JPH0525986A - 投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法および 装置 - Google Patents
投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法および 装置Info
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- JPH0525986A JPH0525986A JP3179945A JP17994591A JPH0525986A JP H0525986 A JPH0525986 A JP H0525986A JP 3179945 A JP3179945 A JP 3179945A JP 17994591 A JP17994591 A JP 17994591A JP H0525986 A JPH0525986 A JP H0525986A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 工場等から排出された二酸化炭素を安全に投
棄するとともに地下の天然ガスを採取する。 【構成】 海底または永久凍土域に存在する天然ガスハ
イドレイト層２に気体または液体の投棄二酸化炭素１５
を圧入し、投棄二酸化炭素をガスハイドレイトとして固
定するとともに、二酸化炭素の顕熱および潜熱により天
然ガスハイドレイトから天然ガスを解離させて採取する
投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法。天然ガ
スハイドレイト層は、地下（或いは海面下）７５０ｍよ
り浅い所にあるものが対象となる。投棄される二酸化炭
素は、１０℃以上のものが使用される。 【効果】 投棄二酸化炭素は地下に二酸化炭素ガスハイ
ドレイトとして固定され、天然ガスが採取できる。天然
ガスの採取は従来の海水による方法よりも有利である。
棄するとともに地下の天然ガスを採取する。 【構成】 海底または永久凍土域に存在する天然ガスハ
イドレイト層２に気体または液体の投棄二酸化炭素１５
を圧入し、投棄二酸化炭素をガスハイドレイトとして固
定するとともに、二酸化炭素の顕熱および潜熱により天
然ガスハイドレイトから天然ガスを解離させて採取する
投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法。天然ガ
スハイドレイト層は、地下（或いは海面下）７５０ｍよ
り浅い所にあるものが対象となる。投棄される二酸化炭
素は、１０℃以上のものが使用される。 【効果】 投棄二酸化炭素は地下に二酸化炭素ガスハイ
ドレイトとして固定され、天然ガスが採取できる。天然
ガスの採取は従来の海水による方法よりも有利である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、大気中の二酸化炭素
の増加による地球規模の温暖化を防止するため、排出さ
れた二酸化炭素ガスを安全に投棄するとともに天然ガス
を採取する方法および装置に関するものである。
の増加による地球規模の温暖化を防止するため、排出さ
れた二酸化炭素ガスを安全に投棄するとともに天然ガス
を採取する方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】天然ガスの存在形態は、地下の貯留層の
原油に溶け込んでいる油溶型、ガスだけが貯まっている
遊離型および水和物（ハイドレイト）型に分類される。
天然ガスの水和物とは、水分子が籠状多面体構造を作
り、その多面体の中に天然ガスの主成分であるメタン
（CH4)、エタン（C2H6）等の分子が包接された氷状の固
体である。気体分子とからなるこの種の化合物は気体水
和物（ハイドレイト）、包接水和物（クラスレイト・ガ
スハイドレイト）、あるいは単にクラスレイトと呼ばれ
ている。以下においては、ガスハイドレイトと呼称す
る。
原油に溶け込んでいる油溶型、ガスだけが貯まっている
遊離型および水和物（ハイドレイト）型に分類される。
天然ガスの水和物とは、水分子が籠状多面体構造を作
り、その多面体の中に天然ガスの主成分であるメタン
（CH4)、エタン（C2H6）等の分子が包接された氷状の固
体である。気体分子とからなるこの種の化合物は気体水
和物（ハイドレイト）、包接水和物（クラスレイト・ガ
スハイドレイト）、あるいは単にクラスレイトと呼ばれ
ている。以下においては、ガスハイドレイトと呼称す
る。
【０００３】ガスハイドレイトは、天然ガスのみならず
二酸化炭素でも形成されることはよく知られている。ガ
スハイドレイトが安定に存在するか否かは、温度、圧力
および不純物濃度に依存する。ガスハイドレイトが安定
に存在するために必要な最低圧力（解離圧）と温度の関
係は、既に多くの研究により明らかにされている。（例
えば、D.W.Davidson,Clasrate-Hydreite in Water-A Co
mprehensive TreatieVol.2 ed F.Franks, Plenum Pres
s, 1972 ）。
二酸化炭素でも形成されることはよく知られている。ガ
スハイドレイトが安定に存在するか否かは、温度、圧力
および不純物濃度に依存する。ガスハイドレイトが安定
に存在するために必要な最低圧力（解離圧）と温度の関
係は、既に多くの研究により明らかにされている。（例
えば、D.W.Davidson,Clasrate-Hydreite in Water-A Co
mprehensive TreatieVol.2 ed F.Franks, Plenum Pres
s, 1972 ）。
【０００４】図６は、天然ガスの主成分であるメタンと
二酸化炭素について、温度と解離圧の関係を示したもの
である。図中、符号イの線は、二酸化炭素ガス、二酸化
炭素ガスハイドレイトおよび二酸化炭素ガスの共存線
を、符号ロの線は、液化二酸化炭素、二酸化炭素ガスハ
イドレイトおよび水（氷）の共存線を示す。符号ハの線
は、メタンガス、メタンガスハイドレイトおよび水
（氷）の共存線である。０℃における解離圧は、メタン
が２．６ＭＰａ、二酸化炭素が１．２ＭＰａである。圧
力が上昇すれば、０℃以上でも安定に存在し、温度１０
℃における解離圧は、メタンが６．９ＭＰａ、二酸化炭
素が４．５ＭＰａである。二酸化炭素の場合は、液化二
酸化炭素とガスハイドレイトが共存し得る。一方、メタ
ンのガスハイドレイトは、メタンの臨界温度（−８２．
２℃）が低いので、図に示す温度範囲（−１０〜＋１２
℃）では、メタンガスとのみ共存する。
二酸化炭素について、温度と解離圧の関係を示したもの
である。図中、符号イの線は、二酸化炭素ガス、二酸化
炭素ガスハイドレイトおよび二酸化炭素ガスの共存線
を、符号ロの線は、液化二酸化炭素、二酸化炭素ガスハ
イドレイトおよび水（氷）の共存線を示す。符号ハの線
は、メタンガス、メタンガスハイドレイトおよび水
（氷）の共存線である。０℃における解離圧は、メタン
が２．６ＭＰａ、二酸化炭素が１．２ＭＰａである。圧
力が上昇すれば、０℃以上でも安定に存在し、温度１０
℃における解離圧は、メタンが６．９ＭＰａ、二酸化炭
素が４．５ＭＰａである。二酸化炭素の場合は、液化二
酸化炭素とガスハイドレイトが共存し得る。一方、メタ
ンのガスハイドレイトは、メタンの臨界温度（−８２．
２℃）が低いので、図に示す温度範囲（−１０〜＋１２
℃）では、メタンガスとのみ共存する。
【０００５】自然界で天然ガスハイドレイトの存在が確
認されたのは、古いことではなく、松本（松本良、ガス
ハイドレイトの性質、産状、地質現象の関わりについ
て、地質学雑誌、Vol 93、597-615 、1987）によれば、
先ず、１９７０年にシベリアの永久凍土域で発見され
た。永久凍土域では、地表から２００〜１０００ｍの地
下に天然ガスハイドレイトが大量に存在すると推定され
ている。また、１９８０年には、国際深海掘削計画（De
ep Sea Drilling project ）により、フロリダ沖のブレ
ークアウターリッジで多数の天然ガスハイドレイトが回
収された。この計画（DSRP）で、弾性探査により天然ガ
スハイドレイト層と地盤の境界が明瞭に識別できること
が分かった。その後、世界の多くの地点でこの境界が確
認され、現在では、大陸縁辺部の堆積物中には普通に見
られることが分かった。このことから、海底地盤中にも
大量の天然ガスハイドレイト層が存在すると考えられて
いる。
認されたのは、古いことではなく、松本（松本良、ガス
ハイドレイトの性質、産状、地質現象の関わりについ
て、地質学雑誌、Vol 93、597-615 、1987）によれば、
先ず、１９７０年にシベリアの永久凍土域で発見され
た。永久凍土域では、地表から２００〜１０００ｍの地
下に天然ガスハイドレイトが大量に存在すると推定され
ている。また、１９８０年には、国際深海掘削計画（De
ep Sea Drilling project ）により、フロリダ沖のブレ
ークアウターリッジで多数の天然ガスハイドレイトが回
収された。この計画（DSRP）で、弾性探査により天然ガ
スハイドレイト層と地盤の境界が明瞭に識別できること
が分かった。その後、世界の多くの地点でこの境界が確
認され、現在では、大陸縁辺部の堆積物中には普通に見
られることが分かった。このことから、海底地盤中にも
大量の天然ガスハイドレイト層が存在すると考えられて
いる。
【０００６】天然ガスハイドレイトは、エネルギー資源
として、大きな可能性を持っており、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵量の推定結果によると、炭化水素に含まれる
炭素の総質量として、１．１×１０4 Ｇ（ギガ）トンが
海底地盤に、４×１０2 Ｇトンが永久凍土域に存在する
とされている。（G.J.Macdonald, Role of methane cla
srates in past and future climates, Climate Chang
e, Vol.16, 247-281, 1990)。また、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵エネルギ−量は、石炭に比べて５倍に達する
という見積りもある（G.J.Macdonald, The future of m
ethane as an energy resource, Ann. Rev. Energy, Vo
l, 15, 53-83, 1990) 。
として、大きな可能性を持っており、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵量の推定結果によると、炭化水素に含まれる
炭素の総質量として、１．１×１０4 Ｇ（ギガ）トンが
海底地盤に、４×１０2 Ｇトンが永久凍土域に存在する
とされている。（G.J.Macdonald, Role of methane cla
srates in past and future climates, Climate Chang
e, Vol.16, 247-281, 1990)。また、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵エネルギ−量は、石炭に比べて５倍に達する
という見積りもある（G.J.Macdonald, The future of m
ethane as an energy resource, Ann. Rev. Energy, Vo
l, 15, 53-83, 1990) 。
【０００７】天然ガスハイドレイト層から天然ガスを採
取する方法で、公開された特許文献として、特開昭５７
−１７２０９４号公報がある。これは図５に示すよう
に、上端を海面２１上に位置させた管体２２および２３
の下端２４を、天然ガスハイドレイト層２５へ貫入させ
る。２本の管体のうち一本の管体２３の海水流入口２６
から海水を流し込み、海水により天然ガスハイドレイト
を加熱して、天然ガス２７を解離させる。解離した天然
ガス２７と海水は、他の管体２３を通って上昇し、海水
は海水排水口２８から海中に排出され、天然ガス２７は
管体２３を上昇し、海上のガスホルダー等に回収される
というものである。
取する方法で、公開された特許文献として、特開昭５７
−１７２０９４号公報がある。これは図５に示すよう
に、上端を海面２１上に位置させた管体２２および２３
の下端２４を、天然ガスハイドレイト層２５へ貫入させ
る。２本の管体のうち一本の管体２３の海水流入口２６
から海水を流し込み、海水により天然ガスハイドレイト
を加熱して、天然ガス２７を解離させる。解離した天然
ガス２７と海水は、他の管体２３を通って上昇し、海水
は海水排水口２８から海中に排出され、天然ガス２７は
管体２３を上昇し、海上のガスホルダー等に回収される
というものである。
【０００８】一方、地球の温暖化を防ぐために、二酸化
炭素を大気以外の場所に投棄する方法が検討されてお
り、発電所等の排ガスから分離された二酸化炭素を海
洋、使用済の油井、岩塩の廃坑等に投棄する案が出され
ている(M.Steinberg et al, A system study for the r
emoval, recovery and disposal ofcarbon-dioxide fro
mfossile feul power plants in the U.S, Rep. Brookh
eaven National Laboratery, BNL 35666)。
炭素を大気以外の場所に投棄する方法が検討されてお
り、発電所等の排ガスから分離された二酸化炭素を海
洋、使用済の油井、岩塩の廃坑等に投棄する案が出され
ている(M.Steinberg et al, A system study for the r
emoval, recovery and disposal ofcarbon-dioxide fro
mfossile feul power plants in the U.S, Rep. Brookh
eaven National Laboratery, BNL 35666)。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】天然ガスハイドレイト
層に海水を注入して、ガスを回収する特開昭５７−１７
２０９４号公報の方法は、海水や水を得にくい永久凍土
域では実施が困難であるという問題点がある。
層に海水を注入して、ガスを回収する特開昭５７−１７
２０９４号公報の方法は、海水や水を得にくい永久凍土
域では実施が困難であるという問題点がある。
【００１０】一方、海洋、廃坑等に二酸化炭素を投棄す
る方法は、投棄した二酸化炭素を投棄場所に確実に固定
することはできない。海洋投棄では、海洋生物に影響を
与え、新たな海洋環境破壊を引き起こすことが懸念され
る。水深３０００ｍを越える深海に投棄したとしても、
低層には極地から赤道へ向かう地球規模の海水循環があ
り、投棄された二酸化炭素が赤道で湧昇し、大気中の二
酸化炭素濃度を増加させることになる。このような深海
投棄は、三百数十気圧の高圧で鋼管を通して行なわねば
ならず、その費用は大きなものとなる。
る方法は、投棄した二酸化炭素を投棄場所に確実に固定
することはできない。海洋投棄では、海洋生物に影響を
与え、新たな海洋環境破壊を引き起こすことが懸念され
る。水深３０００ｍを越える深海に投棄したとしても、
低層には極地から赤道へ向かう地球規模の海水循環があ
り、投棄された二酸化炭素が赤道で湧昇し、大気中の二
酸化炭素濃度を増加させることになる。このような深海
投棄は、三百数十気圧の高圧で鋼管を通して行なわねば
ならず、その費用は大きなものとなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような問
題点を解決しようとするもので、第１のものは、海底ま
たは永久凍土域に存在する天然ガスハイドレイト層に、
気体または液体の投棄二酸化炭素を圧入し、投棄二酸化
炭素をガスハイドレイトとして固定するとともに、二酸
化炭素の顕熱および潜熱により天然ガスハイドレイトか
ら天然ガスを解離させて採取することを特徴とする投棄
二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法である。
題点を解決しようとするもので、第１のものは、海底ま
たは永久凍土域に存在する天然ガスハイドレイト層に、
気体または液体の投棄二酸化炭素を圧入し、投棄二酸化
炭素をガスハイドレイトとして固定するとともに、二酸
化炭素の顕熱および潜熱により天然ガスハイドレイトか
ら天然ガスを解離させて採取することを特徴とする投棄
二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法である。
【００１２】第２のものは、第１のものにおいて、水面
下若しくは地表面下７５０ｍより浅い地盤中または上載
荷重７．５ＭＰａ以下の地盤中に存在する天然ガスハイ
ドレイト層に投棄二酸化炭素を圧入する天然ガス採取方
法である。
下若しくは地表面下７５０ｍより浅い地盤中または上載
荷重７．５ＭＰａ以下の地盤中に存在する天然ガスハイ
ドレイト層に投棄二酸化炭素を圧入する天然ガス採取方
法である。
【００１３】第３のものは、第１のものにおいて、１０
℃以上の投棄二酸化炭素を天然ガスハイドレイト層に圧
入する投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法で
ある。
℃以上の投棄二酸化炭素を天然ガスハイドレイト層に圧
入する投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法で
ある。
【００１４】第４のものは、海底または永久凍土域に存
在する天然ガスハイドレイト層を破砕した後、該層に気
体または液体の投棄二酸化炭素を圧入し、投棄二酸化炭
素をガスハイドレイトとして固定するとともに、二酸化
炭素の顕熱および潜熱により天然ガスハイドレイトから
天然ガスを解離させて採取することを特徴とする投棄二
酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法である。
在する天然ガスハイドレイト層を破砕した後、該層に気
体または液体の投棄二酸化炭素を圧入し、投棄二酸化炭
素をガスハイドレイトとして固定するとともに、二酸化
炭素の顕熱および潜熱により天然ガスハイドレイトから
天然ガスを解離させて採取することを特徴とする投棄二
酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法である。
【００１５】第５のものは、天然ガスハイドレイト層に
達する投棄二酸化炭素圧入管と、二酸化炭素を前記圧入
管を通して圧入する圧入装置と、天然ガスハイドレイト
層から分離した天然ガスを含む混合ガスを回収する回収
管と、回収された混合ガスから天然ガスを分離するガス
分離装置からなる天然ガス採取装置である。
達する投棄二酸化炭素圧入管と、二酸化炭素を前記圧入
管を通して圧入する圧入装置と、天然ガスハイドレイト
層から分離した天然ガスを含む混合ガスを回収する回収
管と、回収された混合ガスから天然ガスを分離するガス
分離装置からなる天然ガス採取装置である。
【００１６】
【作用】図２は永久凍土域における地温分布と二酸化炭
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ニの実線は、永久凍土域に
おける地温鉛直分布の一例、符号イの破線は、二酸化炭
素ガス、ガスハイドレイトおよび二酸化炭素ガスの共存
線（二酸化炭素ガスハイドレイトの解離圧曲線）、符号
ロの破線は液化二酸化炭素、ガスハイドレイトおよび水
（氷）の共存線、符号ハの一点鎖線は、メタンガスハイ
ドレイトの解離圧曲線である。いずれのガスハイドレイ
トも、共存線または解離圧曲線よりも深い地中で安定に
存在し、浅い地中ではハイドレイトが解離する。二酸化
炭素ガスハイドレイトは、ＡＤ間の深さに、メタンガス
ハイドレイトは、ＢＣ間の深さに存在し得る。但し、地
温の鉛直分布は、気候条件によって決まる地表温度と地
熱流量に依存するため、場所によって異なるので、二酸
化炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレイト
の存在し得る深さも場所によって異なることになる。
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ニの実線は、永久凍土域に
おける地温鉛直分布の一例、符号イの破線は、二酸化炭
素ガス、ガスハイドレイトおよび二酸化炭素ガスの共存
線（二酸化炭素ガスハイドレイトの解離圧曲線）、符号
ロの破線は液化二酸化炭素、ガスハイドレイトおよび水
（氷）の共存線、符号ハの一点鎖線は、メタンガスハイ
ドレイトの解離圧曲線である。いずれのガスハイドレイ
トも、共存線または解離圧曲線よりも深い地中で安定に
存在し、浅い地中ではハイドレイトが解離する。二酸化
炭素ガスハイドレイトは、ＡＤ間の深さに、メタンガス
ハイドレイトは、ＢＣ間の深さに存在し得る。但し、地
温の鉛直分布は、気候条件によって決まる地表温度と地
熱流量に依存するため、場所によって異なるので、二酸
化炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレイト
の存在し得る深さも場所によって異なることになる。
【００１７】図３は海底地盤の地温鉛直分布と二酸化炭
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ホの実線は、水温の鉛直分
布、符号イの破線は、二酸化炭素ガス、ガスハイドレイ
トおよび水（氷）の共存線、符号ロの破線は液化二酸化
炭素、ガスハイドレイトおよび二酸化炭素の共存線、符
号ハの一点鎖線は、メタンガスハイドレイトの解離圧曲
線である。例えば、水深６００ｍの海底地盤の地中温度
分布は、符号への破線で示される。海底地盤中に二酸化
炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレイトが
存在し得ることがこの図より分かる。
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ホの実線は、水温の鉛直分
布、符号イの破線は、二酸化炭素ガス、ガスハイドレイ
トおよび水（氷）の共存線、符号ロの破線は液化二酸化
炭素、ガスハイドレイトおよび二酸化炭素の共存線、符
号ハの一点鎖線は、メタンガスハイドレイトの解離圧曲
線である。例えば、水深６００ｍの海底地盤の地中温度
分布は、符号への破線で示される。海底地盤中に二酸化
炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレイトが
存在し得ることがこの図より分かる。
【００１８】図２および図３の点Ｅより浅い範囲におい
ては、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は、メタ
ンガスハイドレイトのそれより高い。例えば、深さ６０
０ｍでは、メタンガスハイドレイトの解離温度が約８．
７℃であり、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は
約１０．２℃である。従って、天然ガスハイドレイト層
に二酸化炭素ガスを圧入すれば、二酸化炭素ガスハイド
レイトとなって固定される。
ては、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は、メタ
ンガスハイドレイトのそれより高い。例えば、深さ６０
０ｍでは、メタンガスハイドレイトの解離温度が約８．
７℃であり、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は
約１０．２℃である。従って、天然ガスハイドレイト層
に二酸化炭素ガスを圧入すれば、二酸化炭素ガスハイド
レイトとなって固定される。
【００１９】「第１の発明」投棄二酸化炭素を天然ガス
ハイドレイト層に圧入すると、二酸化炭素ガスは天然ガ
スハイドレイトを加熱し、自身の温度は次第に低下して
ゆく。二酸化炭素の温度が、圧入深さ（または圧力）の
解離温度まで冷却されると、二酸化炭素ガスハイドレイ
トとなり、このとき潜熱を放出する。質量１kgの二酸化
炭素ガスハイドレイトが形成されるときに放出される潜
熱は、二酸化炭素ガスの場合は９７．６kcalであり、液
化二酸化炭素の場合は４９．５kcalである。相変化終了
後、二酸化炭素ガスハイドレイトの温度は、再び低下
し、天然ガスハイドレイト層の温度まで低下する。一
方、天然ガスハイドレイト層は、二酸化炭素ガスの顕熱
と潜熱により、解離して天然ガスを放出する。このよう
な箇所に天然ガス採取管を設けておけば、天然ガスを採
取することができる。
ハイドレイト層に圧入すると、二酸化炭素ガスは天然ガ
スハイドレイトを加熱し、自身の温度は次第に低下して
ゆく。二酸化炭素の温度が、圧入深さ（または圧力）の
解離温度まで冷却されると、二酸化炭素ガスハイドレイ
トとなり、このとき潜熱を放出する。質量１kgの二酸化
炭素ガスハイドレイトが形成されるときに放出される潜
熱は、二酸化炭素ガスの場合は９７．６kcalであり、液
化二酸化炭素の場合は４９．５kcalである。相変化終了
後、二酸化炭素ガスハイドレイトの温度は、再び低下
し、天然ガスハイドレイト層の温度まで低下する。一
方、天然ガスハイドレイト層は、二酸化炭素ガスの顕熱
と潜熱により、解離して天然ガスを放出する。このよう
な箇所に天然ガス採取管を設けておけば、天然ガスを採
取することができる。
【００２０】今、温度θngの天然ガスハイドレイト層を
考える。この天然ガスハイドレイト層へ、体積１ｍ3 ，
温度θの海水が天然ガスハイドレイト層を加熱する熱量
および圧入される二酸化炭素が天然ガスハイドレイト層
を加熱する熱量を比較してみる。海水の加熱熱量ｑ
swは、 ｑsw＝ρswｃpsw （θ−θng） … （１） 二酸化炭素の加熱熱量ｑco2 は、 ｑco2 ＝ρco2 ｛ｃpsw （θ−θd ）＋Ｌh ＋ｃph（θd −θng）｝…（２） ここで、ρ…密度、ｃp …定圧比熱、θd …二酸化炭素
ガスハイドレイトの解離温度、Ｌh …解離の潜熱、添字
sw ，co2 およびh はそれぞれ海水、二酸化炭素および
二酸化炭素ガスハイドレイトを示す。
考える。この天然ガスハイドレイト層へ、体積１ｍ3 ，
温度θの海水が天然ガスハイドレイト層を加熱する熱量
および圧入される二酸化炭素が天然ガスハイドレイト層
を加熱する熱量を比較してみる。海水の加熱熱量ｑ
swは、 ｑsw＝ρswｃpsw （θ−θng） … （１） 二酸化炭素の加熱熱量ｑco2 は、 ｑco2 ＝ρco2 ｛ｃpsw （θ−θd ）＋Ｌh ＋ｃph（θd −θng）｝…（２） ここで、ρ…密度、ｃp …定圧比熱、θd …二酸化炭素
ガスハイドレイトの解離温度、Ｌh …解離の潜熱、添字
sw ，co2 およびh はそれぞれ海水、二酸化炭素および
二酸化炭素ガスハイドレイトを示す。
【００２１】図４は、水深６００ｍ、温度７℃の海底地
盤に存在する天然ガスハイドレイト層に温度θの海水ま
たは二酸化炭素を圧入する場合の輸送加熱熱量をグラフ
にしたものである。この条件では、二酸化炭素は液化し
ている。また、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度
は１０．２℃である。
盤に存在する天然ガスハイドレイト層に温度θの海水ま
たは二酸化炭素を圧入する場合の輸送加熱熱量をグラフ
にしたものである。この条件では、二酸化炭素は液化し
ている。また、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度
は１０．２℃である。
【００２２】このグラフより、二酸化炭素の方が、海水
よりも輸送加熱熱量が大きいことが分かる。例えば、圧
入する海水と二酸化炭素の温度が１５℃の場合を見てみ
ると、二酸化炭素の輸送加熱熱量は海水の５．７倍であ
る。
よりも輸送加熱熱量が大きいことが分かる。例えば、圧
入する海水と二酸化炭素の温度が１５℃の場合を見てみ
ると、二酸化炭素の輸送加熱熱量は海水の５．７倍であ
る。
【００２３】以上のように、二酸化炭素を圧入する方
が、そのハイドレイト形成の潜熱を天然ガスハイドレイ
トの加熱に利用でき、より多くの天然ガスハイドレイト
を解離させることができる。
が、そのハイドレイト形成の潜熱を天然ガスハイドレイ
トの加熱に利用でき、より多くの天然ガスハイドレイト
を解離させることができる。
【００２４】「第２の発明」第１の発明において、深さ
が７５０ｍより浅いところ（図２、図３のＥ点より浅い
所）に形成された天然ガスハイドレイトに二酸化炭素を
圧入すると、二酸化炭素ハイドレイト形成時の潜熱を天
然ガスハイドレイトの加熱に利用することができる。７
５０ｍより深いところの天然ガスハイドレイトに圧入す
ると、必ずしも、二酸化炭素ハイドレイトが形成され
ず、二酸化炭素の固定ができなくなる（例えば、図２の
点Ｆ以深）。
が７５０ｍより浅いところ（図２、図３のＥ点より浅い
所）に形成された天然ガスハイドレイトに二酸化炭素を
圧入すると、二酸化炭素ハイドレイト形成時の潜熱を天
然ガスハイドレイトの加熱に利用することができる。７
５０ｍより深いところの天然ガスハイドレイトに圧入す
ると、必ずしも、二酸化炭素ハイドレイトが形成され
ず、二酸化炭素の固定ができなくなる（例えば、図２の
点Ｆ以深）。
【００２５】「第３の発明」圧入する二酸化炭素の温度
が、圧入深度における二酸化炭素ガスハイドレイトの解
離温度より低い場合には、過冷却状態からガスハイドレ
イトが形成されることになる。この場合、ガスハイドレ
イト形成時に放出される潜熱の一部は、投棄二酸化炭素
の過冷却を解消して、解離温度まで昇温するために費や
される。これは、天然ガスハイドレイトの解離量が少な
くなり、好ましくない。図２および図３より、１０℃以
上の温度の二酸化炭素を圧入することによって解消でき
る。
が、圧入深度における二酸化炭素ガスハイドレイトの解
離温度より低い場合には、過冷却状態からガスハイドレ
イトが形成されることになる。この場合、ガスハイドレ
イト形成時に放出される潜熱の一部は、投棄二酸化炭素
の過冷却を解消して、解離温度まで昇温するために費や
される。これは、天然ガスハイドレイトの解離量が少な
くなり、好ましくない。図２および図３より、１０℃以
上の温度の二酸化炭素を圧入することによって解消でき
る。
【００２６】「第４の発明」天然ガスハイドレイト層を
破砕すれば、空隙率が大きくなり、圧入された二酸化炭
素と天然ガスハイドレイトの熱交換が促進される。
破砕すれば、空隙率が大きくなり、圧入された二酸化炭
素と天然ガスハイドレイトの熱交換が促進される。
【００２７】「第５の発明」圧入装置により投棄二酸化
炭素を圧入管を通して天然ガスハイドレイト層に送り込
むことができ、解離された天然ガスを採取管で地上また
は海上に取り出すことができる。採取された天然ガスに
は、固定されない一部の二酸化炭素ガスが混入するが、
ガス分離装置を通すことにより天然ガスと二酸化炭素ガ
スに分離することができる。
炭素を圧入管を通して天然ガスハイドレイト層に送り込
むことができ、解離された天然ガスを採取管で地上また
は海上に取り出すことができる。採取された天然ガスに
は、固定されない一部の二酸化炭素ガスが混入するが、
ガス分離装置を通すことにより天然ガスと二酸化炭素ガ
スに分離することができる。
【００２８】
【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて以下に説明
する。図１は本発明装置の説明図である。投棄二酸化炭
素を圧入する圧入管３が、地盤１を貫通し、永久凍土域
の地盤１中に形成された天然ガスハイドレイト層２中
に、その下部４を貫入して設けられている。圧入管の下
部４には圧入された投棄二酸化炭素を周囲に排出する多
数の排出口５が形成されている。地表の圧入管３に圧入
装置６が接続され、圧入装置６は吸込み管７を介して投
棄二酸化炭素の貯槽８に接続されている。圧入装置６は
投棄される二酸化炭素の形態が、ガスである場合はガス
圧縮機が、液である場合は高圧ポンプが使用される。
する。図１は本発明装置の説明図である。投棄二酸化炭
素を圧入する圧入管３が、地盤１を貫通し、永久凍土域
の地盤１中に形成された天然ガスハイドレイト層２中
に、その下部４を貫入して設けられている。圧入管の下
部４には圧入された投棄二酸化炭素を周囲に排出する多
数の排出口５が形成されている。地表の圧入管３に圧入
装置６が接続され、圧入装置６は吸込み管７を介して投
棄二酸化炭素の貯槽８に接続されている。圧入装置６は
投棄される二酸化炭素の形態が、ガスである場合はガス
圧縮機が、液である場合は高圧ポンプが使用される。
【００２９】また、天然ガスの採取管９が、天然ガスハ
イドレイト層２中に、その下部１０を貫入して設けられ
ている。採取管９の下部１０にはガスの導入口１１が多
数形成されている。地表の採取管９にガス分離装置１２
が接続されており、ガス分離装置１２で分離された天然
ガスは配管１３で図示しないガスホルダーに輸送され、
分離された二酸化炭素ガスは配管１４で投棄二酸化炭素
の貯槽８に輸送されるようになっている。ガス分離装置
１２は、ガス分離膜によるものやアミン等の溶剤による
ものが使用される。
イドレイト層２中に、その下部１０を貫入して設けられ
ている。採取管９の下部１０にはガスの導入口１１が多
数形成されている。地表の採取管９にガス分離装置１２
が接続されており、ガス分離装置１２で分離された天然
ガスは配管１３で図示しないガスホルダーに輸送され、
分離された二酸化炭素ガスは配管１４で投棄二酸化炭素
の貯槽８に輸送されるようになっている。ガス分離装置
１２は、ガス分離膜によるものやアミン等の溶剤による
ものが使用される。
【００３０】上述した装置は永久凍土域に設置される例
であるが、天然ガスハイドレイト層が海底地盤中に存在
する場合も、その装置構成は同様である。
であるが、天然ガスハイドレイト層が海底地盤中に存在
する場合も、その装置構成は同様である。
【００３１】貯槽８の投棄二酸化炭素は、圧入装置６に
より加圧され、圧入管３の下部に圧送され、排出口５か
ら周囲の天然ガスハイドレイトに吐出される。投棄二酸
化炭素１５は、周囲の天然ガスハイドレイト２を加熱
し、それ自身は冷却され二酸化炭素ガスハイドレイトに
なる。天然ガスハイドレイトは、解離して天然ガスとな
る。投棄二酸化炭素１５は、二酸化炭素ガスハイドレイ
トとなるとき、潜熱を放出し天然ガスハイドレイトの加
熱、解離する熱として使用される。天然ガスハイドレイ
トは、二酸化炭素ガスハイドレイトに置き変わる。
より加圧され、圧入管３の下部に圧送され、排出口５か
ら周囲の天然ガスハイドレイトに吐出される。投棄二酸
化炭素１５は、周囲の天然ガスハイドレイト２を加熱
し、それ自身は冷却され二酸化炭素ガスハイドレイトに
なる。天然ガスハイドレイトは、解離して天然ガスとな
る。投棄二酸化炭素１５は、二酸化炭素ガスハイドレイ
トとなるとき、潜熱を放出し天然ガスハイドレイトの加
熱、解離する熱として使用される。天然ガスハイドレイ
トは、二酸化炭素ガスハイドレイトに置き変わる。
【００３２】このようにして生じた天然ガスは、一部の
残った二酸化炭素ガスを混入した混合ガス１６となり、
導入口１１から採取管９の中に入り、管内を上昇してガ
ス分離装置１２に到る。混合ガス１６はガス分離装置１
２で、天然ガス１７と二酸化炭素ガス１８に分離され
る。天然ガス１７は配管１３を通って図示しないガスホ
ルダーに送られ、二酸化炭素ガス１８は配管１４を通っ
て貯槽８に入り、投棄二酸化炭素に混合される。
残った二酸化炭素ガスを混入した混合ガス１６となり、
導入口１１から採取管９の中に入り、管内を上昇してガ
ス分離装置１２に到る。混合ガス１６はガス分離装置１
２で、天然ガス１７と二酸化炭素ガス１８に分離され
る。天然ガス１７は配管１３を通って図示しないガスホ
ルダーに送られ、二酸化炭素ガス１８は配管１４を通っ
て貯槽８に入り、投棄二酸化炭素に混合される。
【００３３】
【発明の効果】本発明は上記のように構成されているか
ら、以下のような効果が得られる。 （１）投棄された二酸化炭素は二酸化炭素ガスハイドレ
イトとして地盤中に固定され、天然ガスハイドレイトか
ら解離した天然ガスを採取することができる。 （２）（１）により天然ガスを採取でき、二酸化炭素を
投棄するだけの従来の方法に比較して、投棄コストを減
少できる。 （３）本発明方法では、投棄二酸化炭素が二酸化炭素ガ
スハイドレイトになるときの潜熱を利用することがで
き、従来の海水の顕熱だけで天然ガスを採取する方法に
比べて有利である。
ら、以下のような効果が得られる。 （１）投棄された二酸化炭素は二酸化炭素ガスハイドレ
イトとして地盤中に固定され、天然ガスハイドレイトか
ら解離した天然ガスを採取することができる。 （２）（１）により天然ガスを採取でき、二酸化炭素を
投棄するだけの従来の方法に比較して、投棄コストを減
少できる。 （３）本発明方法では、投棄二酸化炭素が二酸化炭素ガ
スハイドレイトになるときの潜熱を利用することがで
き、従来の海水の顕熱だけで天然ガスを採取する方法に
比べて有利である。
【図１】本発明装置の説明図である。
【図２】永久凍土域における地温分布と二酸化炭素およ
びメタンガスハイドレイトが形成される条件を示すダイ
アグラムである。
びメタンガスハイドレイトが形成される条件を示すダイ
アグラムである。
【図３】海底地盤の地温鉛直分布と二酸化炭素およびメ
タンガスハイドレイトが形成される条件を示すダイアグ
ラムである。
タンガスハイドレイトが形成される条件を示すダイアグ
ラムである。
【図４】水深６００ｍ、温度７℃の海底地盤に存在する
天然ガスハイドレイト層に温度θの海水または二酸化炭
素を圧入すると場合の輸送加熱熱量の比較グラフであ
る。
天然ガスハイドレイト層に温度θの海水または二酸化炭
素を圧入すると場合の輸送加熱熱量の比較グラフであ
る。
【図５】天然ガスハイドレイト層に海水を圧入して天然
ガスを採取する従来装置の説明図である。
ガスを採取する従来装置の説明図である。
【図６】天然ガスの主成分であるメタンと二酸化炭素に
ついて、温度と解離圧の関係を示したものである。
ついて、温度と解離圧の関係を示したものである。
１ 地盤
２ 天然ガスハイドレイト
３ 圧入管
６ 圧入装置
８ 貯槽
９ 採取管
１２ ガス分離装置
１５ 投棄二酸化炭素
１６ 混合ガス（天然ガスと二酸化炭素ガス）
【手続補正書】
【提出日】平成４年１月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００２】
【従来の技術】天然ガスの存在形態は、地下の貯留層の
原油に溶け込んでいる油溶型、ガスだけが貯まっている
遊離型および水和物（ハイドレイト）型に分類される。
天然ガスの水和物とは、水分子が籠状多面体構造を作
り、その多面体の中に天然ガスの主成分であるメタン
（CH4)、エタン（C2H6）等の分子が包接された氷状の固
体である。気体分子と水からなるこの種の化合物は気体
水和物（ガスハイドレイト）、包接水和物（クラスレイ
ト・ハイドレイト）、あるいは単にクラスレイトと呼ば
れている。以下においては、ガスハイドレイトと呼称す
る。
原油に溶け込んでいる油溶型、ガスだけが貯まっている
遊離型および水和物（ハイドレイト）型に分類される。
天然ガスの水和物とは、水分子が籠状多面体構造を作
り、その多面体の中に天然ガスの主成分であるメタン
（CH4)、エタン（C2H6）等の分子が包接された氷状の固
体である。気体分子と水からなるこの種の化合物は気体
水和物（ガスハイドレイト）、包接水和物（クラスレイ
ト・ハイドレイト）、あるいは単にクラスレイトと呼ば
れている。以下においては、ガスハイドレイトと呼称す
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】ガスハイドレイトは、天然ガスのみならず
二酸化炭素でも形成されることはよく知られている。ガ
スハイドレイトが安定に存在するか否かは、温度、圧力
および不純物濃度に依存する。ガスハイドレイトが安定
に存在するために必要な最低圧力（解離圧）と温度の関
係は、既に多くの研究により明らかにされている。（例
えば、D.W.Davidson,Clathrate-Hydrate in Water-A Co
mprehensive TreatiseVol.2 ed F.Franks, Plenum Pres
s, 1972）。
二酸化炭素でも形成されることはよく知られている。ガ
スハイドレイトが安定に存在するか否かは、温度、圧力
および不純物濃度に依存する。ガスハイドレイトが安定
に存在するために必要な最低圧力（解離圧）と温度の関
係は、既に多くの研究により明らかにされている。（例
えば、D.W.Davidson,Clathrate-Hydrate in Water-A Co
mprehensive TreatiseVol.2 ed F.Franks, Plenum Pres
s, 1972）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】図６は、天然ガスの主成分であるメタンと
二酸化炭素について、温度と解離圧の関係を示したもの
である。図中、符号イの線は、二酸化炭素ガス、二酸化
炭素ガスハイドレイトおよび水（氷）の共存線を、符号
ロの線は、液化二酸化炭素、二酸化炭素ガスハイドレイ
トおよび二酸化炭素ガスの共存線を示す。符号ハの線
は、メタンガス、メタンガスハイドレイトおよび水
（氷）の共存線である。０℃における解離圧は、メタン
が２．６ＭＰａ、二酸化炭素が１．２ＭＰａである。圧
力が上昇すれば、０℃以上でも安定に存在し、温度１０
℃における解離圧は、メタンが６．９ＭＰａ、二酸化炭
素が４．５ＭＰａである。二酸化炭素の場合は、液化二
酸化炭素とガスハイドレイトが共存し得る。一方、メタ
ンのガスハイドレイトは、メタンの臨界温度（−８２．
２℃）が低いので、図に示す温度範囲（−１０〜＋１２
℃）では、メタンガスとのみ共存する。
二酸化炭素について、温度と解離圧の関係を示したもの
である。図中、符号イの線は、二酸化炭素ガス、二酸化
炭素ガスハイドレイトおよび水（氷）の共存線を、符号
ロの線は、液化二酸化炭素、二酸化炭素ガスハイドレイ
トおよび二酸化炭素ガスの共存線を示す。符号ハの線
は、メタンガス、メタンガスハイドレイトおよび水
（氷）の共存線である。０℃における解離圧は、メタン
が２．６ＭＰａ、二酸化炭素が１．２ＭＰａである。圧
力が上昇すれば、０℃以上でも安定に存在し、温度１０
℃における解離圧は、メタンが６．９ＭＰａ、二酸化炭
素が４．５ＭＰａである。二酸化炭素の場合は、液化二
酸化炭素とガスハイドレイトが共存し得る。一方、メタ
ンのガスハイドレイトは、メタンの臨界温度（−８２．
２℃）が低いので、図に示す温度範囲（−１０〜＋１２
℃）では、メタンガスとのみ共存する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】自然界で天然ガスハイドレイトの存在が確
認されたのは、古いことではなく、松本（松本良、ガス
ハイドレイトの性質、産状、地質現象の関わりについ
て、地質学雑誌、Vol 93、597-615 、1987）によれば、
先ず、１９７０年にシベリアの永久凍土域で発見され
た。永久凍土域では、地表から２００〜１０００ｍの地
下に天然ガスハイドレイトが大量に存在すると推定され
ている。また、１９８０年には、国際深海掘削計画（De
ep Sea Drilling Project ）により、フロリダ沖のブレ
ークアウターリッジで多数の天然ガスハイドレイトが回
収された。この計画（DSDP）で、弾性探査により天然ガ
スハイドレイト層と地盤の境界が明瞭に識別できること
が分かった。その後、世界の多くの地点でこの境界が確
認され、現在では、大陸縁辺部の堆積物中には普通に見
られることが分かった。このことから、海底地盤中にも
大量の天然ガスハイドレイト層が存在すると考えられて
いる。
認されたのは、古いことではなく、松本（松本良、ガス
ハイドレイトの性質、産状、地質現象の関わりについ
て、地質学雑誌、Vol 93、597-615 、1987）によれば、
先ず、１９７０年にシベリアの永久凍土域で発見され
た。永久凍土域では、地表から２００〜１０００ｍの地
下に天然ガスハイドレイトが大量に存在すると推定され
ている。また、１９８０年には、国際深海掘削計画（De
ep Sea Drilling Project ）により、フロリダ沖のブレ
ークアウターリッジで多数の天然ガスハイドレイトが回
収された。この計画（DSDP）で、弾性探査により天然ガ
スハイドレイト層と地盤の境界が明瞭に識別できること
が分かった。その後、世界の多くの地点でこの境界が確
認され、現在では、大陸縁辺部の堆積物中には普通に見
られることが分かった。このことから、海底地盤中にも
大量の天然ガスハイドレイト層が存在すると考えられて
いる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】天然ガスハイドレイトは、エネルギー資源
として、大きな可能性を持っており、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵量の推定結果によると、炭化水素に含まれる
炭素の総質量として、１．１×１０4 Ｇ（ギガ）トンが
海底地盤に、４×１０2 Ｇトンが永久凍土域に存在する
とされている。（G.J.Macdonald, Role of methane cla
thrates in past and future climates, Climate Chang
e, Vol.16, 247-281,1990) 。また、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵エネルギ−量は、石炭に比べて５倍に達する
という見積りもある（G.J.Macdonald,The future of me
thane as an energy resource, Ann. Rev. Energy, Vo
l, 15, 53-83, 1990) 。
として、大きな可能性を持っており、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵量の推定結果によると、炭化水素に含まれる
炭素の総質量として、１．１×１０4 Ｇ（ギガ）トンが
海底地盤に、４×１０2 Ｇトンが永久凍土域に存在する
とされている。（G.J.Macdonald, Role of methane cla
thrates in past and future climates, Climate Chang
e, Vol.16, 247-281,1990) 。また、天然ガスハイドレ
イトの埋蔵エネルギ−量は、石炭に比べて５倍に達する
という見積りもある（G.J.Macdonald,The future of me
thane as an energy resource, Ann. Rev. Energy, Vo
l, 15, 53-83, 1990) 。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】一方、地球の温暖化を防ぐために、二酸化
炭素を大気以外の場所に投棄する方法が検討されてお
り、発電所等の排ガスから分離された二酸化炭素を海
洋、使用済の油井、岩塩の廃坑等に投棄する案が出され
ている(M.Steinberg et al, A system study for the r
emoval, recovery and disposal ofcarbon-dioxide fro
mfossile feul power plants in the U.S, Rep. Brookh
eaven National Laboratory, BNL 35666)。
炭素を大気以外の場所に投棄する方法が検討されてお
り、発電所等の排ガスから分離された二酸化炭素を海
洋、使用済の油井、岩塩の廃坑等に投棄する案が出され
ている(M.Steinberg et al, A system study for the r
emoval, recovery and disposal ofcarbon-dioxide fro
mfossile feul power plants in the U.S, Rep. Brookh
eaven National Laboratory, BNL 35666)。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】
【作用】図２は永久凍土域における地温分布と二酸化炭
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ニの実線は、永久凍土域に
おける地温鉛直分布の一例、符号イの破線は、二酸化炭
素ガス、ガスハイドレイトおよび水（氷）の共存線（二
酸化炭素ガスハイドレイトの解離圧曲線）、符号ロの破
線は液化二酸化炭素、ガスハイドレイトおよび二酸化炭
素ガスの共存線、符号ハの一点鎖線は、メタンガスハイ
ドレイトの解離圧曲線である。いずれのガスハイドレイ
トも、共存線または解離圧曲線よりも深い地中で安定に
存在し、浅い地中ではハイドレイトが解離する。二酸化
炭素ガスハイドレイトは、ＡＤ間の深さに、メタンガス
ハイドレイトは、ＢＣ間の深さに存在し得る。但し、地
温の鉛直分布は、気候条件によって決まる地表温度と地
熱流量に依存するため、場所によって異なるので、二酸
化炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレイト
の存在し得る深さも場所によって異なることになる。
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ニの実線は、永久凍土域に
おける地温鉛直分布の一例、符号イの破線は、二酸化炭
素ガス、ガスハイドレイトおよび水（氷）の共存線（二
酸化炭素ガスハイドレイトの解離圧曲線）、符号ロの破
線は液化二酸化炭素、ガスハイドレイトおよび二酸化炭
素ガスの共存線、符号ハの一点鎖線は、メタンガスハイ
ドレイトの解離圧曲線である。いずれのガスハイドレイ
トも、共存線または解離圧曲線よりも深い地中で安定に
存在し、浅い地中ではハイドレイトが解離する。二酸化
炭素ガスハイドレイトは、ＡＤ間の深さに、メタンガス
ハイドレイトは、ＢＣ間の深さに存在し得る。但し、地
温の鉛直分布は、気候条件によって決まる地表温度と地
熱流量に依存するため、場所によって異なるので、二酸
化炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレイト
の存在し得る深さも場所によって異なることになる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】図３は海底地盤の地温鉛直分布と二酸化炭
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ホの実線は、水温の鉛直分
布、符号イの破線は、二酸化炭素ガス、ガスハイドレイ
トおよび水（氷）の共存線、符号ロの破線は液化二酸化
炭素、ガスハイドレイトおよび二酸化炭素ガスの共存
線、符号ハの一点鎖線は、メタンガスハイドレイトの解
離圧曲線である。例えば、水深６００ｍの海底地盤の地
中温度分布は、符号への点線で示される。海底地盤中に
二酸化炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレ
イトが存在し得ることがこの図より分かる。
素およびメタンガスハイドレイトが形成される条件を示
すダイアグラムである。符号ホの実線は、水温の鉛直分
布、符号イの破線は、二酸化炭素ガス、ガスハイドレイ
トおよび水（氷）の共存線、符号ロの破線は液化二酸化
炭素、ガスハイドレイトおよび二酸化炭素ガスの共存
線、符号ハの一点鎖線は、メタンガスハイドレイトの解
離圧曲線である。例えば、水深６００ｍの海底地盤の地
中温度分布は、符号への点線で示される。海底地盤中に
二酸化炭素ガスハイドレイトおよびメタンガスハイドレ
イトが存在し得ることがこの図より分かる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】図２および図３の点Ｅより浅い範囲におい
ては、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は、メタ
ンガスハイドレイトのそれより高い。例えば、深さ６０
０ｍでは、メタンガスハイドレイトの解離温度が約８．
７℃であり、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は
約１０．２℃である。従って、天然ガスハイドレイト層
に二酸化炭素を圧入すれば、二酸化炭素ガスハイドレイ
トとなって固定される。
ては、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は、メタ
ンガスハイドレイトのそれより高い。例えば、深さ６０
０ｍでは、メタンガスハイドレイトの解離温度が約８．
７℃であり、二酸化炭素ガスハイドレイトの解離温度は
約１０．２℃である。従って、天然ガスハイドレイト層
に二酸化炭素を圧入すれば、二酸化炭素ガスハイドレイ
トとなって固定される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】「第１の発明」投棄二酸化炭素を天然ガス
ハイドレイト層に圧入すると、二酸化炭素は天然ガスハ
イドレイトを加熱し、自身の温度は次第に低下してゆ
く。二酸化炭素の温度が、圧入深さ（または圧力）の解
離温度まで冷却されると、二酸化炭素ガスハイドレイト
となり、このとき潜熱を放出する。質量１kgの二酸化炭
素ガスハイドレイトが形成されるときに放出される潜熱
は、二酸化炭素ガスから形成される場合は９７．６kcal
であり、液化二酸化炭素の場合は４９．５kcalである。
相変化終了後、二酸化炭素ガスハイドレイトの温度は、
再び低下し、天然ガスハイドレイト層の温度まで低下す
る。一方、天然ガスハイドレイト層は、二酸化炭素の顕
熱と潜熱により、解離して天然ガスを放出する。このよ
うな箇所に天然ガス採取管を設けておけば、天然ガスを
採取することができる。
ハイドレイト層に圧入すると、二酸化炭素は天然ガスハ
イドレイトを加熱し、自身の温度は次第に低下してゆ
く。二酸化炭素の温度が、圧入深さ（または圧力）の解
離温度まで冷却されると、二酸化炭素ガスハイドレイト
となり、このとき潜熱を放出する。質量１kgの二酸化炭
素ガスハイドレイトが形成されるときに放出される潜熱
は、二酸化炭素ガスから形成される場合は９７．６kcal
であり、液化二酸化炭素の場合は４９．５kcalである。
相変化終了後、二酸化炭素ガスハイドレイトの温度は、
再び低下し、天然ガスハイドレイト層の温度まで低下す
る。一方、天然ガスハイドレイト層は、二酸化炭素の顕
熱と潜熱により、解離して天然ガスを放出する。このよ
うな箇所に天然ガス採取管を設けておけば、天然ガスを
採取することができる。
Claims (5)
- 【請求項１】 海底または永久凍土域に存在する天然ガ
スハイドレイト層に、気体または液体の投棄二酸化炭素
を圧入し、投棄二酸化炭素をガスハイドレイトとして固
定するとともに、二酸化炭素の顕熱および潜熱により天
然ガスハイドレイトから天然ガスを解離させて採取する
ことを特徴とする投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス
採取方法。 - 【請求項２】 水面下若しくは地表面下７５０ｍより浅
い地盤中または上載荷重７．５ＭＰａ以下の地盤中に存
在する天然ガスハイドレイト層に投棄二酸化炭素を圧入
する請求項１記載の投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガ
ス採取方法。 - 【請求項３】 １０℃以上の投棄二酸化炭素を天然ガス
ハイドレイト層に圧入する請求項１記載の投棄二酸化炭
素を熱源とする天然ガス採取方法。 - 【請求項４】 海底または永久凍土域に存在する天然ガ
スハイドレイト層を破砕した後、該層に気体または液体
の投棄二酸化炭素を圧入し、投棄二酸化炭素をガスハイ
ドレイトとして固定するとともに、二酸化炭素の顕熱お
よび潜熱により天然ガスハイドレイトから天然ガスを解
離させて採取することを特徴とする投棄二酸化炭素を熱
源とする天然ガス採取方法。 - 【請求項５】 天然ガスハイドレイト層に達する投棄二
酸化炭素圧入管と、二酸化炭素を前記圧入管を通して圧
入する圧入装置と、天然ガスハイドレイト層から分離し
た天然ガスを含む混合ガスを採取する採取管と、採取さ
れた混合ガスから天然ガスを分離するガス分離装置から
なる天然ガス採取装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179945A JPH0525986A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法および 装置 |
| US07/846,290 US5261490A (en) | 1991-03-18 | 1992-03-03 | Method for dumping and disposing of carbon dioxide gas and apparatus therefor |
| CA002062258A CA2062258A1 (en) | 1991-03-18 | 1992-03-04 | Method for dumping and disposing of carbon dioxide gas and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3179945A JPH0525986A (ja) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | 投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法および 装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0525986A true JPH0525986A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16074695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3179945A Pending JPH0525986A (ja) | 1991-03-18 | 1991-07-19 | 投棄二酸化炭素を熱源とする天然ガス採取方法および 装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0525986A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003083494A (ja) * | 2001-09-07 | 2003-03-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスハイドレート搬送装置 |
| WO2003091534A1 (fr) * | 2002-04-26 | 2003-11-06 | Kansai Environmental Engineering Center Co., Ltd. | Procede de recuperation d'un filon houiller par la gazeification sans combustion a l'endroit d'origine et procede de recuperation d'une substance organique ou d'une substance organique fossile dans le sous-sol par gazeification sans combustion a l'endroit d'origine |
| EP1571105A3 (de) * | 2004-01-29 | 2006-03-15 | Christoph Professor Dr. Clauser | Verfahren und eine Anordnung zur Speicherung und dauerhaften Fixierung von in Wasser gelöstem CO2 in geologischen Formationen |
| JP2008514755A (ja) * | 2004-09-23 | 2008-05-08 | コノコフィリップス・カンパニー | ガスハイドレート変換による自由気体の製造 |
| CN101818635A (zh) * | 2010-04-02 | 2010-09-01 | 吉林大学 | 高压热射流开采天然气水合物的方法 |
| JP2010235373A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Jfe Steel Corp | 膜分離及びハイドレートによる分離を用いたガス分離方法及びガス分離設備 |
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| KR101246893B1 (ko) * | 2010-10-29 | 2013-03-25 | 삼성중공업 주식회사 | 해상구조물 및 해상구조물의 이산화탄소 처리방법 |
| US8474519B2 (en) | 2007-07-27 | 2013-07-02 | Japan Drilling Co., Ltd. | Methane hydrate dissociation accelerating and methane gas deriving system |
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| CN113389597A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-09-14 | 安徽理工大学 | 一种资源共伴生矿区煤矸石综合利用系统及应用方法 |
-
1991
- 1991-07-19 JP JP3179945A patent/JPH0525986A/ja active Pending
Cited By (15)
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