(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスハイドレートを生産するシステムであって、該システムが
複数のポートを有する管状体を有し、該複数のポートが、
前記管状体の内側とガスハイドレートの濃集帯との間の第一差圧で自動的に開くと共に該第一差圧よりも低い差圧では閉じているように設計された第一ポートと、
前記第一差圧では閉じており、前記管状体の内側とガスハイドレートの濃集帯との間の第二差圧であって、前記第一差圧より高い第二差圧で自動的に開くように設計され、前記第一ポートよりも掘削孔内の上方に配置された第二ポートと、を含み、
前記第一ポート及び前記第二ポートよりも前記掘削孔内の上方に配置され、かつ、前記管状体内に配置される減圧機構であって、前記第一ポートと前記第二ポートの両方に亘る前記管状体内の内部圧力を、該管状体の外側の前記ガスハイドレートの圧力よりも低い圧力に減少させる減圧機構と、を備え、
前記第二ポートを開ける第二差圧が、前記第一ポートを通してガスハイドレートの濃集帯からガスを導入することによって得られ、該ガスの導入が前記管状体内の内部圧力を減少させることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記第一ポートと流体流通状態にある第一可変バルブと前記第二ポートと流体流通状態にある第二可変バルブとをさらに有し、該第一可変バルブは前記第一差圧で作動して前記第一ポートを開き、該第二可変バルブとは前記第二差圧で作動して前記第二ポートを開くことを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第一可変バルブ及び前記第二可変バルブはスプリングバルブであり、該第一可変バルブのばねが該第二可変バルブのばねよりも小さなばね定数を有していることを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第一可変バルブと前記第二可変バルブの各々が、前記第一可変バルブのばねと前記第二可変バルブのばねとによってそれぞれのポートを閉鎖するように偏倚された弁遮断部材と、前記管状体の内部と各前記スプリングバルブの内部とを流体流通状態にする孔を設けたばね支持体とを含むことを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第一可変バルブと前記第二可変バルブとが、前記第一ポートと前記第二ポートとに別々に取り付けられている弁箱をそれぞれ含むことを特徴とする、請求項２から４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
前記第一可変バルブと前記第二可変バルブの各々が、それぞれのポートを閉鎖して前記ガスハイドレートの濃集帯からの流体が前記管状体の内側に流入することを抑制するように偏倚された弁遮断部材を含むことを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項７】
前記減圧機構が電動水中ポンプであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記電動水中ポンプが、前記管状体内のコンジット中に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
管状体の長手方向に位置を変えて配設した少なくとも３つのポートをさらに有し、該管状体の長手方向に位置を変えて配設した少なくとも３つのポートの各々を開けるのに必要な差圧が、長手方向の位置に依存することを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
掘削孔内にポートを設けた管状体を挿入し、
第一ポートと第二ポートとを該第二ポートが該第一ポートよりも前記掘削孔内で上方に来るようにメタンハイドレートの少なくとも１つの濃集帯と並べて配置し、
前記第二ポートよりも前記掘削孔内の上方に配置される減圧機構によって、前記第一ポートと前記第二ポートの両方に亘る前記管状体内の圧力を減少させ、
前記管状体の内側とメタンハイドレートの前記少なくとも１つの濃集帯との間の差圧が第一差圧に達したときに前記第一ポートを自動的に開き、
該第一差圧では前記第二ポートを閉じた状態に維持し、
前記第一ポートを通してメタンガスを導入することによって、前記第一差圧から第二差圧へと差圧を増加させ、該メタンガスが前記管状体の圧力を減少させ、
前記管状体の内側とメタンハイドレートの前記少なくとも１つの濃集帯との間の前記第二差圧であって、前記第一差圧よりも大きい第二差圧で前記第二ポートを自動的に開く、
ことを特徴とする、メタンハイドレートの生産を向上させる方法。
【請求項１１】
前記減圧機構が電動水中ポンプであることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記管状体内のコンジット中に前記減圧機構を採用し、前記掘削孔内で前記第二ポートの上方に前記減圧機構を配置することを特徴とする、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
第一可変バルブを前記第一ポートに流体流通可能に接続し、第二可変バルブを前記第二ポートに流体流通可能に接続し、該第一可変バルブは前記第一差圧で作動して前記第一ポートを開き、該第二可変バルブは前記第二差圧で作動して前記第二ポートを開くことをさらに有することを特徴とする、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記第一可変バルブ及び前記第二可変バルブはスプリングバルブであり、該第一可変バルブのばねが該第二可変バルブのばねよりも小さなばね定数を有していることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
掘削孔内にポートを設けた管状体を挿入し、
第一ポートと第二ポートとを第二ポートが第一ポートよりも前記掘削孔内で上方に来るように天然資源の少なくとも１つの濃集帯と並べて配置し、
前記第二ポートよりも前記掘削孔内の上方に配置される減圧機構によって、前記第一ポートと前記第二ポートの両方に亘る前記管状体内の圧力を減少させ、
前記管状体の内側と前記少なくとも１つの濃集帯との間の差圧が第一差圧に達したときに前記第一ポートを自動的に開き、
該第一差圧では前記第二ポートを閉じた状態に維持し、
前記第一ポートを通して前記管状体の内側に天然資源を導入することによって、前記管状体内の圧力を減少させ、かつ、前記第一ポートを通して前記少なくとも１つの濃縮帯からガスを導入することによって前記第一差圧から第二差圧へと差圧を増加させ、
前記管状体の内側と前記少なくとも１つの濃集帯との間の第二差圧であって、前記第一差圧よりも大きい第二差圧で前記第二ポートを自動的に開くこと、
を特徴とする、ダウンホール環境下でメタンハイドレートの生産を向上させる方法。
【請求項１６】
第一可変バルブを前記第一ポートに流体流通可能に接続し、第二可変バルブを前記第二ポートに流体流通可能に接続し、該第一可変バルブは前記第一差圧で作動して前記第一ポートを開き、該第二可変バルブは前記第二差圧で作動して前記第二ポートを開くことをさらに有することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一可変バルブ及び前記第二可変バルブはスプリングバルブであり、該第一可変バルブのばねが該第二可変バルブのばねよりも小さなばね定数を有していることを特徴とする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記掘削孔内の前記管状体が垂直管部分と、該垂直管部分から外方へ向かって下り勾配を有して延在するラテラル管部分とを含み、
前記管状体内の第一ポート及び前記第二ポートを天然資源の少なくとも１つの濃集帯と並べて配置することは、前記管状体の前記ラテラル管部分にある前記第一ポート及び前記第二ポートを天然資源の少なくとも１つの濃集帯と並べて配置することを含むことを特徴とする、請求項１５から１７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
天然資源のコンプリーション及び製造産業（completion and production industry）においては、生産又は流体の注入のために掘削孔を形成するのが普通である。掘削孔は、炭化水素、油、ガス、水等の天然資源の探査と採取、或いはＣＯ2隔離のために使用される。
【０００２】
ガスハイドレート資源は推定埋蔵量が多く、また、代替エネルギーへの要求を満たすためにその必要性が増大しているので、メタンハイドレートの生産は、近年、関心を集めてきている。メタンハイドレートは、極地方及び海洋の海底下数百メートル以内の層における永久凍土帯のような低温・高圧環境下でメタン分子の周囲に籠状の構造に形成された水分子を含んでいる。メタンハイドレートを生産する一手段としては、坑井内の圧力を低下させ、ハイドレートをメタンと水とに分離させてメタンガスを採取することを含む。即ち、圧力が低下すると、メタンハイドレートはメタンガスと水とに分離する。坑井内で圧力を低下させることは、ガスリフト、ロッド・ポンプ、及び電動水中ポンプ（ESP）を用いて行うことができる。
【０００３】
この技術は改良型代替装置とメタンハイドレートの製造方法とに適用可能である。
【発明の概要】
【０００４】
ガスハイドレートを生産するシステムであって、該システムが複数のポートを有する管状体を有し、該複数のポートが、第一差圧で自動的に開くと共に該第一差圧よりも低い差圧では閉じているように設計された第一ポートと、前記第一差圧では閉じており、該第一差圧より高い第二差圧で自動的に開くように設計された第二ポートとを含み、該第二ポートは掘削孔内で前記第一ポートよりも上方に配置されている。
【０００５】
ダウンホール管状体であって、該ダウンホール管状体の内側と外側との間に流体の流通を可能にする第一ポートと、該第一ポートを開閉すると共に第一ばね定数を有する第一ばねを備えた第一スプリングバルブとを有し、また、掘削孔内で前記第一ポートよりも上方に配置されると共に該ダウンホール管状体の内側と外側との間に流体の流通を可能にする第二ポートと、該第二ポートを開閉すると共に前記第一ばね定数よりも大きい第二ばね定数を有する第二ばねを備えた第二スプリングバルブとを有するダウンホール管状体。
【０００６】
掘削孔内にポートを設けた管状体を挿入し、第一ポートと第二ポートとを第二ポートが第一ポートよりも掘削孔内で上方に来るようにメタンハイドレートの少なくとも１つの濃集帯と並べて配置し、前記管状体の内側とメタンハイドレートの前記少なくとも１つの濃集帯との間の差圧が第一差圧に達したときに前記第一ポートを開き、該第一差圧では前記第二ポートを閉じた状態に維持し、前記第一差圧よりも大きい第二差圧で前記第二ポートを開くことを特徴とする、メタンハイドレートの生産を向上させる方法。
【０００７】
以下の記載は、いかなる様態にも本発明を制限するものではない。添付の図面に関しては、類似の要素には類似の参照符号が付されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスハイドレート生産システムの好適な態様の断面線図を示している。
【図２Ａ】図１に示されているシステム用の、閉じた状態にある可変バルブの好適な態様を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１に示されているシステム用の、開いている状態にある可変バルブの好適な態様を示す断面図である。
【図３】図１に示されているシステム用の可変バルブの他の好適な態様を示す断面図である。
【図４】図１に示されているシステム用の可変バルブのまた別の好適な態様を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この明細書に開示されている装置及び方法の２以上の態様について、本発明を制限しない図面を参照しながら具体例を示すことによって詳細に記述する。
【００１０】
図１を参照すると、この図には、ガスハイドレートの生産、特にメタンハイドレートの生産を向上させるシステム10が示されている。このシステム10は、地層16を通る掘削孔14に挿通されるように設計された管状体12を有し、この地層16は、少なくとも１つの特定されたメタンハイドレート等のガスハイドレート18地質層又は濃集帯を含んでいる。この地層16の表面20は、海底であっても、極地方（永久凍土層）における大陸性岩石の表面であってもよい。前記表面20が海底であるときには、管状体12又は該管状体に結合された延長部は、水体中を通って水面に設けられた掘削装置まで延在することになることを理解されたい。
【００１１】
図示されている管状体12は、垂直管部分24から延在する単一のラテラル管部分22を有する。或いは、管状体12は、垂直管部分24のみを有していてもよく、また、複数のラテラル管部分を有していてもよい。管状体12は、ガスハイドレートの濃集帯18と並列に多数のポートを有する。ガスハイドレート18の１つの濃集帯のみが図示されているが、管状体12がガスハイドレートの多数の濃集帯を通過してもよく、その場合は、ガスハイドレート18の各濃集帯と並列に少なくとも１つのポートを管状体12が有していてもよい。例示の目的のために、３つのポート28、30、32が図１に示され、複数個のポート26の内、ポート28が掘削孔中の最も下方にあり、ポート32が最も上方にある。勿論、ポート26は何個あってもよいことを理解されたい。
【００１２】
システム10は、さらに、掘削孔底部の圧力を下げるための減圧機構34を有しており、減圧機構としては、ガスリフト、ロッド・ポンプ、及び電動水中ポンプ（ESP）等を例示することができるが、減圧機構はこれらに限定されない。好適な一態様においては、ESP36が管状体12の中に配設されているものとして図示され、前記複数のポート26よりも掘削孔中の上の方に配置されている。ESP36は、前記ポート26を通って管状体12に入って来る水とガスとを地上に吸い上げる。ESP36は分離器を追加的に備えていてもよく、分離器を通過することにより水からガスが分離される。この場合、水の少なくとも一部はわざわざ地表に上げる必要はなく、代わりに、ポンプ性能の維持のためにESP36よりも掘削孔内の下方側に再循環させることができる。さらに、必要であれば、水又は他の流体を地上20からESP36に与えてポンプの性能を安定化させ、また、減圧によるガスハイドレートの分離を起こすために、必要な圧力低下を起こすことができる。
【００１３】
減圧機構34の運転により、減圧機構34よりも掘削孔内奥側の圧力が、減圧機構34よりも地表側の圧力よりも低くなる。ガスハイドレート18の各ポート26に近接する領域も管状体12内が減圧状態にあることの影響を受けて、当該領域の圧力が減少する。メタンハイドレートからの圧力の放出によって、メタンガスが水の分子から分離して、メタンガスと水との混合物がポート26を通って管状体12へと流れ込んでくる。減圧機構34を管状体12内に運ぶコンジット38は、流れ込んできたガスと水とを地上20に設置してある分離器40に吸い上げて、矢印42で示されるようにガスを回収し、また、矢印44で示されるように水を排出するか再循環させる。先に記載したように、必要であれば、ESP36の適切な運転のために吸い上げた水を管状体12に戻すことができ、又は、再循環させることもできる。回収したガスはガス貯蔵領域46に送ることができる。分離器40で分離されたガスは、矢印48で示されているように管状体12から流出してコンジット38の外側を通ってきたガスと一緒にしてガス貯蔵領域46へ導入することができる。
【００１４】
図示されている管状体12の周囲の地層の圧力は、ポート26とポート26との間ではほぼ一定である。減圧機構34はポート26間の全域に亘って管状体12の内部圧力をガスハイドレート18の圧力よりも低くなるように減少させる。このように、従来技術のシステムにおいては、各ポート間の差圧は初期においては一定である。このような状況下で、管状体12において最も地上寄りにあるポート32（管状体12の出口に最も近い位置にあるポート）がメタンからハイドレートを分離する生産性が最初は最も高く、最終的には、領域全体の生産性にアンバランスを生じる。差圧とは、管状体12の外側の圧力と、管状体12の内側の圧力との差であり、管状体の内部に全体に亘ってこの通常の差圧分布が生じていれば、ガスハイドレートの分離は主としてポート32を介して起こる。この問題を解決するために、ここに記載されている好適な態様においては、管状体の前記内部に配置されるポート26が、メタンハイドレート生産のための管状体内部で、掘削孔内の下の方から上の方に向かって連続的に増大してゆく差圧で動作するように設計されている。例えば、ポート28は管状体12の内部50とガスハイドレート濃集帯28とが第一差圧であるときに動作する。ポート28よりも上方に設けられているポート30等のポート26は、第一差圧より大きい第二差圧で動作する。ポート30よりも上方にあるポート32等のポート26は、第二差圧よりも大きい第三差圧で動作し、さらに上方に設けたポートについても同様である。繰り返すが、複数のポート26は、説明を容易にするために相互に比較的近接させて図示されているが、これらを異なる別の領域に分散してもよいし、ガスハイドレート18の異なる複数の濃集体内に配置してもよい。管状体18の長手方向に沿って比較的近接させて複数のポート26が配置されている場合は、近接して配置されている複数のポート26の内の掘削孔内で最も上方にあるポートが、近接して配置されている複数のポート26の内の下方にあるポートの生産性を損なわないと判断される限り、これらのポートを相互に実質的に同じ差圧で動作させてもよい。
【００１５】
管状体12が掘削孔14内の所定位置に挿入され、減圧装置34が管状体12の内部50の圧力を減少させると、ポート28が第一差圧で動作し、ポート30とポート32とは閉じたままである。ポート28が開いてガスハイドレート18からのガスと水とを管状体12に流入させると、管状体12内に導入されるガスが管状体12内の液柱の重量を減少させ、このことが、管状体12の内部50の圧力をより一層低下させるのに寄与する。例えば、メタンガスは水に溶解しないので、管状体12に入るとガスリフトとして大きく寄与する。ポート28からガスが導入されることによって管状体12の内部50における圧力が減少すると、ガスハイドレート18の圧力（ポート28の直近領域の外側ではほぼ一定のままである）と管状体12の内側の圧力との差が増大する。換言すれば、差圧が大きくなる。次いで、差圧が第一差圧よりも大きい第二差圧に達したときに開くように設計されているポート30が開く。ガスを既に生産しているポート28は、第二差圧でも開いたままである。したがって、ポート28から導入されたガスとポート30から導入されたガスとが一緒になって内部の圧力をより一層低下させ、やがて差圧は第三差圧に達し、ポート32が開く。このようにして、掘削孔内の最も下方にあるポート、例えばポート28から生産が自動的に開始し、増大してゆく差圧によって、この生産そのものがより上方にあるポート、例えばポート30、次いでポート32を次々と開けてゆくという役割を果たすシステムが提供される。
【００１６】
選択された差圧によって開くポート26を配置するための１つの好適な態様においては、管状体12の内部50と外部52との流体接続に可変バルブが組み込まれている。ここで、管状体12の内部50は減圧装置34による減圧状態となっており、管状体12の外部52はガスハイドレート18の地層圧力を受けている。図２Ａ及び２Ｂに示されている態様において、ポート26は可変バルブ54を備えており、可変バルブとしては、例えば、ばね58、弁遮断部材60及びばね支持体62を含むスプリングバルブ56を挙げることができる。図２Ａは、ポート26を介した管状体12の内部50とガスハイドレート18との間の流体の流通をバルブ56が遮断するように閉鎖位置にあるバルブ56を示している。図２Ｂは、ポート26が遮断されておらず、放出されたメタンと水とがポート26を通り抜けるように開位置にあるバルブ56を示している。バルブ56用にばね58が図示されているが、弁遮断部材60を所定位置に押し付けておくことのできる代替偏倚部材を設けてもよい。弁遮断部材60は円盤状の弁体として図示されているが、バルブの開きが弁遮断部材60を用いたバルブに匹敵する限り、ボール状、円錐状等でもあってもよいが、これらに限定されることはない。また、地層圧力が管状体内部の圧力よりも大きいので、弁遮断部材60の遮断面59がガスハイドレート18に面するように配置される一方で、弁遮断部材60のばね係合面61はばねに面するように配置される。ばね支持体62は、弁棒66を受け入れるために穿孔された案内部材64として図示されている。弁棒66は弁遮断部材60から延び、穿孔された案内部材64にスライド可能に支持される。この穿孔された案内部材64は、弁遮断部材60、特に弁遮断部材60のばね係合面61を管状体の内部の圧力に曝し、また、バルブ56が図２Ｂに示される開状態にある時に流体（例えば、ガス及び水）に流通路を提供するための多数の孔68を含んでいる。穿孔された案内部材64は、ばね58を案内部材64と弁遮断部材60のばね係合面61との間に支持するためのばね支持部材として機能する。穿孔された案内部材64の外周面70は管状壁72に溶接されるか、若しくは恒久的に取り付けられる。あるいは、案内部材64の外周面70はねじ山74を有し、ポート26のねじ筋を切った開口部76に案内部材64を螺合させてもよい。このようなねじ山74を設けることによって、ばね58の初期の圧縮状態を容易に調節する機会を与え、また、ばね58を異なるばね定数を有するものに変えることもできる。
【００１７】
図２Ａ及び２Ｂにおける弁箱78は管状体の壁72によって形成されるが、図３に示されているように、弁箱80を管状体の壁72から分離させることもできる。図３に示されている弁箱80は、ねじ山を設けた取り付け部分82を有しており、この部分をポート26にねじ込むか、或いは弁箱80を管状部材に溶接するかその他の方法で管状体の壁72にしっかりと取り付けることができる。図２Ａ及び２Ｂに示されている弁箱78は、管状体12の内径への影響が限定的であるという点において優れているが、図３に示されている弁箱80は既存の管状体12に簡単に適合させることができる。
【００１８】
図示されている態様においては、弁遮断部材60と管状体の壁72との間（又は弁遮断部材60と図３における弁箱80との間）にシール部材84を配して、流体の流通が早過ぎる時期に起こるのを防ぐ。また、慣らし運転の期間中に弁遮断部材60が意図せずして管状体の壁72から外れてしまうことを防ぐために、管状体の壁72に溶解可能な部材86を任意で設けておいてもよい。
【００１９】
バルブ56を開けるのに必要な力は、バルブ56中に配されたばね58のばね定数に依存する。したがって、ポート28用のバルブ56に配されたばね58のばね定数は、ポート30用のバルブ56に配されたばね58のばね定数よりも小さくなるように選択され、ポート30用のバルブ56に配されたばね58のばね定数は、ポート32用のバルブ56に配されたばね58のばね定数よりも小さい。このようにして、上記のように、ポート28を開けることのできる差圧はポート30を開けることのできる差圧よりも小さく、これら両方の差圧は、ポート32を開けることのできる差圧よりも小さい。
【００２０】
管状体に対して半径方向に作用する力を用いて動作可能なスプリングバルブ56を図２及び図３に示してきたが、図４は管状体に対して長手方向の運動を用いて動作する可変バルブ88の好ましい態様を示している。好適な態様を例示する目的で、弁遮断部材90がボールとして示され、弁箱92が管状体の壁72で形成されている。管状体内の内圧は凹陥部94内の圧力と同じであり、地層圧力は凹部96内の圧力と同じである。差圧がばね98の押圧力に打ち勝つのに十分である場合は、弁遮断部材90が管状体の長手方向に変位してポートの開口部100を露出させ、水とガスとが孔を設けたばね板102を通り抜け、凹陥部94を通過して管状体12へと入って行く。バルブ56と同様に、バルブ88は、管状体12のポート26に取り付けることのできる、取り外し可能な筐体を有していてもよい。また、弁遮断部材90は他の形をした遮断部材に置き換えることもできる。
【００２１】
前記システム10を用いたメタンハイドレートの生産等のガスハイドレートの生産を向上させる方法は、このように、ポートを形成した管状体12を掘削孔14に挿入し、第一及び第二のポートをメタンハイドレート18の少なくとも１つの濃集帯と並列に配置し、第二ポート30が第一ポート28よりも孔内で上方に位置するようにし、管状体12の内部50とメタンハイドレート18の少なくとも１つの濃縮体との間の差圧が第一差圧に達したときに第一ポート28を開け、該第一差圧では第二ポート30を閉じた状態に維持し、該第一差圧よりも大きな第二差圧で第二ポート30を開けることを含む。システム10及びその方法によると、掘削孔内で下方にあるポートから上方にあるポートへと自動的にメタンハイドレートを製造することができ、このシステム10を使用せずに行い得たであろうよりも、メタンハイドレート18の濃集帯のより完璧な生産を行うことができる。
【００２２】
１以上の好適な態様を参照しながら本発明を記載してきたが、本発明の範囲から離れずに、様々な変更を加えてもよく、また、その要素を同等物で置換してもよいことは、当業者には理解されるであろう。さらに、本発明の本質的な範囲から離れることなく、特定の状況又は材料を発明の教示に適合させるために、数多くの変更を行ってもよい。したがって、本発明を実施するために考えられた最良の形態として開示された特定の態様に本発明が限定されることはなく、本発明は特許請求の範囲内の全態様を含む。また、図面及び明細書には、発明の好適な態様が開示されており、特定の用語が用いられてきたかもしれないが、別に記載がない限り、一般的且つ記述的な意味でのみ使用され、限定のために用いられているのではない。したがって、発明の範囲がそれによって限定されることはない。さらに、第一、第二等の用語は重要度の順を意味するのではなく、１つの要素を他の要素から区別するために使用されている。さらに、「複数の」という限定がない部材等の用語は当該部材等が１つしかないことを意味するのではなく、少なくとも１つあることを意味している。
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
実施形態１
ガスハイドレートを生産するシステムであって、該システムが
複数のポートを有する管状体を有し、該複数のポートが、
第一差圧で自動的に開くと共に該第一差圧よりも低い差圧では閉じているように設計された第一ポートと、
前記第一差圧では閉じており、該第一差圧より高い第二差圧で自動的に開くように設計された第二ポートと
を含み、
該第二ポートが掘削孔内で前記第一ポートよりも上方に配置されていることを特徴とするシステム。
実施形態２
前記第一ポートと流体流通状態にある第一可変バルブと前記第二ポートと流体流通状態にある第二可変バルブとをさらに有し、該第一可変バルブは前記第一差圧で作動して前記第一ポートを開き、該第二可変バルブとは前記第二差圧で作動して前記第二ポートを開くことを特徴とする、実施形態１に記載のシステム。
実施形態３
前記第一可変バルブ及び前記第二可変バルブはスプリングバルブであり、該第一可変バルブのばねが該第二可変バルブのばねよりも小さなばね定数を有していることを特徴とする、実施形態２に記載のシステム。
実施形態４
前記第一可変バルブと前記第二可変バルブとが、前記第一ポートと前記第二ポートとに別々に取り付けられている弁箱をそれぞれ含むことを特徴とする、実施形態２に記載のシステム。
実施形態５
前記第一可変バルブと前記第二可変バルブの各々が、それぞれのポートを閉鎖するように偏倚された弁遮断部材を含むことを特徴とする、実施形態２に記載のシステム。
実施形態６
前記管状体内の内部圧力を該管状体の外側の前記ガスハイドレートの圧力よりも低い圧力に減少させる減圧機構を、さらに前記管状体内に有していることを特徴とする実施形態１に記載システム。
実施形態７
前記減圧機構が電動水中ポンプであることを特徴とする、実施形態６に記載のシステム。
実施形態８
前記電動水中ポンプが、前記第一及び第二ポートよりも掘削孔内の上方に配設されていることを特徴とする、実施形態７に記載のシステム。
実施形態９
前記電動水中ポンプが、前記管状体内のコンジット中に配置されていることを特徴とする、実施形態７に記載のシステム。
実施形態１０
前記第二ポートを開ける第二差圧が、前記第一ポートからガスを導入することによって得られることを特徴とする、実施形態１に記載のシステム。
実施形態１１
管状体の長手方向に位置を変えて配設した少なくとも３つのポートをさらに有し、該管状体の長手方向に位置を変えて配設した少なくとも３つのポートの各々を開けるのに必要な差圧が、長手方向の位置に依存することを特徴とする、実施形態１に記載のシステム。
実施形態１２
ダウンホール管状体であって、
該ダウンホール管状体の内側と外側との間に流体の流通を可能にする第一ポートと、
該第一ポートを開閉すると共に第一ばね定数を有する第一ばねを備えた第一スプリングバルブと、
掘削孔内で前記第一ポートよりも上方に配置されると共に該ダウンホール管状体の内側と外側との間に流体の流通を可能にする第二ポートと、
該第二ポートを開閉すると共に前記第一ばね定数よりも大きい第二ばね定数を有する第二ばねを備えた第二スプリングバルブと
を有することを特徴とするダウンホール管状体。
実施形態１３
前記第一スプリングバルブと前記第二スプリングバルブの各々が、前記第一ばねと前記第二ばねとによってそれぞれのポートを閉鎖するように偏倚された弁遮断部材を含み、孔を設けたばね支持体が前記管状体の内部と各スプリングバルブの内部とを流体流通状態にすることを特徴とする、実施形態１１に記載のダウンホール管状体。
実施形態１４
掘削孔内にポートを設けた管状体を挿入し、
第一ポートと第二ポートとを該第二ポートが該第一ポートよりも掘削孔内で上方に来るようにメタンハイドレートの少なくとも１つの濃集帯と並べて配置し、
前記管状体の内側とメタンハイドレートの前記少なくとも１つの濃集帯との間の差圧が第一差圧に達したときに前記第一ポートを開き、
該第一差圧では前記第二ポートを閉じた状態に維持し、
前記第一差圧よりも大きい第二差圧で前記第二ポートを開く
ことを特徴とする、メタンハイドレートの生産を向上させる方法。
実施形態１５
前記第一ポートを通してメタンガスを導入することによって、前記第一差圧から前記第二差圧へと差圧を増加させることをさらに有することを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
実施形態１６
前記管状体内に挿入された減圧機構を介して前記管状体内の圧力を低下させることをさらに有することを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
実施形態１７
前記減圧機構が電動水中ポンプであることを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１８
前記管状体内のコンジット中に前記減圧機構を採用し、掘削孔内で前記第二ポートの上方に前記減圧機構を配置することを特徴とする、実施形態１６に記載の方法。
実施形態１９
第一可変バルブを前記第一ポートに流体流通可能に接続し、第二可変バルブを前記第二ポートに流体流通可能に接続し、該第一可変バルブは前記第一差圧で作動して前記第一ポートを開き、該第二可変バルブは前記第二差圧で作動して前記第二ポートを開くことをさらに有することを特徴とする、実施形態１４に記載の方法。
実施形態２０
前記第一可変バルブ及び前記第二可変バルブはスプリングバルブであり、該第一可変バルブのばねが該第二可変バルブのばねよりも小さなばね定数を有していることを特徴とする、実施形態１９に記載のシステム。
実施形態２１
掘削孔内にポートを設けた管状体を挿入し、
第一ポートと第二ポートとを第二ポートが第一ポートよりも掘削孔内で上方に来るように天然資源の少なくとも１つの濃集帯と並べて配置し、
前記管状体の内側と前記少なくとも１つの濃集帯との間の差圧が第一差圧に達したときに前記第一ポートを開き、
該第一差圧では前記第二ポートを閉じた状態に維持し、
前記第一差圧よりも大きい第二差圧で前記第二ポートを開くこと
を特徴とする、ダウンホール環境下でメタンハイドレートの生産を向上させる方法。
実施形態２２
前記少なくとも１つの濃集体から前記第一ポートを通してガスを導入することによって、前記第一差圧から前記第二差圧へと差圧を増加させることをさらに有することを特徴とする、実施形態２１に記載の方法。
実施形態２３
第一可変バルブを前記第一ポートに流体流通可能に接続し、第二可変バルブを前記第二ポートに流体流通可能に接続し、該第一可変バルブは前記第一差圧で作動して前記第一ポートを開き、該第二可変バルブは前記第二差圧で作動して前記第二ポートを開くことをさらに有することを特徴とする、実施形態２１に記載の方法。
実施形態２４
前記第一可変バルブ及び前記第二可変バルブはスプリングバルブであり、該第一可変バルブのばねが該第二可変バルブのばねよりも小さなばね定数を有していることを特徴とする、実施形態２３に記載のシステム。
実施形態２５
前記管状体内に挿入された減圧機構を介して該管状体内の圧力を減少させ、該減圧機構を掘削孔内で前記第二ポートの上方に配置することをさらに有することを特徴とする、実施形態２１に記載の方法。
実施形態２６
前記掘削孔内の前記管状体がラテラル管部分と垂直管部分とを含み、前記管状体内の第一ポート及び前記第二ポートを天然資源の少なくとも１つの濃集体と並べて配置することは、前記管状体の前記ラテラル管部分にある第一及び第二ポートを天然資源の少なくとも１つの濃集体と並べて配置することを含むことを特徴とする、実施形態２１に記載の方法。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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