KR101698504B1

KR101698504B1 - 서브샘플링 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101698504B1
Application number: KR1020167014831A
Authority: KR
Inventors: 유스케 진; 요시히로 콘노; 지로 나가오
Original assignee: 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 상교기쥬츠 소고켄큐쇼
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2017-01-20
Also published as: EP3081917A1; CN105814429B; KR20160083065A; EP3081917A4; EP3081917B1; JP6187945B2; US10101245B2; US20160299040A1; JPWO2015087767A1; CN105814429A; WO2015087767A1

Abstract

서브샘플링 장치(100)는, 시료 격납 용기(10)의 수용 공간(11)과 연통하는 관통 구멍(114)을 구비하고, 관통 구멍(114)에 연통하는 적어도 1개의 제1 관로(112)가 형성되어, 시료 격납 용기(10)의 후방 단부면에 연결되는 플랜지 부재(110); 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)과 연통하는 공동을 갖고, 일단부가 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)에 연결되는 연결부재(120); 전방 단부는 연결부재(120)의 타단부에 접속되고, 전방 단부 근방에 볼 밸브(134)를 구비하고, 후방 단부 근방에 내부 공간(135)과 연통하는 적어도 1개의 제2 관로(132)가 형성된 원통 케이싱(130); 내부 공간(135)을 전방 공간(136)과 후방 공간(138)으로 분리시키는 벌크 헤드(142)가 개재되고, 전방 단부에 채취 블레이드가 형성된, 원통 케이싱(130)의 내부 공간(135) 내를 슬라이딩하는 샘플링 파이프(140); 및 플랜지 부재(110)와 교체 가능한, 연결부재(120)의 일단에 접속되는 시료 용기를 포함하되, 샘플링 파이프(140)가 슬라이딩함으로써, 채취 블레이드가 시료 격납 용기(10)의 내부의 시료(20)에 접촉해서, 시료(20)를 선단부에 유지하도록 서브샘플링하고, 그 후 플랜지 부재(110)와 교체해서 장착된 시료 용기 내에, 서브샘플링된 시료(20)를 격납시킨다.

Description

서브샘플링 장치 및 방법{SUBSAMPLING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 서브샘플링 장치 및 방법에 관한 것이다.

가스 하이드레이트(gas hydrate)는, 물분자에 의해 형성된 바구니 형상 구조 내에 가스 분자가 포장된 저온고압조건 하에서 안정적인 고체 결정이다.

가스 하이드레이트는, 체적 1㎥당 약 170㎥의 가스 분자를 포장할 수 있으므로, 천연 가스의 수송 및 저장 매체로서도 연구 개발이 행해지고 있다(특허문헌 1 내지 3, 비특허문헌 1).

최근, 메탄 분자를 주성분으로 하는 가스 하이드레이트(이하, 천연가스 하이드레이트라 칭함)가 영구동토나 해저의 퇴적층 중에 부존하고 있는 것이 확인되어 있다(비특허문헌 1). 또한, 일본 근해의 퇴적물 중에도 많이 부존하고 있는 것이 확인되어 있고, 석유나 석탄으로 바뀌는 비재래형 에너지 자원으로서의 개발이 진행되고 있다.

천연가스 하이드레이트의 조사 방법으로서는, 지진과 같은 진동(음파)을 발생시켜 퇴적층으로부터의 반사 속도를 조사하는 지진탐사법으로 불리는 방법이 있고, 그 방법에 의해서 자연계에 존재하는 천연가스 하이드레이트의 분포 상황이 조사되고 있다.

또한, 퇴적층을 굴착하여, 각종 센서를 이용해서 자원량이나 가스의 생산성 평가에 필요한 물성을 검사하는 것도 행해지고 있다. 또한 원하는 퇴적층을 채취한 천연가스 하이드레이트의 퇴적물 샘플의 물성을 조사하는 것에 의해서, 자원량이나 가스의 생산성을 고정밀도로 평가하는 것이 가능해지고 있다.

이러한 퇴적물 샘플을 채취하는 방법에 대해서, 몇 가지 보고가 이루어져 있다.

특허문헌 4에는, 지층 내의 조건을 유지한 채, 퇴적물 중의 간극수나, 간극수에 함유되는 미생물 등의 샘플링을 행하는 수법이 기재되어 있다.

그런데, 가스 하이드레이트는 저온고압조건에서 안정적으로 존재하지만, 온도의 상승이나 압력의 저하에 의해서 가스 하이드레이트의 상안정 온도압력영역으로부터 벗어난 온도압력조건이 되면, 하이드레이트가 분해되어 버린다. 그래서, 가스 하이드레이트를 함유하는 퇴적물 샘플에 대해서, 가스 하이드레이트를 분해시키지 않도록 해서 채취나 분석을 하는 방법이, 몇 가지 보고되어 있다.

비특허문헌 2에는, 온도 및 압력을 유지한 채 회수된 퇴적물 샘플에 대해서, 그 퇴적물 중에 함유되는 하이드레이트의 포화율 계측, 열전도율 계측, 역학응답성 계측을 행하거나, 퇴적물의 간극수를 채취하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 코어링(coring)된 라이너로 보호되어 있는 퇴적물 시료를 대상으로 해서, 라이너에 구멍을 뚫는 등 하고 나서 분석 기기를 시료에 접촉시켜서 압력용기 중에서 분석을 하는 것이다(일반적으로, 코어링 시에 퇴적물에 쇼크를 주지 않도록, 채취된 퇴적물을 플라스틱제의 라이너로 덮어서 보호한다). 본 방법에서는, 샘플 회수 후, 압력을 유지한 채 퇴적물 내의 가스 하이드레이트를 분해시키는 일 없이, 압력용기 중에서 퇴적물의 물성을 평가하는 것이 가능하다.

또, 비특허문헌 3에는, 온도 및 압력을 유지한 채 회수된 퇴적물 샘플을 채취하여, 분석용의 소편 시료를 제작하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 가스 하이드레이트 퇴적물 시료를 축방향으로 원주형으로 눌러 뽑아낸 후, 볼 밸브를 이용해서 소망의 길이로 자른 후, 별도의 압력용기에 보관한다.

또한, 퇴적층을 구성하는 모래와 모래 이외의 체적의 비율(이하, 공극률이라 칭함)은, 가스 및 물의 침투성에 강하게 관계되고, 퇴적물의 공극률을 계측하는 방법으로서는, 퇴적물을 한번 건조시키고, 그 건조시킨 퇴적물의 체적이나 중량을 계측하는 방법(이하, 건조법이라 칭함)이 일반적이다. 그러나, 가스 하이드레이트를 함유하는 퇴적층은 미고결 모래에 의해서 형성되어 있기 때문에, 가스 하이드레이트를 분해시켜 건조시킨 시료를 이용하는 건조법에서는, 하이드레이트의 분해에 의해서 모래가 이동하여, 모래입자의 배치가 지층 내에 존재한 상태와 비교해서 변해버리고, 또한, 가스 하이드레이트가 공극 중에 많이 존재하는 시료일수록, 발생하는 분해 가스에 의해 모래의 위치가 변함으로써 체적이 변화되어 버린다는 문제가 존재하고 있었다. 또한, 건조법 이외에도 X선 컴퓨터 단층촬영법이나 싱크로트론 컴퓨터 단층촬영법을 이용해서 퇴적물 내부의 공극을 가시화해서 공극률을 산출하는 방법(이하, CT법이라 칭함)이 있다. 그러나, 종래의 CT법에서는, 가스 하이드레이트를 함유하는 퇴적물을 한번 대기 해방시켜서 가스 하이드레이트를 분해시키기 때문에, 모래의 배치가 변화되어 버린다는 문제점을 지니고 있었다. 이와 같이, 건조법이나 종래의 CT법에서는, 가스 생산성을 정밀도 양호하게 평가하는 것은 극히 곤란하였다.

그래서, 건조법이나 종래의 CT법에 의하지 않고 공극률을 측정하는 방법이 보고되어 있다. 비특허문헌 4에는, 압력이 유지된 가스 하이드레이트 퇴적물을 대기 해방시킨 후, 재빠르게 액체 질소를 이용해서 가스 하이드레이트 퇴적물을 동결시켜서, 그 동결 시료의 X선 CT 화상 촬영을 행함으로써, 비파괴적으로 공극률을 계측하는 것이 기재되어 있다.

JP

2012-46696

A

JP

2007-262271

A

JP

2005-298745

A

JP

2008-46083

A

Sloan, E.D. and Koh, C.A.: Clathrate Hydrates of Natural Gases. Third Edition, (2007) Santamarina, J. C., Dai, S., Jang, J., and Terzariol, M. Scientific Drilling, No. 14, September 2012, 44-48 Schultheiss P, Holland M, Humphrey G. Scientific Drilling, 7, 44-50, 2009. Jin, Y., Hayashi, J., Nagao, J., Suzuki, K., Minagawa, H., Ebinuma, T. and Narita, H. Japanese Journal of Applied Physics Part 1, vol. 46(5A), pp．3159-3162, 2007. 5

그러나, 특허문헌 4에 기재된 방법은, 압력을 유지하면서 샘플링하는 것이 아니고, 또한, 특허문헌 4에 기재된 방법을 이용해서 가스 하이드레이트 퇴적물을 샘플링할 경우에는, 가스 하이드레이트 퇴적물을 한번 대기 해방하여 동결시킬 필요가 있으므로, 가스 하이드레이트가 분해되어 버린다는 문제점을 지니고 있었다.

또, 비특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 직경 5㎝ 정도의 원주 형상의 시료를 이용해서 분석을 행하므로, 퇴적물 중의 마이크로 크기의 미세한 모래입자의 간극에 존재하는 가스 하이드레이트의 상태를 평가하는 것은 곤란하였다.

또한, 비특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 압력을 유지하면서 시료를 서브샘플링할 수 있지만, 부드러운 오니질 퇴적층을 압출하여 채취하는 수법이기 때문에, 단단한 사질 퇴적층의 샘플에 이용하는 것은 곤란하였다. 또, 서브샘플링된 시료를 압력용기에 밀폐하는 공정에 있어서, 거대하고 무거운 볼 밸브를 이용하므로, 실제의 분석 현장에서의 사용에 있어서는 과제를 남기고 있었다. 또한, 볼 밸브에 의해서 시료를 절단하므로, 시료에 기계적 충격이 가해지는 것에 의한 물성변화가 염려되고 있었다.

또, 비특허문헌 4에 기재된 방법에서는, 액체 질소로 시료를 동결시키므로, 간극수의 동결에 의해서 공극이 팽창하여, 모래입자의 배치가 지층 내에 존재하고 있었던 상태로부터 변해 버린다는 문제점을 지니고 있었다. 또한, 가스 하이드레이트 함유량이 적을수록, 동결에 의한 물의 팽창의 영향을 크게 받는다(가스 하이드레이트 함유량이 적을수록 간극수가 많아지기 때문임)는 문제점도 지니고 있었다. 또, 대기 해방했을 때에 가스 하이드레이트가 분해되어 버리지만, 분해에 따른 물의 발생에 의해 간극수량이 변화되어 버릴 뿐만 아니라, 어느 정도 가스 하이드레이트가 분해되어 버렸는지 계측할 수 없으므로, 물의 팽창을 고려한 공극률의 보정을 행할 수도 없다는 점에서 과제를 남기고 있었다.

본 발명은, 상기 사정을 감안해서 이루어진 것으로, 소정의 압력을 유지하면서 시료를 서브샘플링하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 관점에 따른 서브샘플링 장치는, 시료 격납 용기의 수용 공간과 연통하는 관통 구멍을 구비하고, 해당 관통 구멍에 연통하는 적어도 1개의 제1 압력 조정 경로가 형성되어, 상기 시료 격납 용기의 후방 단부면에 연결되는 플랜지 부재; 해당 플랜지 부재의 상기 관통 구멍과 연통하는 공동을 구비하고, 일단부가 상기 플랜지 부재의 상기 관통 구멍에 연결되는 연결부재; 전방 단부는 상기 연결부재의 타단부에 접속되고, 전방 단부 근방에 볼 밸브를 구비하고, 후방 단부 근방에 내부 공간과 연통하는 적어도 1개의 제2 압력 조정 경로가 형성된 원통 케이싱; 상기 내부 공간을 전방 공간과 후방 공간으로 분리시키는 격벽이 개재되고, 전방 단부에 채취 블레이드가 형성된, 상기 원통 케이싱의 상기 내부 공간 내를 슬라이딩하는 샘플링 파이프; 및 상기 플랜지 부재와 교체 가능한, 상기 연결부재의 일단부에 접속되는 시료 용기를 포함하되, 상기 샘플링 파이프가 슬라이딩함으로써, 상기 채취 블레이드가 상기 시료 격납 용기의 내부의 시료에 접촉하고, 상기 시료를 선단부에 유지하도록 서브샘플링하고, 그 후 상기 플랜지 부재와 교체해서 장착된 상기 시료 용기 내에, 서브샘플링된 상기 시료를 격납시키는 것을 특징으로 한다.

상기 샘플링 파이프는, 예를 들면, 상기 전방 공간과 상기 후방 공간의 압력차에 의해서 슬라이딩한다.

상기 연결부재는, 예를 들면, 상기 공동에 연통하는 적어도 1개의 제3 압력 조정 경로를 구비한다.

상기 제2 압력 조정 경로는, 예를 들면, 외부의 압력 조정 기구에 접속되고, 해당 압력 조정 기구에 의해 상기 전방 공간과 상기 후방 공간의 압력차를 생기게 한다.

예를 들면, 상기 샘플링 파이프의 전방 단부로부터 돌출하고, 상기 시료를 상기 시료 용기에 수용시키는 압출부재를 더 포함한다.

예를 들면, 상기 시료 용기 내에 시료가 수용된 후에, 상기 시료 용기의 개방 단부가 밀폐된다.

예를 들면, 상기 샘플링 파이프 대신에, 마개 및 마개 로드 부재를 포함한다.

본 발명의 제2 관점에 따른 시료의 서브샘플링 방법은, 샘플링 파이프의 전방 공간과 후방 공간의 압력차에 의해서, 상기 샘플링 파이프를 축선방향을 따라 슬라이딩시켜, 상기 샘플링 파이프의 채취 블레이드를 시료 격납 용기 내의 시료에 접촉시켜서, 시료채취를 행하는 공정과, 상기 시료 격납 용기와 상기 플랜지 부재를 장치 본체로부터 떼어내고, 연결부재에 시료 용기를 부착하는 공정과, 상기 시료 용기 내에, 상기 샘플링 파이프의 선단부에 유지된 채취 시료를 수용시키는 공정과, 상기 시료가 수용된 상기 시료 용기의 개방 단부를 밀폐시키는 공정을 포함한다.

본 발명에 따르면, 소정의 압력을 유지하면서 시료를 서브샘플링하는 장치 및 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치의 전체 및 내부구성을 모식적으로 나타낸 부분 단면도로서, (a)는 샘플링 파이프의 선단부가 볼 밸브의 후방에 있는 상태, (b)는 샘플링 파이프의 선단부가 시료에 도달한 상태를 나타낸 부분 단면도;
도 2는 연결부재를 모식적으로 나타낸 사시도;
도 3은 샘플링 파이프의 선단부분을 모식적으로 나타낸 사시도로서, (a)는 채취 블레이드가 돌출한 상태를 나타내고, (b)는 압출부재가 더욱 돌출한 상태를 나타낸 사시도;
도 4(a)는 시료 용기를 모식적으로 나타낸 사시도, (b)는 연결부재와 시료 용기의 연결 상태를 모식적으로 나타낸 사시도;
도 5(a)는 마개의 전체를 모식적으로 나타낸 사시도, (b)는 마개의 전면을 모식적으로 나타낸 단면도;
도 6(a)는 용기에 연결한 연결부재에 마개를 비틀어 박기 전의 상태를, (b)는 연결부재에 마개를 최후까지 비틀어 박아서 접속한 상태를 나타낸 사시도;
도 7(a) 내지 (f)는 볼 밸브, 샘플링 파이프 또는 마개 로드 부재의 동작에 의한 시료 서브샘플링의 각 상태를 나타낸 동작 상태도;
도 8(a)는 본 발명의 실시예에 있어서 서브샘플링한 가스 하이드레이트 퇴적물 시료의 X선 CT 화상의 도면, (b)는 (a)의 흑색 테두리 내를 확대한 도면, (c)는 (b)를 휘도의 차이로 구분한 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세히 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)의 전체 및 내부구조를 모식적으로 나타낸 부분 단면도이다. 이하, 동 도면을 참조해서 서브샘플링 장치의 구성에 대해서 설명한다.

또, 본 명세서에 있어서, 「서브샘플링」이란, 퇴적층 등으로부터 채취(샘플링)된 시료를 이용해서, 이 시료로부터 더욱 소량의 시료를 채취함으로써 분석용의 소편 시료를 제작하는 것을 지칭한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)는, 공지의 시료 격납 용기(10)의 단부면에 연결되는 플랜지 부재(110)와, 플랜지 부재(110)의 후방 단부면에 원통 케이싱(130)을 접속하기 위한 연결부재(120)와, 원통 케이싱(130)과, 원통 케이싱(130) 내에 슬라이딩 가능하게 수용되어, 서브샘플링을 행하는 샘플링 파이프(140)를 구비한다.

본 명세서에 있어서, 서브샘플링 장치(100)의 전후 방향은, 도 1에서 나타낸 바와 같다.

플랜지 부재(110)는, 공지의 GEOTEC사 제품인 시료 격납 용기(10)와 동일 직경의 두꺼운 원판 형상을 이루고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 시료 격납 용기(10)의 후단면에 볼트(도시 생략)에 의해 연결되어 있다. 시료 격납 용기(10)는, 내부에 형성된 수용 공간(11) 내 전단부 측에, 퇴적층으로부터 채취된 가스 하이드레이트를 함유하는 퇴적물의 시료(20)를 격납할 수 있는 용기이다. 또한, 수용 공간(11)의 후단 측에 설치된 볼 밸브(14)를 개폐함으로써, 시료 격납 용기(10)의 내부의 압력을 개방, 유지할 수 있다.

플랜지 부재(110)의 원형 중심에는 시료 격납 용기(10)의 내부에 연통 가능한 관통 구멍(114)이 형성되어 있다. 관통 구멍(114)의 내주면에는, 후술하는 연결부재(120)의 전방 수나사(120a)와 나사결합하는 암나사(도시 생략)가 형성되어 있다. 또한, 플랜지 부재(110)는, 관통 구멍(114)의 축선에 직교하도록 형성되어, 관통 구멍(114)과 연통하는, 2개의 제1 관로(제1 압력 조정 경로)(112)를 구비한다. 제1 관로(112)에는, 후술하는 바와 같이, 시린지 펌프(압력 조정 기구)가 접속된다.

연결부재(120)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 원통 형상의 형상을 이루고, 중앙 플랜지(120e)를 낀 전방에는, 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)의 암나사(도시 생략)와 나사결합하는 전방 수나사부(120a)가 형성되고, 후방에는, 후술하는 원통 케이싱(130)의 전방 단부의 안쪽에 형성된 암나사(도시 생략)와 나사결합하는 후방 수나사부(120b)가 형성되어 있다. 또, 연결부재(120)의 내부에는, 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)에 연통하는 공동(120c)이 형성되어 있다. 연결부재(120)의 일단부(전방 측)는, 전방 수나사부(120a)가 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)의 암나사(도시 생략)에 나사결합함으로써, 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)에 연결되어 있다. 또한, 연결부재(120)의 중앙 플랜지(120e)에는, 공동(120c)에 연통하는 2개의 제3 관(제3 압력 조정 경로)(122)이 연접되어 있다.

원통 케이싱(130)은, 내부에 내부 공간(135)을 구비하고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 그 전방 단부가 연결부재(120)의 후단면에 접속되어 있다. 원통 케이싱(130)의 전방 단부의 암나사(도시 생략)가 연결부재(120)의 후방 수나사부(120b)와 나사결합함으로써, 원통 케이싱(130)이 연결부재(120)에 연결된다. 원통 케이싱(130)의 전방 단부 근방에는 볼 밸브(134)를 구비할 수 있고, 원통 케이싱(130)의 후방 단부 근방에는 내부 공간(135)과 연통하는, 2개의 제2 관로(제2 압력 조정 경로)(132)가 형성되어 있다. 제2 관로(132)에는, 후술하는 바와 같이, 시린지 펌프(압력 조정 기구)로부터의 공급관이 접속된다.

샘플링 파이프(140)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 세장형의 원통 관 부재로서, 원통 케이싱(130)의 내부 공간(135) 내를 슬라이딩할 수 있다. 샘플링 파이프(140)의 전방 단부에는 채취 블레이드(144)가 설치되어 있다(도 3 (a)). 이 채취 블레이드(144)를 이용해서 시료(20)를 서브샘플링한다(도 1(b)). 채취 블레이드(144)는 샘플링 파이프(140)의 선단부 관벽을 톱니로 해서 형성되어 있다(도 3 (a)). 이 채취 블레이드(144)를 이용해서 샘플링 파이프(140)의 선단부분에 채취한 시료(20)를 수용할 수 있다. 또한, 샘플링 파이프(140)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 원통 케이싱(130)의 내부 공간(135)을 전방 공간(136)과 후방 공간(138)으로 분리시키기 위한 원판 형상의 벌크 헤드(격벽)(142)를 구비한다. 벌크 헤드(142)의 내주면에는, 원통 케이싱(130)의 안쪽에서의 미끄러짐을 양호하게 하기 위하여, O-링(도시 생략)이 부착되어 있다. 벌크 헤드(142)는, 후술하는 바와 같이, 전방 공간(136)과 후방 공간(138) 사이의 압력차를 만들어내기 위해서 구비된다. 또한, 벌크 헤드(142)는, 샘플링 파이프(140)를 움직이지 않을 때에는, 원통 케이싱(130)의 안쪽에 맞닿아 있고, 샘플링 파이프(140)를 전후로 움직이면, 원통 케이싱(130)의 안쪽에서 전후로 슬라이딩할 수 있다. 또한, 샘플링 파이프(140)의 후방 단부에는, 샘플링 파이프(140)를 전후 방향으로 왕복 이동시키기 위한 핸들(146)이 부착되어 있다(도 1).

샘플링 파이프(140)의 전방 단부에는, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 채취 블레이드(144)에 의해서 채취되어, 샘플링 파이프(140)의 선단부에 수용된 시료(20)를 시료 용기(150)(후술) 내에 압출하기 위한 압출부재(148)를 구비하고 있다. 압출부재(148)는, 원판 형상을 이루고, 샘플링 파이프(140)의 내부에서 축부재(147)(도 3(b))를 개재해서, 샘플링 파이프(140)의 후방 단부에 부착된 압출 핸들(149)(도 1)에 접속되어 있다. 압출 핸들(149)을 전방으로 누르면, 압출부재(148)가 전방으로 움직여, 채취 블레이드(144)의 내부에 수용된 시료(20)를 시료 용기(150)(후술) 내로 압출시킬 수 있다.

여기에서, 서브샘플링한 시료(20)를, 시료 격납 용기(10)로부터 옮겨담는 동작에 대해서, 도 4 내지 도 7을 참조해서 설명한다. 서브샘플링한 시료(20)를, 시료 격납 용기(10)로부터 옮겨담기 위하여, 새롭게 시료 용기(150)(도 4(a))와, 마개(160)(도 5(a))와, 마개 로드 부재(170)(도 7(e))를 이용한다.

시료 용기(150)는, 시료 격납 용기(10)로부터 옮겨담은 시료(20)를 보관하여 분석하기 위한 용기이다. 본 실시형태에 따른 시료 용기(150)는, X선 CT에 의한 분석에 이용하기 위하여, X선 강도 및 내압성을 고려해서, 재질이 두랄루민 AA2024이고, 두께가 1.5㎜이다. 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 시료 용기(150)의 전방 측은 원통 형상의 보관부(150a)이며, 후방 측은 보관부(150a)보다도 직경이 큰 연결부(150b)로 이루어진다. 연결부(150b)의 안쪽에는 암나사(150c)가 형성되어 있고, 연결부재(120)의 전방 수나사부(120a)와 나사결합하게 함으로써, 연결부재(120)에 시료 용기(150)를 연결시킨다(도 4(b)).

마개(160)는, 시료 격납 용기(10)로부터 옮겨담은 시료(20)를, 시료 용기(150) 내에 밀폐하기 위한 것이다. 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 마개(160)는, 원주 형상의 마개 본체(160a)와 마개 본체(160a)보다도 직경이 큰 로드 연결부(160c)로 이루어진다. 로드 연결부(160c)의 외주면의 수나사(160b)가 연결부재(120)의 암나사(120d)에 나사결합함으로써(도 6(a)), 마개(160)가 연결부재(120)에 연결되고, 시료(20)가 들어간 시료 용기(150)를 밀폐할 수 있다.

또, 마개(160)는, 마개 본체(160a)와 로드 연결부(160c) 사이에 형성된 측면 세공(160d)(도 5(a))과 마개 본체(160a)의 전면의 대략 중앙부에 형성된 전면 세공(160e)(도 5(a), (b))을 구비한다. 측면 세공(160d)과 전면 세공(160e)은, 마개 본체(160a) 내부에 있어서 연통하고(도 5(a), 도 7(f)), 후술하는 바와 같이, 시료(20)를 시료 용기(150) 내에서 압력을 유지한 채 보존할 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 로드 연결부(160c)의 후면에는, 육각 구멍(160f)이 형성되어 있다(도 5(a)). 육각 구멍(160f)에, 후술하는 마개 로드 부재(170)의 전방 단부를 집어넣음으로써, 마개(160)를 시계방향으로 돌려서 연결부재(120)에 연결시킬 수 있다.

마개 로드 부재(170)(도 7(e))는, 마개(160)를 연결부재(120)에 연결시키기 위한 부재이다. 마개 로드 부재(170)는, 샘플링 파이프(140)와 같이, 원통 케이싱(130)의 내부에 삽입해서 이용할 수 있다. 마개 로드 부재(170)의 선단부분은 육각형상을 이루고(도시 생략), 마개(160)의 후단면의 육각 구멍(160f)에 집어넣어서 마개(160)를 회전시켜서 연결부재(120)에 고정할 수 있다. 마개 로드 부재(170)에는, 전방 공간(136)과 후방 공간(138) 사이의 압력차를 만들어내기 위한, 샘플링 파이프(140)의 벌크 헤드(142)와 마찬가지의 벌크 헤드(도시 생략)가 형성되어 있다.

본 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)의, 플랜지 부재(110)와, 연결부재(120)와, 원통 케이싱(130)과, 샘플링 파이프(140), 마개(160) 및 마개 로드 부재(170)의 각 부재의 재질은, 스테인리스강제이다. 또, 내압성 및 내부식성이 우수한 재료이면, 스테인리스강 이외이더라도 이용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)에 의한 시료(20)로부터의 서브샘플링 방법에 대해서 설명한다.

도 1(a)에 나타낸 바와 같이, 시료(20)가 들어 있는 시료 격납 용기(10)(GEOTEC사 제품)를 준비한다. 시료(20)가 분해되지 않도록, 실온을 2℃로 설정한다. 또한, 시료 격납 용기(10)에 구비된 볼 밸브(14)는 닫혀 있고, 시료 격납 용기(10)의 내부압력은 6㎫, 내부온도는 2℃로 유지되어 있다.

시료 격납 용기(10)에 플랜지 부재(110)를 부착한다. 그리고, 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)의 암나사(도시 생략)에, 연결부재(120)의 전방 수나사부(120a)를 나사결합시켜서, 플랜지 부재(110)에 연결부재(120)를 부착한다. 그리고, 연결부재(120)의 후방 수나사부(120b)에, 원통 케이싱(130)의 전방 단부의 암나사(도시 생략)를 나사결합시켜서, 연결부재(120)에 원통 케이싱(130)을 부착한다. 이때, 볼 밸브(134)는 개방 상태로 해둔다. 그리고, 원통 케이싱(130)의 내부 공간(135)에, 샘플링 파이프(140)를 통과시킨다. 이때, 샘플링 파이프(140)의 선단부에 있는 채취 블레이드(144)가, 볼 밸브(134)의 앞에 이르도록 위치조정한다(도 1(a)). 그 후, 볼 밸브(134)를 개방해서, 제1 관로(112)에 접속된 시린지 펌프(압력 조정 기구)를 이용하여, 수압에 의해서, 볼 밸브(14)의 후방으로부터 플랜지 부재(110) 및 연결부재(120)의 내부 및 원통 케이싱(130) 내부의 전방 공간(136)의 압력을, 시료 격납 용기(10)의 내부압력과 같은 6㎫로 조정한다.

시료 격납 용기(10)의 볼 밸브(14)를 개방하고, 제1 관로(112)에 접속된 시린지 펌프(압력 조정 기구)를 이용하여, 수압에 의해서, 원통 케이싱(130) 내부의 전방 공간(136)의 압력을 6㎫로 유지한다. 압력 조정 장치로서, 예를 들면, 최대 200 ㎖/분에서 유체를 압인 가능하게, 일정 압력제어가 가능한 ISCO사의 시린지 펌프(ISCO 500D)를 이용한다. 내부압력을 6㎫로 유지함으로써, 시료(20)의 분해를 막을 수 있다.

제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 수압에 의해서 원통 케이싱(130) 내부의 후방 공간(138)의 압력을 9㎫까지 올린다. 이렇게 하면, 전방 공간(136)과 후방 공간(138) 사이에 압력차가 생기기 때문에, 낮은 압력(6㎫)의 전방 공간(136)의 용적을 감소시키고, 높은 압력(9㎫)의 후방 공간(138)의 용적을 증가시키는 것과 같이, 샘플링 파이프(140)에 구비된 벌크 헤드(142)가 서브샘플링 장치(100)의 전방방향으로 움직인다. 이 전방방향으로의 움직임을 이용해서, 핸들(146)을 조작하여, 샘플링 파이프(140)를 서브샘플링 장치(100)의 전방방향으로 회전시키면서 움직인다(도 1(b)).

샘플링 파이프(140)의 선단부에 형성된 채취 블레이드(144)가, 예를 들면 고결된 사암시료와 같이 경질 시료(20)에 접촉하면, 후방 공간(138)의 압력이 상승한다. 후방 공간(138)의 압력이 상승하면, 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프 압력계(133)의 지시값이 상승한다. 이 압력계(133)의 지시값의 상승에 의해, 채취 블레이드(144)가 시료(20)에 접촉한 것을 확인할 수 있다. 채취 블레이드(144)가, 시료(20)에 접촉한 것을 확인한 후, 핸들(146)에 부착된 추(도시 생략)를 이용해서 샘플링 파이프(140)에 가볍게 타격을 주고, 채취 블레이드(144)를 시료(20)에 먹어 들어가게 한다. 또, 채취 블레이드(144)는, 라이너(30)로 덮여 있지 않은 시료(20)의 측면으로부터 수평방향으로 인입한다. 채취 블레이드(144)의 내부에 시료(20)가 인입하면, 후방 공간(138)의 용적이 증가하여, 후방 공간(138)의 압력이 감소한다. 그리고, 재차, 후방 공간(138)의 압력이 9㎫이 되도록, 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프에 의해서 가압하고, 핸들(146)을 조작해서 샘플링 파이프(140)를 서브샘플링 장치(100)의 전방방향으로 회전시키면서 움직인다. 이것을 반복하여, 시료(20)를 샘플링 파이프(140)의 선단부분에 수용한다.

시료(20)의 수용이 완료되면, 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 후방 공간(138)의 압력을 3㎫까지 내린다. 이렇게 하면, 전방 공간(136)의 용적을 증가시키고, 후방 공간(138)의 용적을 감소시키는 바와 같이, 샘플링 파이프(140)에 구비된 벌크 헤드(142)가 서브샘플링 장치(100)의 후방방향으로 움직인다. 이 후방방향으로의 움직임을 이용해서, 핸들(146)을 조작하여, 샘플링 파이프(140)를 후방방향으로 움직인다(도 1(b)). 샘플링 파이프(140)의 선단부에 있는 채취 블레이드(144)가, 볼 밸브(134)의 앞에 오도록 위치조정한다.

그 후, 원통 케이싱(130)의 볼 밸브(134) 및 격납 용기(10)의 볼 밸브(14)를 폐쇄한다. 이때, 원통 케이싱(130) 내부의 전방 공간(136)의 압력은 여전히 6㎫로 유지되어 있기 때문에, 채취 블레이드(144) 내에 수용되어 있는 시료(20)의 분해를 막을 수 있다.

계속해서, 도 7의 도면에 나타낸 바와 같이, 서브샘플링한 시료(20)를 시료 용기(150)에 옮기는 작업을 행한다.

도 7 (a)에 나타낸 바와 같이, 플랜지 부재(110) 및 시료 격납 용기(10)를, 연결부재(120)로부터 떼어내고, 연결부재(120)의 전방 수나사부(120a)에 시료 용기(150)의 암나사(150c)를 비틀어 박음으로써(도 4(b)), 연결부재(120)에 시료 용기(150)를 부착한다. 그리고, 연결부재(120)의 제3 관(122)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 내부압력을 6㎫까지 올리고, 6㎫에서 일정하게 유지한다.

다음에, 도 7(b)에 나타낸 바와 같이, 볼 밸브(134)를 개방한다. 그 후, 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 원통 케이싱(130) 내부의 후방 공간(138)의 압력을 9㎫까지 올리고, 전술한 바와 마찬가지로, 샘플링 파이프(140)를 전방 방향으로 움직인다. 샘플링 파이프(140)의 선단부가 연결부재(120)의 선단부 근방에 도달하면, 도 7(c)에 나타낸 바와 같이, 압출 핸들(149)을 조작하여, 압출부재(148)를 전방 방향으로 움직여, 시료(20)를 시료 용기(150)의 내부에 압출한다. 시료 용기(150)의 내부에 압출된 시료의 크기는, 직경 15㎜, 길이 20㎜이다. 그 후, 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 후방 공간(138)의 압력을 3㎫까지 내리고, 전술한 바와 같이, 샘플링 파이프(140)를 후방방향으로 움직인다. 도 7(d)에 나타낸 바와 같이, 샘플링 파이프(140)의 선단부가 볼 밸브(134)의 후방에 이르도록 되돌린 후, 볼 밸브(134)를 폐쇄한다.

다음에, 원통 케이싱(130) 내의 샘플링 파이프(140)를, 마개 로드 부재(170)로 교체한다. 볼 밸브(134)를 폐쇄한 상태에서, 원통 케이싱(130)으로부터 샘플링 파이프(140)를 빼내고, 선단부에 마개(160)가 집어넣어진 마개 로드 부재(170)를, 원통 케이싱(130) 내에 삽입한다.

연결부재(120)의 제3 관(122)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 시료 용기(150)의 내부압력을 6㎫로 일정하게 유지하면서 볼 밸브(134)를 천천히 개방하여, 원통 케이싱(130) 내의 전방 공간(136)의 압력을 6㎫까지 올리고, 6㎫에서 일정하게 유지한다. 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 원통 케이싱(130) 내부의 후방 공간(138)의 압력을 9㎫까지 올리고, 도 7(e)에 나타낸 바와 같이, 전술한 바와 같이, 마개 로드 부재(170)를 전방 방향으로 움직인다. 마개 로드 부재(170)를 시계방향으로 회전시켜서, 도 7(f)에 나타낸 바와 같이, 연결부재(120)의 암나사(120d)에, 마개(160)의 수나사(160b)를 집어넣는다(도 6(b)). 이렇게 함으로써, 마개(160)를 연결부재(120)에 고정시켜서, 시료(20)를 시료 용기(150) 내에 밀폐할 수 있다. 그 후, 연결부재(120)로부터 원통 케이싱(130) 및 마개 로드 부재(170)를 떼어내고, 시료 용기(150)에의 이동이 완료한다. 도 7(f)의 상태에서, X선 CT상의 계측에 제공할 수 있다.

또, 마개(160)는, 전술한 바와 같이, 마개 본체(160a) 내부에 있어서, 측면 세공(160d)과 전면 세공(160e)이 연통하고 있다(도 5(a), 도 7(f)). 도 7(f)에 나타낸 바와 같이, 제3 관(122)에 접속된 시린지 펌프를 이용해서, 전면 세공(160e) 및 측면 세공(160d)을 통해서, 시료 용기(150) 내의 압력을 일정하게 유지할 수 있고, 시료 용기(150) 내의 시료(20)의 분해를 막을 수 있다.

이상에서 기술한 바와 같이, 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)를 이용함으로써, 시료 격납 용기에 격납된 가스 하이드레이트 퇴적물 등의 시료를, 소정의 압력을 유지한 채 서브샘플링할 수 있다. 이 때문에, 서브샘플링 시의 시료의 분해를 막을 수 있고, 또한, 시료 격납 용기로부터 서브샘플링한 시료를, 소정의 압력을 유지한 채 분석용의 용기에 이동시켜서, 시료의 분해를 막으면서 분석에 제공할 수 있다. 이 때문에, 가스 하이드레이트 퇴적물 자원량이나 가스의 생산성 등을 고정밀도로 평가할 수 있을 뿐 아니라, 일반적인 각종 지층검층툴과의 비교로부터 검층툴에서의 자원량 평가를 고정밀도로 행하는 것이 가능해진다. 또한, CT 화상을 휘도로 분리함으로써, 공극률이나 가스 하이드레이트 포화율(공극내를 차지하는 가스 하이드레이트의 비율) 등을 구할 수 있다.

또, 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)를 채용함으로써, 가스 하이드레이트 퇴적물의 시료를 동결시키는 일 없이, 서브샘플링 및 분석용의 용기에의 이동을 행할 수 있으므로, 모래의 배치의 변화가 억제되어, 모래의 배치가 지층 내에 존재한 상태에서의 분석이 가능해진다. 또한, 사질의 퇴적물 시료의 동소 분석을 할 수도 있다.

또한, 본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)를 이용해서 가스 하이드레이트 퇴적물의 시료를 서브샘플링해서 소편시료를 제작할 수 있으므로, 퇴적물 중의 마이크로 크기의 미세한 모래입자의 간극에 존재하는 가스 하이드레이트의 상태를 평가할 수 있고, 보다 정밀도가 높은 분석이 가능해진다. 또한, 소편시료를 제작할 수 있으므로, 분석용의 용기의 크기를 작게 할 수 있고, 다양한 분석이 가능해진다.

또, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고, 각종 변형 및 응용이 가능하다. 예를 들면, 본 실시형태에 있어서는, 시료 격납 용기(10)의 볼 밸브(14)를 개방하고, 원통 케이싱(130)의 볼 밸브(134)를 폐쇄한 상태에서, 제1 관로(112)에 접속된 시린지 펌프(압력 조정 기구)를 이용해서 내부를 가압하는 형태에 대해서 설명했지만, 시료 격납 용기(10)의 볼 밸브(14) 및 원통 케이싱(130)의 볼 밸브(134)의 양쪽을 개방한 상태에서 가압해도 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 전방 공간(136)과 후방 공간(138) 사이에 3㎫의 압력차를 만들어내어 샘플링 파이프(140) 또는 마개 로드 부재(170)를 전방 방향으로 옮기는 양상에 대해서 설명했지만, 이 압력차는 시료의 상태, 원통 케이싱(130)의 전체 길이 등을 감안하여 적당히 변경할 수 있다. 또한, 압력차를 제로로 설정해서, 샘플링 파이프(140) 또는 마개 로드 부재(170)를 전동식 모터 등에 의해서 기계적으로 전방 방향으로 움직여도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 서브샘플링된 시료의 크기가 직경 15㎜, 길이 20㎜인 형태에 대해서 설명했지만, 시료의 크기는, 시료 용기(150)의 용적, 시료의 분석 방법 등을 감안하여, 샘플링 파이프(140)의 선단부분의 구경, 샘플링 파이프(140)의 선단부분에 인입되는 시료의 수평방향의 길이 등을 조절함으로써, 적절하게 변경할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 재질이 두랄루민AA2024이며, 두께가 1.5㎜인 시료 용기(150)를 이용한 형태에 대해서 설명했지만, 용기의 재질 및 두께는, 사용하는 X선 CT의 X선 강도나 상용 압력에 따라서 변경할 수 있다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 공극률을 계측하기 위한 CT용의 용기를 이용한 형태에 대해서 설명했지만, 사파이어 등의 광학창이 설치된 용기를 이용하는 것에 의해, 라만 분광 등으로 퇴적물 중의 가스 하이드레이트를 분석하고, 가스 하이드레이트의 바구니에 들어 있는 게스트 분자의 점유율 계측 등을 동소에 의한 분석으로 행하는 것도 가능하다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 마개(160)에 의해 밀폐할 때에는, 샘플링 파이프(140)를 마개 로드 부재(170)에 교체해서 행하는 형태에 대해서 설명했지만, 샘플링 파이프(140)의 선단부분(채취 블레이드(144)를 포함함)을, 마개(160)를 하기 위한 부재(예를 들면, 육각 구멍(160f)에 끼워 넣기 가능한 선단부 형상을 갖는 부재)로 교체해서 이용해도 된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 압력 조정 기구로서 시린지 펌프를 이용한 형태에 대해서 설명했지만, 수압이나 가스압을 사용해서 압력을 유지할 수 있는 압력 조정 기구이면 적절하게 이용할 수 있다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 실온 2℃, 전방 공간(136) 등의 내부압력 6㎫, 샘플링 파이프(140) 또는 마개 로드 부재(170)를 전방 방향으로 움직일 때의 후방 공간(138)의 압력을 9㎫로 해서 서브샘플링을 행하는 형태에 대해서 설명했지만, 시료의 분해를 막는 것이 가능한 범위에서의 온도 및 압력설정이 가능하다.

또, 서브샘플링 장치(100) 내부의 압력이 과잉으로 향상된다면 시료의 파쇄가 염려된다. 그 때문에, 과잉압력이 시료에 재하(載荷)되지 않도록, 예를 들면 제2의 관로(132)에 릴리프 밸브를 부착해도 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 공지의 GEOTEC사의 시료 격납 용기를 이용한 형태에 대해서 설명했지만, 시료를 적절하게 보관할 수 있는 시료 격납 용기이면, 각종 시료 격납 용기를 이용할 수 있다. 또, 플랜지 부재(110)의 관통 구멍(114)의 구경은, 시료 격납 용기의 종류에 따라서 적절하게 변화된다.

또, 본 실시형태에 있어서는, 핸들(146)을 조작함으로써 수동에 의해 샘플링 파이프(140)를 작동시키는 형태에 대해서 설명했지만, 샘플링 파이프(140)는 전동식 모터 등에 의해서 작동되어도 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 제2 관로(132)에 접속된 시린지 펌프 압력계(133)의 지시값의 상승에 의해, 채취 블레이드(144)가 시료(20)에 접촉한 것을 확인하는 형태에 대해서 설명했지만, 이 확인은, 샘플링 파이프(140)가 전방 방향으로 어느 정도 압입되었는지를 계측함으로써 행해도 된다. 또, 전술한 바와 같이, 전동식 모터로 샘플링 파이프(140)를 작동시킬 경우에는, 모터에의 부하값 등을 계측함으로써 접촉을 확인해도 된다.

또한, 본 실시형태에 있어서는, 비틀어 넣기식의 마개(160)를 이용해서 시료 용기(150) 내에 시료(20)를 밀폐하는 형태에 대해서 설명했지만, 마개를 시료 용기(150)에 열압착 등 해서 밀폐해도 된다.

실시예

모의가스 하이드레이트 퇴적물의 시료를, 시료 격납 용기로부터 서브샘플링해서 분석용의 시료 용기로 옮겼다.

전술한 바와 같이(도 1 내지 도 7), 시료 격납 용기(10)로부터 시료(20)를 서브샘플링하고, 시료 용기(150)에 이동시켰다. 단, 실온 5℃, 전방 공간(136), 시료 용기(150) 등의 내부압력을 3㎫, 샘플링 파이프(140) 또는 마개 로드 부재(170)를 전방 방향으로 이동시킬 때의 후방 공간(138)의 압력을 6㎫, 후방 방향으로 이동시킬 때의 후방 공간(138)의 압력을 2㎫로 해서, 일련의 서브샘플링의 조작을 행하였다.

모의가스 하이드레이트 퇴적물로서, 가스 침투법에 의해서, 미카와규사(三河珪砂) 6호 160g과 물 40g을 혼합 교반한 함수 모래를 인공적으로 제작하고, 시료(20)로 하였다. 시료 격납 용기(10)(GEOTEC사 제품)의 볼 밸브(14)를 개방하고, 또한 원통 케이싱(130)의 볼 밸브(134)를 개방한 상태에서 제1 관로(112)로부터 제논 가스를 넣어서 24시간 방치하여, 시료 격납 용기(10) 내에서 시료(20)를 생성시켰다. 본 실시예에 있어서 제논 가스를 이용한 것은, 제논은 X선 흡수 계수가 높아 X선 CT에 의한 관찰을 행할 때에 가스 하이드레이트의 조영제로서의 역할을 하기 때문이다.

실시예 1에서 서브샘플링한 시료의 X선 CT상을 계측하였다. 도 8(a)에, 2차원의 단면 CT상을 나타낸다. 압력을 유지한 채 가스 하이드레이트를 분해시키지 않고 서브샘플링했으므로, 가스 하이드레이트(도 8(a) 중의 백색 영역)가 공극 내에 존재하고 있는 것이 확인되었다. 또, 도 8(b)는, 도 8(a)의 흑색 테두리 내를 확대한 것이고, 도 8(c)는 도 8(b)를 휘도의 차이로 구분한 것이다. 도 8(ｃ) 중의 (S)는 사용한 미카와규사 6호의 모래입자, (H)는 가스 하이드레이트, (W)는 물을 나타낸다. 도 8(c)에 의해, 서브샘플링한 가스 하이드레이트 퇴적물의 공극률이 39.1%, 가스 하이드레이트 포화율이 85.1%인 것으로 구할 수 있었다.

본 발명은, 본 발명의 광의의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이, 다양한 실시형태 및 변형이 가능해지는 것이다. 또, 전술한 실시형태는, 이 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 범위는, 실시형태가 아니라, 청구범위에 의해서 표시된다. 그리고, 청구범위 내 그리고 그것과 동등한 발명의 의의의 범위 내에서 시행되는 각종 변형이, 본 발명의 범위 내로 간주된다.

본 출원은, 2013년 12월 9일자로 출원된, 일본국 특허출원 제2013-254505호에 의거한다. 본 명세서 중에 일본국 특허출원 제2013-254505호의 명세서, 특허청구의 범위, 도면 전체를 참조로서 받아들이는 것으로 한다.

본 발명의 실시형태에 따른 서브샘플링 장치(100)에 따르면, 자원량이나 가스의 생산성 등의 고정밀도의 평가가 가능해진다. 그 결과, 최적인 가스 하이드레이트 저류층의 선정, 가스 하이드레이트층으로부터의 고효율의 가스 생산 등이 가능해지고, 천연 가스 생산 비용을 크게 저감시킬 수 있다. 또 가스 하이드레이트 퇴적층에 최적인 검층툴의 개발을 행하는 것이 가능해진다.

10: 시료 격납 용기 11: 수용 공간
14: 볼 밸브 20: 시료
30: 라이너 100: 서브샘플링 장치
110: 플랜지 부재 112: 제1 관로
114: 관통 구멍 120: 연결부재
120a: 전방 수나사부 120b: 후방 수나사부
120c: 공동 120d: 암나사
120e: 중앙 플랜지 122: 제3 관
130: 원통 케이싱 132: 제2 관로
133: 압력계 134: 볼 밸브
135: 내부 공간 136: 전방 공간
138: 후방 공간 140: 샘플링 파이프
142: 벌크 헤드 144: 채취 블레이드
146: 핸들 147: 축부재
148: 압출부재 149: 압출 핸들
150: 시료 용기 150a: 보관부
150b: 연결부 150c: 암나사
160: 마개 160a: 마개 본체
160b: 수나사 160c: 로드 연결부
160d: 측면 세공 160e: 전면 세공
160f: 육각 구멍 170: 마개 로드 부재

Claims

서브샘플링 장치로서,
시료 격납 용기의 수용 공간과 연통하는 관통 구멍을 구비하고, 상기 관통 구멍에 연통하는 적어도 1개의 제1 압력 조정 경로가 형성되어, 상기 시료 격납 용기의 후방 단부면에 연결되는 플랜지 부재;
상기 플랜지 부재의 상기 관통 구멍과 연통하는 공동을 구비하고, 일단부가 상기 플랜지 부재의 상기 관통 구멍에 연결되는 연결부재;
전방 단부는 상기 연결부재의 타단부에 접속되고, 전방 단부 근방에 볼 밸브를 구비하고, 후방 단부 근방에 내부 공간과 연통하는 적어도 1개의 제2 압력 조정 경로가 형성된 원통 케이싱;
상기 내부 공간을 전방 공간과 후방 공간으로 분리시키는 격벽이 개재되고, 전방 단부에 채취 블레이드가 형성된, 상기 원통 케이싱의 상기 내부 공간 내를 슬라이딩하는 샘플링 파이프; 및
상기 플랜지 부재와 교체 가능한, 상기 연결부재의 일단에 접속되는 시료 용기를 포함하되,
상기 샘플링 파이프가 슬라이딩함으로써, 상기 채취 블레이드가 상기 시료 격납 용기의 내부의 시료에 접촉해서, 상기 시료를 선단부에 유지하도록 서브샘플링하고, 그 후 상기 플랜지 부재와 교체해서 장착된 상기 시료 용기 내에, 서브샘플링된 상기 시료를 격납시키는 것을 특징으로 하는 서브샘플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 샘플링 파이프는, 상기 전방 공간과 상기 후방 공간의 압력차에 의해서 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 서브샘플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 연결부재는, 상기 공동에 연통하는 적어도 1개의 제3 압력 조정 경로를 구비하는 것을 특징으로 하는 서브샘플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 압력 조정 경로는, 외부의 압력 조정 기구에 접속되고, 상기 압력 조정 기구에 의해 상기 전방 공간과 상기 후방 공간의 압력차를 생기게 하는 것을 특징으로 하는 서브샘플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 샘플링 파이프의 전방 단부로부터 돌출하고, 상기 시료를 상기 시료 용기에 수용시키는 압출부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서브샘플링 장치.
제1항에 있어서, 상기 시료 용기 내에 상기 시료가 수용된 후에, 상기 시료 용기의 개방 단부가 밀폐되는 서브샘플링 장치.
제6항에 있어서, 상기 샘플링 파이프 대신에, 마개 및 마개 로드 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 서브샘플링 장치.
시료의 서브샘플링 방법으로서,
샘플링 파이프의 전방 공간과 후방 공간의 압력차에 의해서, 상기 샘플링 파이프를 축선방향을 따라서 슬라이딩시켜, 상기 샘플링 파이프의 채취 블레이드를 시료 격납 용기 내의 시료에 접촉시켜서, 시료채취를 행하는 공정;
상기 시료 격납 용기와 플랜지 부재를 장치 본체로부터 떼어내고, 연결부재에 시료 용기를 부착하는 공정;
상기 시료 용기 내에, 상기 샘플링 파이프의 선단부에 유지된 채취 시료를 수용시키는 공정; 및
상기 시료가 수용된 상기 시료 용기의 개방 단부를 밀폐시키는 공정을 포함하는, 시료의 서브샘플링 방법.