(57)【要約】  メタンガス回収方法は、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するものであり、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水をメタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入してメタンハイドレート層を予熱し、メタンハイドレート層に連通し、注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井で、予熱されたメタンハイドレート層から減圧法によってメタンガスを回収し、設定期間が経過した場合に、注入井を生産井として生産井からメタンガスを回収し、新たな注入井を掘削して、注入井に加熱海水を注入してメタンハイドレートを予熱する。
2018159594.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収方法であって、
二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を前記メタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、
前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップと
を有し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、
新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱する
ことを特徴とするメタンガス回収方法。
【請求項２】
前記加熱海水を前記注入井に注入するステップは、前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力が加えられた前記加熱海水を注入する
ことを特徴とする請求項１に記載のメタンガス回収方法。
【請求項３】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のメタンガス回収方法。
【請求項４】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のメタンガス回収方法。
【請求項５】
前記設定期間は、２ヶ月から４年の間の周期的な期間である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のメタンガス回収方法。
【請求項６】
メタンガスを燃料として発電を行うステップと、
前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収するステップと、
海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させるステップと、
前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成するステップと、
前記加熱海水をメタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、
前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップと、
回収した前記メタンガスを発電の燃料として供給するステップと
を有し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、
新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱する
ことを特徴とする二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項７】
前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力を前記加熱海水に加えるステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項８】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項６または７に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項９】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項１０】
前記設定期間は、２ヶ月から４年の間の周期的な期間である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項１１】
メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムであって、
前記メタンハイドレート層に連通し、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を１または複数の注入井のそれぞれに注入する１または複数の注入管と、
前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井のそれぞれから、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の回収管と
を有し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入する
ことを特徴とするメタンガス回収システム。
【請求項１２】
前記注入管に、前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力が加えられた前記加熱海水が注入される
ことを特徴とする請求項１１に記載のメタンガス回収システム。
【請求項１３】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載のメタンガス回収システム。
【請求項１４】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のメタンガス回収システム。
【請求項１５】
発電を行う発電システムと、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムとを備えた二酸化炭素低排出発電システムであって、
前記発電システムは、
メタンガスを燃料として発電を行う発電装置と、
前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と
を有し、
前記二酸化炭素回収装置は、
海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させ、
前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成し、
前記メタンガス回収システムは、
前記メタンハイドレート層に連通し、前記加熱海水を注入する１または複数の注入井と、
前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられ、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の生産井と
を有し、
回収した前記メタンガスを発電の燃料として前記発電システムに供給し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入する
ことを特徴とする二酸化炭素低排出発電システム。
【請求項１６】
前記発電システムは、
前記加熱海水を前記注入井に注入する際に、前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力を前記加熱海水に加える
ことを特徴とする請求項１５に記載の二酸化炭素低排出発電システム。
【請求項１７】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の二酸化炭素低排出発電システム。
【請求項１８】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の二酸化炭素低排出発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋メタンハイドレートを利用したメタンガス回収方法および二酸化炭素低排出発電方法、ならびに、メタンガス回収システムおよび二酸化炭素低排出発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、従来の化石燃料に代わるエネルギー資源として、メタンハイドレート（Methane Hydrate：ＭＨ）が注目されている。特に、日本近海の海底には、メタンハイドレート層（以下、「ＭＨ層」と適宜称する）が存在しており、このＭＨ層からメタンガスを回収して純国産エネルギー資源として活用することが期待されている。【０００３】
ＭＨ層からメタンガスを回収する際には、例えば、メタンガスを回収するための生産井を海底に掘削するが、ＭＨ層からのメタンガスは、油田またはガス田等と異なり自噴しない。そのため、最近では、ＭＨ層からメタンガスを回収するための様々な手法が提案されている。【０００４】
メタンハイドレートは、一般的に、低温かつ高圧の環境下で存在しており、温度を上げる、または圧力を下げることにより、メタンガスが解離するものである。そこで、メタンガスを回収するための手法として、例えば、ＭＨ層を加熱することによってメタンハイドレートからメタンガスを解離させる加熱法と、ＭＨ層を減圧することによってメタンガスを解離させる減圧法とに大別される２つの手法が提案されている。【０００５】
加熱法によるメタンガスの回収方法は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の方法では、ＭＨ層に対して平行井となる注入井および生産井を掘削し、注入井に圧入された熱水の熱によってメタンハイドレートから解離したメタンガスを生産井から回収する、加熱法の一種である熱水圧入法を用いてメタンガスを回収する。【０００６】
一方、減圧法によるメタンガス回収方法では、メタンガスの回収に係るエネルギー消費量の数十倍のエネルギーを生産できるため、加熱法を用いた場合よりもエネルギー産出比が高い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−２２３０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、加熱法を用いてメタンガスを回収する場合には、回収したメタンガスによって生産されるエネルギーよりも、水を加熱するために消費するエネルギーが上回ってしまう虞があるため、エネルギー産出比が悪いという課題があった。【０００９】
また、特許文献１に記載の方法のように、熱水を注入井に圧入した場合には、ＭＨ層における注入井の周囲に亀裂が生じるフラクチャリングが発生し、熱によって解離したメタンガスの流路が形成される。しかし、注入井と生産井との距離が近い場合には、注入井と生産井とが接続されるチャネリングが発生してしまう。注入井と生産井との間にチャネリングが発生すると、注入井から圧入した熱水が生産井に直接流入してしまうため、メタンガスを効率的に回収できない虞があるという課題があった。さらに、平行井は、垂直井と比較して設置コストが高い。【００１０】
一方、減圧法を用いてメタンガスを回収する場合には、メタンハイドレートからメタンガスが解離する際に吸熱反応が起こるため、ＭＨ層の温度が低下して凍結してしまう。これにより、メタンガスの流路が閉塞されるなどしてしまうため、加熱法を用いた場合と比較して、効率的にメタンガスを回収することができないという課題があった。【００１１】
また、現在提案されている様々なメタンガス回収方法では、メタンガスの総生産量、ならびに単位時間あたりの生産量である生産速度が低く、メタンハイドレートから回収されたメタンガスをエネルギーとして経済的に成立させることが困難である。【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、メタンガスの総生産量および生産速度を向上させるとともに、効率的にメタンガスを回収することができるメタンガス回収方法および二酸化炭素低排出発電方法、ならびに、メタンガス回収システムおよび二酸化炭素低排出発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係るメタンガス回収方法は、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収方法であって、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を前記メタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップとを有し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱するものである。【００１４】
本発明に係る二酸化炭素低排出発電方法は、メタンガスを燃料として発電を行うステップと、前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収するステップと、海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させるステップと、前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成するステップと、前記加熱海水をメタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップと、回収した前記メタンガスを発電の燃料として供給するステップとを有し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱するものである。【００１５】
本発明に係るメタンガス回収システムは、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムであって、前記メタンハイドレート層に連通し、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を１または複数の注入井のそれぞれに注入する１または複数の注入管と、前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井のそれぞれから、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の回収管とを有し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入するものである。【００１６】
本発明に係る二酸化炭素低排出発電システムは、発電を行う発電システムと、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムとを備えた二酸化炭素低排出発電システムであって、前記発電システムは、メタンガスを燃料として発電を行う発電装置と、前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置とを有し、前記二酸化炭素回収装置は、海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させ、前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成し、前記メタンガス回収システムは、前記メタンハイドレート層に連通し、前記加熱海水を注入する１または複数の注入井と、前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられ、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の生産井とを有し、回収した前記メタンガスを発電の燃料として前記発電システムに供給し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入するものである。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、設定期間が経過する毎に注入井を生産井として機能させ、加熱海水が注入されて予熱されたメタンハイドレート層からメタンガスを回収することにより、メタンガスの総生産量および生産速度を向上させるとともに、効率的にメタンガスを回収することができる。【００１８】
また、回収したメタンガスをそのままエネルギーとして地上に輸送するよりも、そのメタンガスを電気エネルギーに変換して地上に輸送することで、エネルギーに付加価値をつけて供給することができる。さらに、電気エネルギーに変換する際に放出される熱エネルギーをメタンガスの回収に利用することで、より効率的かつ環境に対してやさしいシステムとして運用が可能である。加えて、メタンガスをエネルギーに変換する際に排出される二酸化炭素についても、熱エネルギーと一緒に海水に混ぜ、注入井から地下に注入、すなわち、二酸化炭素を海底隔離するので、エネルギー変換時の二酸化炭素の大気中の放出を防ぐことができるという顕著な効果をも奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システムの構成の一例を示す概略図である。
【図２】実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】ＭＨ層におけるメタンガスの回収効率について説明するためのグラフである。
【図４】図１の二酸化炭素低排出発電システムを用いてメタンガスを回収した場合の、層温度に応じた総生産量について説明するためのグラフである。
【図５】図１の二酸化炭素低排出発電システムを用いてメタンガスを回収した場合の、層温度に応じた生産速度について説明するためのグラフである。
【図６】熱水圧入期間に応じたシミュレーションを行う際に用いた解析モデルの一例を示す概略図である。
【図７】図６の解析モデルにおける熱水圧入期間と温度との関係の一例を示す温度分布図である。
【図８】熱水圧入期間に応じたメタンガスの生産速度について説明するためのグラフである。
【図９】フラクチャの有無に応じたメタンガスの生産速度について説明するためのグラフである。
【図１０】熱水圧入期間に応じたメタンガスの総生産量について説明するためのグラフである。
【図１１】フラクチャの有無に応じたメタンガスの総生産量について説明するためのグラフである。
【図１２】メタンガスの流量と出力電力および熱効率との関係を示すグラフである。
【図１３】図１の発電システムにおけるエネルギーの状態を示す概略図である。
【図１４】メタンガスの流量とガス価格との関係を示すグラフである。
【図１５】メタンガスの流量と電気価格との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態．
以下、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システムについて説明する。本実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システムは、概略的には、ＭＨ層（メタンハイドレート層）から回収したメタンガスを用いて発電を行い、発電の際に発生する二酸化炭素および排熱を利用して海水に二酸化炭素を溶解させるとともに海水を加熱する。そして、掘削された注入井に加熱した海水を注入してＭＨ層の予熱およびフラクチャリングを行い、それと平行して、注入井に対して予め設定された距離だけ離れた位置の生産井からメタンガスを回収する。
【００２１】
また、メタンガスの回収開始から予め設定された期間が経過する毎に、注入井を生産井として機能させてメタンガスを回収するとともに、新たに掘削された注入井に加熱海水を注入してＭＨ層の予熱およびフラクチャリングを行う。
【００２２】
［二酸化炭素低排出発電システムの構成］
図１は、本実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システム１の構成の一例を示す概略図である。図１に示すように、二酸化炭素低排出発電システム１は、メタンハイドレートが濃集したＭＨ層の海上に停泊した船２などを利用して設置されている。二酸化炭素低排出発電システム１は、メタンガス回収システム１０および発電システム２０が接続されて構成されている。
【００２３】
（メタンガス回収システム）
図２は、本実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１および図２に示すように、メタンガス回収システム１０は、１または複数の注入管１１と、１または複数の回収管１２とを備えている。
【００２４】
注入管１１は、例えば垂直井であり、ＭＨ層の下部まで到達するように掘削された注入井に、海上からＭＨ層の下部まで略垂直に延びるように設置されている。注入管１１には、後述する二酸化炭素が溶解した熱水が圧入される。注入管１１は、ＭＨ層の内部に配置された部分に、二酸化炭素を溶解させた熱水を噴出させるための複数の噴出口が設けられている。
【００２５】
回収管１２は、例えば垂直井であり、ＭＨ層の下部まで到達するように掘削された生産井に、海上からＭＨ層の下部まで略垂直に延びるように設置されている。回収管１２は、ＭＨ層の内部に配置された部分に、メタンハイドレートから解離したメタンガスを回収するための複数の回収口が設けられている。回収されたメタンガスは、発電システム２０に供給される。
【００２６】
ここで、注入管１１が設置される注入井と、回収管１２が設置される生産井とは、予め設定された間隔、すなわち設定距離だけ離れた間隔で配置されている。これは、注入管１１で注入井に熱水を圧入した際に、ＭＨ層に亀裂であるフラクチャリングが発生するが、この発生したフラクチャリングによって注入井と生産井との間に、チャネリングと呼ばれる亀裂によって相互の井が連通してしまう状態が生じるのを防ぐためである。
【００２７】
したがって、本実施の形態では、フラクチャリングによる注入井と生産井との間のチャネリングを防止するため、注入井と生産井との間隔として設定された設定距離を、フラクチャリングによるチャネリングが生じない程度の間隔に設定する。具体的には、例えば、当該設定距離は、１０ｍ以上５００ｍ以下程度とすると好ましい。これは、設定距離が１０ｍより小さい場合には、注入井と生産井との間にチャネリングが発生してしまい、ＭＨ層内のメタンガスを効率的に回収することができないためである。
【００２８】
なお一方、設定距離の上限値である「５００ｍ」は、例えば、熱水輸送時の圧力損失、熱損失、および本システムを構成するための経済的な装置配置等を考慮して、メタンガス回収システム１０を設置するのに適切な距離であり、かつ、フラクチャリングによるチャネリングが発生しない十分な距離を想定して設定している。しかしながら、この上限値は、熱損失や経済的理由から得られた値であり、その理由を解決できる公知な手段、例えば加熱装置や加圧装置などを付加することで解決できたり、経済的に許容できたりするのであれば、上限値を５００ｍ以上とすることを妨げない。
【００２９】
また、注入井を複数掘削して注入井群として機能させる場合には、それぞれの注入井同士の間に上述したような間隔制限を設ける必要はない。すなわち、それぞれの注入井同士の間隔は、フラクチャリングによるチャネリングが発生するような間隔であってもよい。注入井同士の間にチャネリングが発生すれば、そのチャネリング、すなわち相互の注入井に連通した亀裂による流路が形成されることにより、熱水の注入によるＭＨ層のより効率的な予熱を行うことができる。そして、その注入井群を生産井群としてメタンガスを回収する段階では、生産井群を構成するそれぞれの生産井の間にチャネリング、すなわち相互の生産井に連通した亀裂による流路によって、メタンガスをより効率的に回収することができる。
【００３０】
しかしながら、当然、注入井同士または生産井同士の間にチャネリングが発生していることは必須ではない。例えば、複数の生産井を群として形成すれば、たとえチャネリングが発生していなくとも、それだけで予熱の際の熱エネルギーの効率的な活用が可能となる。
【００３１】
ここで、本実施の形態において、注入管１１が配置された注入井は、予め設定された期間が経過した後に、生産井として機能する。すなわち、注入井に配置された注入管１１は、回収管１２として用いられる。そして、注入井を生産井として用いた場合には、新たな注入井が掘削され、この新たな注入井に注入管１１が配置される。
【００３２】
このように、本実施の形態では、現在注入井として機能している井戸を、設定期間経過後に生産井として機能させ、その際に、新たな注入井を掘削する。これを設定期間ごとに順次繰り返して行う。
【００３３】
（発電システム）
発電システム２０は、発電装置２１および二酸化炭素回収装置（以下、「ＣＯ２回収装置」と適宜称する）２２を備えている。発電装置２１は、メタンガスを燃料として発電を行い、発電によって得られる電力を、例えば、ＨＶＤＣ（High Voltage Direct Current：高圧直流）海底ケーブルを介して陸上に送る。また、発電装置２１では、発電の際に不要な排ガスおよび排熱が発生する。発電装置２１は、発生した排ガスおよび排熱をＣＯ２回収装置２２に供給する。発電装置２１としては、例えば、ブレイトンサイクル型の発電装置または大型のガスエンジン等を用いることができる。
【００３４】
ＣＯ２回収装置２２は、発電装置２１から供給される排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する。また、ＣＯ２回収装置２２には、図示しないポンプ等を用いて海水が供給される。ＣＯ２回収装置２２は、供給された海水に回収した二酸化炭素を溶解させる。例えば、ＣＯ２回収装置２２は、物理吸着法または化学吸収法を用いて、回収した二酸化炭素を高圧下で海水に溶解させる。
【００３５】
また、ＣＯ２回収装置２２は、発電装置２１から供給される排熱を用いて、二酸化炭素が溶解した海水を加熱し、二酸化炭素が溶解した加熱海水（以下、「熱水」と適宜称する）を生成する。そして、ＣＯ２回収装置２２は、この熱水をメタンガス回収システム１０の注入管１１に供給する。
【００３６】
なお、熱水を注入管１１に供給する場合、発電システム２０は、この熱水に予め設定された圧力を加えて供給する。このときの圧力は、例えば、熱水が注入管１１から噴出した際に、ＭＨ層にフラクチャリングを発生させることができる程度の圧力である。
【００３７】
［二酸化炭素低排出発電システムの動作］
次に、本実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システム１の動作について説明する。発電システム２０における発電装置２１は、メタンガスを燃料として発電を行い、得られた電力を、ＨＶＤＣ海底ケーブルを介して陸上に送る。また、発電装置２１は、発電によって排出される排ガスおよび排熱をＣＯ２回収装置２２に供給する。
【００３８】
ＣＯ２回収装置２２は、発電装置２１から供給された排ガスから二酸化炭素を回収する。また、ＣＯ２回収装置２２は、供給された海水に対して回収した二酸化炭素を溶解させる。さらに、発電装置２１から供給された排熱を利用して二酸化炭素が溶解した海水を加熱し、二酸化炭素が溶解した熱水を生成する。ＣＯ２回収装置２２は、生成した熱水をメタンガス回収システム１０の注入管１１に供給する。このとき、熱水は、圧力が加えられた状態で注入管１１に供給される。注入管１１に供給された熱水は、ＭＨ層に到達すると、注入管１１の噴出口からＭＨ層に噴出する。
【００３９】
ＭＨ層では、注入管１１から噴出した熱水の圧力により、フラクチャリングが発生する。また、圧入された熱水の熱により、注入管１１の周囲のＭＨ層が予熱される。一方、回収管１２では、減圧法を用いることにより、メタンハイドレートから解離したメタンガスが回収口から回収される。回収されたメタンガスは、発電システム２０に供給され、発電装置２１による発電の際の燃料として利用される。
【００４０】
そして、設定期間経過後、注入管１１が配置された注入井は生産井として機能し、注入管１１が回収管１２として用いられる。そして、新たに注入井が掘削され、この注入井に注入管１１が配置される。以後、設定期間毎に、上述した動作が繰り返される。
【００４１】
なお、注入管１１から熱水をＭＨ層に注入した場合には、注入した熱水の量に応じてＭＨ層の体積が増加するため、海底面が隆起したりするなどして環境が変化する可能性がある。しかしながら、本実施の形態では、回収管１２からメタンガスを回収する際に、ＭＨ層内の海水を汲み上げることによって減圧する減圧法を用いるため、ＭＨ層の体積が減少する。そのため、海底面などの環境の変化を抑制することができる。
【００４２】
［二酸化炭素低排出発電システムによる効果］
次に、本実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電システム１を用いてメタンガスを回収した場合の効果について説明する。ここでは、上述した二酸化炭素低排出発電システム１を用いて、予め想定したＭＨ層からメタンガスを回収する際のシミュレーション結果を用いて説明する。また、以下では、ＭＨ層の層温度に応じた結果と、熱水圧入期間に応じた結果とについて、順次説明する。
【００４３】
（メタンガスの回収効率）
図３は、ＭＨ層におけるメタンガスの回収効率について説明するためのグラフである。図３において、横軸はＭＨ層の温度を示し、縦軸はメタンガスの回収効率を示す。また、この例は、回収管１２を中心として半径５０ｍの周囲および深さ３５ｍの領域における、メタンハイドレートからのメタンガスの回収効率を示している。
【００４４】
図３に示すように、通常時のＭＨ層の温度が３℃程度である場合、メタンガスの回収効率は３０％程度である。これに対して、層温度を８℃程度上昇させ、１１℃とすることにより、メタンガスの回収効率は１００％に上昇する。このことから、ＭＨ層を予熱することにより、ＭＨ層におけるメタンハイドレートからメタンガスを効率的に回収することができる。
【００４５】
（層温度に応じたメタンガスの総生産量）
まず、ＭＨ層の層温度に応じたシミュレーション結果について説明する。図４は、図１の二酸化炭素低排出発電システム１を用いてメタンガスを回収した場合の、層温度に応じた総生産量について説明するためのグラフである。図４において、横軸はメタンガスの生産開始からの日数を示し、縦軸は減圧法を用いてメタンガスを回収した場合の総生産量を示す。また、同図は、熱水によってＭＨ層を予熱し、ＭＨ層の温度が２．５℃、７．５℃および１２．５℃である場合のメタンガスの総生産量を示す。なお、この例では、予熱しない場合の層温度を例えば２．５℃とした場合を示している。
【００４６】
図４に示すように、層温度がいずれの場合においても、メタンガスの総生産量は、生産開始から初期の段階では急激に上昇し、その後、緩やかに上昇する。これは、生産開始から初期の段階では、回収管１２の周囲のメタンハイドレートから解離したメタンガスを回収できるためであり、その後は、回収管１２から離れた位置に存在するメタンハイドレートから解離したメタンガスを回収するためである。
【００４７】
一方、ＭＨ層を予熱し、層温度を通常時の２．５℃から上昇させた場合には、メタンガスの総生産量が飛躍的に向上する。特に、生産開始から１００日、すなわち３ヶ月程度経過した時点では、ＭＨ層の温度を５℃上昇させる毎に、メタンガスの総生産量が１０倍以上となる。これは、図３を用いて説明したように、ＭＨ層の温度を上昇させることにより、メタンガスの回収効率が上昇するためである。
【００４８】
このように、図４に示すシミュレーション結果から、ＭＨ層を予熱することにより、メタンガスの総生産量を向上させることができる。
【００４９】
（層温度に応じたメタンガスの生産速度）
図５は、図１の二酸化炭素低排出発電システム１を用いてメタンガスを回収した場合の、層温度に応じた生産速度について説明するためのグラフである。図５において、横軸はメタンガスの生産開始からの日数を示し、縦軸は減圧法を用いてメタンガスを回収した場合の生産速度を示す。また、同図は、ＭＨ層の温度が２．５℃、７．５℃および１２．５℃である場合のメタンガスの生産速度を示す。なお、メタンガスの生産速度は、単位時間あたりのメタンガスの生産量を示す。
【００５０】
図５に示すように、層温度がいずれの場合においても、メタンガスの生産速度は、生産開始から初期の段階では急激に上昇し、その後、生産速度が一定値に収束する。これは、図４に示す結果と同様に、生産初期の段階で回収管１２の周囲のメタンガスを回収し、その後は回収管１２から離れた位置のメタンガスを回収するためである。
【００５１】
一方、ＭＨ層を予熱し、層温度を通常時の２．５℃から上昇させた場合には、メタンガスの生産速度が飛躍的に向上する。特に、生産開始から１００日、すなわち３ヶ月程度経過した時点では、ＭＨ層の温度を５℃上昇させる毎に、メタンガスの生産速度が１５倍程度となる。そして、その後は、生産速度が３倍程度となる。これは、図３を用いて説明したように、ＭＨ層の温度を上昇させることにより、メタンガスの回収効率が上昇するためである。
【００５２】
このように、図５に示すシミュレーション結果から、ＭＨ層を予熱することにより、メタンガスの生産速度を向上させることができる。
【００５３】
（解析モデルについて）
次に、ＭＨ層に対する熱水圧入期間に応じたシミュレーション結果について説明する。図６は、熱水圧入期間に応じたシミュレーションを行う際に用いた解析モデルの一例を示す概略図である。図６に示すように、この解析モデルでは、厚みが２５ｍ程度の下層と、厚みが２０ｍ程度の上層との間に、厚みが２０ｍ程度のＭＨ層が形成されている。そして、このＭＨ層には、直径が０．１ｍ程度の注入管１１が設置されている。注入管１１には熱水が圧入され、注入管１１の下部に設けられた噴出口から、圧入された熱水が噴出する。このとき、注入管１１には、温度が１２℃であり、流量が７．２×１０３ｋｇ／ｈである熱水が注入されるものとする。また、ＭＨ層は、層温度が６℃で均一であるものとする。
【００５４】
（熱水圧入期間に応じた温度分布）
図７は、図６の解析モデルにおける熱水圧入期間と温度との関係の一例を示す温度分布図であり、熱水圧入期間を変化させた場合と、ＭＨ層にフラクチャを形成した場合とにおけるＭＨ層の温度分布を示す。ケース＃１は、熱水を３０日間圧入した場合の温度分布を示す。ケース＃２は、熱水を９０日間圧入した場合の温度分布を示す。ケース＃３は、熱水を１８０日間圧入した場合の温度分布を示す。ケース＃４は、熱水を３６０日間圧入した場合の温度分布を示す。フラクチャケースは、ＭＨ層にフラクチャを形成し、熱水を３６０日間圧入した場合の温度分布を示す。この場合のフラクチャは、隙間の高さが１ｍ程度であり、直径が５０ｍ程度であるものとする。
【００５５】
図７に示すように、熱水圧入期間がいずれの場合においても、ＭＨ層の層温度は、注入管１１に近いほど上昇する。また、熱水の圧入期間が長いほど、層温度が上昇する範囲が広くなり、注入管１１からより遠くまで層温度を上昇させることができる。
【００５６】
さらに、熱水圧入期間が３６０日であるケース＃４とフラクチャケースとを比較した場合、フラクチャケースの方が、注入管１１からより遠くまで層温度を上昇させることができる。これは、注入管１１から噴出した熱水が、フラクチャを介して遠くまで到達できるためである。
【００５７】
このように、図７に示すシミュレーション結果から、熱水圧入期間を長くすることにより、ＭＨ層の層温度を広く上昇させることができる。また、フラクチャが形成されることによっても、ＭＨ層の層温度を広く上昇させることができる。
【００５８】
（熱水圧入期間に応じたメタンガスの生産速度）
図８は、熱水圧入期間に応じたメタンガスの生産速度について説明するためのグラフである。図９は、フラクチャの有無に応じたメタンガスの生産速度について説明するためのグラフである。図８および図９において、横軸はメタンガスの生産開始からの日数を示し、縦軸はメタンガスの生産速度を示す。また、図８は、ＭＨ層の層温度が図７のケース＃１〜＃４のように分布する場合のメタンガスの生産速度を示す。図９は、ＭＨ層の層温度が６℃および１２℃で均一に分布する場合と、図７のケース＃４およびフラクチャケースのように分布する場合とにおけるメタンガスの生産速度を示す。
【００５９】
なお、図９において、ＭＨ層の層温度が６℃および１２℃で均一に分布する場合のグラフは、ケース＃４およびフラクチャケースの場合と比較するための比較例である。ここで、６℃という温度は、熱水を圧入するなどのＭＨ層に対する操作がなされていない場合の温度であり、実際のＭＨ層の温度に相当する。また、１２℃という温度は、ＭＨ層内のＭＨがすべてメタンガスに解離できる温度であり、ＭＨ層からメタンガスを回収するのに理想的な温度に相当する。
【００６０】
図８に示すように、層温度がいずれの場合においても、メタンガスの生産速度は、図５と同様に、生産開始から初期の段階では急激に上昇し、その後、生産速度が一定値に収束する。また、熱水注入期間が長いほど、メタンガスの生産速度が速い。ただし、熱水圧入期間が短いほど、生産速度が早く低下する。これは、熱水圧入期間が短い場合に、熱水を圧入することによるＭＨ層の予熱が十分でなく、ＭＨが十分にメタンガスに解離しないためである。
【００６１】
一方、図９に示すように、ケース＃４およびフラクチャケースの場合には、ＭＨ層の層温度が６℃で均一の場合と比較して、メタンガスの生産速度が速い。これは、熱水をＭＨ層に圧入することによってＭＨ層の温度が上昇し、ＭＨからメタンガスへの解離が進行するためである。さらに、フラクチャケースの場合は、ケース＃４と比較して、メタンガスの生産速度が速い。これは、フラクチャによって熱水が遠くまで到達し、より多くのＭＨをメタンガスに解離させることができるためである。
【００６２】
また、フラクチャケースの場合には、メタンガスの生産開始からの経過日数が１５０日程度まで、ＭＨ層の層温度が１２℃で均一の場合と同等の生産速度となる。なお、１２℃という温度は、上述したように、ＭＨ層内のＭＨがすべてメタンガスに解離できる温度であり、層温度が１２℃で均一の場合の生産速度は、メタンガスの生産量が最大となる速度に相当する。これは、フラクチャケースでは、フラクチャによって熱水が遠くまで到達し、より多くのＭＨがメタンガスに解離するためである。また、フラクチャは、解離したメタンガスを回収する際の流路となり、減圧時により多くのメタンガスが回収されるためである。
【００６３】
このように、図８および図９に示すシミュレーション結果から、ＭＨ層に対して熱水を圧入することにより、熱水を圧入しない場合と比較して生産速度を向上させることができる。また、熱水圧入期間が長いほど、生産速度をより向上させることができる。
【００６４】
さらに、図９に示す結果から、フラクチャを形成した場合、メタンガスの生産速度は、少なくともメタンガスの生産開始から１５０日程度までは、最大生産量となる場合と同等の速度とすることができる。
【００６５】
（熱水圧入期間に応じたメタンガスの総生産量）
図１０は、熱水圧入期間に応じたメタンガスの総生産量について説明するためのグラフである。図１１は、フラクチャの有無に応じたメタンガスの総生産量について説明するためのグラフである。図１０および図１１において、横軸はメタンガスの生産開始からの日数を示し、縦軸はメタンガスの総生産量を示す。また、図１０は、ＭＨ層の層温度が図７のケース＃１〜＃４のように分布する場合のメタンガスの総生産量を示す。図１１は、ＭＨ層の層温度が６℃および１２℃で均一に分布する場合と、図７のケース＃４およびフラクチャケースのように分布する場合とにおけるメタンガスの総生産量を示す。
【００６６】
図１０に示すように、層温度がいずれの場合においても、メタンガスの総生産量は、図４に示すように、生産開始から初期の段階では急激に上昇し、その後、緩やかに上昇する。また、熱水注入期間が長いほど、メタンガスの総生産量が多い。
【００６７】
メタンガスの生産開始から５００日経過した場合の、ケース＃１における総生産量は８．７×１０５ｍ３であり、ケース＃２における総生産量は１．０×１０６ｍ３である。また、ケース＃３における総生産量は１．３×１０６ｍ３であり、ケース＃４における総生産量は１．７×１０６ｍ３である。
【００６８】
一方、図１１に示すように、ケース＃４およびフラクチャケースの場合には、ＭＨ層の層温度が６℃で均一の場合と比較して、メタンガスの総生産量が多い。これは、熱水をＭＨ層に圧入することによってＭＨ層の温度が上昇し、ＭＨからメタンガスへの解離が進行するためである。さらに、フラクチャケースの場合は、ケース＃４と比較して、メタンガスの総生産量が多い。これは、フラクチャによって熱水が遠くまで到達し、より多くのＭＨをメタンガスに解離させることができるためである。
【００６９】
また、フラクチャケースの場合は、メタンガスの生産開始から１５０日程度経過するまでは、層温度が１２℃で均一の場合と同等の総生産量となる。これは、図９に示すように、生産開始から１５０日程度経過するまでのメタンガスの生産速度が同等であるためである。
【００７０】
メタンガスの生産開始から５００日経過した場合の、フラクチャケースにおける総生産量は２．９×１０５ｍ３である。また、層温度が６℃で均一の場合の総生産量は８．１×１０５ｍ３であり、層温度が１２℃で均一の場合の総生産量は４．７×１０６ｍ３である。
【００７１】
ここで、層温度が６℃で均一の場合の総生産量と、熱水圧入期間が比較的短いケース＃１の場合の総生産量とを比較すると、ケース＃１の場合の総生産量は、層温度が６℃の場合の総生産量のおよそ１．１倍となる。また、層温度が６℃で均一の場合の総生産量と、熱水圧入期間が長く、かつフラクチャが形成されたフラクチャケースの場合の総生産量とを比較すると、フラクチャケースの場合の総生産量は、層温度が６℃の場合の総生産量のおよそ３．５倍となる。
【００７２】
このように、図１０および図１１に示すシミュレーション結果から、ＭＨ層に対して熱水を圧入することにより、熱水を圧入しない場合と比較して総生産量を増大させることができる。また、熱水圧入期間が長く、かつフラクチャが形成されるほど、総生産量をより増大させることができ、このときの総生産量の増大比率は、１．１倍〜３．５倍程度となる。
【００７３】
さらに、図１１に示す結果から、フラクチャを形成した場合、メタンガスの総生産量は、少なくともメタンガスの生産開始から１５０日程度までは、最大生産量となる場合と同等のメタンガスを生産することができる。
【００７４】
（二酸化炭素低排出発電システムの熱効率）
図１２は、メタンガスの流量と出力電力および熱効率との関係を示すグラフである。図１３は、図１の発電システム２０におけるエネルギーの状態を示す概略図である。図１２に示すように、発電システム２０における出力電力は、メタンガスの供給量に対して略比例する。
【００７５】
また、図１３に示すように、発電システム２０においては、供給される５７５ｋｇ／ｈのメタンガスに対して、３８５２ｋＷの電力と、３２８４ｋＷの回収される排熱と、１６８０ｋＷの廃熱とが発生する。そのため、メタンガスを用いて発電を行った場合の熱効率は、およそ４４％となる。この熱効率は、図１２にも示すように、メタンガスの供給量に対してほぼ一定の値となっている。
【００７６】
さらに、図１３では、ＣＯ２回収装置２２でアミンを用いた化学吸収法を用いた場合を想定している。この場合、排ガスからアミン溶液に二酸化炭素を吸収させ、二酸化炭素を回収する際のリボイラーに必要な熱量は２２１５ｋＷであり、排熱の熱量（３２８４ｋＷ）よりも少ない。このように、本実施の形態では、廃熱を利用してリボイラーを動作させることができる。
【００７７】
（ガス価格および電気価格）
図１４は、メタンガスの流量とガス価格との関係を示すグラフである。図１５は、メタンガスの流量と電気価格との関係を示すグラフである。図１４に示すように、メタンガスのガス価格は、流量が多くなるに従って低下する。しかしながら、例えばメタンガスの流量が１２００００ｍ３／ｄａｙとなった場合でも、メタンガスの価格は、従来の天然ガスの価格よりも高価である。
【００７８】
一方、図１５に示すように、メタンガスを用いて発電した場合の電気価格は、メタンガスの流量が多くなるに従って低下する。ここで、現在、海洋産出試験等において確認されているメタンガスの流量は、２００００ｍ３／ｄａｙであり、この場合には、洋上風力発電による電気価格と同等程度である。これに対して、例えばメタンガスの流量が１２００００ｍ３／ｄａｙとなった場合には、電気価格が電力会社による売電価格と同等となる。
【００７９】
この結果から、メタンガスの流量、すなわちメタンガスの生産速度を向上させ、例えば１２００００ｍ３／ｄａｙの流量でメタンガスを生産することにより、電力会社による売電価格と同等となり、商業的に実用化することができる。
【００８０】
なお、海底下のメタンハイドレートの分布を均一と仮定し、生産井の周囲半径１２０ｍの範囲のメタンハイドレートがメタンガスとして８０％の変換効率で産出可能と仮定すると、流量が２００００ｍ３／ｄａｙの場合、メタンガスの生産期間は４年程度となる。海底下の資源量には上限があるため、流量を増やす場合、生産井の産出期間は短くなっていく。
【００８１】
以上のシミュレーション結果から、例えば２ヶ月から４年といった、周期的に予め設定された期間、すなわち設定期間毎に予熱およびフラクチャリングを行った注入井を生産井として機能させ、メタンガスを回収することにより、メタンガスの総生産量および生産速度を向上させることができる。また、発電の際の排ガスに含まれる二酸化炭素および排熱を利用して加熱海水を生成することにより、エネルギー損失を抑制して高い熱効率を維持することができる。
【００８２】
さらに、商業的な観点から、上述したようにメタンガスの総生産量および生産速度を向上させることにより、メタンガスの価格、およびメタンガスを燃料として発電した場合の電気価格を低減することができる。特に、メタンガスを燃料として発電した場合の電気価格は、電力会社による売電価格と同等となり、実用化が可能となる。
【００８３】
以上のように、本実施の形態に係るメタンガス回収方法は、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収方法であり、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水をメタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入してメタンハイドレート層を予熱し、メタンハイドレート層に連通し、注入井から設定距離だけ離れた位置に設けられた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収する。そして、設定期間が経過した場合に、注入井を生産井として生産井で予熱されたメタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たな注入井を掘削して、注入井に加熱海水を注入してメタンハイドレート層を予熱する。
【００８４】
このように、本実施の形態では、加熱海水によって予熱されたＭＨ層からメタンガスを回収するため、メタンガスを効率的に回収することができる。また、設定期間が経過する毎に、注入井を生産井として機能させ、当該生産井からメタンガスを回収することにより、ＭＨ層から回収するメタンガスの総生産量および生産速度を向上させることができる。
【００８５】
また、本実施の形態に係る二酸化炭素低排出発電方法は、上述したメタンガス回収方法で説明したようにしてメタンガスを回収する際に、メタンガスを燃料として発電を行い、発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収し、海水を取得し、回収した二酸化炭素を海水に溶解させ、発電の際に発生する排熱を用いて、二酸化炭素が溶解した海水を加熱して加熱海水を生成する。
【００８６】
このように、本実施の形態では、さらに、発電装置２１で発生する排ガスに含まれる二酸化炭素を海水に溶解させ、その海水を注入井から地下に注入する、すなわち、二酸化炭素を海底隔離するものであるため、発電によって発生する二酸化炭素のうち、大気中への二酸化炭素の放出を抑制することができる。さらにまた、発電装置２１で発生する排熱を用いて海水を加熱することができるため、エネルギー損失を抑制することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１  二酸化炭素低排出発電システム、２  船、１０  メタンガス回収システム、１１  注入管、１２  回収管、２０  発電システム、２１  発電装置、２２  二酸化炭素回収装置。
【図１】
2018159594.tif 000003
【図２】
2018159594.tif 000004
【図３】
2018159594.tif 000005
【図４】
2018159594.tif 000006
【図５】
2018159594.tif 000007
【図６】
2018159594.tif 000008
【図７】
2018159594.tif 000009
【図８】
2018159594.tif 000010
【図９】
2018159594.tif 000011
【図１０】
2018159594.tif 000012
【図１１】
2018159594.tif 000013
【図１２】
2018159594.tif 000014
【図１３】
2018159594.tif 000015
【図１４】
2018159594.tif 000016
【図１５】
2018159594.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月30日(2018.7.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収方法であって、
二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を前記メタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、
前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能していた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップと
を有し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、
新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱する
ことを特徴とするメタンガス回収方法。
【請求項２】
前記加熱海水を前記注入井に注入するステップは、前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力が加えられた前記加熱海水を注入する
ことを特徴とする請求項１に記載のメタンガス回収方法。
【請求項３】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のメタンガス回収方法。
【請求項４】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のメタンガス回収方法。
【請求項５】
前記設定期間は、２ヶ月から４年の間の周期的な期間である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のメタンガス回収方法。
【請求項６】
メタンガスを燃料として発電を行うステップと、
前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収するステップと、
海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させるステップと、
前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成するステップと、
前記加熱海水をメタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、
前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能していた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップと、
回収した前記メタンガスを発電の燃料として供給するステップとを有し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、
新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱する
ことを特徴とする二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項７】
前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力を前記加熱海水に加えるステップをさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項８】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項６または７に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項９】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項１０】
前記設定期間は、２ヶ月から４年の間の周期的な期間である
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の二酸化炭素低排出発電方法。
【請求項１１】
メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムであって、
前記メタンハイドレート層に連通し、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を１または複数の注入井のそれぞれに注入する１または複数の注入管と、
前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能する１または複数の生産井のそれぞれから、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の回収管と
を有し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入する
ことを特徴とするメタンガス回収システム。
【請求項１２】
前記注入管に、前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力が加えられた前記加熱海水が注入される
ことを特徴とする請求項１１に記載のメタンガス回収システム。
【請求項１３】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載のメタンガス回収システム。
【請求項１４】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のメタンガス回収システム。
【請求項１５】
発電を行う発電システムと、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムとを備えた二酸化炭素低排出発電システムであって、
前記発電システムは、
メタンガスを燃料として発電を行う発電装置と、
前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と
を有し、
前記二酸化炭素回収装置は、
海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させ、
前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成し、
前記メタンガス回収システムは、
前記メタンハイドレート層に連通し、前記加熱海水を注入する１または複数の注入井と、
前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能し、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の生産井と
を有し、
回収した前記メタンガスを発電の燃料として前記発電システムに供給し、
設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入する
ことを特徴とする二酸化炭素低排出発電システム。
【請求項１６】
前記発電システムは、
前記加熱海水を前記注入井に注入する際に、前記メタンハイドレート層にフラクチャリングを発生させる圧力を前記加熱海水に加える
ことを特徴とする請求項１５に記載の二酸化炭素低排出発電システム。
【請求項１７】
前記注入井と前記生産井との間の設定距離は、１０ｍ以上である
ことを特徴とする請求項１５または１６に記載の二酸化炭素低排出発電システム。
【請求項１８】
前記注入井および前記生産井は、垂直井である
ことを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか一項に記載の二酸化炭素低排出発電システム。
【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
【補正の内容】
【０００３】
［００１１］
また、現在提案されている様々なメタンガス回収方法では、メタンガスの総生産量、ならびに単位時間あたりの生産量である生産速度が低く、メタンハイドレートから回収されたメタンガスをエネルギーとして経済的に成立させることが困難である。
［００１２］
そこで、本発明は、上記従来の技術における課題に鑑みてなされたものであって、メタンガスの総生産量および生産速度を向上させるとともに、効率的にメタンガスを回収することができるメタンガス回収方法および二酸化炭素低排出発電方法、ならびに、メタンガス回収システムおよび二酸化炭素低排出発電システムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１３］
本発明に係るメタンガス回収方法は、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収方法であって、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を前記メタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能していた１または複数の生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップとを有し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱するものである。
［００１４］
本発明に係る二酸化炭素低排出発電方法は、メタンガスを燃料として発電を行うステップと、前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収するステップと、海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させるステップと、前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成するステップと、前記加熱海水をメタンハイドレート層に連通する１または複数の注入井に注入して前記メタンハイドレート層を予熱するステップと、前記メタンハイドレート層に連通し、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能していた１または複数の
【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
【補正の内容】
【０００４】
生産井から、減圧法によってメタンガスを回収するステップと、回収した前記メタンガスを発電の燃料として供給するステップとを有し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として該生産井で予熱された前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たな注入井を掘削して、該注入井に前記加熱海水を注入して前記メタンハイドレート層を予熱するものである。
［００１５］
本発明に係るメタンガス回収システムは、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムであって、前記メタンハイドレート層に連通し、二酸化炭素が溶解するとともに加熱された加熱海水を１または複数の注入井のそれぞれに注入する１または複数の注入管と、前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能する１または複数の生産井のそれぞれから、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の回収管とを有し、設定期間が経過した場合に、前記注入井を生産井として機能させて該生産井で前記メタンハイドレート層からメタンガスを回収し、新たに掘削された注入井に新たな注入管を配置して前記加熱海水を注入するものである。
［００１６］
本発明に係る二酸化炭素低排出発電システムは、発電を行う発電システムと、メタンハイドレート層からメタンガスを回収するメタンガス回収システムとを備えた二酸化炭素低排出発電システムであって、前記発電システムは、メタンガスを燃料として発電を行う発電装置と、前記発電の際に発生する排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置とを有し、前記二酸化炭素回収装置は、海水を取得し、回収した前記二酸化炭素を前記海水に溶解させ、前記発電の際に発生する排熱を用いて、前記二酸化炭素が溶解した前記海水を加熱して加熱海水を生成し、前記メタンガス回収システムは、前記メタンハイドレート層に連通し、前記加熱海水を注入する１または複数の注入井と、前記メタンハイドレート層に連通するとともに、前記注入井からチャネリングを生じさせない設定距離だけ離れた位置に設けられ、設定期間前に注入井として機能し、減圧法によってメタンガスを回収する１または複数の生産井とを有し、回収した前記メタンガスを発電の燃料として
【国際調査報告】
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