JP2016108774A - ガスハイドレート回収システムおよびその回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水底から水上に向かってガスハイドレートを搬送する搬送経路の途中で、水中に溶解した原料ガスが再ハイドレート化して搬送経路の内壁面に付着して搬送経路が閉塞されることを抑制しつつ、塊状のガスハイドレートを回収するガスハイドレート回収システムおよびその回収方法を提供する。【解決手段】水底２を掘削して塊状のガスハイドレートｍを捕集して、ガスハイドレートを構成する原料ガスｇが溶解した水とともに塊状のガスハイドレートｍを水上に搬送する搬送経路の途中の複数地点で、この搬送経路を通過する水の原料ガス濃度と比べて原料ガス濃度が低い水ｗを搬送経路内に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、水底を掘削して塊状のガスハイドレートを回収するガスハイドレート回収システムおよびその回収方法に関するものであり、詳しくは水底から水上に向かってガスハイドレートを搬送する搬送経路の途中で、水中に溶解した原料ガスが再ハイドレート化して搬送経路が閉塞されることを抑制しつつ、塊状のガスハイドレートを回収するガスハイドレート回収システムおよびその回収方法に関するものである。

海底に存在するメタンガスハイドレートを回収する回収システムが種々提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特許文献１は、海底から洋上に延びるライザー管を配置して、このライザー管内に空気を供給して上昇流を発生させ、この上昇流により海底で掘削された塊状のガスハイドレートを融解させて洋上に搬送するメタンガスハイドレート（以下、ガスハイドレートという）の回収システムを提案する。

塊状のガスハイドレートが存在している領域は、ガスハイドレートを生成する温度と圧力の条件が満たされ、かつガスハイドレートを構成する原料ガスが近傍の海水に飽和状態まで溶解している。したがって、ライザー管の海底側端部では、海水に溶解している原料ガスの濃度が高いので、ガスハイドレートの掘削にともないガスハイドレートから飛び出した原料ガスは海水に溶解することができない。この原料ガスは、周囲の海水と接触して新たなガスハイドレートを生成する（以下、本明細書では再ハイドレート化ということがある。）。

ライザー管の海底側端部で生成したガスハイドレートは、ライザー管の内壁面に付着する。この内壁面に付着したガスハイドレートは成長していき、やがてライザー管を閉塞させる不具合が生じる。

またライザー管内の圧力（水圧）は水深が浅くなるにしたがって低下するので、水深が浅い場所ほど原料ガスが海水中に溶解できる量が低下し（溶解度が低下し）、原料ガスが再ハイドレート化する可能性が高まる。このため水深が浅い領域でもガスハイドレートがライザー管を閉塞させる不具合が生じる。

ライザー管が閉塞するとガスハイドレートを回収する作業を継続することは不可能となる。例えば水深が４００ｍ以深の場所でライザー管が閉塞した場合などは、復旧作業が極めて困難である。そのため長期間に渡り連続して海底からガスハイドレートを回収することができない。

特許文献２は、海底に比べて原料ガス濃度が低く水温が高い洋上付近の海水を、連続的に大量に海底に送り込み、この海水でガスハイドレートを融解させて原料ガスを海水中に溶解させ、この原料ガス濃度が高くなった海水を洋上に汲み上げるガスハイドレートの回収システムを提案する。

この回収システムでは、ガスハイドレートに含まれていた全ての原料ガスを海水に溶解させた状態で回収するので、海水から原料ガスを分離したり、分離した原料ガスを圧縮して貯蔵するための設備が必要となり、洋上設備が大掛かりなものとなる。また海底から負圧で海水を汲み上げるので、膨大なエネルギーが必要となる。負圧による海水の汲み上げ
は、水深が深くなるほど必要となるエネルギー量が著しく増大する。

またガスハイドレートが融解する際の反応は吸熱反応となるため、水温が高い海水を海底に送り込んだとしても、この海水が冷却されガスハイドレートの生成条件を満たす可能性がある。このような場合には再ハイドレート化により搬送経路等が閉塞してしまい、ガスハイドレートを回収する作業を継続することが不可能となる。

特表２００２−５３６５７３号公報 特開２０１０−３７９３２号公報

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は水底から水上に向かってガスハイドレートを搬送する搬送経路の途中で、水中に溶解した原料ガスが再ハイドレート化して搬送経路の内壁面に付着して搬送経路が閉塞されることを抑制しつつ、塊状のガスハイドレートを回収するガスハイドレート回収システムおよびその回収方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明のガスハイドレート回収システムは、水底を掘削して塊状のガスハイドレートを捕集する掘削手段と、捕集された前記塊状のガスハイドレートを水上に搬送するライザー管とを備え、前記ガスハイドレートを構成する原料ガスが溶解した水とともに前記塊状のガスハイドレートを回収するガスハイドレート回収システムにおいて、前記掘削手段から前記ライザー管の水上側端部に至るガスハイドレートの搬送経路の途中に、この搬送経路を通過する水の原料ガス濃度よりも原料ガス濃度が低い水を前記搬送経路内に供給する水供給手段を複数備えることを特徴とする。

本発明のガスハイドレート回収方法は、水底を掘削して塊状のガスハイドレートを捕集して、前記ガスハイドレートを構成する原料ガスが溶解した水とともに前記塊状のガスハイドレートを水上に搬送する搬送経路の途中の複数地点で、この搬送経路を通過する水の原料ガス濃度と比べて原料ガス濃度が低い水を前記搬送経路内に供給することを特徴とする。

本発明によれば、原料ガス濃度が低い水を搬送経路内に供給して、原料ガス濃度を低下させることにより、搬送経路内で水に溶解していた原料ガスが再ハイドレート化して搬送経路内に付着し、搬送経路が閉塞することを抑制できる。

搬送経路内に複数地点から原料ガス濃度が低い水を供給するので、搬送経路内を搬送される塊状のガスハイドレートが急激に融解することを抑制できる。これによりガスハイドレートを塊状（固体）のまま回収できるので、ガスハイドレートを貯蔵する設備等をコンパクトにすることができ、貯蔵や運搬の際の取り扱いを格段に良くすることができる。

水供給手段が、ライザー管の水底側から水上側に向かう軸方向に沿って間隔をあけて複数設置される構成にすることもできる。ライザー管内の圧力は水深が浅くなるにしたがって低下するので、水深が浅い場所ほど原料ガスが水中に溶解できる量が低下し（溶解度が低下し）、過飽和状態や気体になった原料ガスが再ハイドレート化する可能性が高まる。しかし本発明では、ライザー管の軸方向に沿って間隔をあけて複数の水供給手段を配置し
ているので、ライザー管内のおける原料ガスの溶解度の低下に応じて、原料ガス濃度が低い水をライザー管内に供給できる。これによりに、塊状のガスハイドレートの融解を抑制しつつ、再ハイドレート化によるライザー管の閉塞を回避することができる。

掘削手段が、水底を掘削するビットと、このビットの周囲に配置され水底から分離したガスハイドレートを捕集するカバーとを備え、水供給手段がカバー内の水の原料ガス濃度よりも原料ガス濃度が低い水をビットの近傍に供給する構成にすることもできる。

原料ガス濃度が低い水をビットの近傍に供給する構成により、ビットの近傍における再ハイドレート化を抑制することができる。ビット表面がガスハイドレートに覆われて掘削作業が継続できなくなったり、ビットの回転軸等にガスハイドレートが付着することによりビットが固着して回転できなくなる不具合を回避できるので、掘削手段による掘削作業を長時間連続で効率的に行なうことができる。

水供給手段を、搬送経路の内側と外側とを連通する貫通孔で構成することもできる。この構成により搬送経路の外側の原料ガス濃度が低い水をほとんど抵抗なく搬送経路内に供給できる。水供給手段が、貫通孔と、この貫通孔に連通する状態で一端が連結されるホースとで構成され、このホースの他端が原料ガス濃度の低い水が存在する領域に配置される構成にすることもできる。ホースを設置することにより任意の領域から原料ガス濃度が低い水を取水することができる。原料ガス濃度が低い水は、連続的または間欠的に搬送経路内に供給することができる。

本発明のガスハイドレート回収システムを例示する説明図である。 掘削手段の周辺を例示する説明図である。 ライザー管の周辺を例示する説明図である。 図３に示す水供給手段の変形例を例示する説明図である。 図４のライザー管をＡ−Ａ断面で例示する説明図である。 図３に示す水供給手段の変形例を例示する説明図である。 図６のライザー管をＢ−Ｂ断面で例示する説明図である。

以下、本発明のガスハイドレート回収システムおよびその回収方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。

図１に例示するように本発明のガスハイドレート回収システム１は、海や湖の底である水底２に存在する表層メタンハイドレートを掘削して塊状のガスハイドレートｍを捕集する掘削手段３と、捕集された塊状のガスハイドレートｍを水上に搬送するライザー管４とを備えている。水上にはライザー管４により搬送されるガスハイドレートｍを収集する収集船５と、掘削手段３による作業を支援する支援船６とが配置されている。

水深数百メートルから数千メートルの水底２には、ガスハイドレートｍが密集してその一部が水底２から露出しているいわゆる表層型メタンハイドレートや、ガスハイドレートｍが水底２の砂粒の間に分散しているいわゆる砂層型メタンハイドレートが存在している。本願発明のガスハイドレート回収システム１は、表層型メタンハイドレートを主に対象としているが、他のガスハイドレートの回収にも利用できる。

ガスハイドレートｍは、水分子の立体的な網状構造のすき間にメタンガス等の分子が入り込み氷状の結晶になっているものである。本明細書において網状構造を構成する海水や湖水等を原料水といい、メタンガスやメタンガスを含む複数種類のガスで構成される天然
ガス等を原料ガスということがある。

掘削手段３により捕集された塊状のガスハイドレートｍは、海水や土砂などとともに搬送ホース７を経由してライザー管４の水底側端部まで搬送される。塊状のガスハイドレートｍの比重は０．９程度なので、ライザー管４に搬送されたガスハイドレートｍは浮力によりライザー管４内を上昇していく。

ライザー管４内の圧力（水圧）は水深が浅くなるにしたがって低くなるので、ライザー管４の上方に行くにしたがって塊状のガスハイドレートｍの一部が溶けて原料ガスｇの気泡が発生することがある。また水深が浅くなるにしたがって原料ガスが水中に溶解できる量が低下（溶解度が低下）するので、溶解できなくなった原料ガスｇが気泡の状態になることがある。ライザー管４の水上側端部に近いほど気泡が発生し易く、その量が増えるので、ライザー管４内を流れる流体の密度は水上側端部に近いほど低くなる。

ライザー管４の水上側端部近傍と水底側端部近傍との流体の比重差が大きくなるので、この比重差によりライザー管４内には上昇流が発生する。この上昇流によってもガスハイドレートｍは、水上に向かって搬送される。いわゆるエアリフトポンプと同様の効果を得られる。ガスハイドレートｍに発生する浮力やライザー管４内の比重差を利用するので、膨大なエネルギーを必要とすることなくガスハイドレートｍを水底２から水上まで搬送することができる。水底２が深い位置にある場合はこのメリットが顕著となる。

ライザー管４内に強制的に気体を送り込むエアリフトポンプを設置して、ライザー管４内の比重差をさらに大きくすることもできる。比重差が大きくなるとライザー管４内に発生する上昇流の流速が上昇するので、ガスハイドレートｍの移動速度を上昇させて搬送効率を向上することができる。

ライザー管４の水上側端部に搬送された塊状のガスハイドレートｍは収集船５により回収され貯蔵される。

収集船５およびその下面に設置されるライザー管４を掘削手段３の上方に配置し、水底２から分離した塊状のガスハイドレートｍを浮き上らせて直接ライザー管４内に移動させる構成にすることもできる。この場合は、搬送ホース７が不要となる。

本発明のガスハイドレート回収システム１には、ガスハイドレートｍが水底２から分離される場所から収集船５に至るガスハイドレートｍの搬送経路の途中に、この搬送経路を通過する水の原料ガス濃度よりも原料ガス濃度が低い水ｗを搬送経路内に供給する水供給手段８が複数設置されている。

水供給手段８は、例えば搬送経路の壁面を貫通する貫通孔９と、この貫通孔９に連通させる状態で連結されるホース１０とで構成することができる。このホース１０の一端は掘削手段３やライザー管４に形成される貫通孔９に連結され、ホース１０の他端は搬送経路内を流れる水よりも原料ガス濃度が低い水ｗが存在する領域に配置されている。ホース１０の他端は、例えばガスハイドレートｍが存在する水底２から水平方向に離れた位置であって、水底２近傍に配置することができる。ホース１０の他端近傍にはウェイト１１を設置して、ホース１０の他端が浮き上らない状態にすることもできる。

搬送経路では塊状のガスハイドレートｍや海水等を含む流体が、掘削手段３からライザー管４の上端部に向かって流れているので、この流れによりホース１０の他端から吸い込まれる原料ガス濃度が低い水ｗが、搬送経路内に供給される。

これにより搬送経路内の水の原料ガス濃度を低下させることができるので、搬送経路内で水に溶解していた原料ガスが再ハイドレート化して、搬送経路内に付着して搬送経路を閉塞させることを抑制できる。搬送経路の異なる複数の場所から原料ガス濃度が低い水ｗを少しずつ供給できるので、塊状のガスハイドレートｍが急激に融解することを抑制して、ガスハイドレートｍを塊状（固体）のまま収集船５で回収することができる。ガスハイドレートｍを固体の状態で回収することにより、気体の状態で回収する場合に必要であった気液分離装置や圧縮装置などの設備が不要となり、収集船５に必要となる設備等をコンパクトに構成することができる。また耐圧容器等が不要となり、体積も小さくなるので、運搬の際の取り扱いも格段に良くすることができる。

図２に例示するように掘削手段３は、例えば水中重機１２で構成することができる。この水中重機１２は、回転しながら水底２を掘削する２つのビット１３と、このビット１３の周囲および上方を覆う状態で配置され水底２から分離され浮力により浮上してくる塊状のガスハイドレートｍを捕集するカバー１４とを備えている。この水中重機１２を動作させるための電気等は図１に示す支援船６から供給される。

カバー１４には、捕集した塊状のガスハイドレートｍとともに海水等を吸引する搬送ホース７が連結されている。水中重機１２に設置されたポンプ１５が搬送ホース７の途中に連結され、このポンプ１５によりカバー１４内のガスハイドレートｍ等をライザー管４に向かって搬送する。

カバー１４には、水供給手段８が設置されている。この水供給手段８は、カバー１４に形成される貫通孔９と、この貫通孔９に一端を内側に向かって通過させる状態で配置されるホース１０とを備えている。ホース１０のカバー１４内に配置される側の端部は二股に分かれていて、それぞれのビット１３の表面や回転軸に向かって原料ガス濃度が低い水ｗを供給する状態で配置されている。水中重機１２に設置された補助ポンプ１６がホース１０の途中に連結され、この補助ポンプ１６によりカバー１４内に原料ガス濃度が低い水ｗを供給する。ホース１０の他端にはフロート１７が設置されている。このフロート１７により、原料ガス濃度の高い水底２から鉛直上向きに離れて原料ガス濃度の低い水ｗが存在する領域にホース１０の他端を配置している。

水中重機１２がビット１３により水底２を掘削している最中のカバー１４内は、原料ガス濃度が極めて高く、水温も低く、水圧も高いので、原料ガスｇが容易に再ハイドレート化し易い環境となる。本発明のガスハイドレート回収システム１では、原料ガス濃度が低い水ｗを水供給手段８によりカバー１４内に供給できるので、生成したガスハイドレートがビット１３の表面に付着して掘削能力を低下させたり、ビット１３の回転軸に付着してビット１３の回転を妨げたりする不具合を回避するには有利である。

ライザー管４内で発生する上昇流が大きく、カバー１４内の塊状のガスハイドレートｍがこの上昇流の影響で搬送ホース７内に吸い込まれる場合は、ポンプ１５を設置しない構成にすることもできる。また水供給手段８であるホース１０内の原料ガス濃度が低い水ｗがカバー１４内に吸い込まれる場合は、補助ポンプ１６を設置しない構成にすることもできる。

掘削手段３の構成は上記に限らず、塊状の状態でガスハイドレートｍを水底２から分離させ、捕集する構成を備えていればよい。例えば水底２のガスハイドレートｍに突き立てて振動により水底２から分離させるブレーカーと、塊状のガスハイドレートｍを吸引するホースとを組み合わせて構成することもできる。また水中バックホウのバケットにガスハイドレートｍを吸引するホースを取り付ける構成にすることもできる。先端にドリルビットを設置されたドリルパイプを水底２に嵌入させ、ドリルビットを回転させることによっ
てガスハイドレートｍを破砕して水底２から分離させ、塊状のガスハイドレートｍをカバーにより捕集する構成にすることもできる。

水供給手段８を設置する位置は、搬送経路の途中であれば適宜追加や変更することができ、掘削手段３のカバー１４やライザー管４に限らず、掘削手段３とライザー管４を連結する搬送ホース７の途中や、水中重機１２に設置されるポンプ１５、補助ポンプ１６に設置することもできる。搬送経路内で再ハイドレート化したガスハイドレートが堆積し易く閉塞の起きやすい場所や、閉塞等が起きやすいと思われる場所に、水供給手段８を適宜設置することが望ましい。

図３に例示するようにライザー管４の周面には、ライザー管４の水底側から水上側に向かう軸方向に沿って間隔を開けて複数の貫通孔９が形成され、この貫通孔９に連通する状態でホース１０がそれぞれ連結されている。貫通孔９とホース１０からなる水供給手段８は、原料ガスｇが再ハイドレート化する可能性のある場所に設置され、たとえばライザー管４において４００ｍ以深となる位置に設置される。４００ｍ以浅となる位置では水圧が低くなりガスハイドレートｍの生成条件を満たさない可能性がある。水温の低い場所では４００ｍ以浅となる位置でもガスハイドレートｍの生成条件を満たすことがあるので、その場合には４００ｍ以浅であっても水供給手段８を設置することが望ましい。

ライザー管４の材質および大きさは、水底２の水深や水底２に存在するガスハイドレートｍの規模に応じて適宜変更できるが、鉄やその他の金属または樹脂で形成され、その大きさは例えば内径を０．５〜３．０ｍ程度、軸方向の長さを３５０〜２０００ｍ程度とすることができる。

ホース１０は、ゴムや樹脂で形成される柔軟なホースで構成してもよく、鉄やその他の金属で形成される変形し難いパイプで構成してもよい。ホース１０の大きさは、ライザー管４の規模に応じて適宜変更できるが、例えば内径を０．１〜０．３ｍ程度、長さは短いもので５〜５０ｍ程度とし長いもので５０〜１０００ｍ程度とすることができる。ホース１０の内径が過小な場合は原料ガス濃度が低い水ｗを通過させる際の抵抗が大きくなり過ぎ、過大な場合はライザー管４に発生する上昇流を小さくしてしまう可能性がある。またホース１０の内径は、原料ガス濃度が低い水ｗをライザー管４内に供給する際の供給量に影響を与える。

掘削手段３で捕集された塊状のガスハイドレートｍは、搬送ホース７を介してライザー管４の下端部に搬送される。このガスハイドレートｍは、浮力と、ライザー管４内に発生する上昇流により水上に向かって搬送される。ライザー管４内は水上側端部に向かって水圧が低くなり、これにともない水中に溶解できる原料ガスの濃度が低下（溶解度が低下）するので、過飽和状態や気体になった原料ガスｇが再ハイドレート化する可能性が高まる。水供給手段８はこのライザー管４内に原料ガス濃度が低い水ｗを供給するので、過飽和状態を解消し、原料ガスｇが気体になることを抑制できる。これにより原料ガスｇが再ハイドレート化することを抑制し、生成されたガスハイドレートがライザー管４の内壁面に付着して、ライザー管４を閉塞することを抑制できる。

水深が浅くなるほどライザー管４の外側の水の水温が高くなる。そのため水深が浅くなるほど水中に溶解できる原料ガスの濃度が低下（溶解度が低下）するので、過飽和状態や気体になった原料ガスが再ハイドレート化する可能性が高まる。しかし、原料ガス濃度が低い水ｗを水供給手段８で供給して、過飽和状態を解消し、原料ガスｇが気体になることを抑制することにより、ガスハイドレートが生成されることを抑制できる。また水供給手段８であるホース１０の他端を水底２近傍に配置した場合は、水温の低い水を供給できるので、ライザー管４の内側の水の水温を低く保つことができる。

一カ所から一度に大量の水をライザー管４内に供給すると、塊状のガスハイドレートｍの近傍の水の原料ガス濃度が急激に下がり、この水の中に塊状のガスハイドレートｍを構成する原料ガスが溶けだしてしまう。即ち、塊状のガスハイドレートｍの融解が進む。しかし、本発明のガスハイドレート回収システム１では、異なる複数の地点から原料ガス濃度が低い水ｗを少しずつ供給できるので、塊状のガスハイドレートｍが融解することを抑制できる。

水供給手段８を構成するホース１０の途中にポンプを設置して、原料ガス濃度が低い水ｗを能動的にライザー管４等の搬送経路に供給する構成にすることもできる。またホース１０の他端を支援船６に連結して、支援船６近傍の海水を支援船６に設置されるポンプにより搬送経路に圧送する構成にすることもできる。

ポンプ等を設置して水供給手段８から搬送経路に原料ガス濃度が低い水ｗを能動的に供給する構成により、この水ｗの供給量をアクティブに制御することができる。これにより、水供給手段８を設置したそれぞれの地点で、原料ガス濃度が低い水ｗの供給量を個別に変化させたり場所によっては供給を停止させたりすることができるので、搬送経路内を流れる水の原料ガス濃度を緻密に制御することが可能となる。

水供給手段８は、図４および図５に例示するように、ライザー管４の周方向に沿ってホース１０を巻き付けて配置し、ライザー管４の周方向に沿って形成された複数の貫通孔９とこのホース１０とT型パイプ１８を介して連通させる構成にすることもできる。

T型パイプ１８の吐出口が貫通孔９に挿入され、その他の２つの開口にホース１０がそれぞれ連結されている。T型パイプ１８の吐出口の端面がライザー管４の内周面と面一になる状態で、T型パイプ１８を配置することが望ましい。T型パイプ１８の吐出口がライザー管４内に突出していないので、ライザー管４内の上昇流に抵抗を与えることがほとんどない。また吐出口に生成したガスハイドレートが付着して堆積する可能性を低減できる。

図５に例示するように、ライザー管４の周面の複数箇所から中心に向かって原料ガス濃度が低い水ｗを供給できるので、例えば周面の一カ所から中心に向かって原料ガス濃度が低い水ｗを供給する場合に比べて、ライザー管４の軸方向に直交する半径方向において原料ガス濃度に偏りが発生することを抑制するには有利となる。

ライザー管４の半径方向において原料ガス濃度の偏りが発生すると、原料ガス濃度が高くガスハイドレートが生成して堆積する場所ができたり、原料ガス濃度が低く塊状のガスハイドレートｍの融解が進む場所ができたりしてしまい、ライザー管４内を流れる水の原料ガス濃度の調整が難しくなる場合がある。

この実施形態ではライザー管４の周面に四つの貫通孔９を等間隔で形成しているが、貫通孔９の数は四つに限定されない。貫通孔９の数を増やして、ライザー管４の半径方向における原料ガス濃度の偏りをさらに抑制することもできる。また図５に例示する貫通孔９にそれぞれホース１０を連結して、それぞれのホース１０から独立した状態で原料ガス濃度の低い水ｗをライザー管４内に供給する構成にすることもできる。

ホース１０の他端近傍にはフロート１７が設置され、ホース１０の他端を水中に浮かせた状態としている。ホース１０の他端を水底２まで延長していないので、ホース１０の全長を短く構成することができる。これによりホース１０内を移動する原料ガス濃度が低い水ｗの流動抵抗が低減して、原料ガス濃度が低い水ｗが移動し易くなるので、ライザー管４内へ供給するこの水ｗの量を増加させることができる。

水供給手段８を貫通孔９のみで構成して、ホース１０を連結しない構成にすることもできる。これにより原料ガス濃度が低い水ｗはほとんど抵抗を受けずに、ライザー管４内の上昇流によりライザー管４内に吸い込まれるので、ライザー管４内へ供給する水の量をさらに増加させることができる。

図４に例示するように、複数のホース１０の他端を一本の共通管１９に連結する構成にすることもできる。

図６および図７に例示するように、ライザー管４に原料ガス濃度が低い水ｗを供給する際に、ライザー管４内の周方向に旋回する旋回流を発生させる構成にすることもできる。ライザー管４の管壁に形成される貫通孔９は、図６に例示するようにライザー管４の外側から内側に向かって鉛直上向きに予め定めた角度θ１を有する状態で傾き、図７に例示するように半径方向から予め定めた角度θ２を有する状態で傾けて形成される。

この貫通孔９を通過する原料ガス濃度が低い水ｗは、ライザー管４の上方に向かいかつ一方の周方向に向かって流れる。そのためライザー管４内には上昇しつつ、例えば反時計回りに旋回する旋回流が発生する。塊状のガスハイドレートｍや再ハイドレート化により生成したガスハイドレートは、周囲の水に比べて比重が小さいので、この旋回流によりライザー管４の中心方向に集まる。即ちガスハイドレートはライザー管４の管壁から離れる方向に移動するので、ガスハイドレートが管壁に付着して堆積することを抑制するには有利である。

また旋回流により、水供給手段８から供給される原料ガス濃度が低い水ｗが、ライザー管４内を通過する水と混ざりやすくなるので、ライザー管４の半径方向における原料ガス濃度の偏りを抑制するには有利となる。

貫通孔９の鉛直方向における傾きを規定する角度θ１は、０°以上であり９０°より小さい範囲で適宜決定することができる。ライザー管４内には上昇流が発生しているので、角度θ１を０°、即ち貫通孔９を水平に形成しても原料ガス濃度が低い水ｗを上昇させることはできる。

貫通孔９の水平方向における傾きを規定する角度θ２は、ライザー管４の厚みにより適宜変更できるが、例えば０°より大きく４５°以下の範囲で適宜決定することが望ましい。尚、旋回流を時計回りに発生させる場合は、図７に例示する方向とは逆向きに、０°より大きく４５°以下の範囲で貫通孔９を傾ける。

図６および図７に例示する実施形態では、水供給手段８を貫通孔９のみで構成してもよく、貫通孔９にホース１０を連結して構成してもよい。貫通孔９にホース１０を連結してさらにこのホース１０にポンプ等を設置することにより、原料ガス濃度が低い水ｗをライザー管４内に圧送して、ライザー管４内に発生する旋回流の流速を上昇させることもできる。旋回流の流速の上昇により、ガスハイドレートはさらに管壁に付着し難くなり、ライザー管４内を流れる水の原料ガス濃度の均一性を向上することができる。

１ ガスハイドレート回収システム
２ 水底
３ 掘削手段
４ ライザー管
５ 収集船
６ 支援船
７ 搬送ホース
８ 水供給手段
９ 貫通孔
１０ ホース
１１ ウェイト
１２ 水中重機
１３ ビット
１４ カバー
１５ ポンプ
１６ 補助ポンプ
１７ フロート
１８ Ｔ型パイプ
１９ 共通管
ｍ ガスハイドレート
ｇ 原料ガス
ｗ 原料ガス濃度が低い水

Claims (9)

1. 水底を掘削して塊状のガスハイドレートを捕集する掘削手段と、捕集された前記塊状のガスハイドレートを水上に搬送するライザー管とを備え、前記ガスハイドレートを構成する原料ガスが溶解した水とともに前記塊状のガスハイドレートを回収するガスハイドレート回収システムにおいて、前記掘削手段から前記ライザー管の水上側端部に至るガスハイドレートの搬送経路の途中に、この搬送経路を通過する水の原料ガス濃度よりも原料ガス濃度が低い水を前記搬送経路内に供給する水供給手段を複数備えることを特徴とするガスハイドレート回収システム。
2. 前記水供給手段が、前記ライザー管の水底側から水上側に向かう軸方向に沿って間隔をあけて複数設置される請求項１に記載のガスハイドレート回収システム。
3. 前記掘削手段が、水底を掘削するビットと、このビットの周囲に配置され水底から分離したガスハイドレートを捕集するカバーとを備え、前記水供給手段が、前記カバー内の水の原料ガス濃度よりも原料ガス濃度が低い水を前記ビットの近傍に供給する請求項１または２に記載のガスハイドレート回収システム。
4. 前記水供給手段が、前記搬送経路の内側と外側とを連通する貫通孔で構成される請求項１〜３のいずれかに記載のガスハイドレート回収システム。
5. 前記水供給手段が、前記貫通孔と、この貫通孔に連通する状態で一端が連結されるホースとで構成され、このホースの他端が前記原料ガス濃度の低い水が存在する領域に配置される請求項４に記載のガスハイドレート回収システム。
6. 水底を掘削して塊状のガスハイドレートを捕集して、前記ガスハイドレートを構成する原料ガスが溶解した水とともに前記塊状のガスハイドレートを水上に搬送する搬送経路の途中の複数地点で、この搬送経路を通過する水の原料ガス濃度と比べて原料ガス濃度が低い水を前記搬送経路内に供給することを特徴とするガスハイドレート回収方法。
7. 前記搬送経路の一部が、水底側から水上側に向かう軸方向に延びるライザー管で構成され、このライザー管の軸方向に沿って間隔をあけた複数の地点から前記原料ガス濃度が低い水を供給する請求項６に記載のガスハイドレート回収方法。
8. ビットおよびカバーを有する掘削手段を用いて前記塊状のガスハイドレートを掘削、捕集するとともに、前記ビットにより水底を掘削して、このビットの周囲に配置されるカバーにより前記塊状のガスハイドレートを捕集し、前記ビットの近傍に前記原料ガス濃度が低い水を供給する請求項６または７に記載のガスハイドレート回収方法。
9. 前記原料ガス濃度が低い水を、連続的または間欠的に供給する請求項６〜８のいずれかに記載のガスハイドレート回収方法。

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