(57)【要約】  環境温度で天然ガスの液化により天然ガスを輸送する方法が、環境温度及び環境圧力で安定な液体である炭化水素と高圧で天然ガスを混合することによって達成される。炭化水素液体は、原油又は原油の蒸留物であることができる。この方法は、液化：環境温度及び高圧力で天然ガスを炭化水素液体と混合して、炭化水素液体に溶解した天然ガスを含む液体混合物を生成する工程と、出荷：海洋タンカーを用いて液体混合物を輸送する工程であって、この間、液体混合物は、環境温度及び高圧力で維持される工程と、再ガス化：目的地で、液体混合物の圧力を低下させることによって液体混合物からガスを放出する工程と、を含む。炭化水素液体は、複数回使用することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環境温度及び環境圧力で炭化水素液体を供給する工程と、
環境温度及び高圧力で天然ガスを前記炭化水素液体と混合して液体混合物を生成する工程であって、前記液体混合物は、前記炭化水素液体に溶解した前記天然ガスを含む工程と、
第１の地点から第２の地点へ海洋タンカーを用いて前記液体混合物を輸送する工程であって、この間、前記液体混合物は、環境温度及び前記高圧力で維持される工程と、
前記第２の地点で、前記液体混合物の圧力を低下させることによって前記液体混合物からガスを放出する工程と、
を含む、天然ガスを輸送するプロセス。
【請求項２】
前記炭化水素液体は原油である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記炭化水素液体は原油の蒸留物である、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記混合工程は、２０体積超の前記天然ガスを１体積の前記炭化水素液体に混合する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記高圧力は１０００ｐｓｉａを超える、請求項１に記載のプロセス。
【請求項６】
前記混合工程の前に、脱水及び硫化水素除去を含む前記天然ガスを調整する工程を更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項７】
前記混合工程は、前記海洋タンカーで行われる、請求項１に記載のプロセス。
【請求項８】
前記混合工程は、バッファー貯蔵タンクで行われ、前記プロセスは、前記バッファー貯蔵タンクから前記海洋タンカーに前記液体混合物を積載する工程を更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記混合工程は、大量の前記炭化水素液体を環境温度で混合タンクに積載する工程と、
前記混合タンクの底部地点から前記炭化水素液体を介して高圧で前記天然ガスをろ過し、ガス／炭化水素液体の分離を防止するために前記混合物を循環させる工程と、
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記混合タンクは、前記海洋タンカー又はバッファー貯蔵タンクである、請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記混合工程は、前記天然ガスを環境温度で圧縮して混合タンクに入れる工程と、
高圧で前記炭化水素液体を液滴又はミストの形態で前記混合タンクにポンプで送る工程と、
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記混合タンクは、前記海洋タンカー又はバッファー貯蔵タンクである、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記脱ガス工程は、
パイプ系を介して前記タンカーから前記液体混合物を１つ以上の油−ガスセパレーターに移動させる工程であって、前記セパレーターは、環境温度、及び、前記海洋タンカーの圧力よりも逐次的に低い圧力にあり、且つ、前記液体混合物は、前記セパレーターにおいてガスと液体に分離する工程と、
前記セパレータータンクから前記ガス及び前記液体をパイプで送る工程と、
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記放出工程は、
前記タンカーから前記水の一部又はすべてを排出する工程であって、ガスが、前記液体混合物から前記水の排水によって形成されたガスのキャップ空間に分離される工程と、
前記ガスが、前記ガスのキャップ空間を連続して満たす間、前記海洋タンカーから前記ガスのみをパイプで送り、前記海洋タンカーに前記液体炭化水素を残す工程と、
を含む脱ガス工程、を含む、前記輸送工程の前に、前記タンカーにおいて大量の水を積載する工程を更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記脱ガス工程は、
前記タンカー貨物倉の底部に水をポンプで送り、前記貨物倉の高圧を維持しながら前記貨物倉から前記ＤＮＧを移す工程と、
パイプ系を介して前記タンカーから前記液体混合物を１つ以上の油−ガスセパレーターに移動させる工程であって、前記セパレーターは、環境温度、及び、前記海洋タンカーの圧力よりも逐次的に低い圧力にあり、且つ、前記液体混合物は、前記セパレーターにおいてガスと液体に分離する工程と、
前記セパレータータンクから前記ガス及び前記液体をパイプで送る工程と、
を含む、請求項１に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスの輸送に関し、特に、液体炭化水素における溶液による天然ガスを輸送するプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国の天然ガスの供給は、最終的に米国の天然ガスの輸出を保証するように、いわゆる、これまでになかった即ち「シェールガス」の生産により、かなりの速度で増加している。天然ガスのオフショア輸出は、米国以外での既成産業であるが、米国は現在、オフショアで天然ガスを輸出していない。２０１４年の世界の天然ガス生産の１０％は、液化天然ガスであるＬＮＧとして海上輸送を介して輸送された。カタール、マレーシア、インドネシア、ナイジェリア、及びオーストラリアなどの主要な輸出国は、国内需要を大きく超える量を生み出す大規模な天然ガス田を所有する。海上輸送を介した天然ガス輸入市場は、主として、日本、中国、韓国、インド、及び台湾においてある。
【０００３】
米国の国内供給が需要を超える状態が、起こり始めている。米国の天然ガス生産及び消費は、世界のデータに最も影響を与え、２０１４年に、米国は、世界の総量の２２％で生産及び消費の状態を維持した。２つのその他の国、中国及びロシアだけは、世界の生産又は消費の５％超を占めた。従って、米国の天然ガスの過剰供給状態は、相当な量を国際的な天然ガス市場に潜在的にもたらす可能性がある。
【０００４】
結果として、米国の天然ガスのオフショア海上輸送は、米国の産業及び政府が引き受けている。ひいては、米国の天然ガスの海上輸送の経済的効率を改善することが、重要な取り組みである。本発明は、その取り組みに寄与する。
【０００５】
天然ガスの陸上輸送は、パイプラインによってほとんど独占的に行われる。しかしながら、高額な費用のパイプライン及び施設材料及び据付費用のため、天然ガスは、広大な水域に渡るパイプラインによって輸送されることはない。従って、天然ガスの海洋を跨ぐ輸出は、船舶による個別の積荷で独占的に行われる。
【０００６】
パイプライン輸送は、高圧の起点からより低圧の販売地点までの連続した流れでガスを流すことからなる。陸路でタンクローリー又は鉄道によって個別の積荷でガスを輸送するより、パイプラインを通して連続した流れを流すことは、著しくより費用効率がよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
個別の輸送（船舶、鉄道、又はタンクローリー）は、天然ガスの場合より炭化水素液体の場合により適切であり、その理由は、原油、ガソリン、ディーゼル、又は灯油などの液体炭化水素の単位体積は、天然ガスの単位体積より著しく大きい量のエネルギーを含むからである。例示のために、大気圧及び環境温度で、同様な発熱値は、１０００立方フィートの天然ガスに対して、１立方フィートの原油に含まれる。従って、１つの同様な原油の積荷と同等のエネルギー量を輸送するために、環境条件での１０００回の天然ガスの個別の輸送が行われなければならない。
【０００８】
従って、所定のガス発熱値が環境条件でのものより非常に少ない量を占めることが、天然ガスの実現可能な個別の出荷には必要である−天然ガスの密度は増加しなければならない。現在、これは、液体になるガスの温度を十分に低下させることによって、又は、ガス状の形態のままであるが著しくより少ない量を占めるように、十分な圧力で環境温度にてガスを圧縮することによって、環境圧力で商業的に達成される。現在、これらは、天然ガスの個別の輸送において、それぞれ、液化天然ガス−ＬＮＧ、及び圧縮天然ガス−ＣＮＧを生産するために利用される２つの基本となる物理的方法である。
【０００９】
現在、ＬＮＧは、天然ガスの海上輸送の商業的に実現可能な方法である。ＣＮＧは、これまでの５０年での多数の提案されたプロジェクトにもかかわらず、現在まで商業的に可能な海上輸送のオプションではなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、天然ガス、ＬＮＧ、及びＣＮＧのオフショア輸送のための２つの一般的な構想に対する代替を提供する。
【００１１】
代替プロセスは、環境温度及び環境圧力で液体である炭化水素混合物と高圧で天然ガスを混合することによって達成される、環境温度での天然ガスの液化である。原油は、環境条件で液体である最も一般的及びおそらく最も適切な炭化水素混合物である。しかしながら、その他の充分な炭化水素混合物は、環境条件で液体である原油の蒸留された生成物を含むことができる。
【００１２】
本発明の実施形態によれば、ガス相が天然の周知である炭化水素ガス−液体相平衡現象を介して液相になる、環境温度、及び、大気圧を超える圧力で、輸送される天然ガスは、炭化水素液体原料と混合される。ガスが原油の液体に「溶解」することから、天然ガス−原油相平衡が歴史的に最も広く研究されている、石油工学の基準における用語から借りて、混合輸送液体状態は、適切には、溶存天然ガス、又はＤＮＧと名付けられている。
【００１３】
この用途の残りにおいては、輸送される天然ガスが混合される炭化水素液体は、液体炭化水素、「ＬＨ」と称されることになる。ＬＨは、環境温度及び圧力で液体である。ＬＨの例としては、任意の原油、並びに、ガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル、燃料油、又は、油田及びガス井掘削産業において非水性掘削液を配合するために使用される液体などの、環境条件で液体である原油の任意の蒸留された誘導体が挙げられる。
【００１４】
ＤＮＧは、輸送される、液化された、天然ガスと混合されるＬＨからなる液体である。環境温度及び高圧力で、ＤＮＧは、存在し輸送される。実現可能なＤＮＧ圧力は、現在の船舶圧力定格に対して高い−３５００ｐｓｉｇにほぼ等しい場合がある。従って、高圧液体の安全な輸送のための新規な船舶設計及び構成は、ＤＮＧの実現可能性を達成するために必要とされることになる。
【００１５】
環境圧力まで高圧力を解放することによって、液化天然ガスは、環境温度で輸送目的地点において再ガス化される。
【００１６】
ＤＮＧプロセスは、２つの一般的な海上輸送の構想、ＬＮＧ及びＣＮＧと基本的に異なる。ＬＮＧは、大気圧及び極低温における天然ガスの液化による液体である。ＣＮＧは、高圧力及び環境温度での天然ガスの圧縮によるガスである。ＤＮＧは、高圧力及び環境温度でのＬＨに溶解した天然ガスの溶液による液体である。
【００１７】
又、再ガス化されるＤＮＧガスが必ずしも液化されるガスと同一であるというわけではないという点で、ＤＮＧプロセスは、２つの一般的な構想と異なる。ＬＨとの混合は、天然ガス組成を変化させ、その程度は、別々のＬＨ及び天然ガス組成に依存する。仕向け港で分配されるＬＮＧ及びＣＮＧガスは、船舶に入ったものと同一である−ＬＮＧ及びＣＮＧプロセスは、輸送された天然ガス組成を変化させない。
【００１８】
ＬＮＧは、ＤＮＧより著しく小さい（〜１／３）体積を占めるが、本発明の実施形態によるプロセスは、環境温度で行われ、従って極低温及び冷凍設備及び動力を必要としないので、ＬＮＧプロセスよりも潜在的にかなりの費用上の有利性を有する。
【００１９】
又、ＤＮＧは、ＬＮＧの場合と同じ天然ガスの大規模な調整、即ち、酸性ガスの二酸化炭素と硫化水素の除去、窒素と水銀の除去、及び脱水を必要とすることはない。この従来のＬＮＧの調整は、極低温での液化中に二酸化炭素と水が凍結し固体になり、詰まり、並びに関連した安全上の危険性及び設備の損傷を招く可能性があることから、製品仕様を満たし、腐食を避け、設備の詰まりを避けるために必要である。ＤＮＧプロセスは、腐食を最小限に抑えるために脱水及び硫化水素の除去を必要とする場合があるが、その他の調整プロセスは、必要とされないであろう。
【００２０】
ＤＮＧは、ＬＮＧにおいて必要な炭化水素分別を必要としない。メタン、エタン、又はプロパンの液化温度より凝固点が高いことから、プロパンよりも重い炭化水素留分は、ＬＮＧの場合には大幅に低減されなければならない。詰まり、関連した安全上の危険性及び設備の損傷を避けるために、ＬＮＧプロセスの間、固体凍結炭化水素の形成を避けなければならない。
【００２１】
天然ガスの調整と分別に必要な設備とプロセスは、ＬＮＧのプロジェクトの資本費用と操業費用の総計の大きな部分、約１０％を占める。
【００２２】
不純物を含む原料の天然ガスのすべての成分は、ＬＨに可溶である。従って、ＤＮＧプロセスは、調整又は分別、並びに関連した設備を必要とすることはない。
【００２３】
油田操業で標準的である比較的少ない費用の圧縮設備を使用して、積載港でＤＮＧを調整することができ、又、油田操業で標準的である比較的少ない費用の分離設備を使用して、仕向け港で再ガス化することができる。
【００２４】
本発明は、体積減少においてＣＮＧプロセスに類似しているが、ＣＮＧがガスであり、且つ、ＤＮＧが液体である点で基本的に異なる。ＤＮＧがＣＮＧから商業的に区別される場合、ＤＮＧは液体であることが主な理由であると予想される。液体出荷用コンテナの能力、特に大型の高圧船舶の費用効率のよい建設において技術的及び安全性についての発展が進んだ場合、並びに、これらの船舶がガス輸送に比べて液体輸送において技術的、安全上の、環境的、及び経済的利点を提供する場合、ＤＮＧプロセスは、ＣＮＧより高い営利性を達成することができる。
【００２５】
２つのＤＮＧ輸送範例が、実施されることができる。第１に、ＬＨの貨物は輸送される天然ガスと混合されて、積載港でＤＮＧを形成することができ、こうしたＬＨ貨物は複数のＤＮＧの海洋を跨ぐ航行に使用される。それぞれの航行の際にＬＨに溶解された天然ガスは、仕向け港で分配のために再ガス化されることができる。海洋を跨ぐ輸送を対象とした別の大量の天然ガスと混ぜ合わせられる積載港へ輸送され戻されるＬＨは、船舶上に留まることができる。原油は、市場価格でいつでも販売されることができる。
【００２６】
或いは、ＬＨは、最初の到着時に、仕向け港で再ガス化された天然ガスとともに放出され販売されることができ、複数の航行で使用されることはない。次いで、船舶は、空で積載港に戻り、新たなＬＨの貨物を引き取ることができ、その後、海洋を跨ぐ輸送を対象とした大量の天然ガスと混合されることができる。
【００２７】
本発明の更なる特徴及び利点が、以下の記載において説明され、且つ、一部はその記載から明らかであり、或いは、本発明の実施によって習得されることができる。本発明の目的及びその他の利点は、本明細書及びその特許請求の範囲並びに添付の図面で特に指摘された構造により実現され達成されるであろう。
【００２８】
具体化され且つ広範に記載されるように、これら及びその他の利点を実現するために、且つ、本発明の目的に従って、本発明は、天然ガスを輸送するプロセスを提供し、これは、環境温度及び環境圧力で炭化水素液体を供給し、環境温度及び高圧力で天然ガスを炭化水素液体と混合して液体混合物を生成する工程であって、液体混合物は、炭化水素液体に溶解した天然ガスを含む工程と、第１の地点から第２の地点へ海洋タンカーを用いて液体混合物を輸送する工程であって、液体混合物は、環境温度及び高圧力で維持される工程と、第２の地点で、液体混合物の圧力を低下させることによって液体混合物からガスを放出する工程と、を含む。
【００２９】
以上の概略的な記載及び以下の詳細な記載は、いずれも、例示及び説明を目的としており、特許請求された本発明の更なる説明を提供することを意図したものであることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態によるＤＮＧタンカーにおける天然ガスとＬＨの混合のプロセス及び設備を概略的に示す。
【図２】陸上混合施設における天然ガスとＬＨの混合のプロセス及び設備、並びに、本発明の別の実施形態によるＤＮＧタンカーへのＤＮＧ液体のその後の積載を概略的に示す。
【図３】本発明の一実施形態による陸上での分離による天然ガスの再ガス化のプロセス及び設備を概略的に示す。
【図４】本発明の別の実施形態によるＤＮＧタンカーにおける天然ガスの再ガス化のプロセス及び設備を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の実施形態は、任意の温度で任意のＬＨとガス−液相平衡状態にあることができる、任意の天然ガスの基本的な物理的特性を使用する。
【００３２】
即ち、例えば、環境温度で大量の任意の天然ガスが、任意のＬＨと混合され、十分に加圧される場合、天然ガスは、ＬＨの成分である液体になる。ガス相が液体になるにつれて、ＬＨの体積の「膨張」が発生する。ＬＨは膨張したが、環境温度で、遊離のガス相を含まない−１００％の液体である。
【００３３】
又、ＬＨと混合される更なる量の天然ガスは、充分な更なる加圧で、且つ、臨界的に環境温度で液体になる。ガスのＬＨへの継続的な添加及び圧力の上昇は、最終的にガスになる混合物をもたらす。しかしながら、ＬＨと天然ガスの組成が知られており、相平衡現象がよく理解され、確実に予測されることから、ガス化のこの地点は、確実に予測され回避されることができる。
【００３４】
原油−天然ガスの普遍的な運搬媒体
ＬＨ代替、即ち原油の蒸留生成物と比較して、少ない費用で一般的であることを考えると、技術的に且つ経済的に最適なＬＨは原油である。原油の処理された蒸留物は、地理的には、精製所を起点として送らなければならず、且つ、実際には、一般的には市場を確立し専用していることから、原油より高価でありより一般的ではない。
【００３５】
原油は、環境条件で液体であり、石油と呼ばれる流体を起源とし、地下貯蔵部に留まる、天然の炭化水素混合物である。石油は、続成作用及びクラッキングとして知られる自然のプロセスを通じて、高圧と高温で古代の有機物から形成され、地質時代に区画された期間に渡り発生した。
【００３６】
石油工学用語では、天然ガスは、原油に「可溶」であると示されている。これは、高圧で原油に「溶解する」、即ち液化する。こうした「溶解性」は、石油工学の基準で徹底的に検討された現象である。
【００３７】
天然ガス及び原油は、どちらの組成物又は地下起源物であっても、普遍的に可溶である。任意のガス田からの任意の組成の任意の天然ガスは、任意の油田からの任意の原油に可溶である。テキサスで生産される天然ガスは、サウジアラビアで生産される原油に可溶である。これは、２つの同一の原油組成物が存在しないにもかかわらず、当てはまる。すべての原油は、指紋と同じく特異的なものであり、すべてが、任意の天然ガスと相平衡にあることができる。
【００３８】
すべての原油及び天然ガスは、炭化水素成分を共有している。天然ガスは、主として、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、及びより少ない量のヘキサン及びヘプタンである。すべての天然ガスは、少なくともメタンから、且つ、その他の炭化水素であるエタンからヘプタンの一般的にはいくつかのものから、更に必ずしもそうでないがこれらのすべてからなる。メタンは、「最も軽い」成分であり、且つ、ヘプタンは、典型的には、より小さい（軽い）からより大きい（重い）までの、分子量に応じてランク付けされた天然ガスの中の「最も重い」成分である。
【００３９】
すべての原油は、これらの少数の主要なガス状成分、及びより多くのより重い炭化水素成分のいくつか又はすべてを含む。
【００４０】
これらの成分のそれぞれは、天然ガス又は原油が混合される相対的な量に関わらず、ガス／液相平衡を達成する。
【００４１】
天然ガスの成分の全部が、原油又は一般的なＬＨに存在して液化される必要はない。例えば、メタンを含まない原油からなるＬＨは、純粋なメタンである天然ガスを更に液化することができる。同様に、メタンガスは、メタンを含まないガソリンにて液化されることができる。
【００４２】
実際に、天然ガスは、炭化水素又はそうでない任意の液体に可溶である。しかしながら、液体がＬＨである場合、所定の高圧で溶解されることができる天然ガスの質量は、最大である。
【００４３】
天然ガス不純物、即ち、最も一般的には、窒素、二酸化炭素、及び硫化水素である非炭化水素成分は、一般的には又、原油に存在し、従って又、天然ガスにおけるかなりの濃度のこれらの不純物が、原油に溶解可能である。
【００４４】
従って、原油、並びに、ガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル、又は燃料油などの、環境温度及び圧力で安定な液体炭化水素である任意の原油蒸留物は、天然ガスにおける最大のＤＮＧ貯蔵能力をもたらし、且つ、重要なことに、普遍的な利用可能な貯蔵媒体である。
【００４５】
原油及び天然ガスの分類
石油は、高温及び高圧で地下貯蔵部において６つの一般的な形態で生成する。
・重油
・黒油
・揮発油
・逆行性ガス
・湿潤ガス
・乾燥ガス
【００４６】
本出願で参照される「原油」は、標準的な油田分離プロセスを受ける石油から得られる、環境圧力及び温度で安定である液体炭化水素として定義される。本出願で参照される原油は、ガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル、燃料油、又は非水性掘削液などの生成物を生成する蒸留プロセスから得られない。
【００４７】
前述で列挙した６種類の石油のうち、最初の５種類は、標準的な油田分離プロセスの適用後、環境温度及び圧力で安定な液体である炭化水素液体を生成する。
【００４８】
含意されるように、乾燥ガスは、環境温度及び圧力で炭化水素ガスのみを生成し、炭化水素液体を生成しないため、ＬＨとして機能することはできない。
【００４９】
黒油は、世界的に最も一般的な原油である。重油は、黒油と比較して、より高い割合の高分子量の炭化水素からなり、世界の原油資源のかなりのシェアを含む。重油は、カナダやベネズエラなどの国々で一般的である。揮発油は、黒油と比較して、より高い割合の低分子量の炭化水素からなる。揮発油と黒油は、世界の多くの地域、特に、米国の「シェールオイル」貯蔵部で産出される。
【００５０】
逆行性ガス及び湿潤ガスは、主として地下貯蔵部のガスであるが、環境条件ではコンデンセートとして知られている安定した液体を生成する。コンデンセートは、世界の多くの地域、特に、米国のシェールオイル貯蔵部で逆行性ガス及び湿潤ガスから生成される。
【００５１】
重油、黒油、揮発油、又はコンデンセートは、本明細書で参照される「原油」を含む。又、原油は、これらの液体のいずれかの混合物からなることができる。
【００５２】
前述で参照された基本的な油田分離プロセスは、井を介して地下の流体を表面に運ぶことによって達成される通常の標準的な油田相分離プロセスであり、この条件は、地下貯蔵部のものよりも常に低い温度及び圧力である。
【００５３】
重油、黒油、又は揮発油が、井を流れる際の温度及び圧力の低下により、炭化水素ガスが放出される。このガスは「随伴ガス」と称される。井において表面に流れる際の逆行性ガス又は湿潤ガスの温度及び圧力の低下は、コンデンセートをガスから放出させる。
【００５４】
表面に達すると、次いで、流体は、セパレーターと称される大きな容器を通って導かれる。セパレーターは、流れるガス及び液体混合物の速度を低下させて、その結果、任意の原油−重油、黒油、揮発油、又はコンデンセート−が、容器底部に浮力によって落下し、環境温度及び圧力で貯蔵タンクに、又は別のセパレーターに導かれる。ガス−逆行性、湿潤、乾燥、又は随伴−は、セパレーター上部に通気され、販売用の高圧ガスパイプラインに導かれる。油田分離は、多くの場合に、２つ以上のセパレーターからなり、それぞれ、上流のセパレーターの液体炭化水素を連続的に摂取し、徐々に圧力及び温度を低下させる。
【００５５】
乾燥ガス、逆行性ガス、湿潤ガス、又は随伴ガスは、本出願に記載のプロセスによって輸送される「天然ガス」を含む。
【００５６】
ＤＮＧの体積減少
ＬＮＧプロセスと比較して、ＤＮＧプロセスによって理論的に達成される体積減少はより小さいが、ＣＮＧプロセスのものに匹敵する。
【００５７】
ＬＮＧプロセスは、環境圧力で極低温液化を介してガス体積を約６００倍減少させる。即ち、調整され分別された天然ガスの６００標準状態立方フィート（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｕｂｉｃ  ｆｅｅｔ）（圧力及び温度の特定の環境条件における体積は、標準状態立方フィート又はｓｃｆと称される）は、液化後、１立方フィート（ｆｔ３）の液体体積に減少されることができる。この減少量は、「圧縮比」と称することとする。ＬＮＧは、ｆｔ３当たり６００ｓｃｆの圧縮比を有する。
【００５８】
環境温度のＣＮＧ圧縮比体積は、圧力及びガス組成に依存する。環境温度のＤＮＧ圧縮比は、圧力、並びに天然ガス及びＬＨの両方の組成に依存する。
【００５９】
以下の表（表ＩＩ〜表ＩＶ）は、−２６０°Ｆ及び大気圧で、ＬＮＧで達成された約６００倍の減少と比較して、７０Ｆ、及び１０００、２０００、及び３０００ｐｓｉａでの様々な天然ガス及び原油ＬＨにおけるＬＮＧ、ＣＮＧ、及びＤＮＧ圧縮比を示す。原油ＬＨの種類としては、重油、黒油、及び揮発油由来のものが挙げられる。
【００６０】
コンデンセートの圧縮比は、揮発油のものと非常に類似していることから、表に示されていない。
【００６１】
ここで評価された原油ＬＨの種類は、ＡＰＩ比重によって特性評価される。ＡＰＩ  比重は、原油の密度の指標である−指標が高いほど、密度は低い。表Ｉは、ＬＨの例として選択された原油の種類のＡＰＩ比重を示す。
【００６２】
【表１】
2018515390.tif 000003
【００６３】
又、ＡＰＩ比重は、分子量の指標である。ＡＰＩ比重が高いほど、分子量は低い。
【００６４】
ここで評価される天然ガスは、「ガス比重」によって特性評価され、これは、空気の分子量に対する天然ガスの分子量の比である。
【００６５】
評価される天然ガスは、０．５７のガス比重を有する最も軽い天然ガス、メタンから、０．８５のガス比重を有する重い天然ガスまでの範囲に渡る。
【００６６】
表ＩＩ〜ＩＶのＤＮＧ圧縮比は、石油工学の基準において開発された状態方程式モデル（ＳＲＫ）で推定される。
【００６７】
【表２】
2018515390.tif 000004
【００６８】
【表３】
2018515390.tif 000005
【００６９】
【表４】
2018515390.tif 000006
【００７０】
表ＩＩ〜ＩＶは、最も高い圧縮比を有することから、ＤＮＧのＬＨにおける最も有効な原油の種類は揮発油であることを示している。これは、より軽い炭化水素成分の割合がより高いという結果として、揮発油が、より低いＡＰＩ比重の黒油又は重油よりも低い密度を有するからである。より軽い成分のこのより高い濃度は、同じより軽い成分から主としてなるより多い量の天然ガスが、ガス−液相平衡を確立することを可能にする。例えば、７０°Ｆ及び３０００ｐｓｉａで０．７５の比重の天然ガスを受容する、５０ｏＡＰＩの揮発性原油ＬＨは、２２３ｓｃｆ／ｆｔ３のＤＮＧ圧縮比を有することになる。
【００７１】
１００万バレルの貨物量、又は５６０万ｆｔ３を含むタンカーでは、２２３ｓｃｆ／ｆｔ３の圧縮比は、タンカーで輸送される天然ガスの１２億ｓｃｆ、又は、典型的な５００万ｆｔ３のＬＮＧタンカーで、典型的な３０億ｓｃｆのＬＮＧタンカー貨物の４０％をもたらす。
【００７２】
３０００ｐｓｉｇ及び０．８５のガス比重での揮発油の「ガス」表示に留意されたい。これは、ＤＮＧ混合物が、３０００ｐｓｉｇで液体に留まることができないが、代わりに、ガスになることになることを示す。明らかに、ＤＮＧは液体であることが意図されているので、これは望ましくなく、従って、７０°Ｆで、５０ｏＡＰＩの揮発性原油ＬＨ、及び０．７５の比重の天然ガスを含む混合物では、この圧力は避けるべきである。液体がガスになる圧力は、「臨界点圧力」である。この現象は、この後のセクションで更に説明される。
【００７３】
原油の蒸留生成物からなるＬＨにおけるＤＮＧ圧縮比を、原油の蒸留生成物の中で最も軽く、このため最も高い圧縮比を有するガソリンの推定値とともに表Ｖに示す。
【００７４】
【表５】
2018515390.tif 000007
【００７５】
表Ｖのガソリンの圧縮比は、ガソリンの計算されたＡＰＩ、５８ｏを入力したＳＲＫモデルと同様に、６８の炭化水素成分を含む状態方程式モデルで推定した。良好な一致が、２つのモデルの間で得られ、ＳＲＫモデルの有効性を確証した。
【００７６】
ＤＮＧは、３０００ｐｓｉｇ並びに０．７５及び０．８５のガス比重で液体に留まることができないことに留意されたい。３０００ｐｓｉｇは、これらの２つの天然ガスと混合されたガソリンの臨界点圧力を超える。
【００７７】
ＬＨ膨張係数
前述の通り、ＬＨは、天然ガスが溶解する際に膨らむ、即ち、「膨張」することになる。ＬＨ膨張係数は、油及びガスの組成物、並びに、圧力及び温度に依存する。
【００７８】
表ＩＩ〜Ｖで考慮されるＬＨ及び天然ガスの組合せにおける膨張係数を表ＶＩ〜ＶＩＩＩに示す。これらの値は、ＳＲＫモデルで推定された。
【００７９】
例えば、表ＶＩは、７０°Ｆ及び３０００ｐｓｉａで０．７５の比重の天然ガスを受容する、５０ｏＡＰＩの揮発性原油ＬＨの場合、２．５の膨潤係数が生じることを示している。即ち、５５７ｓｃｆ（２．５×２２３）の０．７５の比重の天然ガスが７０°Ｆ及び３０００ｐｓｉａで溶解される場合、１ｆｔ３の５０ｏＡＰＩの原油が、２．５ｆｔ３に膨張することになる。
【００８０】
２．５立方フィートの膨張した原油は、ガス状、又は、泡状の液体でない。遊離のガス相は、その中に存在しない。これは、１００％の液体である。
【００８１】
従って、５０ｏＡＰＩの原油がＬＨである場合、輸送される０．７５の比重の天然ガスと混合する前に、ＤＮＧ海上輸送船舶の貨物倉は、最初はＬＨで４０％（１／２．５）のみ満たされることができる。０．７５の比重のガスと５０ｏＡＰＩの原油を７０°Ｆ及び３０００ｐｓｉａで混合した後、膨張により、貨物倉は、ＤＮＧで１００％満杯になることができる。
【００８２】
従って、天然ガスと混合する前に、ＬＨのみからなる貨物倉の体積の割合は、膨脹係数の逆数に等しい。
【００８３】
【表６】
2018515390.tif 000008
【００８４】
【表７】
2018515390.tif 000009
【００８５】
【表８】
2018515390.tif 000010
【００８６】
ＤＮＧ臨界点圧力
前述の通り、増加した圧力及び環境温度でＬＨへの天然ガスの添加の増加は、最終的に、１００％の液体の代わりに１００％のガスになる混合物をもたらすことになる。これが行われる圧力は、混合物の臨界点圧力と称される。臨界点圧力は、ＬＨ及び天然ガスの組成物に依存する。臨界点圧力は、ＤＮＧが可能である最大圧力である。
【００８７】
表ＩＸは、表ＩＩ〜Ｖに示されるＬＨ及び天然ガス混合物の推定された臨界点圧力を示す。これらは、ＳＲＫモデルを用いて推定された。
【００８８】
これらの臨界点圧力に対応する、対応する推定された圧縮比及び膨張係数は、事前に考慮されたＬＨ及び天然ガス混合物において、表Ｘ及びＸＩに示される。これらの圧縮比は、ＤＮＧにおいて達成可能である最大なものに近似する。ＤＮＧタンカーの貨物倉が、表ＩＸにおける臨界点圧力を含むことができるなら、これらの圧縮比は、まさに実現されることができるであろう。
【００８９】
【表９】
2018515390.tif 000011
【００９０】
【表１０】
2018515390.tif 000012
【００９１】
【表１１】
2018515390.tif 000013
【００９２】
前述の表の結果は、表ＸＩＩにまとめられ、圧縮比及び膨張係数は、「実行的な」ＤＮＧ圧力及び７０Ｆにおいて示される。ここで、「実行的な」ＤＮＧ圧力は、３０００ｐｓｉａ以下であると仮定される。この圧力の基礎は、３０００ｐｓｉａが、可能な大型のＤＮＧタンカーの貨物倉の圧力における上限を表すことができるという仮定である。
【００９３】
【表１２】
2018515390.tif 000014
【００９４】
天然ガス及びＬＨ組成の変化
天然ガスが高圧でＬＨに溶解し、その後、高圧の解放によりＬＨの溶液から出てくる場合、天然ガスは、ＬＨから取り出された、元の天然ガスには存在しなかった炭化水素の塊を含む。例えば、元の天然ガスが純粋なメタンであり、且つ、ＬＨが原油であるならば、放出される天然ガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、及びヘプタンを含む。この例のガスは、分子量で測定され、かなり「より重く」なる。
【００９５】
放出された天然ガスの組成は、元の天然ガスの組成、ＬＨの組成、ＤＮＧ液体混合物の圧力、及びＤＮＧ液体混合物からのガスの放出の間に再ガス化施設で必要とされる圧力及び温度の条件に依存する。組成の変化は、前述のメタン／原油の例におけるように劇的である場合がある、又は、炭化水素成分の多く又はすべてを含有する元の天然ガスの場合には、微少で測定するには小さ過ぎる場合さえある。
【００９６】
天然ガス組成が変化するにつれて、ＬＨの組成も同様に変化し−天然ガスによって得られる成分はどれも、ＬＨによって失われる。この変化は、原油がヘプタン成分を通してエタンの一部を失うメタン／原油の例のように劇的である可能性がある。より軽い成分が減少した後に、より重い成分をより高い割合で含有することから、分子量が増加するにつれて、原油は「より重く」なる。
【００９７】
天然ガス組成の変化の実際の影響を予測することは困難である。より重い炭化水素成分を含有する場合、ガスは、価値が増大する場合がある。しかしながら、目的地の市場が、より軽い天然ガスのみを受け入れ、販売においてより重い成分を分離する設備を備えていない場合、放出されるガスの価値は、減少する場合がある。
【００９８】
ＬＨ組成の変化の実際の影響は、より重くなり、ＡＰＩ比重が減少し、従って、ＤＮＧ圧縮比が減少するということである。例えば、揮発油は、複数の出荷に渡り、黒油の組成に向かう傾向がある場合があり、前述の表ＩＩ〜ＩＶは、結果として圧縮比が減少することを示している。この圧縮比の低下は避けられず、ＬＨをより高いＡＰＩ比重のＬＨの新たな供給源で置き換えることによって緩和されることができるに過ぎない。
【００９９】
ＤＮＧプロセス
本発明の一実施形態によれば、環境温度で液体炭化水素において溶液による天然ガスを輸送するプロセスは、一般的に、天然ガスの液化、出荷、及び再ガス化の工程を含む。これらの工程は後述されるが、当業者は、後述される特定のプロセス及び設備に加えて、工程のいくつか又はすべては、将来開発され得る手段を含むその他の手段によって実施されることができることを理解するであろう。
工程Ｓ１：オフショアで輸送される天然ガスは、積載港にパイプで送られる。
工程Ｓ２：ＬＨは、同一港にパイプで送られ又は出荷され、ＤＮＧタンカーに又は陸上の混合タンク施設に移送される。ＤＮＧタンカーが前のＤＮＧ輸送航行から戻ってくる場合、ＬＨは、タンカーに留まる。
工程Ｓ３（オプション）：天然ガスは、ＬＨと混合する前に、積載港での脱水及び硫化水素除去によって調整されることができる。又、タンカーは、硫化水素に対する腐食防止を利用することができる。
工程Ｓ４：天然ガス及びＬＨは、環境温度及び高圧力で混合される。圧力は、ガス及び原油の特性並びに所望の圧縮比、並びに施設の圧力制約によって決定される。好ましい実施形態においては、高圧力は、５００〜３５００の範囲、より好ましくは１０００〜３０００の範囲にある。実現されることができる圧縮比は、一般的に、２０〜３００の範囲にある。混合プロセスは、ＤＮＧタンカー（図１）において、又は、陸上の混合タンク施設（図２）において行われることができる。
【０１００】
混合がＤＮＧタンカーで行われる場合、タンカーはＬＨを部分的に積載したことになる。ＬＨの部分的な積載は、ＬＨの膨張を収容するのに必要であり、これは前述のセクションに記載されている。この代替例では、ＤＮＧタンカーにパイプで送られ圧縮される前に、天然ガスは、バッファー貯蔵タンクに最初に貯蔵されなければならない。ガスバッファータンク貯蔵の体積及び貯蔵タンクにおけるガスの滞留期間は、ＤＮＧタンカーの数及び輸送の期間に依存することになる。このバッファー貯蔵は、すべてのタンカーは海上にありながら、積載港への天然ガスの連続した流れを可能にする。
【０１０１】
タンカーの数は、バッファー貯蔵を必要としないのに十分であり得る、即ち、天然ガスは、タンカーに連続的に積載される。しかしながら、連続的な積載に必要なタンカーの数は、費用効率的でない可能性が高い。
【０１０２】
陸上の施設で混合が行われる場合、ＤＮＧは、混合施設に留まり、タンカーに対する積載を待つことになる。混合施設の体積及び数、並びに施設でのＤＮＧの滞留期間は、ＤＮＧタンカーの数及び輸送期間に依存することになる。すべてのタンカーが海上にありながら、混合施設におけるこのバッファー貯蔵は、積載港への天然ガスの連続した流れを可能にする。或いは、ＤＮＧは、混合施設と別であるバッファー貯蔵に留まることができる。
【０１０３】
混合プロセスは、様々なプロセスの１つであることができ、以下を含む。
【０１０４】
ガスが最少量の時間及び費用でＬＨに溶解されることができるようにＬＨにガスを圧縮すること。例えば、混合タンク又はＤＮＧタンカーの底部からＬＨを介してガスをろ過することによって、これは実現されることができる。ガスがＬＨに溶解する時間は、ガスから液体への相変化のフラックス速度及びフラックスの表面積に依存する。動的システムでの溶解の速度は、多くの数の変数を考えると予測困難である。しかしながら、フラックス領域は、明らかに、ガスの気泡によって最大化される。更に、気泡が、浮力分離を防止するために循環を必要とする可能性は高い。分離されたガスは、相当の期間、溶解することはない。
【０１０５】
所望の圧力及び環境温度でガスを保持タンク（混合タンク）に圧縮し、次いでＬＨを液滴又はミストの形態で保持タンクにポンプで送る。この方法は、ＬＨのミスト化によって生成されるフラックスの広い領域にもかかわらず、非効率的である場合があり、ミストの不十分な循環が、ＬＨに未暴露の多くのガスを残すことになり、液化することのない大量のガスをほぼ確実に残す。
工程Ｓ５：ＤＮＧタンカーが高圧ＤＮＧ液体を積載すると、仕向け港に出航する。
工程Ｓ６：仕向け港に到着の際、ＤＮＧタンカーは、天然ガスがＤＮＧから放出される再ガス化施設に接続される。
【０１０６】
実際に、到着するＤＮＧタンカーの貨物倉は、地下原油貯蔵部に類似している場合があることから、ＤＮＧ再ガス化施設は、典型的な油田の生産分離施設と共通点がある場合がある。即ち、両者は、最初に高圧で単相の液体状態にあることができる。
【０１０７】
ＤＮＧの再ガス化は、標準的な原油生産及び分離プロセスに従う場合がある。地下貯蔵部の原油は、貯蔵部における高圧、及び、表面坑口でのバルブを開放して低圧系を形成することによって誘発される圧力勾配のため、油井に流入する。油は、連続的に圧力が低下するにつれて、油井から表面に移動し、天然ガスを放出する。表面に到達すると、合流した油及びガスの流れは、流速を制御するために使用されるチョークを通過する。次いで、流れは、パイプに比べ大きな直径を通して流れの速度を著しく低下させる容器である、油−ガスセパレーターにパイプで送られる。これによって、浮力のため天然ガスが船内の液体原油から分離することが可能になる。ガスは、セパレーターの上部から、ガス体積を測定するオリフィス型のメーターにパイプで送られる。次いで、ガスは、販売地点にパイプで送られる。液体油相は、セパレーターの底部から、油容量が測定される「貯蔵タンク」に排出される。次いで、原油は、パイプ、トラック、又は鉄道によって精製所に輸送される。
【０１０８】
貯蔵部圧力が原油の連続的な除去によって減少するにつれて、貯蔵部からの流速は、連続して減少する。天然ガスは、貯蔵部において放出されることができ、圧力の低下を遅らせ、そのため、ある程度、流速の低下を遅らせることになる。
【０１０９】
ＤＮＧ再ガス化施設（図３）は、油田生産及び分離施設に類似する場合があり、且つ、不要な実験をすることなく当業者によって実施されることができる。このようなＤＮＧ再ガス化施設は、従来の油田施設のレベルを超える、技術的高度化又は設備費用のレベルを必要としない場合がある。例えば、標準的な油田生産処理設備の圧力定格は、推定されるＤＮＧ圧力（３０００ｐｓｉｇ）で十分である。ＤＮＧ貨物倉は、バルブ（坑口に類似）、チョーク、及び油−ガスセパレーターを備えたパイプシステム（油井に類似）に接続されることができる。最初に閉鎖され、バルブは、貨物倉における高いＤＮＧ圧力、及びバルブを開放して、１つ以上のセパレーター容器からなる場合があるより低い圧力セパレーター系を形成することによって誘起される圧力勾配のため、ＤＮＧ液体が貨物倉から流れることを可能にするように開放されることができる。チョークは、効果的な分離のための最適な速度を達成するために、流れの速度を制御してセパレーター系を形成するように調整されることができる。ガスは、分離され、測定され、販売地点にパイプで送られる。ＬＨは、セパレーターから排出され、貯蔵タンクにパイプで送られることができる。
【０１１０】
地下貯蔵部におけるように、天然ガスは、貨物倉における圧力低下のため、ＤＮＧが除去されると、貨物倉におけるＬＨから放出されることになる。放出されるガスは、貨物倉において圧力をある程度維持することになり、圧力の減少と流速の低下をある程度抑える。
【０１１１】
ＤＮＧタンカーの環境温度は、地下貯蔵部の温度よりも著しく低い可能性が高く、これは、再ガス化の際のガス水和物形成の危険性を増加させる恐れがある。従って、ラインヒーターが、水和物温度を超えるガス温度を維持するために必要とされる場合がある。水和物形成の最も大きな危険性は、チョークにおいてあり、ここで、ガス膨張冷却効果は最大である。
【０１１２】
貨物倉の圧力が大気圧に減少するまで、このプロセスは続くことができ、この時点で、船舶からの流れは終わることになる。残留量のＬＨと天然ガスがともに、貨物倉に留まることになる。天然ガスは、フレアシステムに対して不活性ガスで置き換えられ、燃焼されて、貨物倉の燃焼リスクを軽減することができる。次いで、陸上のタンクにおけるＬＨの積み下ろしされた部分は、船舶の貨物倉にパイプで戻され、残留した戻されたＬＨ体積の合計が測定されることができる。
【０１１３】
地下貯蔵部類似物と同様、ＤＮＧ圧力が貨物倉において減少するにつれて、ＤＮＧを積み下ろしする流速は減少して、従って、積み下ろし及び再ガス化の期間は長くなることになる。再ガス化期間の効率化が、全体のガス輸送速度を維持するために望ましく、これは、プロジェクトの経済状態に著しく影響を与える。積み下ろし速度の低下を軽減することができるこの再ガス化プロセスの変形は、貨物倉における圧力がＤＮＧ圧力に維持されるように、水をＤＮＧ貨物倉の底部にポンプで送ることを含むことができる。ＤＮＧ圧力で、水は、ＤＮＧ貨物を完全に置き換えることになる。積み下ろし方法のこの変形は、速度の低下がなく、水ポンプ速度によって制御される積み下ろし速度をもたらすことになる。又、この変形は、貨物倉において放出される天然ガスがなくなり、燃焼の危険性を最小限にすることになる。水が貨物倉を満たすにつれて、当然ながら、船舶の浮力は、いくつかの手段によって維持されなければならない。
【０１１４】
或いは、前述のようにＤＮＧではなく、再ガス化された天然ガスのみがタンカーから流れる積み下ろしプロセスを設計することができる（図４）。従って、この代替案は、前述の代替案に必要な油及びガスの生産及び分離施設とは対照的に、ガス生産施設のみを必要とする。従って、ガスのみの再ガス化施設は、より複雑でなくより安価であることができる。この天然ガスのみの積み下ろしは、例えば、積載港で天然ガスの混合の前（又は混合が陸上で行われる場合にＤＮＧがタンカーに積載される前）に、大量の水が貨物倉においてＬＨとともに含まれているならば、可能である場合がある。ＤＮＧを積載した後、次いで、船舶の貨物倉は、水とＤＮＧの加圧された２相系を含むことになる。ＤＮＧと水とが混和性でないことから、２つの相は、混合せずに分離したままであり、水は、貨物倉の底部で浮力によりＬＨの下に完全に留まる。
【０１１５】
積み下ろし港に到着する際、貨物倉のＤＮＧ−水界面の下に位置する船舶の排出パイプ接続部は、バルブ、チョーク、及び水貯蔵タンクを備えたパイプ系から単になる積み下ろし施設に接続されることができる。次いで、水の排出は、バルブの開放及びチョークによって制御された流速で開始することになる。水は、水貯蔵タンクにパイプで送られることになる。大量の水が排出された時、バルブは閉じられ、排水は停止することになる。
【０１１６】
水を排出することによって貨物倉からの圧力が解放され、天然ガスがＤＮＧの溶液から表出することが可能になる。次いで、ガスは、ＤＮＧの上部に「キャップ」を形成し、貨物倉の上部から、その流速を制御するチョークを介して、その量を測定するオリフィス型のメーターを介して、販売地点までパイプで送られることができる。ガスが貨物倉から流れると、圧力が更に解放され、より多くのガスが溶液から表出しガスのキャップを形成することが可能になる。ＤＮＧから放出される環境温度のガスが、チョークでの膨張冷却のため、水和物形成温度未満に冷却される傾向を有することになることから、ガス生成プロセスは、ガスでの水和物形成を防止するために、チョーク付近でラインヒーターを含む場合がある。
【０１１７】
最終的に、すべてのガスがＤＮＧから放出され、販売地点までパイプで送られ、ＬＨの量は維持されることになる。次いで、水は貨物倉にパイプで戻され、ここでＬＨに放出され、貨物倉の底部に留まり、次のＤＮＧの積載の際に適所に置かれる。
【０１１８】
このガスのみの代替の積み下ろし方法は、貨物倉からの天然ガスの流速が、倉内のＤＮＧ圧力を低下させるにつれ減少することから、前述の第１の方法と同一の速度低下の欠点を有する。速度の減少により、再ガス化の期間は長くなる。
工程Ｓ７：任意の積み下ろしの代替案においては、分離されたＬＨ及びガスの組成を測定することができる。前述のセクションで説明したように、組成物は、積み下ろし港までパイプで送られ液化されてＤＮＧになる天然ガスの組成と異なることから、積み下ろしプロセスの際にガス組成を測定して市場販売価格を決定することができる。ＡＰＩ比重の低下のため、圧縮比はそれぞれのＤＮＧの積荷で減少することから、ＬＨの組成を測定してＤＮＧのその容量、即ち、ＤＮＧ圧縮比を決定することができる。圧縮比が十分でない場合、ＬＨは、貯蔵タンクにパイプで送られる場合があり、そこで販売するため精製所への輸送を待つ場合がある。
工程Ｓ８：ＤＮＧタンカーは、その貨物倉におけるＬＨの有無にかかわらず、新たなＬＨを積載するために港へ航行し、或いは、ＤＮＧの別の積荷を積載するために天然ガス積載港に戻る。
【０１１９】
前述で示唆されるように、ＬＨは、ＤＮＧの複数の積荷を輸送しながら、そのより軽い成分を累進的に減少させ、且つ、そのＤＮＧ圧縮比容量が減少することになることから、最終的におそらく新たなＬＨ供給源と置き換わる必要がある。減少したＬＨの量は、新たな量の費用を支払うために売却されることができるが、減少したＬＨは、新しく購入された新たな原油よりも市場販売価値が低いことから、必然的に財政的損失が生じるであろう。この損失は、ＤＮＧプロセスに関連した通常の操業費用である。
【０１２０】
米国原油及び天然ガス輸出規制影響（Ｕ．Ｓ．Ｃｒｕｄｅ  Ｏｉｌ  ａｎｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｅｘｐｏｒｔ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ  Ｉｍｐａｃｔ）
原油及び天然ガスの輸出を規制する米国連邦規制は、ＤＮＧ、ＬＮＧ、及びＣＮＧの実行可能性に重要な影響を与える。
【０１２１】
米国は、世界生産の１３％のシェア、及び消費の２０％のシェアを持つ、２０１４年に世界のトップの石油生産国及び消費国であった。最終的な原油輸入国であるが、米国の原油生産量を増加させることは、不十分な精製及びパイプライン能力のため、行き詰まっている。
【０１２２】
米国の原油輸出は、１９７５年のエネルギー政策及び保全法（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｏｌｉｃｙ  ａｎｄ  Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ  Ａｃｔ）の第１０３条に準拠している。米国商務省の、原油輸出管理統括庁（ｔｈｅ  ｇｏｖｅｒｎｉｎｇ  ｃｒｕｄｅ  ｏｉｌ  ｅｘｐｏｒｔ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｇｅｎｃｙ）、産業安全保障局（ｔｈｅ  Ｂｕｒｅａｕ  ｏｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｙ  ａｎｄ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ）は、２０１４年１２月に輸出政策を明らかにした。現行の規制（ＥＡＲ  ７５４．２）では、原油には輸出ライセンスが必要であると述べており、「原油は、地下貯蔵部の液相に存在し、表面分離施設を通過した後に大気圧で液体に留まり、原油蒸留塔を通す処理がされなかった炭化水素の混合物であると定義される。再構成された原油、並びに、タールサンド、ギルソナート、及びオイルシェールから生産されたリースコンデンセート（ｌｅａｓｅ  ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ）及び液体炭化水素が含まれる。又、ドリップガスが含まれるが、抜頭原油水、残油、及びその他の完成油及び未完成油は除外される」。
【０１２３】
輸出ライセンスは、アラスカノーススロープ及びクックインレット（ｔｈｅ  Ａｌａｓｋａ  Ｎｏｒｔｈ  Ｓｌｏｐｅ  ａｎｄ  Ｃｏｏｋ  Ｉｎｌｅｔ）のものなどの原油、並びにカリフォルニア（Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）重油等に与えられている。それ以外の場合、この法に基づき、米国で生産された大部分の原油については、輸出ライセンスが与えられていない。
【０１２４】
２０１５年１２月１８日、同法第１０３条は、米国議会によって廃止された。従って、米国の原油輸出は、現在、輸出ライセンスを必要とせず、又、米国の法律によって禁止されていない。廃止後の米国の港からの原油の初めての国際的な輸出出荷は、２０１５年１２月３１日に行われた。
【０１２５】
ＬＮＧ及びＣＮＧを含む、いかなる天然ガスも、米国の輸出ライセンスを必要とする。１９３８年の天然ガス法は、米国エネルギー省（ＤＯＥ）の承認と、連邦エネルギー規制委員会（ＦＥＲＣ）による施設環境影響評価の両方を行なうことなく、天然ガスの輸出入を禁止している。２０１０年以降、ＤＯＥは、輸出ライセンスの申請を３５件受け、９件を承認し、６件を条件付きで承認した。初めてのＬＮＧ輸出は、２０１６年に行われる予定である。
【０１２６】
ガソリン、灯油、ジェット燃料、ディーゼル、燃料油などの原油蒸留物であるＬＨを有するＤＮＧは、実際には、原油蒸留製品が主要な米国輸出商品であることから、輸出が禁止されることはまずないであろう。米国は、２０１４年に世界シェアの２０％を占める原油製品の一番の精製国であり、その４分の１が輸出された。歴史的に原油を輸出していないにもかかわらず、米国は、その原油蒸留製品の輸出のため、７％の世界シェアを占める液体炭化水素の一番の輸出国である。
【０１２７】
従って、原油又は原油蒸留物であるＬＨ自体は、輸出が法律で禁止されていない。しかしながら、こうしたことに対して権限を有しているとすると、ＤＮＧの天然ガス成分に関して、ＤＯＥ及びＦＥＲＣのライセンス規制がＤＮＧ輸出においてどのように抑制的であるかは不確かである。ＤＮＧが法律で原油又は原油蒸留物のいずれかとみなされる場合、ＤＮＧ輸出は、禁止されることはないであろう。
【０１２８】
経済的実現可能性
ＣＮＧとの比較
ＣＮＧの海上輸送が、１．３ＭＭｓｃｆの天然ガス貨物容量を有する船舶で、１９６５年に、最初に、そして最後に行われた。このプロジェクトは、ガソリン価格の低さにより、打ち上げ直後に廃止された。
【０１２９】
ＣＮＧの陸上輸送がその５０年間に渡り可能であることが証明されていたが、ＣＮＧのプロジェクトが、現在まで続いていないことから、その最初のＣＮＧのベンチャー事業以来、最終的な海洋ＣＮＧ輸送の経済的実現可能性は、まだ確立されていない。
【０１３０】
提案された海上輸送ＣＮＧのプロジェクトは、現在、小規模から中規模のガス量、及び出荷距離：６００ＭＭｓｃｆ／ｄ未満のプロジェクト、及び５００〜２０００マイルにおいて設計されている。
【０１３１】
平均的なＬＮＧタンカーは、液体形態の３０億ｓｃｆの天然ガスを収容する一方、提案された大型ＣＮＧタンカーは、圧縮ガス形態の５億ｓｃｆの天然ガスを収容する。これは、５００万立方フィートのＬＮＧタンカーの典型的な貨物量と、２００万立方フィートの提案された大型ＣＮＧ船舶の典型的な貨物量から生じる。従って、ＬＮＧ貨物のサイズはＣＮＧの２．５倍であり、圧縮比は２．４倍であることから、ＣＮＧ圧縮比を２５０、ＬＮＧ圧縮比を６００とすると、得られたＬＮＧ出荷量の優位性は、前述の通り、６倍（２．５×２．４）、３０億対５億ｓｃｆである。従って、この例では、１隻のＬＮＧタンカーと同じ量のガスを輸送するために６隻のＣＮＧ船舶が必要とされる。
【０１３２】
提案された新規技術に応じて、その他の提案されたＣＮＧ天然ガス貨物のサイズは、典型的なＬＮＧ貨物サイズである３０億ｓｃｆのものの１０％〜５０％である。前述のように、ＬＮＧと同一の量の運搬速度で天然ガスを輸送するために、比例的にＣＮＧ船舶のより大型の船団が、任意の所定のプロジェクトに必要となる。
【０１３３】
現在、提案されたＣＮＧの資本費用は、より大型の船団を支えることができない。より少ない天然ガス量の運搬速度及び／又はより短い輸送距離によって必要とされるように、より小型の船団が、経済的であることができる。
【０１３４】
ＣＮＧのプロジェクトの資本費用の８０〜９０％は、軽量で高強度のガス収納船舶に必要な新規技術のため、船舶建設に費やされている。従って、不必要な極低温及び冷凍設備での資本費用の節約にもかかわらず、ＣＮＧは、船舶建設費用が高いため、天然ガスの運搬速度が大きい場合、又は長い輸送距離に渡る場合、ＬＮＧと経済的に競合することができない。
【０１３５】
調整及び圧縮施設の提案されたＣＮＧのプロジェクトの費用は、船舶当たり、３０〜６０ＭＭドル、積み下ろし施設は、２０〜６０ＭＭドル、及び、費用の大半である船舶建設は、２５０ＭＭドルと見積もられている。総費用は、プロジェクトに提案された船舶の数に応じて、３〜２０億ドルと見積もられており、これは、ガス量運搬速度、及び往復の航海時間に依存する。
【０１３６】
ＤＮＧの圧縮比はＣＮＧの圧縮比と同等かそれ以下であることを考えると、ＤＮＧ出荷の経済性は、ＣＮＧと同様に課題であることになる。又、調整及び圧縮資本費用、並びに再ガス化施設資本費用は、ＣＮＧに対して提案されたものと同等であることができる。
【０１３７】
しかしながら、ＣＮＧがガスでありＤＮＧが液体であるというＣＮＧとＤＮＧ貨物の基本的な違いは、重要となる可能性がある。ガス運搬船舶より安全で大型の、安全で大型の加圧型液体運搬船舶の建設を可能にする技術が開発されるなら、ＤＮＧ輸送は、ＣＮＧに対して経済的になる可能性がある。
【０１３８】
例えば、典型的な原油タンカーの貨物量は、１００万バレル、又は５６０万立方フィートである。前述の例から、２２３のＤＮＧ圧縮比の場合、原油タンカーは、その貨物倉が、温度７０Ｆで３０００ｐｓｉａの内部液体圧力に耐えることができるように実行可能に改質されるならば、１２億ｓｃｆの天然ガスの量を輸送することができるであろう。この量は、ＬＮＧによって出荷される量の１／２未満であるが、ＣＮＧのプロジェクトで提案された典型的な量の２倍を超える。
【０１３９】
この例は、任意である−典型的な原油タンカーは、高い内部液体圧力のために実行可能に改装されていてもされていなくてもよく、且つ、ＤＮＧを高い液体圧力で輸送することが最終的に実行可能である可能性のある船舶は、１００万バレルより大きくても小さくてもよい。しかしながら、高い液体圧力での２００万を超えるバレルのＤＮＧタンカーが、実現可能に建設されることができるならば、むしろ、ＤＮＧによる天然ガスの輸送量は、ＬＮＧのものに近づくことになろう。
【０１４０】
ＣＮＧと同様に、ＤＮＧのプロジェクトの資本費用の大部分は、次のセクションで記載される、圧力とサイズの要件を考慮し、海洋船舶建設費用と、ＤＮＧ積載及び再ガス化施設の比較的低い推定費用からなることが予想される。これらの施設は、従来の油田ガスの注入及び生産プロジェクトで利用可能であるもの以外の技術又は範囲を必要としない場合がある。
【０１４１】
ＬＮＧとの比較
ＤＮＧの経済的実現可能性は、現在商業的に実証されているＬＮＧ法のものと比較することによって、容易に検討することができる。ＬＮＧのインフラストラクチャーの現在の名目資本費用は５０億ドルである。典型的には、この費用の５０％は液化施設、４０％は船舶、１０％は再ガス化施設からなる。世界的に多くのＬＮＧのプロジェクトが運営され、計画されていることから、これらのプロジェクトのほとんどは、現在の低い天然ガスの供給原料価格で、経済性があり、価格プレミアムをＬＮＧの運営者がＬＮＧの顧客に請求すると考えることが安全である。
【０１４２】
ＬＮＧの運営者への経済的利益は、損益分岐点までの時間、即ち累積収益が資本投資を賄う時点まで部分的に定量化されることができ、これは、次いで、損益分岐点への運搬の数として割り当てられることができる。損益分岐点への運搬の数が少ないほど、経済的利益は大きくなる。ＤＮＧの実現可能性が、ＬＮＧのものと同等の数の損益分岐点の運搬と定義されるならば、運搬サイズの比較のみが必要である単純な分析が可能である。
【０１４３】
前述の例に従い、１００万バレルの貨物量、又は５６０万ｆｔ３を含むＤＮＧタンカーの場合、２２３ｓｃｆ／ｆｔ３のＤＮＧ圧縮比は、タンカーで輸送される天然ガスの１２億ｓｃｆ、又は、典型的な５００万ｆｔ３のＬＮＧタンカーにおいて、典型的な３０億ｓｃｆのＬＮＧタンカー貨物の４０％になる。
【０１４４】
この例におけるＤＮＧの出荷サイズは、典型的なＬＮＧの出荷サイズの４０％であることから、最大の許容可能なＤＮＧ資本費用は、損益分岐点が同一の数の出荷で発生するために、典型的な５０億ドルのＬＮＧ資本費用の４０％、即ち２０億ドルでなければならない。
【０１４５】
この例において、ＤＮＧの陸上圧縮施設、及びタンカーの資本費用を、２０億ドルに制限することができるならば、ＤＮＧの経済的可能性はＬＮＧのものと同様であると推測することは妥当である。
【０１４６】
この２０億ドルのＤＮＧ資本費用は、１００万バレル、３０００ｐｓｉｇの液体タンカーを稼動させるために必要なものを含め、ＤＮＧの建設と設備の規模に十分でなければならない。
【０１４７】
前述の例では、ＬＮＧのプロジェクトの規模の４０％であるＤＮＧのプロジェクトになり、即ち、ＬＮＧのプロジェクトの４０％に過ぎないガス速度で輸送することになる。ガス輸送速度がＬＮＧのプロジェクトのものと同一になるならば、ＤＮＧのプロジェクトでは、ＬＮＧ海洋タンカー船団の２．５倍である海洋タンカー船団が必要になる。従って、ＤＮＧのプロジェクトがＬＮＧのプロジェクトと同等の経済性を有するならば、資本投資の５０億ドルは、この大型のＤＮＧ船団を含まなければならない。ＤＮＧの資本費用が、より大型の船団を含み５０億ドル未満であるならば、ＤＮＧは、ＬＮＧと有利に競合することになる。
【０１４８】
ＤＮＧの陸上での積載及び再ガス化施設は、極低温装置又は電力、或いはガス調整又は分別設備が必要ではなく、代わりに、現在利用可能な従来の油田圧縮及び生産施設及び技術が必要になる可能性が高くなることから、陸上のＤＮＧ施設の資本費用は、ＬＮＧのものより大幅に少なくなる可能性があると推測することは妥当である。しかしながら、大型の圧力型液体タンカーは、現在は存在しないことから、ＤＮＧタンカーの資本費用は、非常に高くなる場合がある。従って、ＤＮＧタンカーの建設費用の抑制は、ＤＮＧの経済的実現可能性の重要な態様になる場合がある。
【０１４９】
典型的なＬＮＧタンカーと同等の運搬サイズを達成するＤＮＧタンカーのサイズは、２５０万バレルの貨物量を含むものである。こうしたタンカー船団を建設する費用を含む、ＤＮＧの資本費用が、５０億ドル未満であるならば、ＤＮＧは、ＬＮＧと有利に競争することになる。
【０１５０】
ＤＮＧの積載及び再ガス化設備は、従来の油及びガス生産設備に比べて向上した技術を必要とすることはない場合があるが、従来の油及びガス生産施設に比べて規模の拡大が必要となる場合がある。ＬＮＧ再ガス化施設は、ＬＮＧタンカーを１日未満で積み下ろすことができ、これは、１日当たり３０億ｓｃｆのガスの積み下ろし速度である。これは、１日当たり３０億ｓｃｆの天然ガスに加えて、ＬＨの１日当たり１００万貯蔵タンクバレルのＤＮＧ液体積み下ろし速度が必要であり、この両方とも、現在、石油産業では稀な生産速度の大きさである。これは、２５０万バレルのＤＮＧが、２．５の膨張係数を有することを前提としており、その結果、天然ガスがＤＮＧから放出される場合、ＬＨの１００万貯蔵タンクバレルとなることになる。
【０１５１】
１日当たり油の１０万貯蔵タンクバレル、又は１日当たり１０億ｓｃｆが可能な生産施設は、石油産業では一般的ではないが、これは、２５０万バレルのＤＮＧタンカーにおける１０日間の積み下ろし期間になることになる。
【０１５２】
前述の代替となるＤＮＧ再ガス化プロセスの一つは、ＬＨがＤＮＧタンカーに留まり、一方、天然ガスのみがタンカーから排出されるものである。このプロセスにおけるＤＮＧ再ガス化施設は、従来の原油生産及び分離設備からなる施設よりも低い資本費用を伴う、従来の天然ガス生産設備のみからなることができる。更に、１日以上、３０億ｓｃｆの天然ガスを実現することは、大型ガス田の生産施設の現在の能力を超えていない。
【０１５３】
ＤＮＧの資本投資の別の要素は、ＬＨ原料の費用である。１００万バレルのタンカーをＤＮＧタンカーとして利用するシナリオでは、貨物量の４０％が原油ＬＨで満たされ、２．５の膨脹係数となり、１バレル当たり３０ドルのＬＨ価格で、原油量の費用は、１２ＭＭドルになるだろう。これは、前述の２２億ドルの推定された実行可能な総費用の０．６％未満である。
【０１５４】
ＤＮＧの経済性に有利である可能性が高いより大型のタンカーは、貨物量の増加に比例してＬＨ原料費用を上昇させるであろう。例えば、前述の２５０万バレルのＤＮＧタンカーは、１バレル当たり３０ドルの原油価格で、３０ＭＭドルの原油資本投資を必要とするであろう。
【０１５５】
ＬＨ貨物を、仕向け港への最初の航行で解放し販売するのではなく、複数回の航行で使用するならば、ＬＨが、ＬＨ市場価格で最終時に販売され、新たな代わりのＬＨは調達されない場合、この投資はＤＮＧのプロジェクトの期限の終了時に回収されることになる。販売金額は、期間、及び、購入と販売の間のＬＨ価格の動きに応じて最終的な現行の残存価額を有することになる。
【０１５６】
本発明の趣旨又は範囲から逸脱することなく、本発明の天然ガス輸送方法及び関連装置において様々な修正及び変形を行えることが当業者には自明であろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入る修正及び変形を包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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