(57)【要約】  リザーバー（１００）から炭化水素製造を開始する方法及びシステムが提供される。この方法及びシステムは、熱サイホンを利用する。当該システム及び方法は、当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面に支持されてそしてそれらからリザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を利用する。当該容器は、（ａ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部（４００）；（ｂ）当該リザーバー内の頂上部（３００）を含み、及び、（ｃ）頂上部への蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する底部で蒸発する液体（２００）で部分的に充填され、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散される。当該リザーバーはクラスレートリザーバーであることができる。
2015524886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リザーバーより下の地熱ゾーンで地面に支持されてそしてそれらからリザーバー中へ容器の長さに沿って垂直から水平への間又はそのような角度の組合せの間でそれらを含むいかなる角度で上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を含む１個以上のリザーバーの製造を開始するシステムであって、当該容器は：
ａ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部；
ｂ）当該リザーバー内の頂上部；
を含み、及び
ｃ）頂上部への蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する底部で蒸発する液体で部分的に充填され、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散され、しかも、当該地熱ゾーンから当該リザーバー内への受動性の熱交換を可能にする当該液体及び蒸気の循環用の垂直閉ループ循環路を当該容器が形成する、
前記システム。
【請求項２】
当該液体が、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ジメチルエーテル、酢酸メチル、フルオロベンゼン、２−ヘプテン、二酸化炭素、アンモニア及びそれらの混合物から成る群から選択される、請求項１のシステム。
【請求項３】
当該容器が、圧力下で密閉された及び当該液体で充填された新規の又は中古のドリルパイプの１個以上のジョイント、圧力下で密閉された及び当該液体で充填された新規の又は中古のドリリングケーシングの１個以上のジョイント、及び、圧力下で密閉された及び液体で充填された管の１個以上の長さ、から成る群から選択される、請求項１のシステム。
【請求項４】
当該容器が、内部表面及び／又は外表面上で保護材で処理され、及び、当該保護材がさび止め又は絶縁性である、請求項３のシステム。
【請求項５】
当該容器が、囲いドリルホール中又はオープンドリルホール中に設置され、及び、当該ドリルホールが、ボーリング泥水又はコンクリートで密閉されたている、請求項３のシステム。
【請求項６】
当該容器が、囲いドリルホール中又はオープンドリルホール中に設置され、及び、当該容器が、取り外し可能なパッカー又は取り外し可能なシールで密閉されている、請求項３のシステム。
【請求項７】
当該容器が、当該頂上部よりも下に及び当該底部よりも上に１個以上の内部に及び／又は外部に絶縁された部分を更に含む、請求項１のシステム。
【請求項８】
当該容器が、１個以上の追加のリザーバー内に上部を更に含み、当該容器が、当該リザーバーの間に当該容器の領域に絶縁材を含む、請求項１のシステム。
【請求項９】
当該容器が、内部の邪魔板又はプレートを更に含む、請求項１のシステム。
【請求項１０】
当該容器が、当該頂上部及び／又は底部に外部のフィン又はプレートを更に含む、請求項１のシステム。
【請求項１１】
当該リザーバーが天然ガス水和物リザーバーである、請求項１のシステム。
【請求項１２】
以下の工程を含むリザーバーの製造を開始する方法：
ａ）リザーバーを設置する工程；
ｂ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面にそしてそれらからリザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉されて細長く中空管状の容器を差し込む工程であって、
当該容器は：（ｉ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部；（ｉｉ）当該リザーバー内の頂上部；を含み、及び、（ｉｉｉ）蒸気を形成する底部で蒸発する液体で部分的に充填され、しかも、当該地熱ゾーンから当該リザーバー内への受動性の熱交換を可能にする当該液体及び蒸気の循環用の垂直閉ループ循環路を当該容器が形成し；
ｃ）頂上部への蒸気の対流によって当該リザーバーより下の地熱ゾーンから当該リザーバー内に熱を移動する工程であって、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散され；及び
ｄ）当該リザーバーの温度を上昇させる工程。
【請求項１３】
当該リザーバーが天然ガス水和物リザーバーであり、及び、当該リザーバーの温度を上昇させて当該リザーバーが解離への界面により近いがそれを越えずに動く、請求項１２の方法。
【請求項１４】
当該シーリング圧及び当該地熱ゾーンに基づいて当該液体を選択すること及び当該容器を差し込むための深さを計算して、当該シーリング圧で及び当該液体を使用する対流によって当該リザーバーより下の当該地熱ゾーンから当該リザーバー内への熱移動を実現すること、を更に含む、請求項１２の方法。
【請求項１５】
以下の工程を含む、天然ガス水和物の製造を開始する方法：
ａ）当該天然ガス水和物が安定であるような温度及び圧力に天然ガス水和物リザーバーを設置する工程；
ｂ）当該天然ガス水和物リザーバーより下の地熱ゾーンで地面にそしてそれらから当該天然ガス水和物リザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を差し込む工程であって、当該容器は：（ｉ）当該天然ガス水和物リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部；（ｉｉ）当該天然ガス水和物リザーバー内の頂上部；を含み、及び、（ｉｉｉ）蒸気を形成する底部で蒸発する液体で部分的に充填され；
ｃ）頂上部への蒸気の対流によって当該天然ガス水和物リザーバーより下の地熱ゾーンから当該天然ガス水和物リザーバー内に熱を移動する工程であって、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散され；及び
ｄ）当該天然ガス水和物リザーバーの温度を上昇させて当該リザーバーが解離への界面により近いがそれを越えずに動く工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権の主張
本出願は、その内容を全体として参照によりここに取り込む、“Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃ  Ｈｅａｔ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｄｅｖｉｃｅｓ”のタイトルのＡｕｇｕｓｔ  １３，２０１２に出願された米国仮出願Ｎｏ．６１／６８２，５６９の優先権を主張する。本出願は、全体として参照によりここに取り込む、“Ｅｎｈａｎｃｉｎｇ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｌａｔｈｒａｔｅｓ  ｂｙ  Ｕｓｅ  ｏｆ  Ｔｈｅｒｍｏｓｙｐｈｏｎｓ”のタイトルのＡｕｇｕｓｔ  １３、２０１３に提出された同時係属出願Ｎｏ．＿＿＿＿に関連する。
【０００２】
本発明の分野
本出願は、受動性熱力学的熱移動装置を使用する炭化水素製造を開始するシステム及び方法に関する。特に、本出願は、天然ガスのクラスレートのリザーバーを含む、熱サイホンの使用により炭化水素リザーバーの製造を開始するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明の背景
もしもＨｕｂｂｅｒｔピーク理論の提案者が正しいならば、世界の石油生産は、まだなされていないならば、いくらかのピーク点に到達するであろう。それにもかかわらず、世界のエネルギー消費は、新しい石油の発見を追い越す速度で上昇し続けている。結果として、石油の能率的な消費及び製造を最大にするための新しい技術と同様に、代替エネルギー源が開発されなければならない。
【０００４】
石油の製造を最大にする上で、深水の深い及び永久凍結帯の穿孔が開発されている。なぜなら、それらは、以前は利用できなかったリザーバー中での石油及びガスの製造を可能とするからである。深水の深い穿孔は、５００フィートを超える深さでの石油及びガス探鉱及び製造のプロセスである。永久凍結帯の穿孔は、永久凍土が存在するのに季節温度が十分に冷たい領域での石油及びガス探鉱及び製造のプロセスである。両者は、何年も経済的に実行不可能であったが、石油価格の洗い出しと共に、現在ではより多くの会社がこれらの領域で日常的に投資している。
【０００５】
従来の石油及びガス開発に加えて、魅力的な代替エネルギー源が開発されてもよい。１つの潜在的に非常に大きな代替エネルギー源は、クラスレートと呼ばれる物質中に封鎖された海洋及び永久凍土天然ガスである。クラスレートは、１個の物質の分子（“ホスト”）が、１個以上の他の物質の分子（“ゲスト”）を囲む固体格子を形成する化合物である。クラスレートは、包接化合物とも呼ばれ、そして、クラスレートの重要な特徴は、すべての格子セルが充填されることを要求されわけではなく（すなわちそれらは不定比である）及び当該ゲスト分子が当該ホスト格子に化学的に結合していない、ということである。
【０００６】
比較的高い圧力及び比較的低い温度の適切な条件下で水‘ホスト’分子及びある低分子量炭化水素ガス‘ゲスト’分子を一緒にした時に、天然ガスの自然発生クラスレートが形成する。これらの条件下では、当該“ホスト”水分子は、内部に１個以上の炭化水素“ゲスト”ガス分子を捕獲するケージ又は格子構造を形成するであろう。このメカニズムにより多量の炭化水素ガスが一緒にぎっしり詰まっている。例えば、１立方メートルの天然ガス水和物は、標準の温度及び圧力条件で約０．８立方メートルの水及び一般に１６４立方メートルの天然ガスを含有する。
【０００７】
メタンは、天然ガスの自然発生クラスレート中の最も一般的なゲスト分子である。多くの他の低分子量ガスも、エタン及びプロパンなどの炭化水素ガス及びＣＯ２及びＨ２Ｓなどの非炭化水素ガスを含む水和物を形成する。
【０００８】
天然ガス水和物は自然に形成し、そして、潜在的に永久凍土層内に及びそれよりも下の、永久凍土領域中の表面よりも下の約２００メートル深さで広く発見される。天然ガス水和物は、一般に中緯度及び低緯度地帯では５００メートル（１６００フィート）よりも大きく高緯度地帯では１５０−２００メートル（５００−６５０フィート）よりも大きい水深で大陸縁辺部に沿った堆積物中でも発見される。水和物安定性ゾーンの厚さは、水和物−形成ガスの温度、圧力、組成及び有用性、基礎を成す地質学的な条件、水深、塩度、及び他の要因で変化する。
【０００９】
天然ガス水和物中の地球全体で封鎖されたメタンの量の推定値は、広く変化してきた。最も早い推定値は、１００，０００〜１００，０００，０００兆立方フィート（ＴＣＦ）の間の範囲であった。１９９０年代半ばの熱心な穿孔の開始以来、研究者は、海洋堆積物の細孔の空間内の天然ガス水和物のパーセンテージ（天然ガス水和物飽和と呼ばれる）が理論上の最大飽和よりもしばしばかなり低いことを学んだ。これは、最も頻繁に引用する推定値の７００，０００ＴＣＦ（南極の又は高山の永久凍土領域に配置されるいかなる水和物を除外する数）で、天然ガス水和物中の地球全体で封鎖されたメタンの量を１００，０００〜５，０００，０００ＴＣＦの間へと下向きに改訂することに導く。最も低い推定値でさえ、米国で消費される天然ガスの量の４，０００倍を超える量又は世界全体で証明されたガス資源の１８倍の量と同等である、莫大な潜在的に新しいエネルギー資源を表す。
【００１０】
地球全体で封鎖されたメタンのごく一部が十分に濃縮され及び製造するのに十分に入手しやすそうであることを認識し、そして、天然ガス水和物の長期間の製造試験が現在まで決してなかったことを認識すると、天然ガス水和物は、世界の非常に大きな新しいエネルギー源になる潜在的を持っていることが依然として明らかである。
【００１１】
天然ガス水和物からガスを製造するために、当該天然ガス水和物は、以下の４個の方法の１つ又はいかなる組合せによって、水（液体又は氷のいずれか）及び製造可能なフリーのガス分子に転化されて戻ら（“解離され”）なければならない：
・当該天然ガス水和物が相安定性エンベロープの外側にあるまで熱を添加する
・当該天然ガス水和物が相安定性エンベロープの外側にあるまで圧力を減少する（減圧）
・塩、メタノールなどの水和物抑制剤を添加して、当該天然ガス水和物が相安定性エンベロープの外側にある点に、相安定性エンベロープを移す
・１つのタイプのゲスト分子を他に置換する、分子の置換。
【００１２】
ほんのわずかだけの天然ガス水和物製造試験が実施されたけれども、非常に限定された持続期間、リザーバーシミュレータでの有意な作業及び実験室実験のすべてにより、当業者は、減圧が天然ガス水和物製造も最も経済的な形であろうと一般に信じることに導かれた。
【００１３】
大きな従来の製造技術を使用して天然ガス水和物リザーバーが製造できることは、広く保持された信頼でもある。
【００１４】
当該製造方法にもかかわらず、天然ガス水和物解離は吸熱プロセスであり、それは近傍で熱エネルギーがどのくらい利用できるかによって制限されるプロセスであることを意味する。吸熱解離プロセスが進み及び隣接した堆積物から熱エネルギーを引き出す時、それらは結果的に冷却する。冷たい天然ガス水和物の解離の自然の結果は、当該リザーバーの隣接した部分の潜在的凍結である。当該リザーバーの隣接した部分の凍結は、坑井に有効に栓をするであろう。なぜなら、凍結したリザーバーが自然に解凍するのに要求される非常に長い時間スパンのためである。凍結したリザーバーを解凍するための局在化熱の添加は、可能な解決でもあるだろうが、非常に多くの熱が適用に必要とされるであろうし、経済の影響はこの方法を高くするであろう。
【００１５】
水和物相安定性ゾーンの内側での十分な圧力及び／又は温度にある天然ガス水和物リザーバー（すなわち非常に高い圧力下の及び／又は非常に冷たいリザーバー）は、解離を開始するための有意な圧力降下及び／又は熱の添加を要求するであろうし、及び、ガス製造の経済的な速度を支持するために当該天然ガス水和物よりも上の及びそれよりも下の周囲の堆積物中に限定された周囲の熱エネルギーをおそらく有するであろう。したがって、最も望ましい天然ガス水和物リザーバーは、相安定性エンベロープでの又はそれに近く及び温かいものである。不運にも、所定の天然ガスリザーバーがそのような望ましい特徴を満たすであろうか否かは、地質学的機会の問題である。
【００１６】
現在までほとんどの当該天然ガス水和物研究は、水和物リザーバーの検出及び特徴付けと同様に、基礎的な研究に集中していた。商業的に実行可能で及び環境的に許容可能な抽出方法は、依然として早期の開発段階にある。
【００１７】
その結果、これらの追加の炭化水素源が商業的に実行可能なエネルギー源になる前に、技術が更に開発されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の概要
以下に記載するように、炭化水素製造を開始する方法及びシステムが提供される。
【００１９】
一形態では、１個以上のリザーバーの製造を開始するシステムが提供される。当該システムは、当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面に支持されてそしてそれらから当該リザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を含む。当該容器は、（ａ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部；（ｂ）当該リザーバー内の頂上部を含み、及び（ｃ）当該頂上部への当該蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する当該底部で蒸発する液体で部分的に充填され、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散される。一形態では、当該リザーバーは天然ガス水和物リザーバーである。
【００２０】
他の形態では、リザーバーの製造を開始する方法が提供される。当該方法は、以下の工程を含む：ａ）リザーバーを設置する工程；及びｂ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面にそしてそれらからリザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を差し込む工程。当該容器は（ｉ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部；（ｉｉ）当該リザーバー内の頂上部を含み、及び、（ｉｉｉ）蒸気を形成する底部で蒸発する液体で部分的に充填される。当該方法は、以下の工程を更に含む：ｃ）頂上部への蒸気の対流によって当該リザーバーより下の地熱ゾーンから当該リザーバー内に熱を移動する工程であって、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散され；及びｄ）当該リザーバーの温度を上昇させる工程。一形態では、当該リザーバーは天然ガス水和物リザーバーである。
【００２１】
他の形態では、天然ガス水和物の製造を開始する方法が提供される。当該方法は、以下の工程を含む：ａ）当該天然ガス水和物が安定であるような温度及び圧力に天然ガス水和物リザーバーを設置する工程；ｂ）当該天然ガス水和物リザーバーより下の地熱ゾーンで地面にそしてそれらから当該天然ガス水和物リザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を差し込む工程。当該容器は（ｉ）当該天然ガス水和物リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部；（ｉｉ）当該天然ガス水和物リザーバー内の頂上部を含み、及び、（ｉｉｉ）蒸気を形成する底部で蒸発する液体で部分的に充填される。当該方法は、以下の工程を更に含む：ｃ）頂上部への蒸気の対流によって当該天然ガス水和物リザーバーより下の地熱ゾーンから当該天然ガス水和物リザーバー内に熱を移動する工程であって、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散され；及びｄ）当該天然ガス水和物リザーバーの温度を上昇させて当該リザーバーが解離への界面により近いがそれを越えずに動く工程。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
図面の簡単な記述
【図１】図１は、以下で記載されるような炭化水素リザーバーの製造を開始するシステムで利用される当該容器の４個の形態（Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ）を例証する。
【図２】図２は、海底よりも下に設置された天然ガス水和物リザーバーの製造を開始するシステムを例証する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の詳細な記述
本出願は、１個以上のリザーバーの製造を開始する方法及びシステムを提供する。この方法及びシステムは、熱サイホンを利用する。当該リザーバーは、天然ガス水和物リザーバーであることができる。
【００２４】
定義
この詳細な記述に従って、以下の略語及び定義を適用する。ここで使用される時、単数形“ａ”、“ａｎ”、及び“ｔｈｅ”は、その内容が反対の意味であることが明白でない限り、複数の対象を含むことに留意されなければならない。したがって、例えば、“液体”への言及は、１つ及び複数のそれを含む。
【００２５】
反対に記述されていない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される以下の用語は、以下で与えられた意味を有する：
“容器”は、１個以上の密閉された細長い中空管である。
“ＮＨＧ”は、天然ガスのクラスレート水和物又は天然ガス水和物である。これらの水和物は、水及び当該ガス分子が比較的高い圧力及び低い温度の適切な条件下で一緒になった時に形成する。
“リザーバー”は、炭化水素リザーバーであり、そして、ここで使用する時は、天然ガス水和物リザーバー、重質油リザーバー及びタールサンドリザーバーを含む。
“地熱ゾーン”又はＧＴＨＺは、地面中のより深い位置を意味し、したがって当該リザーバーよりも熱い。当該より深い位置は、地熱勾配に起因してより熱い。
“液体”は、ここで使用する時、ＧＴＨＺ温度で及び／又はそれよりも下での沸騰を可能にするような適切な圧力で適切な沸点を持つ流体である。液体は、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ジメチルエーテル、酢酸メチル、フルオロベンゼン、２−ヘプテン、二酸化炭素、アンモニア及びそれらの混合物を含む。液体は、ＧＴＨＺに関連した圧力と組合せて沸騰してＧＴＨＺ内に蒸気を形成してそして当該リザーバーの当該温度及び圧力で液体に凝縮して戻る適切な沸点のいかなる流体を含む。
“界面”は、液体から蒸気／ガスへの又は固体から液体への変化などの、物質の機構の変化に関する。物質が相転移を経験する（物質の１つの状態から他へ変化する）時、それは、普通、エネルギーを取り上げるか又は解放するかのいずれかである。状態図は、各相が存在する条件及び物質の様々の相を表すための一般的な方法である。
“リモート”は、少なくとも１００、より好ましくは５００マイル沖合での位置を意味する。
“海底”は、水の表面の下の深さを意味する。
“場合による”又は“場合により”は、それ以降に記載する出来事又は事情が起こってもよいが必要ではないことを意味し、そして、記述が、当該出来事又は事情が起こる例及び起こらない例を含むことを意味する。
【００２６】
本出願は、経済的な及び／又は技術的な理由で開発するのが伝統的に困難なリザーバーの開発に関する。これらのリザーバーは、天然ガス水和物リザーバー、重質油リザーバー、及びタールサンドリザーバーを含む。重質油リザーバー及びタールサンドリザーバーを利用するために、固体から液体への相転移又は高い粘度からより低い粘度への粘度変更を促進することが必要であり、それにより所望の炭化水素製品をポンプ輸送する。水和物中にトラップされた当該天然ガスを利用するために、解離への界面により近いがそれを横切らないで当該天然ガス水和物を動かすことが必要であり、そしてその後、制御されたやり方で解離を促進して所望の天然ガス製品を得る。
【００２７】
本システム及び方法は、経済的に実行可能な及び環境的に望ましいやり方でこれらのリザーバーを加熱することを志向する。本システム及び方法は製造を開始する。
【００２８】
本出願の当該システム及び方法は、これらの１個以上のリザーバーの製造を開始する。当該システム及び方法は、当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面に支持されてそしてそれらから当該リザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を利用する。当該地熱ゾーンは、地面により深い配置であり、したがって当該リザーバーより熱い。当該地熱ゾーンは、４０〜１５０℃でもよい。ある形態では、当該地熱ゾーンは４０℃でもよい。他の形態では、当該地熱ゾーンは６０℃又は１００℃でもよい。当該地熱ゾーンの温度は、配置及び深さに依存するだろう。温度は、当業者によって従来の方法で決定できる。
【００２９】
当該容器は、当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部及び当該リザーバー内の頂上部を含む。当該容器は、適切な長さであり及び地面中に差し込まれており、それによりそれらは地面内での所望の配置にある。それらは差し込まれており、それにより、当該底部は当該リザーバーよりも高い適切な温度で当該地熱ゾーン内の深さにあり、そして、当該頂上部は開発されるために当該リザーバー内にある。地熱勾配は、増加した深さでの増加した温度になり、そして、当業者によって決定できる。
【００３０】
当該容器は、地面での自然の温度差に基づいて受動性の熱交換を利用する。当該容器は、ポンプやいかなる可動部も要求しない。その結果、当該システムは、単純で低いコストでそして丈夫である。
【００３１】
当該容器は、液体で部分的に充填される。当該液体で部分的に充填された当該容器は、密閉される。当該液体は、当該容器の底での地熱温度及び当該容器の内側の密閉された圧力に基づいて選択される。当該容器の当該底部の温度及び圧力で当該液体が沸騰して蒸気を形成して及び当該リザーバー内の当該容器の当該頂上部の温度及び圧力で当該液体が凝縮して液体に戻るように、当該液体は選択される。当該地熱ゾーン及び当該リザーバーの温度を知って、そして、当該容器用の適切なシーリング圧を決定して、当業者は液体を容易に選択できる。当該地熱ゾーンの温度で及び／又はそれよりも下での沸騰を可能にするために及び当該リザーバーの温度で及び／又はそれよりも下での凝縮を可能にするために、適切な圧力で適切な沸点を有する当該液体が利用される。当該液体は、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ジメチルエーテル、酢酸メチル、フルオロベンゼン、２−ヘプテン、二酸化炭素、アンモニア及びそれらの混合物から成る群から選択できる。
【００３２】
当業者は、当該シーリング圧及び当該液体の特性を使用する当該リザーバー内への当該リザーバーより下の当該地熱ゾーンからの熱移動を実現するために、当該容器を差し込む深さを計算できる。当業者は、所望の加熱に基づいて当該容器をいかに密集して配置するか及び必要とされる容器の数も、決定できる。
【００３３】
当該液体は、頂上部への蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する当該容器の底部で蒸発し、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散される。このサイクルは繰り返され、当該地熱ゾーンから当該リザーバーへ熱を無制限に移動する。
【００３４】
好都合なことに、当該容器は、炭化水素リザーバーを開発するのに必要であろう一般的な穿孔設備及び道具、穿孔設備及び道具を使用して適切な配置中に差し込まれ製造できる。当該容器は、圧力下で密閉された及び当該液体で充填された新規の又は中古のドリルパイプの１個以上のジョイント、圧力下で密閉された及び当該液体で充填された新規の又は中古のドリリングケーシングの１個以上のジョイント、又は、圧力下で密閉された及び液体で充填された管の１個以上の長さ、であることができる。当該管は、例えば金属又はポリマーを含む、いかなる適切な物質から製造できる。当該容器は、取り外し可能なパッカー又は取り外し可能なシールで密閉できる。
【００３５】
当該容器は、囲いドリルホール中又はオープンドリルホール中に設置できる。当該ドリルホールは、ボーリング泥水又はコンクリートで当該システムの表面と頂上との間で密閉できる。もしも当該容器が囲いドリルホール中に設置されるならば、当該リザーバーからの炭化水素の製造を開始するのが適切である時、後に製造坑井を同じ囲い坑井中に設置できる。
【００３６】
これらの容器は、外側の容器のいかなる裂け目も当該液体を簡単に解放してそしてそれを局在化した堆積物中に分散するであろうという点で、フェイルセーフである。当該容器はその後、機能を中止してそして管の深い埋没スタブになるであろう。埋没深さ、圧力、及び充填液体の適切な選択により、これらの容器は当該リザーバーを過熱しないであろう。
【００３７】
当該地熱ゾーンから当該リザーバー内への受動性の熱交換を可能にする当該液体及び蒸気の循環用垂直閉ループ循環路を、当該容器は形成する。そういう次第なので、当該容器は当該リザーバーを加熱して当該リザーバー内の所望の結果を生み出す。例えば、重質油又はタールサンドリザーバーでは、当該容器は当該リザーバーを加熱して炭化水素製品の粘度を低減する。天然ガス水和物リザーバーでは、当該容器は当該リザーバーを加熱して解離への界面により近いがそれを横切らずに当該水和物を移動させる。その後、制御されたやり方及び適切な時間で、当該水和物からの天然ガスの製造を向上させる方法の一部として解離が促進され得る。
【００３８】
当該容器は、内部表面及び／又は外表面上で保護材で処理され得る。これらの保護材は、埋没されている環境から当該一体容器を保護できる。これらの保護材は、当該液体から当該容器の内部表面も保護できる。これらの保護材は、絶縁でもあることができ、そして、当該液体を使用する当該熱交換用に適切な環境を提供する上でのアシストもできる。そういう次第なので、当該保護材はさび止め、絶縁性などであることができる。
【００３９】
当該地熱ゾーンから当該リザーバーへの熱の伝導を最大にするために、当該容器は、当該頂上部よりも下に及び当該底部よりも上に１個以上の内部に又は外部に絶縁された部分を含むことができる。絶縁材は、管壁間に発泡又は真空を場合により有する、二重管などの様々の手段から成ることができる。様々の組成の発泡絶縁材の適用も可能である。当該絶縁部分は当該容器の長さに沿って連続的又は割り込まれていることができ、そして、単層又は多層絶縁材及びそれらの組合せから成ってもよい。
【００４０】
当該容器は、容器の長さに沿って垂直から水平への間のいかなる角度又は角度の組合せで当該地熱ゾーンから当該リザーバーに延びて地面中に差し込まれることができる。当該容器は、角度が当該容器の全体の長さにわたって一致していないような曲線部分を含有できる。ある形態では、当該容器は、４５°と垂直との間の角度で差し込まれる。当該角度は、当該液体を蒸発及び凝縮してそして当該地熱ゾーンから当該リザーバーに熱を移動するのを可能にすることが必要である。
【００４１】
当該容器は、底と頂上部との間及びシステムと周囲の地面との間の当該熱移動特性及び／又は効率を向上させるための追加の構成要素を含むことができる。例えば、当該容器は、当該液体の蒸発及び凝縮をアシストするための内部の邪魔板又はプレートを含むことができる。当該容器は、外部のフィン又はプレートも含むことができる。特に、さらされた表面領域を増大することにより、システムと周囲の地面との間当該熱移動を延ばす及び向上させるために頂上及び／又は底部にこれらの外部のフィン又はプレートを配置するのが望ましくてもよい。これらの追加の構成要素は、当該容器中に、それが差し込まれる前又は差し込まれた後のいずれかに、設置できる。
【００４２】
当該容器は、地面中に差し込むことができ、それにより、当該容器は１つよりも多いリザーバーを横切ることができる。そういう次第なので、当該容器は、追加のリザーバー内に上部を有する。この上部は、当該頂上部とは別個であり、そして、当該追加のリザーバーは、当該頂上部が置かれている当該リザーバーとは別個である。この例では、当該容器は、当該地熱ゾーンの当該底部よりも上の領域に及びリザーバー間の当該容器の領域に、絶縁材を含むことができる。
【００４３】
容器を含む炭化水素リザーバーの製造を開始するシステムで利用される当該容器の４個の形態（Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤ）が図１に例証される。容器Ａは、当該リザーバー（１００）より下の地熱ゾーンにある底部（４００）及び当該リザーバー（１００）内の頂上部（３００）を含む容器を例証する。当該容器は、当該容器の頂上部への蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する当該容器の底部で蒸発する液体（２００）で部分的に充填される。当該熱は、当該蒸気が当該容器内で液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該容器の当該頂上部で放散され、当該リザーバーを加熱し及び当該リザーバーの温度を上昇させる。
【００４４】
容器Ｂは、当該液体（２００）の蒸発及び凝縮をアシストするための内部の邪魔板又はプレート（５００）を持つ容器を例証する。当該内部の邪魔板又はプレート（５００）は、当該リザーバー（１００）内の当該頂上部（３００）と当該リザーバー（１００）より下の当該地熱ゾーンの当該底部（４００）との間に設置される。
【００４５】
容器Ｃは、当該地熱ゾーンから当該リザーバーへの熱の伝導を最大にするために、当該頂上部（３００）よりも下で当該底部（４００）よりも上に絶縁部分（６００）を持つ容器を例証する。
【００４６】
容器Ｄは、容器が２つのリザーバー（１００及び１１０）を横切るように地面中に差し込まれている容器を例証する。当該２つのリザーバー（１００及び１１０）は別個である。当該容器は、当該リザーバー（１００及び１１０）より下の地熱ゾーンに底部（４００）を、当該リザーバー（１００）内に頂上部（３００）を、及びリザーバー（１１０）との中間部分を、含む。当該容器は、蒸気を形成する当該容器の当該底部で蒸発する液体（２００）で部分的に充填される。当該容器は、リザーバー（１００及び１１０）間の当該容器の領域に絶縁材（６２０）を、当該地熱ゾーン中の当該底部（４００）よりも上の領域に絶縁材（６１０）を、含む。
【００４７】
これらの例証は、限定することを意図していない。当該容器は、当該地熱ゾーンから当該リザーバーへの熱の伝導を最大にするであろう外部のフィン又はプレートなどの他の構成要素を、当該底部（４００）及び／又は当該頂上部（３００）に含んでもよい。
【００４８】
これらの１個以上の容器を含む当該システムは、リザーバーの製造を開始する方法で利用される。当該方法は、ａ）リザーバーを設置する工程；ｂ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面中にそしてそれらからリザーバー中へ上向きに延びた１個以上の密閉された細長く中空管状の容器を差し込む工程；ｃ）当該リザーバーより下の地熱ゾーンから当該リザーバー内に熱を移動する工程；及びｄ）当該リザーバーの温度を上昇させる工程、を含む。当該容器は、当該リザーバーより下の地熱ゾーンにある底部及び当該リザーバー内の頂上部を含む。当該容器は、蒸気を形成する底部で蒸発する液体で部分的に充填される。当該容器の頂上部への蒸気の対流によって熱を移動し、当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該容器の当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散される。周囲のリザーバー中に放散する当該熱は、当該リザーバーの温度を上昇させる。
【００４９】
ここに記載するように、当該リザーバーは、天然ガス水和物リザーバー、重質油リザーバー、又はタールサンドリザーバーであることができる。一形態では、当該リザーバーは天然ガス水和物リザーバーである。設計パラメーター、実際の地表下条件、当該容器の地面中の時間などに依存して当該リザーバーの有意な粘度減少又は相転移内に製造開始が延びてもよく、延びなくてもよい。
【００５０】
当該リザーバーは、従来の方法によって設置できる。タールサンドリザーバーがカナダ及びベネズエラで一般的に見つかる。天然ガス水和物は、深水の深い海洋及び永久凍土環境の一般的な構成要素である。当業者は、開発のための設置及びサイズの適切なリザーバーを確認できる。
【００５１】
本発明の方法のある形態では、当該リザーバーが天然ガス水和物リザーバーであることができ、及び、当該リザーバーの温度を上昇させることができ、当該リザーバーが解離への界面により近いがそれを越えずに動き得る。適切な時、製造を向上させる方法は、当該天然ガス水和物リザーバーの圧力を減少すること及び／又はＮＧＨ相安定性境界を超えて温度を増大させることを更に含むことができ、解離を開始し、天然ガスを製造し、そして、当該水和物から製造された当該天然ガスを集めることができる。１立方メートルの天然ガス水和物は０．８立方メートルの水及び１７０立方メートルまでの天然ガスを含有する。
【００５２】
当該深水の深いクラスレート及び永久凍土リザーバーは、それぞれ、海底及び陸表面よりも下の比較的浅い深さであり；その結果、当該リザーバーの製造を開始するための多数の当該容器の配置及び穿孔は比較的安価であろう。製造を開始する当該方法では、当該天然ガス水和物リザーバーが最適の製造条件にあるまでの期間自動的に作動できるように、当該容器の大きな広がりが設置可能である。この期間は、数日から数月や数年の範囲であることができる。当該リザーバーの製造を開始する準備ができた時、製造坑井の設置のために囲い穴を使用できる。製造の間に、残りの容器が当該リザーバーに熱を添加し続けるであろう。それにより、二次的な水和物が形成して製造坑井への流れをブロックすることを妨げるであろう。更に、それらの容器が設置されてそしてこれらの容器が次の製造開発領域に再設置可能である領域で製造が開始する時、当該容器のトランチを除去できる。
【００５３】
製造を開始する方法の他の形態では、当該リザーバーは重質油リザーバーであることができ、そして、当該リザーバーの温度は上昇でき、それにより、重質油の粘度は減少する。重質油の粘度は、当該重質油が自由に流れる点に減少できる。製造開始は、有意な粘度減少中に延びてもよく、又は、これは製造中に起こってもよい。適切な時に、製造を向上させる方法は、加熱された重質油が坑内穴に流れること及び当該重質油を集めることを含むことが可能である。
【００５４】
製造を開始する方法の他の形態では、当該リザーバーはタールサンドリザーバーであることができ、そして、当該リザーバー中の炭化水素が固体から液体に最終的に変更するように当該リザーバーの温度を上昇できる。当該温度は、当該リザーバー中の炭化水素が固体から液体に変更する点まで、上昇し続けることが可能である。製造開始は相転移中に延びてもよく、又は、相転移の点は製造中に起こってもよい。製造を向上させる当該方法は、液化タールサンド炭化水素を坑内穴に流すこと及び液化タールサンド製品を集めることを含むことができる。
【００５５】
地熱勾配及び予想されたシーリング圧に基づいて、適切な圧力で適切な沸点を有する液体を選択し、当該地熱ゾーンの温度で及び／又はそれよりも下での沸騰を可能にし、及び、当該リザーバーの温度で又はそれよりも下での凝縮を可能にする。
【００５６】
当該密閉された細長く中空管状の容器は、それらから当該リザーバー中へ上向きに延びてそして当該リザーバーより下の地熱ゾーンで地面中に差し込まれている。当業者は、当該シーリング圧及び当該液体の特性を使用する当該リザーバー内への当該リザーバーより下の当該地熱ゾーンからの熱移動を実現するために当該容器を差し込む深さを計算できる。
【００５７】
当該液体は、当該頂上部への当該蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する当該容器の底部で蒸発する。当該熱は、当該蒸気が液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該頂上部で放散される。このサイクルは繰り返され、当該地熱ゾーンから当該リザーバーに熱が無制限に移動する。
【００５８】
より深い地面中から当該リザーバーへの熱の移動は、当該リザーバーの温度を上昇させる。当該リザーバーの温度の上昇は、選択された当該リザーバーに依存して、当該リザーバー内の炭化水素リザーバーの変化を引き起こす。上記したように、当該リザーバーが重質油リザーバーである時、温度が上昇して当該油の粘度が減少する。当該リザーバーがタールサンドリザーバーである時、当該温度が上昇して、炭化水素製品の固体から液体への相変化を最終的に引き起こす。当該リザーバーが天然ガス水和物リザーバーである時、当該温度が上昇して、当該リザーバーが解離への界面により近いがそれを越えずに動く。本方法では、温度の上昇及び炭化水素リザーバーの特徴の初期の変化は、製品を得てそして当該リザーバーを開発することと関連する最終的な製造コストを低減する。
【００５９】
当該リザーバーの加熱を実現する、製造の当該初期の開始は、炭化水素リザーバーの全体的な製造中に組込まれて考慮される。
【００６０】
図２は、海底よりも下に設置された天然ガス水和物リザーバー（１００）の製造を開始するシステムを例証する。図２の当該システムは、２つの容器（Ａ及びＢ）を含む。図２は、海（１０）の表面及び海底（２０）を例証し、そして、当該容器（Ａ及びＢ）は海底中に差し込まれる。
【００６１】
容器Ａは、ボーリング泥水又はコンクリート（３０）と共にシステム（４０）の頂上と表面（２０）との間に密閉されたたドリルホール中に設置される。容器Ａは、当該リザーバー（１００）より下の地熱ゾーンに底部（４００）及び当該リザーバー（１００）内に頂上部（３００）を含む。当該容器は、当該容器の当該頂上部への当該蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する当該容器の当該底部で蒸発する液体（２００）で部分的に充填される。当該熱は、当該蒸気が当該容器内に液体に凝縮して戻り及び当該底部に下向きに流れる時に、周囲のリザーバー中に当該容器の当該頂上部で放散され、当該リザーバーを加熱し及び当該リザーバーの温度が上昇する。
【００６２】
容器Ｂは、再投入メカニズム（５０）で密閉された囲いドリルホール中に設置され、それにより、当該リザーバーからの炭化水素の製造を開始するのが適切である時、後に製造坑井を同じ囲い坑井中に設置できる。容器Ｂは、取り外し可能なパッカー又は取り外し可能なシール（６０）で密閉される。容器Ｂは、当該リザーバー（１００）より下の地熱ゾーンで底部（４００）及び当該リザーバー（１００）内の頂上部（３００）も含む。当該容器は、当該容器の当該頂上部への当該蒸気の対流を経由して熱を移動し及び蒸気を形成する当該容器の当該底部で蒸発する液体（２００）で部分的に充填され、当該熱は、周囲のリザーバー（１００）中に放散される。
【００６３】
本発明がそれらの特定の形態に関連して及び詳細に記載されてきた一方で、それらの範囲及び本質から離れることなく様々の変更及び修正をできることが、当業者には明白であろう。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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