of adjusting the amount of water injected from each inlet.

本態様によれば、掘削されたメタンハイドレートの塊の大きさや塊の大小の割合に応じて各注入口からの水の注入量を調整することができる。
掘削されたメタンハイドレートの塊の大きさや塊の大小の割合は、掘削するメタンハイドレート層の状態や水中の環境、掘削手段の種類等によって変わる。例えば、小さい塊が多い場合には水の注入量を増やし、前記小さい塊を確実に分解させることができる。
According to this aspect, the amount of water injected from each inlet can be adjusted in accordance with the size of the excavated methane hydrate lump and the proportion of the lump size.
The size of the excavated methane hydrate lump and the ratio of the size of the lump vary depending on the state of the methane hydrate layer to be excavated, the underwater environment, the type of excavation means, and the like. For example, when there are many small lumps, the injection amount of water can be increased and the small lumps can be reliably decomposed.

本発明の第5の態様に係るハイドレート採取装置は、第1の態様から第4の態様のいずれかにおいて、前記ハイドレート上昇管の水深400mより浅い領域の管内に流体を供給する流体供給部を備えることを特徴とするものである。   A hydrate sampling apparatus according to a fifth aspect of the present invention is the fluid supply unit according to any one of the first to fourth aspects, wherein the fluid supply unit supplies fluid into a pipe in a region shallower than a water depth of 400 m of the hydrate riser pipe. It is characterized by providing.

前記「流体」とは、液体または気体を意味する。液体の一例としては海水、湖水等の水、気体の一例としては空気等が挙げられる。
前記ハイドレート上昇管内において、メタンハイドレートの分解吸熱によって氷が生成するため、上昇移動するメタンハイドレートの塊が詰まる場合がある。このような場合に、例えば前記管内の水よりも温度の高い水(流体)を該管内に供給することにより、詰まったメタンハイドレートおよびメタンハイドレートの塊の表面に生成した氷を分解することによりその詰まりを解消することができる。
また、一時的に空気等の気体(流体)を勢いよく吹き込むことにより、詰まりを解消することができる。
The “fluid” means liquid or gas. Examples of the liquid include water such as seawater and lake water, and examples of the gas include air.
In the hydrate riser pipe, ice is generated by the decomposition and endotherm of methane hydrate, so that the mass of methane hydrate moving up may be clogged. In such a case, for example, by supplying water (fluid) having a temperature higher than that of the water in the pipe into the pipe, the generated methane hydrate and the ice generated on the surface of the methane hydrate lump are decomposed. The clogging can be eliminated.
Moreover, clogging can be eliminated by temporarily blowing a gas (fluid) such as air vigorously.

本発明の第6の態様に係るハイドレート採取装置は、第5の態様において、前記流体供給部の供給口は、上下方向に複数設けられていることを特徴とするものである。   The hydrate sampling apparatus according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, a plurality of supply ports of the fluid supply section are provided in the vertical direction.

本態様によれば、メタンハイドレートの塊が管内で詰まった位置に応じて前記流体の供給位置を変えることができる。   According to this aspect, the supply position of the fluid can be changed according to the position where the mass of methane hydrate is clogged in the pipe.

本発明の第7の態様に係るハイドレート採取方法は、水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取方法であって、ハイドレート上昇管の下方に設けられる入口部から、水中を上昇するメタンハイドレートの塊を入れ、前記ハイドレート上昇管の水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入し、前記管内の水中を上昇したメタンハイドレートの塊を、前記ハイドレート上昇管の上方に設けられる取り出し部から取り出すことを特徴とするものである。   A hydrate collection method according to a seventh aspect of the present invention is a hydrate collection method for collecting methane hydrate from the bottom of water, wherein methane rises in water from an inlet provided below a hydrate riser pipe. A hydrate lump is put, water in which methane gas is not dissolved to a saturated state is injected into a pipe deeper than the water depth of 400 m of the hydrate riser pipe, and the methane hydrate lump rising in the water in the pipe is added to the hydrate It takes out from the taking-out part provided above the rate riser.

本態様によれば、第1の態様と同様の作用効果を奏する。   According to this aspect, there exists an effect similar to a 1st aspect.

また、水深400mより浅い領域におけるメタンハイドレートの分解によって発生したメタンガスは、泡となってメタンハイドレートの塊の浮力をサポートするガスリフト効果を発揮する。これにより、メタンハイドレートの塊の上昇移動は一層円滑になり、水底にあるメタンハイドレートの塊を効率よく採取することが可能となる。   In addition, methane gas generated by the decomposition of methane hydrate in a region shallower than 400 m in water depth becomes a bubble and exhibits a gas lift effect that supports the buoyancy of the methane hydrate lump. Thereby, the upward movement of the methane hydrate lump becomes smoother, and the methane hydrate lump on the bottom of the water can be efficiently collected.

本発明に係るハイドレート採取装置の一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the hydrate sampling device which concerns on this invention. 水中を上昇移動するハイドレートの塊について説明する図。The figure explaining the lump of the hydrate which moves up and moves underwater. 本発明に係るハイドレート採取装置の他の例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows the other example of the hydrate sampling device which concerns on this invention.

以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限られるものではない。
以下の説明では、実施例1と実施例2の2つの実施形態を例に挙げ、最初に実施例1に係るハイドレート採取装置の概略の構成について説明する。
次に、実施例1に係るハイドレート採取装置を用いたハイドレート採取方法とその作用について説明し、その後にハイドレート採取装置の他の例としての実施例2について説明する。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further in detail based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
In the following description, two embodiments of Example 1 and Example 2 are taken as examples, and the schematic configuration of the hydrate sampling apparatus according to Example 1 will be described first.
Next, a hydrate sampling method using the hydrate sampling apparatus according to the first embodiment and the operation thereof will be described, and then a second embodiment as another example of the hydrate sampling apparatus will be described.

[実施例1]
<ハイドレート採取装置の概略構成>
ハイドレート採取装置の概略構成について図に基づいて説明する。図1は、本発明に係るハイドレート採取装置の一例を示す概略構成図である。
図1に示すように、本実施例では海底12(水底)の表層型のメタンハイドレート層14を掘削してメタンハイドレートの塊GHを採取する場合について説明する。メタンハイドレート層14は、ドリルやバケットを備えた掘削機40によって掘削される。掘削機40は、支援船18によって海底付近に設けられる駆動源42によって駆動されている。
掘削機40の掘削によってメタンハイドレート層14から分離されたメタンハイドレートの塊GHを、本発明に係るハイドレート採取装置10によって回収する。
[Example 1]
<Schematic configuration of hydrate sampling device>
A schematic configuration of the hydrate sampling apparatus will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a hydrate sampling apparatus according to the present invention.
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a case where a methane hydrate lump GH is collected by excavating a surface type methane hydrate layer 14 on the sea bottom 12 (water bottom) will be described. The methane hydrate layer 14 is excavated by an excavator 40 having a drill or a bucket. The excavator 40 is driven by a driving source 42 provided near the sea floor by the support ship 18.
The methane hydrate lump GH separated from the methane hydrate layer 14 by excavation by the excavator 40 is recovered by the hydrate sampling apparatus 10 according to the present invention.

ハイドレート採取装置10は、水中を上昇するメタンハイドレートの塊GHが入る入口部22を下方に有し、上方に前記メタンハイドレートの取り出し部24を有するハイドレート上昇管20(以下、単に管20と言う場合がある)を備えている。
メタンハイドレート回収船16は、取り出し部24からメタンハイドレートの塊GHを回収する船である。
The hydrate collecting apparatus 10 has a hydrate riser pipe 20 (hereinafter simply referred to as a pipe) having an inlet portion 22 for receiving a methane hydrate mass GH rising in water and having an outlet portion 24 for the methane hydrate on the upper side. 20).
The methane hydrate recovery ship 16 is a ship that recovers the methane hydrate lump GH from the take-out unit 24.

ハイドレート上昇管20としては、例えばライザー管を用いることができる。入口部22は、メタンハイドレートの塊GHを入れ易いようにテーパー状に形成されていることが望ましい。尚、図1に示すハイドレート上昇管20はテーパー状の入口部22以外は下方から上方まで同径であるが、上方にいくに従って管径が太くなるように構成することもできる。   For example, a riser pipe can be used as the hydrate riser pipe 20. The inlet portion 22 is preferably formed in a tapered shape so that the methane hydrate lump GH can be easily inserted. The hydrate riser 20 shown in FIG. 1 has the same diameter from the bottom to the top except for the tapered inlet portion 22, but may be configured such that the pipe diameter increases as it goes upward.

またハイドレート採取装置10は、ハイドレート上昇管20の水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1を注入する注入部26を備えている。本実施例では、注入部26としてハイドレート上昇管20の上下方向に複数の注入口28a、注入口28b、注入口28cが設けられている。   Further, the hydrate collecting apparatus 10 includes an injection unit 26 that injects water W1 in which methane gas is not dissolved to a saturated state into a pipe in a region deeper than the water depth 400 m of the hydrate riser pipe 20. In this embodiment, a plurality of injection ports 28 a, injection ports 28 b, and injection ports 28 c are provided as the injection portion 26 in the vertical direction of the hydrate riser 20.

注入部26は、各注入口(注入口28a、注入口28b、注入口28c)からの水W1の注入量を調整可能に設けられている。
尚、注入部26の注入口は、少なくともハイドレート上昇管20の下端部の位置に設けられていることが望ましい。本実施例では注入口28aがハイドレート上昇管20の下端部に位置している。
The injection part 26 is provided so that the injection amount of the water W1 from each injection port (injection port 28a, injection port 28b, injection port 28c) can be adjusted.
In addition, it is desirable that the injection port of the injection portion 26 is provided at least at the position of the lower end portion of the hydrate riser 20. In the present embodiment, the inlet 28 a is located at the lower end of the hydrate riser 20.

メタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1の飽和度は、メタンガスが更に溶解できる飽和度であればよく、100%未満であればよいが、好ましくは50%以下であり、より好ましくは10%以下である。
メタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1としては、メタンハイドレート層14が存在する同じ海の海水を用いることができる。メタンハイドレート層14の近くに存在する水W0にはメタンがほぼ飽和状態まで溶けているため、例えば、メタンハイドレート層14や他のメタンハイドレート層(不図示)の直上から離れた領域の海水を水W1として用いるとよい。
本実施例では、支援船18によって配設されるポンプ等の第1の水供給手段30が、メタンハイドレート層14の端から海底12に沿って距離R離れた海底12付近の領域に設けられている。また、第1の水供給手段30は、メタンハイドレート層14の上方(海面に近づく方向)に離れた領域に設けることもできる。
以上がハイドレート採取装置10の概略構成であり、本装置10を用いたハイドレート採取方法について以下に説明する。
The saturation of the water W1 in which the methane gas is not dissolved to the saturation state may be a saturation that allows the methane gas to be further dissolved, and may be less than 100%, preferably 50% or less, more preferably 10% or less. It is.
As the water W1 in which the methane gas is not dissolved until saturation, seawater of the same sea where the methane hydrate layer 14 exists can be used. Since the water W0 existing in the vicinity of the methane hydrate layer 14 is substantially saturated with methane, for example, in a region away from directly above the methane hydrate layer 14 and other methane hydrate layers (not shown). Seawater may be used as the water W1.
In the present embodiment, the first water supply means 30 such as a pump provided by the support ship 18 is provided in a region near the seabed 12 that is a distance R away from the end of the methane hydrate layer 14 along the seabed 12. ing. Moreover, the 1st water supply means 30 can also be provided in the area | region away above the methane hydrate layer 14 (direction approaching the sea surface).
The above is the schematic configuration of the hydrate sampling apparatus 10, and the hydrate sampling method using the apparatus 10 will be described below.

<ハイドレート採取方法>
次に、図1および図2を参照してハイドレート採取装置10を用いたハイドレート採取方法について説明しつつ、その作用について説明する。図2は、水中を上昇移動するハイドレートの塊について説明する図である。
<Hydrate collection method>
Next, the operation of the hydrate sampling method using the hydrate sampling apparatus 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram illustrating a hydrate lump that moves up and down in water.

前述したように、掘削機40によって掘削されてメタンハイドレート層14から分離されたメタンハイドレートの塊GHは、入口部22からハイドレート上昇管20内に入る。海水よりも密度が低い(比重が小さい)メタンハイドレートの塊GHは、管内の水中を上昇して上方の取り出し部24から取り出される。
メタンハイドレートの塊GHは、ハイドレート上昇管20内を通過可能なできるだけ大きな塊Lとして採取することが望ましいが、通常ドリル等で掘削すると小さな塊S(粒)も形成されるため、大きな塊Lと小さな塊Sの両方が入口部22に入る。
As described above, the methane hydrate lump GH excavated by the excavator 40 and separated from the methane hydrate layer 14 enters the hydrate riser 20 through the inlet 22. The methane hydrate lump GH having a density lower than that of seawater (small specific gravity) rises in the water in the pipe and is taken out from the upper takeout unit 24.
The methane hydrate lump GH is desirably collected as the largest lump L that can pass through the hydrate riser 20, but usually a small lump S (grains) is also formed when drilling with a drill or the like. Both L and the small mass S enter the inlet 22.

ここで、ハイドレート採取装置10の注入部26からハイドレート上昇管20内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1を注入する。前記水W1の注入によって得られる効果について以下に説明する。   Here, the water W <b> 1 in which the methane gas is not dissolved to the saturation state is injected into the hydrate riser pipe 20 from the injection portion 26 of the hydrate sampling apparatus 10. The effects obtained by the injection of the water W1 will be described below.

海底12のメタンハイドレート層14近くに存在する水W0にはメタンガスがほぼ飽和状態まで溶けており、メタンハイドレートの生成条件を満たす水深400mよりも深い部分では、通常メタンハイドレートは分解しない。   In the water W0 existing near the methane hydrate layer 14 on the seabed 12, methane gas is dissolved to a substantially saturated state, and the methane hydrate is not normally decomposed in a portion deeper than a water depth of 400 m that satisfies the methane hydrate generation condition.

一方、メタンハイドレートの塊GHが水深400m未満にまでハイドレート上昇管20内を上昇したときには、海中の圧力、温度がメタンハイドレートの生成条件外となるので分解が始まる。このとき、前述したメタンハイドレートの小さな塊Sが多くあると、小さな塊Sは比表面積が大きいために分解し易く、前記管20内の水中に分解ガス(メタンガス)の気泡50が過剰に生成される場合がある。加えて、水深が浅くなると圧力が下がって気泡50の体積が大きくなるので、前記管20内における気泡50の占める割合が大きくなり過ぎてメタンハイドレートの塊GHの上昇が妨げられる虞がある。   On the other hand, when the mass GH of methane hydrate rises in the hydrate riser 20 to a depth of less than 400 m, decomposition begins because the pressure and temperature in the sea are outside the conditions for producing methane hydrate. At this time, if there are many small methane hydrate lumps S described above, the small lumps S are easily decomposed because of their large specific surface area, and excessive bubbles 50 of cracked gas (methane gas) are generated in the water in the tube 20. May be. In addition, since the pressure decreases and the volume of the bubbles 50 increases as the water depth becomes shallower, the proportion of the bubbles 50 in the tube 20 may increase so much that the rise of the methane hydrate lump GH may be hindered.

ここで、入口部22は海底のメタンハイドレート層14の近傍にあるので、ハイドレート上昇管20内にはメタンガスが飽和状態の水W0が入口部22から入るが、水深400mより深い領域の管20内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1を注入すると、当該管20内の水中のメタン濃度を下げることができる。   Here, since the inlet portion 22 is in the vicinity of the methane hydrate layer 14 on the seabed, water W0 in which methane gas is saturated enters the hydrate riser pipe 20 from the inlet portion 22, but a pipe in a region deeper than the water depth of 400 m. When water W1 in which methane gas is not dissolved to a saturated state is injected into 20, the methane concentration in the water in the pipe 20 can be lowered.

ハイドレート上昇管20内の水中のメタン濃度が下がると、圧力および温度がメタンハイドレートの生成条件であってもメタンハイドレートの塊GHが分解する。
このとき、前述のようにメタンハイドレートの小さい塊S(粒)は分解し易いため、このときの分解によりほぼ消失する(図2において、消失した小さい塊Sを点線で示している)。この分解により生じたメタンガスは高圧下(水深400mより深い領域の圧力)の水W2に溶け込む。
When the methane concentration in the water in the hydrate riser 20 decreases, the methane lumps GH are decomposed even if the pressure and temperature are the conditions for producing methane hydrate.
At this time, the lumps S (grains) having a small methane hydrate are easily decomposed as described above, and thus almost disappear due to the decomposition at this time (in FIG. 2, the disappeared small lumps S are indicated by dotted lines). Methane gas generated by this decomposition dissolves in water W2 under high pressure (pressure in a region deeper than 400 m).

一方、メタンハイドレートの大きい塊Lは表面が少し分解する程度で止まり、吸熱反応の分解であるので、メタンハイドレートの塊Lの表面に氷52が生成する[図2における一番下の塊(a)の状態]。
その状態でメタンハイドレートの塊GH(大きい塊L)は浮力によって管20中を上昇する。即ち、管20内のメタンハイドレートの塊は、小さい塊Sはほとんどなく主に大きい塊Lの集まりになって上昇する。そして、水深400mより浅い領域にまで上昇すると、メタンハイドレートの生成平衡(圧力)が分解条件になるので、塊Lの表面が分解を始める。同時に分解吸熱により氷52が更に生成し[図2における中段の塊(b)の状態]、水深400mより深い領域において予め表面に生成している氷52と一緒になってメタンハイドレートの塊Lの表面が氷52の膜で覆われる[図2における一番上の塊(c)の状態]。これにより、自己保存効果によってメタンハイドレートの分解反応が止まる。
また、メタンハイドレートの小さい塊S(粒)は、上記の通り既に分解してほとんど消失しているので、この水深が浅い領域で小さい塊S(粒)が分解してメタンガスを発生する虞が低減される。
On the other hand, the mass L with a large methane hydrate stops with only a slight decomposition of the surface, and is an endothermic reaction, so that ice 52 is formed on the surface of the methane hydrate mass L [the bottom mass in FIG. State (a)].
In this state, the methane hydrate lump GH (large lump L) rises in the tube 20 by buoyancy. That is, the mass of methane hydrate in the pipe 20 rises as a collection of large masses L with little small masses S. And if it raises to the area | region shallower than 400 m of water depth, since the production | generation equilibrium (pressure) of methane hydrate will become a decomposition | disassembly condition, the surface of the lump L will start decomposition | disassembly. At the same time, ice 52 is further generated by decomposition endotherm [the state of the middle lump (b) in FIG. 2], and together with the ice 52 previously formed on the surface in a region deeper than the water depth of 400 m, a lump of methane hydrate L Is covered with a film of ice 52 [the state of the top lump (c) in FIG. 2]. Thereby, the decomposition reaction of methane hydrate stops due to the self-preserving effect.
Moreover, since the small methane hydrate lump S (grains) has already been decomposed and almost disappeared as described above, there is a risk that the small lump S (grains) will decompose and generate methane gas in this shallow region. Reduced.

従って、ハイドレート上昇管20の水深400mより深い領域の管20内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1を注入部26から注入することにより、メタンハイドレートがその分解条件下となる水深が浅い領域(水深400m未満の領域)に上昇した段階において、メタンハイドレートの分解で発生するメタンガスの量を低減することができる。   Accordingly, by injecting water W1 in which the methane gas is not dissolved to the saturated state into the pipe 20 in a region deeper than the water depth 400m of the hydrate riser pipe 20 from the injection portion 26, the water depth at which the methane hydrate becomes the decomposition condition is reduced. The amount of methane gas generated by the decomposition of methane hydrate can be reduced at the stage where it has risen to a shallow region (region having a water depth of less than 400 m).

また、水深が浅い領域では発生したガスは体積が大きくなるので、その領域で多量のメタンガスが一気に発生すると、ハイドレート上昇管内において水に対して気泡の占める体積が過大となり、その影響でメタンハイドレートの塊GHのスムースな上昇移動が妨げられる虞がある。本発明においては、その領域においてメタンハイドレート分解によるメタンガスの発生量が低減されているので、その虞を低減することができる。   In addition, the volume of gas generated in shallow regions is large, so if a large amount of methane gas is generated at a stretch in that region, the volume occupied by bubbles in water in the hydrate riser tube becomes excessive, which causes methane hydrate. There is a possibility that the smooth movement of the rate lump GH may be hindered. In the present invention, since the amount of methane gas generated by methane hydrate decomposition is reduced in that region, the risk can be reduced.

また、氷52の膜ができて分解が止まるまでの間に発生したメタンガスは、気泡50となって上昇流(矢印A)を形成し、メタンハイドレートの塊GH(主として大きい塊L)の浮力をサポートするガスリフト効果を発揮する。これにより、メタンハイドレートの塊GHの上昇移動は一層円滑になる。以って、水底にあるメタンハイドレートの塊GHを効率よく採取することが可能となる。   Also, the methane gas generated until the film of ice 52 is formed and the decomposition stops forms bubbles 50 and forms an upward flow (arrow A), and the buoyancy of the methane hydrate lump GH (mainly large lump L). Demonstrate gas lift effect to support. Thereby, the upward movement of the methane hydrate lump GH becomes smoother. Accordingly, it is possible to efficiently collect the methane hydrate lump GH at the bottom of the water.

尚、ハイドレート採取装置10の注入部26から注入される水W1(メタンガスが飽和状態まで溶けていない)は、その温度が低い方が好ましい。高圧下においては水の温度が低いほどメタンガスの溶解度が高くなるためである。
したがって、第1の水供給手段30は水深の深いところ、例えば海底12近くに設けることが好ましい。尚、ある程度の深さになると水温の大きな変化は少なくなるので、周囲の水温に応じて第1の水供給手段30を設ける位置は変えることができる。
In addition, it is preferable that the temperature of the water W1 (the methane gas is not dissolved to the saturated state) injected from the injection unit 26 of the hydrate sampling apparatus 10 is lower. This is because, under high pressure, the lower the temperature of water, the higher the solubility of methane gas.
Accordingly, the first water supply means 30 is preferably provided at a deep water depth, for example, near the seabed 12. In addition, since the big change of water temperature will decrease when it becomes a certain depth, the position which provides the 1st water supply means 30 according to the surrounding water temperature can be changed.

また、メタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1の注入は、少なくともハイドレート上昇管20の下端部の位置から行うことが好ましい。すなわち、少なくとも注入部26の注入口28aから行うことが好ましい。
このことにより、水W1の注入位置から、ハイドレート上昇管20内の圧力、温度がメタンハイドレートの分解条件となる水深400mに達するまでの距離を長くとることができる。以って、水深400mより浅い領域における分解が始まる前に、ガスハイドレートの小さい塊Sを確実に分解させることができる。
Moreover, it is preferable to inject | pour the water W1 in which methane gas is not melt | dissolving to a saturated state from the position of the lower end part of the hydrate riser pipe 20 at least. That is, it is preferable to carry out at least from the injection port 28a of the injection part 26.
This makes it possible to increase the distance from the injection position of the water W1 until the pressure and temperature in the hydrate riser 20 reach a water depth of 400 m, which is a decomposition condition for methane hydrate. Therefore, the mass S having a small gas hydrate can be reliably decomposed before the decomposition in the region shallower than the water depth of 400 m starts.

また、複数の注入口28a、注入口28b、注入口28cから水W1を管20内に段階的に注入することにより、ガスハイドレートの塊GHが一つの注入口の近傍で一気に分解することを防ぐことができる。   Further, by gradually injecting water W1 into the pipe 20 from the plurality of inlets 28a, inlets 28b, and inlets 28c, the gas hydrate lump GH is decomposed in the vicinity of one inlet. Can be prevented.

また、掘削されたメタンハイドレートの塊GHの大きさや塊の大小の割合は、掘削するメタンハイドレート層14の状態や海中の環境、掘削機40の種類等によって変わる。したがって、上下方向に複数設けられる各注入口28a、注入口28b、注入口28cからの水W1の注入量は、例えば、掘削したときに生じた小さい塊Sの量に応じて調整することができる。より具体的には、小さい塊Sが多い場合には水の注入量を増やし、小さい塊Sを確実に分解させることができる。
また、メタンガスが飽和状態まで溶けていない水W1のメタン飽和度によって注入量を調整することもできる。例えば、飽和状態ではないが飽和度が高い水W1の場合には注入量を増やし、飽和度が低い水W1の場合には注入量を少なく調整することができる。
In addition, the size of the excavated methane hydrate lump GH and the size ratio of the lump vary depending on the state of the methane hydrate layer 14 to be excavated, the environment in the sea, the type of the excavator 40, and the like. Therefore, the amount of water W1 injected from each of the plurality of inlets 28a, inlets 28b, and inlets 28c provided in the vertical direction can be adjusted, for example, according to the amount of small lump S generated when excavating. . More specifically, when there are many small lumps S, the injection amount of water can be increased and the small lumps S can be reliably decomposed.
Further, the injection amount can be adjusted by the methane saturation of the water W1 in which the methane gas is not dissolved to the saturation state. For example, in the case of water W1 that is not saturated but has a high degree of saturation, the injection amount can be increased, and in the case of water W1 that has a low degree of saturation, the injection amount can be adjusted to be small.

[実施例2]
実施例2では図3に基き、ハイドレート採取装置の他の実施例について説明する。図3は、本発明に係るハイドレート採取装置の他の例を示す概略構成図である。
尚、本実施例において実施例1と同一の構成については同一の符号を付し、その構成の説明は省略する。
[Example 2]
In the second embodiment, another embodiment of the hydrate sampling apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another example of the hydrate sampling apparatus according to the present invention.
In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description of the components is omitted.

本実施例に係るハイドレート採取装置60は、ハイドレート上昇管20の水深400mより浅い領域の管内に流体を供給する流体供給部34を備えている。
流体供給部34の供給口は、ハイドレート上昇管20の上下方向に複数設けられている。本実施例においては、供給口36a、供給口36b、供給口36cが設けられている。
The hydrate sampling apparatus 60 according to the present embodiment includes a fluid supply unit 34 that supplies fluid into a pipe in a region shallower than the water depth 400 m of the hydrate riser pipe 20.
A plurality of supply ports of the fluid supply unit 34 are provided in the vertical direction of the hydrate riser 20. In this embodiment, a supply port 36a, a supply port 36b, and a supply port 36c are provided.

前記流体としては、例えば海水、湖水等の水(液体)や、空気(気体)等が挙げられる。
ハイドレート上昇管20内において、メタンハイドレートの分解吸熱によって氷が生成するため、上昇移動するメタンハイドレートの塊GHが詰まる場合がある。このような場合に、例えば管20内の水よりも温度の高い水W3(流体)を当該管20内に供給することにより、詰まったメタンハイドレートおよびメタンハイドレートの塊の表面に生成した氷を分解させてその詰まりを解消することができる。
本実施例では、海面付近の水(温度が高い)をポンプ等の第2の水供給手段32により供給口36a、供給口36b、供給口36cに送るように構成されている。
Examples of the fluid include water (liquid) such as seawater and lake water, and air (gas).
In the hydrate riser 20, ice is generated due to decomposition and endotherm of methane hydrate, and the methane hydrate lump GH that moves upward may be clogged. In such a case, for example, by supplying water W3 (fluid) having a temperature higher than that of the water in the pipe 20 into the pipe 20, the ice formed on the surface of the clogged methane hydrate and the methane hydrate lump. The clogging can be resolved by decomposing.
In this embodiment, the water near the sea surface (temperature is high) is sent to the supply port 36a, the supply port 36b, and the supply port 36c by the second water supply means 32 such as a pump.

尚、流体供給部34から供給する水としてメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を用いても、メタンハイドレートを分解することができる。
また、本実施例においては流体供給部34から流体として水を供給する構成としたが、流体として空気等の気体を一時的に勢いよく吹き込むことにより、詰まりを解消することもできる。
Note that methane hydrate can be decomposed even when water in which methane gas is not dissolved to saturation is used as water supplied from the fluid supply unit 34.
In the present embodiment, water is supplied as a fluid from the fluid supply unit 34, but clogging can be eliminated by temporarily blowing a gas such as air as the fluid.

また本実施例では、複数の供給口36a、供給口36b、供給口36cから水W3を管20内に注入できるので、メタンハイドレートの塊GHが管20内で詰まった位置に応じて水W3の供給位置を変えることができる。
尚、400mより深い領域の管内において詰まりが発生した場合には、第1の水供給手段30の位置(水深)をより海面に近い位置に変えて、注入部26から温度の高い水を入れて詰まったメタンハイドレートを分解し、詰まりを解消することも可能である。
Further, in this embodiment, water W3 can be injected into the pipe 20 from the plurality of supply ports 36a, supply ports 36b, and supply ports 36c, so that the water W3 according to the position where the methane hydrate lump GH is clogged in the pipe 20. The feeding position can be changed.
If clogging occurs in a pipe deeper than 400 m, the position of the first water supply means 30 (water depth) is changed to a position closer to the sea surface, and hot water is poured from the injection section 26. It is also possible to break up clogged methane hydrate and eliminate clogging.

本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention. .

10 ハイドレート採取装置、12 海底、14 メタンハイドレート層、
16 ハイドレート回収船、18 支援船、
20 ハイドレート上昇管、22 入口部、24 取り出し部、26 注入部
28a、28b、28c 注入口、30 第1の水供給手段、
32 第2の水供給手段、34 流体供給部、36a、36b、36c 供給口、
40 掘削機、42 駆動源、50 気泡、52 氷、60 ハイドレート採取装置
W0 メタンガス飽和状態の水、
W1 メタンガスが飽和状態まで溶けていない水、
W2 ハイドレート上昇管内の水、
W3 W1より温度が高い水
10 Hydrate sampling device, 12 seabed, 14 methane hydrate layer,
16 hydrate recovery vessels, 18 support vessels,
20 hydrate riser pipe, 22 inlet part, 24 take-out part, 26 injection part 28a, 28b, 28c inlet, 30 first water supply means,
32 2nd water supply means, 34 Fluid supply part, 36a, 36b, 36c Supply port,
40 excavator, 42 drive source, 50 bubbles, 52 ice, 60 hydrate sampling device W0 water saturated with methane gas,
W1, water in which methane gas is not dissolved to saturation,
W2 Water in the hydrate riser,
W3 Water whose temperature is higher than W1

Claims (7)

水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取装置であって、
水中を上昇するメタンハイドレートの塊が入る入口部を下方に有し、上方に前記メタンハイドレートの取り出し部を有するハイドレート上昇管と、
前記ハイドレート上昇管の水深400mより深い領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を注入する注入部と、を備え
前記注入部の注入口は、前記入口部よりも上方に設けられるとともに、前記ハイドレート上昇管の下端部側から水深400mまでの領域の前記管内に段階的に水を注入するように上下方向に複数設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
A hydrate collector for collecting methane hydrate from the bottom of the water,
A hydrate riser pipe having an inlet portion for receiving a mass of methane hydrate rising in the water at the bottom, and an extraction portion for the methane hydrate at the top;
An injection part for injecting water in which the methane gas is not dissolved to a saturated state into a pipe in a region deeper than the water depth of 400 m of the hydrate riser pipe ,
The injection port of the injection part is provided above the inlet part, and vertically so as to inject water stepwise into the pipe in the region from the lower end side of the hydrate riser pipe to a water depth of 400 m. It characterized that you have provided a plurality hydrate collection device.
請求項1に記載のハイドレート採取装置において、
前記注入部の複数の前記注入口のうちの一つは、前記ハイドレート上昇管の下端部の位置に設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
The hydrate collection device according to claim 1,
One of the plurality of injection ports of the injection unit is provided at a position of a lower end portion of the hydrate riser pipe.
請求項2に記載のハイドレート採取装置において、The hydrate sampling device according to claim 2,
前記注入部の複数の前記注入口のうちの他の一つは、前記ハイドレート上昇管において水底よりも水深400mに近い位置に設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。  The other one of the plurality of injection ports of the injection unit is provided at a position closer to a water depth of 400 m than the water bottom in the hydrate riser pipe.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のハイドレート採取装置において、
前記注入部は、各注入口からの水の注入量を調整可能であることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
In the hydrate sampling device according to any one of claims 1 to 3,
The hydrate sampling apparatus according to claim 1, wherein the injection section is capable of adjusting an amount of water injected from each inlet.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のハイドレート採取装置において、
前記ハイドレート上昇管の水深400mより浅い領域の管内に流体を供給する流体供給部を備えることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
In the hydrate sampling apparatus according to any one of claims 1 to 4,
A hydrate collecting apparatus comprising a fluid supply unit for supplying fluid into a pipe in a region shallower than a water depth of 400 m of the hydrate riser pipe.
請求項5に記載のハイドレート採取装置において、
前記流体供給部の供給口は、上下方向に複数設けられていることを特徴とする、ハイドレート採取装置。
In the hydrate sampling apparatus according to claim 5,
2. A hydrate sampling apparatus according to claim 1, wherein a plurality of supply ports of the fluid supply unit are provided in a vertical direction.
水底にあるメタンハイドレートを採取するハイドレート採取方法であって、
ハイドレート上昇管の下方に設けられる入口部から、水中を上昇するメタンハイドレートの塊を入れ、
前記入口部よりも上方であって、前記ハイドレート上昇管の下端部側から水深400mまでの領域の管内にメタンガスが飽和状態まで溶けていない水を上下方向に複数設けられた注入口から段階的に注入し、
前記管内の水中を上昇したメタンハイドレートの塊を、前記ハイドレート上昇管の上方に設けられる取り出し部から取り出すことを特徴とする、ハイドレート採取方法。
A hydrate collecting method for collecting methane hydrate from the bottom of water,
From the inlet provided below the hydrate riser pipe, put a mass of methane hydrate rising in the water,
Stepwise from an inlet provided in the vertical direction with a plurality of water in which the methane gas is not dissolved to a saturated state in a pipe in a region above the inlet part and from the lower end side of the hydrate riser pipe to a water depth of 400 m. injected into,
A method for collecting hydrate, characterized in that a mass of methane hydrate rising in the water in the pipe is taken out from a take-out section provided above the hydrate riser pipe.
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