(57)【要約】本発明は、海洋床の下などの地下環境からストランデッドガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出し、変換して固体ハイドレートにするための方法およびシステムを提供し、ａ）ストランデッドガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出するステップ；ｂ）第１のタンクまたは容器内で油と天然ガスとの混合物から天然ガスを任意選択で分離するステップ；ｃ）ストランデッドガスを第２のタンクまたは容器に輸送するステップ；ｄ）第２のタンクまたは容器内に海水を導入するステップ；ｅ）ストランデッドガスおよび水を混合してクラスレートハイドレート／水スラリーを形成するステップ；ｆ）クラスレートハイドレートスラリーから過剰の水を除去してクラスレートハイドレートを含む固体を形成するステップ；ｇ）クラスレートハイドレートを含む固体を加工して輸送可能形態にするステップ、ｈ）任意選択で、輸送可能な容器内にガスを収集するステップを特徴とする。
2018529870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下環境中の油およびガスの炭化水素貯留層から天然ガスを抽出するための方法であって、
（ａ）天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物として炭化水素を抽出するために海洋床中に坑井を任意選択で掘削するステップと；
（ｂ）天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物として炭化水素を抽出するステップと；
（ｂ）分離器内で前記天然ガスから油を分離するステップと；
（ｃ）前記油を海面まで任意選択で輸送、ポンピング、またはパイピングするステップと；
（ｄ）前記天然ガスからデブリを取り除くステップと；
（ｅ）ガス／クラスレートハイドレート処理施設内に前記天然ガスを輸送、ポンピング、またはパイピングするステップと；
（ｆ）前記天然ガスを、それが固体ハイドレートを形成するように転換するステップと；
（ｇ）前記固体ハイドレートを、前記固体ハイドレートを前記海面に輸送するのに適したシッピングコンテナ内に集めるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
ｈ）前記海面で前記シッピングコンテナを空にして、変換して天然ガスに戻すための目的地に輸送するためのより大きい輸送担体に入れるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ｈ）変換して天然ガスに戻すための目的地に前記固体ハイドレートを含有する前記シッピングコンテナを輸送するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
地下環境中の天然ガス炭化水素のリザーブから天然ガスを抽出するための方法であって、
（ａ）天然ガスとして炭化水素を抽出するために海洋床中に坑井を任意選択で掘削するステップと；
（ｂ）前記天然ガスからデブリを取り除くステップと；
（ｃ）ガス／クラスレートハイドレート処理施設内に前記天然ガスを輸送、ポンピング、またはパイピングするステップと；
（ｄ）前記天然ガスを、それが固体ハイドレートを形成するように転換するステップと；
（ｅ）前記固体ハイドレートを、前記固体ハイドレートを前記海面に輸送するのに適したシッピングコンテナ内に集めるステップと
を含む、方法。
【請求項５】
ｆ）請求項４に記載の方法から生成される熱を伝導させて天然ガスハイドレートの前記リザーブに戻すステップをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
地下環境から天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出し、それを変換して固体ハイドレートにするための方法であって：
ａ）天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出するステップと；
ｂ）第１のタンクまたは容器内で油と天然ガスとの前記混合物から前記天然ガスを任意選択で分離するステップと；
ｃ）前記天然ガスを第２のタンクまたは容器に輸送するステップと；
ｄ）前記第２のタンクまたは容器内に海水を導入するステップと；
ｅ）前記天然ガスおよび水を混合してＮＧＣＨ／水スラリーを形成するステップと；
ｆ）前記ＮＧＣＨスラリーから過剰の水を除去してクラスレートを含む固体を形成するステップと；
ｇ）クラスレートを含む前記固体を加工して輸送可能形態にするステップと
を含む、方法。
【請求項７】
ｈ）クラスレートを含む前記固体をかき混ぜ、または前記固体に圧力波を印可してクラスレート粒子のさらなる成長を促進するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ｈ）クラスレートを含む前記固体を成形して実質的に管状形態にするステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
ｉ）実質的に管状形態であり得るクラスレートを含む前記固体を、海洋の表面に輸送するのに適したバッグなどの容器内に配置するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記天然ガスおよび水を混合してＮＧＣＨ／水スラリーを形成するステップが、（ｉ）前記タンクまたは容器の頂部でガスのポケット中に水のミストを噴霧するステップ；（ｉｉ）前記頂部でガスポケットから天然ガスを引き抜き、それを前記タンクまたは容器の底にポンピングするステップであって、前記タンクまたは容器の底で前記天然ガスが前記タンクまたは容器内の前記水を通じて発生する微細気泡として注入される、ステップ、（ｉｉｉ）気泡周囲に形成するクラスレートハイドレートシェルを砕くために、ガスの前記ポケットの下に蓄積する前記スラリーを撹拌およびせん断するステップ、ならびに（ｉｖ）楕円体気泡周囲に形成する任意のクラスレートスラリーシェルもまた砕く高せん断場および局所的に脈動する圧力をもたらすために、前記タンクまたは容器内から採取したガスと海水とのミックスを波型表面の中実かつ緊密に間隔を置かれた逆回転プレートの中心にポンピングするステップからなる群から選択される１つまたは複数の方法を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
周囲海水温度が、約２、３、４、５、６、または７℃である、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
海洋床直下などの地下環境から天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出し、それを変換してクラスレートなどの固体ハイドレートにするためのシステムであって：
ａ）ガス／油分離器として機能するように設計された第１のタンクまたは容器；
ｂ）ＮＧＣＨ処理器として機能するように設計された第２のタンクまたは容器；および
ｃ）ＮＧＣＨ収集／シッピングコンテナとして機能するように構成された第３のタンクまたは容器
を備える、システム。
【請求項１３】
ｄ）坑井ヘッド進入部をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
ｅ）流量制限器にカップリングされ得るタービン／流量制限器をさらに備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ガス／油分離器として機能するように設計された前記第１のタンクまたは容器が、海水の周囲圧力の約１〜２バール上の内圧を有する、約４：１の長さ対直径比の高い垂直タンクである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
ガス／油ミックスの進入ポイントが、前記第１のタンクの上にあり、前記第１のタンクの頂部が、前記天然ガス成分をポンプアウトするための出口パイプを特徴として備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ＮＧＣＨ処理器として機能するように設計された前記第２のタンクまたは容器が、約０．２ＭＰａもしくは２バールの圧力を有する低圧、または少なくとも約３．５ＭＰａもしくは約３５バールの圧力を有する高圧バージョンである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ＮＧＣＨ収集／シッピングコンテナとして機能するように構成された前記第３のタンクまたは容器が、広げることができる、潰せるバッグまたは折り畳めるフレキシブルなバッグである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記広げることができる、前記潰せるバッグまたは前記折り畳めるフレキシブルなバッグが、実質的に浮揚性である、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
地下環境からストランデッドガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出し、それを変換して固体ハイドレートにするための方法であって：
ａ）ストランデッドガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出するステップと；
ｂ）第１のタンクまたは容器内で油と天然ガスとの前記混合物から前記天然ガスを任意選択で分離するステップと；
ｃ）前記ストランデッドガスを第２のタンクまたは容器に輸送するステップと；
ｄ）前記第２のタンクまたは容器内に海水を導入するステップと；
ｅ）前記ストランデッドガスおよび水を混合してクラスレートハイドレート／水スラリーを形成するステップと；
ｆ）前記クラスレートハイドレートスラリーから過剰の水を除去してクラスレートハイドレートを含む固体を形成するステップと；
ｇ）クラスレートハイドレートを含む前記固体を加工して輸送可能形態にするステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、深海などの地下環境から天然ガスまたは水素などのストランデッドガスを抽出することに関する。さらに、本発明は、油とストランデッドガスとを分離すること、およびストランデッドガスを容易に輸送可能な形態に変換することに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ガスクラスレートハイドレートは、比較的高圧および低温のある特定の条件下で水とガスとの反応から形成される非化学量論的結晶性固体である。（例えば、Ｓｌｏａｎら、Ｃｌａｔｈｒａｔｅ  Ｈｙｄｒａｔｅｓ  ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓｅｓ．、３版；ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、Ｔａｙｌｏｒ  ＆  Ｆｒａｎｃｉｓ  Ｇｒｏｕｐ：Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ、ＦＬ、２００８年を参照）。天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）沖合および陸上サプライチェーンを開発して天然ガスハイドレートを再ガス化および最終消費の場所に効率的に輸送するためのいくつかの取り組みが行われている。（例えば、Ｇｕｄｍｕｎｄｓｓｏｎら、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  ａｓ  Ｆｒｏｚｅｎ  Ｈｙｄｒａｔｅ．、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ａｎｄ  Ｐｏｌａｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、１９９５年；Ｎｏｇａｍｉら、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｈａｉｎ  Ｂｙ  Ｍｅａｎｓ  Ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｈｙｄｒａｔｅ  （ＮＧＨ）．、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ：２００８年；Ｒｅｈｄｅｒら、Ｅｎｅｒｇｉｅｓ２０１２年；５巻（７号）：２４９９〜２５２３頁；Ｔａｍｓｉｌｉａｎら、Ｊ．  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．２０１３年；３４巻（２号）：２５９〜２６７頁を参照）。水中環境から天然ガスまたは水素などのストランデッドガスを得、消費のためにそれを安全に輸送する安全、効率的で環境に優しい方法を見つけることが望ましい。メタンは天然ガスの主成分であるので、研究文献では、メタンクラスレートハイドレート（ＭＣＨ）の形成に注力していることが多い。しかし、起源に応じて、可能なガス組成物の範囲は、ほぼ純粋なメタンからより重質な揮発性炭化水素に富む複合混合物に及び得る。本明細書に記載の処理は、出発天然ガスが約８５質量％メタン、１０質量％エタン、および５質量％プロパンのものであり得る天然ガスクラスレートハイドレート（ＮＧＣＨ）の形成により一般に言及する。プロセスは、他の組成物に容易に適用することができる。１つの重要な側面は、天然ガス混合物からのＮＧＣＨの形成が一般に、純メタンからのＭＣＨの形成より、同じ温度でより低い静水圧を必要とすることである（図１）。また、メタンがより少なく、エタン、プロパン、ブタン、およびイソペンタンなどがより多い他のあまり典型的でない、または人工的にブレンドされた炭化水素ガス混合物も固体クラスレートハイドレートを形成し、これらのより高分子量のガス成分の割合が高いほど、要求される圧力は低い。しかし、クラスレート形成の温度範囲は、はるかにより狭くなり、純ブタンからの形成の場合では、これらの純炭化水素ガスからのクラスレートハイドレート形成に要求される温度および圧力の範囲について４℃未満の水温を必要とする（図２）。
【０００３】
ＭＣＨおよびＮＧＣＨ処理に基本的なことは、対応する圧力が８．２４ＭＰａ（約１２００ｐｓｉ）である深度８００メートルより下の海洋床で６℃またはそれ未満の水温を活用することである（図１）。このような圧力および深度で、メタンガスは、海水中にバブリングすると、天然ガスがそうであるように小さいＭＣＨ球および薄片を非常に急速に形成する（例えば、Ｒｏｍｅｒら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ：  Ｏｃｅａｎｓ２０１２年；１１７巻；Ｗａｒｚｉｎｓｋｉら、Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０１４年；４１巻（１９号）：２０１４ＧＬ０６１６６５を参照）。海洋中の温度プロファイルは、様々な地球上の場所で変動する。メキシコ湾は、北海より数度温かい傾向があり、したがってＭＣＨを急速に形成するのに必要とされる深度は、同等の温度範囲について前者の場合ではより深くなければならない。ここで加えるべきいくつかの追加のことは、天然ガスが、深海油脈を探索するとき取り扱うのに望ましくない成分とみなされることである。ストランデッドガスは、ガスの爆発を防止するために、時に燃やされ、またはポンプで地中に戻される。ガス含有量は、生産のために保有する選択の１つの判定基準であり、ガス接触が高すぎると、開発が妨げられ得る。
天然ガスは、深海油脈を探索するとき取り扱うのに望ましくない成分とみなされる。ストランデッドガスは、時に燃やされ、またはポンプで地中に戻される。ガス含有量は、生産のために保有する選択の１つの判定基準であり、ガス含有量が高すぎると、開発が妨げられ得る。地上および海面のプラントで天然ガスをハイドレートに変換することに向けたより早期のおよび進行中の取り組みが存在する。（例えば、Ｎａｋａｉ、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｈｙｄｒａｔｅ  （ＮＧＨ）  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｈａｉｎ」、Ｗｏｒｌｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１２年、Ｋｕａｌａ  Ｌａｍｐｕｒ；Ｒｅｈｄｅｒら、Ｅｎｅｒｇｉｅｓ２０１２年；５巻（７号）：２４９９〜２５２３頁を参照）。変換プロセスの発熱性、ならびに高圧および温度の要件は、プロセスを危険、複雑、および高価にする。ｉｎ  ｓｉｔｕ条件（すなわち、静水圧が高く、水が冷たい）がクラスレートの形成に貢献する海洋の深いところで処理を実施することによって天然ガス（主にメタン）を固体クラスレートハイドレート（ファイヤーアイス）に変換するための安全で有効な方法を提供することが望ましい。そうすることにより、ひいては水中環境から天然ガスを得、消費のためにそれを安全に輸送する効率的で環境に優しいやり方がもたらされる。さらに、変換プロセスが発熱性であるために、プロセスから放出される熱は、天然ガスクラスレートの深海埋蔵量を探索するために追加の貴重なリソースをもたらす。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｓｌｏａｎら、Ｃｌａｔｈｒａｔｅ  Ｈｙｄｒａｔｅｓ  ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓｅｓ．、３版；ＣＲＣ  Ｐｒｅｓｓ、Ｔａｙｌｏｒ  ＆  Ｆｒａｎｃｉｓ  Ｇｒｏｕｐ：Ｂｏｃａ  Ｒａｔｏｎ、ＦＬ、２００８年
【非特許文献２】Ｇｕｄｍｕｎｄｓｓｏｎら、Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  ａｓ  Ｆｒｏｚｅｎ  Ｈｙｄｒａｔｅ．、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｏｆｆｓｈｏｒｅ  ａｎｄ  Ｐｏｌａｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ、１９９５年
【非特許文献３】Ｎｏｇａｍｉら、Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｈａｉｎ  Ｂｙ  Ｍｅａｎｓ  Ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｈｙｄｒａｔｅ  （ＮＧＨ）．、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ：２００８年
【非特許文献４】Ｒｅｈｄｅｒら、Ｅｎｅｒｇｉｅｓ２０１２年；５巻（７号）：２４９９〜２５２３頁
【非特許文献５】Ｔａｍｓｉｌｉａｎら、Ｊ．  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｃｉ．  Ｔｅｃｈｎｏｌ．２０１３年；３４巻（２号）：２５９〜２６７頁
【非特許文献６】Ｒｏｍｅｒら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ：  Ｏｃｅａｎｓ２０１２年；１１７巻
【非特許文献７】Ｗａｒｚｉｎｓｋｉら、Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２０１４年；４１巻（１９号）：２０１４ＧＬ０６１６６５
【非特許文献８】Ｎａｋａｉ、「Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｆ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ｈｙｄｒａｔｅ  （ＮＧＨ）  Ｓｕｐｐｌｙ  Ｃｈａｉｎ」、Ｗｏｒｌｄ  Ｇａｓ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ２０１２年
【非特許文献９】Ｋｕａｌａ  Ｌａｍｐｕｒ；Ｒｅｈｄｅｒら、Ｅｎｅｒｇｉｅｓ２０１２年；５巻（７号）：２４９９〜２５２３頁
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の要旨
第１の態様では、本発明は、海洋床の下深くなどの地下環境の貯留層からストランデッドガスを抽出するための方法を提供する。ストランデッドガスは、天然ガスまたは水素であり得、ガスは、貯留層中に存在し、または蓄えられている場合がある。貯留層は、ガスもしくは油とガスとの混合物であり得、または貯留層は、天然ガスクラスレートハイドレートとして蓄えられた天然ガスであり得る。本方法は、ストランデッドガスに到達するために海洋床中に坑井を掘削する任意選択の第１のステップを特徴として備える。一部の事例では、貯留層に応じて、坑井は、ストランデッドガス、例えば、天然ガス、水素、または他のストランデッドガスなどのみを産出する場合がある。他の事例では、坑井は、天然ガスなどのストランデッドガスと油とのミックスを産出し得る。ガス−油ミックスの場合では、本方法は、油とガス相とを分離する第２のステップを特徴として備える。この分離するステップは、例えば、分離器で実施されてもよい。さらに他の事例では、ストランデッドガスは、クラスレートハイドレートの形態で存在し得る。このような事例では、第２のステップは、熱をかけ、または／かつ圧力を下げることを介して元のクラスレートハイドレートを破壊してガスおよび水にすることを含み得る。本方法は、油成分を海面まで輸送、ポンピング、またはパイピングする第３のステップであって、海面で、油成分を、公知の方法に従って処理することができる、ステップを特徴として備えることができる。同様に、第３のステップは、油成分を収集して、表面に輸送するための別個のシッピングコンテナに入れることを特徴として備えることができる。本方法は、天然ガスなどのストランデッドガスからデブリを取り除く第４のステップを特徴として備え得る。本方法は、天然ガスなどのストランデッドガスを、海洋床に近接したものなどのガス／クラスレートハイドレート処理施設に輸送、ポンピング、またはパイピングする第５のステップを特徴として備え得る。ガス／クラスレートハイドレート処理施設は、天然ガスなどのストランデッドガスを、それがクラスレートなどの固体ハイドレートを形成するように転換するために設計することができる。第６のステップとして、クラスレートなどのこのような固体ハイドレートを集め、クラスレートなどの固体ハイドレートを海面に輸送するのに適したシッピングコンテナに入れることができる。一部の事例では、クラスレートなどの固体ハイドレートは、最初に集められ、シッピングコンテナに入れられ、次いでそれは、海面でより大きい輸送担体に入れられて空にされ、変換して天然ガスに戻し、または再ガス化するための目的地に輸送される。他の事例では、クラスレートなどの固体ハイドレートは、集められ、シッピングコンテナに入れられ、これらのシッピングコンテナは、それ自体が、クラスレートなどの固体ハイドレートを、変換して天然ガスに戻し、または再ガス化するための目的地に輸送するのに使用される。
【０００６】
第２の態様では、本発明は、海洋床の下深くなどの地下環境の天然ガスハイドレートのリザーブ（ｒｅｓｅｒｖｅ）から天然ガスを抽出するための方法を提供する。本方法は、炭化水素を抽出するために海洋床中に坑井を掘削する任意選択の第１のステップを特徴として備える。一部の事例では、貯留層を構成する炭化水素に応じて、坑井は、天然ガスのみを産出する場合がある。本方法は、天然ガスからデブリを取り除く第２のステップを特徴として備え得る。本方法は、天然ガスを、海洋床に近接したものなどのガス／クラスレートハイドレート処理施設に輸送、ポンピング、またはパイピングする第３のステップを特徴として備え得る。ガス／クラスレートハイドレート処理施設は、天然ガスを、それがクラスレートなどの固体ハイドレートを形成するように転換するために設計することができる。天然ガスを、それがクラスレートなどの固体ハイドレートを形成するように転換するこの発熱プロセスから生じる熱は、任意選択で天然ガスの源に伝導させ、または対流移動させて戻し、追加の天然ガスの解放を促進するのに引き続いて使用することができる。第４のステップとして、クラスレートなどのこのような固体ハイドレートを集め、クラスレートなどの固体ハイドレートを海面に輸送するのに適したシッピングコンテナに入れることができる。一部の事例では、クラスレートなどの固体ハイドレートは、最初に集められ、シッピングコンテナに入れられ、次いでそれは、海面でより大きい輸送担体に入れられて空にされ、変換して天然ガスに戻すための目的地に輸送される。他の事例では、クラスレートなどの固体ハイドレートは、集められ、シッピングコンテナに入れられ、これらのシッピングコンテナは、それ自体が、クラスレートなどの固体ハイドレートを、変換して天然ガスに戻すための目的地に輸送するのに使用される。
【０００７】
第３の態様では、本発明は、海洋床の下などの地下環境から天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出し、それを変換してクラスレートなどの固体ハイドレートにするための方法であって：
ａ）天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出するステップと；
ｂ）第１のタンクまたは容器内で油と天然ガスとの前記混合物から前記天然ガスを任意選択で分離するステップと；
ｃ）前記天然ガスを第２のタンクまたは容器に輸送するステップと；
ｄ）前記第２のタンクまたは容器内に海水を導入するステップと；
ｅ）前記天然ガスおよび水を混合してＮＧＣＨ／水スラリーを形成するステップと；
ｆ）前記ＮＧＣＨスラリーから過剰の水を除去してクラスレートを含む固体を形成するステップと；
ｇ）クラスレートを含む前記固体を加工して輸送可能形態にするステップと
を含む、方法を提供する。
【０００８】
方法は、ｈ）クラスレートを含む固体をかき混ぜ、または固体に圧力波を印可してクラスレート粒子のさらなる成長を促進するステップをさらに特徴としてもよい。本方法は、ＮＧＣＨのより小さい粒子を凝集させるステップ、およびそれらを自然に合体させて大きいブロックを形成するステップも特徴として備えることができる。
【０００９】
方法は、ｉ）クラスレートを含む固体を成形して実質的に管状形態にするステップをさらに特徴としてもよく、方法は、ｊ）実質的に管状形態であり得るクラスレートを含む固体を、海洋の表面に輸送するのに適したバッグなどの容器内に配置するステップをまた特徴としてもよい。
【００１０】
天然ガスと水とを混合してＮＧＣＨ／水スラリーを形成するステップは、（ｉ）タンクまたは容器の頂部でガスのポケット中に水のミストを噴霧するステップであって、周囲の海水に浸漬された船外熱交換器を通じて水をポンピングすることによって任意選択で冷却することができるタンクまたは容器の底からポンプアップされる水を使用すること、および新鮮な海水であって、その体積のガスが消費され、圧力が低下する際に引き入れられる、新鮮な海水を使用することを含み得る、ステップと；（ｉｉ）頂部でガスポケットから天然ガスを引き抜き、それをタンクまたは容器の底にポンピングするステップであって、タンクまたは容器の底で天然ガスをタンクまたは容器内の水を通じて発生する微細気泡として注入することができる、ステップとを含む１つまたは複数の方法を特徴として備え得る。その過程で、クラスレートハイドレートは、気泡周囲に外側シェルとして形成し得、これらが、タンクまたは容器の頂部まで浮いて戻るとき、ガスポケットの下でＮＧＨＣ／ガス／水スラリーの層を形成する。混合するステップは、（ｉｉｉ）気泡周囲に形成するクラスレートハイドレートシェルを砕くために、ガスのポケットの下に蓄積するスラリーを撹拌およびせん断するステップをまた特徴としてもよい。混合するステップは、（ｉｖ）楕円体気泡周囲に形成する任意のクラスレートスラリーシェルもまた砕く高せん断場および局所的に脈動する圧力をもたらすために、タンクまたは容器内から採取したガスと海水とのミックスを波型表面の中実かつ緊密に間隔を置かれた逆回転プレートの中心にポンピングするステップをまた特徴としてもよい。混合するステップは、実質的にすべての天然ガスを変換して、タンクまたは容器の頂部のＮＧＨＣと水のある体積のスラリー、およびタンクまたは容器の底の加温された水を形成することを特徴として含み得る。
【００１１】
水の量は、過剰の水（すなわち、クラスレートの形成に消費されない水）の熱容量および冷却速度が合理的な時間枠内でクラスレート形成のエンタルピーから生じる温度上昇を限定するのに十分であるように選択することができる。周囲水温は、約２、３、４、５または６または７℃であり得、温度上昇は、システム全体の温度を１７℃程度であり得る深度８００ｍ（８．２ＭＰａ）でのＮＧＣＨの安定性温度未満に維持するに十分小さく保持され得る。一般に、選択される水が多いほど水の温度上昇は小さいが、放出される水中に吸収されるガスを通じて失われるガスが多い。
【００１２】
ＮＧＣＨスラリーから過剰の水を除去してクラスレートを含む固体を形成するステップは、密度がより低いクラスレートが頂部まで浮くという性質を活用することができる。ＮＧＣＨスラリーから過剰の水を除去してクラスレートを含む固体を形成するステップは、クラスレートスラリーを、過剰の水を除去するデバイスまたは機構中にポンピングまたは輸送することを特徴として備え得る。天然ガスは、実質的に細長く、かつ平らな楕円体の気泡のクラスレートハイドレートに実質的に変換され得る。クラスレートを含む固体を輸送可能形態に加工するステップは、固体ＮＧＣＨディスクを形成することを特徴として備え得る。バッグなどの容器は、広げることができる折り畳めるフレキシブルなバッグであり得る。
【００１３】
第４の態様では、本発明は、海洋床直下などの地下環境から天然ガスまたは油と天然ガスとの混合物を抽出し、それを変換してクラスレートなどの固体ハイドレートにするためのシステムであって：
ａ）ガス／油分離器として機能するように設計された第１のタンクまたは容器；
ｂ）ＮＧＣＨ処理器として機能するように設計された第２のタンクまたは容器；および
ｃ）ＮＧＣＨ収集／シッピングコンテナとして機能するように構成された第３のタンクまたは容器
を備える、システムを提供する。
【００１４】
システムは、任意選択で、ｄ）坑井ヘッド進入部を備えてもよく、システムは、任意選択で、ｅ）流量制限器にカップリングされ得るタービン／流量制限器をさらに備えてもよい。第１のタンクまたは容器はガス／油分離器として機能するように設計された。タービンを坑井ヘッドの出口に取り付けて電動機および機械加工デバイスを運転するための機械力および電力を生成することができる。
【００１５】
第１のタンクまたは容器は、海水の周囲圧力を約１〜２バール超える内圧を有するガス／油分離器として機能するように設計される。分離器は、より重い（主に油）粒子がより軽い（主にガス）粒子から物理的に分離される遠心分離機として稼働し得る。より重い粒子は、外層で凝集し、適切に配置された出口ポイントを通じて除去することができる。中心近傍の出口は、より軽いガス粒子が除去される場所であり得る。
【００１６】
ＮＧＣＨ処理器として機能するように設計される第２のタンクまたは容器は、低圧バージョン（約０．２ＭＰａまたは２バール）であっても、高圧バージョン（少なくとも約３．５ＭＰａまたは約３５バール）であってもよい。さらに、第２のタンクまたは容器は、バッチプロセスとして稼働するように設計することができる。一部の事例では、半連続プロセスとして作用するように時間をずらした、複数の（例えば、３つの）より小さいバッチ処理タンクまたは容器、タンク２ａ、タンク２ｂ、タンク２ｃなどが存在し得る。第２のタンクまたは容器は、垂直に配向した軸および約５：２の高さ対直径比を有する円筒形タンクであり得る。第２のタンクまたは容器は、セミフレキシブルであり得、バルブ付き頂部入口および／または底部出口、ならびに１つまたは複数の温度センサーおよび／または圧力センサー、ならびに撹拌用に構成された１つまたは複数の装置を特徴として備え得る。
【００１７】
ＮＧＣＨ収集／シッピングコンテナとして機能するように構成された第３のタンクまたは容器は、広げることができる、潰せるバッグまたは折り畳めるフレキシブルなバッグであってもよい。これは、ほぼ釣り合う浮揚性であり、水の密度とほぼ等しい密度であってもよい。  
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、海洋深度（圧力に比例）および水温の観点から見たメタンおよび天然ガスからのクラスレートハイドレートの形成についての相平衡曲線（境界）を提供する。メキシコ湾および北海の温度アイソクライン（ｉｓｏｃｌｉｎｅ）も示されている。
【００１９】
【図２】図２は、純メタン、純エタン、純プロパン、および純ブタンからのクラスレートハイドレートの形成についての相平衡曲線（境界）を提供する。
【００２０】
【図３】図３は、現在建設中のシェルプレリュード浮遊式液体天然ガス処理施設を表す。
【００２１】
【図４】図４は、本発明の基本的な概略図を提供する。
【００２２】
【図５】図５は、気泡周囲に形成しているクラスレートシェルを砕くための逆回転せん断プレートを示す。
【００２３】
【図６】図６は、Ｋｅｎｎｅｄｙ、Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｇｅｏｍｅｔｒｙ３５巻（２００６年）、２５５〜２６７頁に倣った丸円筒の六方充填：充填密度０．９０６９の左側の１つのサイズ；充填密度０．９５０３の右側の直径比０．１５４７の２つのサイズを表す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
好ましい実施形態の詳細な説明
本方法およびシステムは、以下の要素およびステップを特徴として備える。
３タンクシステムに基づくプロセス設計ステップ：
【００２５】
坑井ヘッド進入部。
天然ガスまたは油／気体混合物は、海底の数百またはさらには数千フィート下の地下貯留層からドリルパイプを上昇し、坑井ヘッドに届く。ガス／油混合物は、元の貯留層深度で主に液体であり得、この深度で圧力は、最大で７０ＭＰａであり得、温度は、約１１５℃であり得る（これらは、Ｍａｃｏｎｄｏ油井をもたらしている油貯留層における条件である）。しかし、坑井ヘッドへの進入ポイントで、任意の後続の流量制限器および実際の流量に応じて、圧力は、おそらく２０〜３０ＭＰａでより低いかも知れず、しかし、温度は９０℃に近くなり、海底パイプを上って移動しながら圧力が低下するにつれて、油から出るガスの沸騰および断熱膨張のために貯留層における温度より低い。
【００２６】
タービン／流量制限器。
流量制限器にカップリングさせて、タービンを坑井ヘッドの出口に取り付けて、電動機および機械加工デバイスを運転するための機械力および電力を生成することができる。この流量で、かつ記載した条件下で、数百馬力（１／３メガワットまたはそれよりも多い）を生成することが可能となる。タービン／流量制限器を出ると、ガス／油流の圧力は、約８．２ＭＰａの海底圧力であり、温度は、依然として約８０℃であり、その理由は、より多く溶解したガス成分がこのときにはより低い圧力の温かい油から沸騰して出るためである。
【００２７】
タンク１のガス／油分離器。
タービン／流量制限器を出ると、ガス／油混合物は、タンク１、ガス−油分離器に入り、これは、長さ対直径比が４／１である本質的に高い垂直タンクであり得、内圧は海水の周囲圧力を約１〜２バール超える。このようなガス／油分離器は、産業において公知かつ標準的である。市販の油／ガス分離器を使用して２つの相を分離することができる。この分離器は、遠心分離機として作用し得、その結果、より重い油粒子は、外側に移動し、より軽いガス粒子は、中心に向かって動く。油／ガス混合物の進入ポイントは、分離器ユニットの中央にある。分離器の中心に、天然ガス成分をポンプアウトし、それをクラスレートハイドレート処理タンクに転送するための出口パイプがある。タンクの縁部近傍は、油をポンプアウトするための出口パイプである。油は、海面の受取船に油を運ぶパイプライン中にポンピングされる。あるいは、油は、後続の輸送のためにＤＳＭ  ＤｙｎｅｅｍａまたはＳｐｅｃｔｒａ圧力容器にポンピングすることができる。このタンクは、ポリウレタンマトリックス中のＵＨＭＷＰＥ繊維から巻かれたコンポジットから作製され得る。ＤＳＭ  Ｄｙｎｅｅｍａ  ＵＤテープをこの目的に使用することができる。よってタンク自体は、釣り合う浮揚性であり、空のタンクを表面から運び、満杯にして表面に戻す遠隔操作ビークル（ＲＯＶ）または適当なコンベアベルトシステムを使用して海洋中で容易に移動可能である。タンクの要求されるサイズは、ガスが油から沸騰し、バブルアップし、完全に分離するのに要求される滞留時間に依存する。公称ベース構成について、ガスの流れ単独は、約５４６ｍ３／時間であり、ガスと油との流れは一緒に、おそらく８００ｍ３／時間である。分離器中の有効な１５分の滞留を仮定して、要求される体積は、約Ｖｓｅｐ≒２００ｍ３である。直径、Ｄｓｅｐを与えられたこのような４／１アスペクト比の体積は、Ｖｓｅｐ≒πＤｓｅｐ３であり、それにより、Ｄｓｅｐ≒４．０ｍを得る。このタンクの浮力は、主に天然ガスの体積、Ｖｎｇ≒２００ｍ３からのものであり、したがって、Ｆｇａｓ＝（ρｗ−ρｎｇ）ｇＶｎｇ≒９３１９Ｖｎｇ＝１．２７ＭＮまたは約２８６，０００  ｌｂｆである。
【００２８】
タンク１の詳細：
・浮力が高いので、最小限の曲げモーメントで坑井ヘッドおよび下のパイプと整列した正味の軸方向力を創製するために、坑井ヘッドの上にタンクを配置すること、および実質的な構造体の取り付け（浮力を生じる他のシステムコンポーネントの配置に依存する）を必要とする；
・頂部にラッピングされ、坑井ヘッドに接続された構造体に底部で取り付けられた包囲ストラップシステムを有することが必要となる；
・内圧は、垂直のガス分布に応じてタンク内の垂直位置でいくぶん変動し、壁軸方向張力およびフープ張力（二軸荷重）は、頂部に近づくにつれて最大となる傾向であり、ウォールタンク壁厚は、特にドームエリアに近づくにつれてより厚い必要があり得る；
・タンク底部は、軸対称の「Ｗ」断面を有するべきであり、ガス／油ミックスは、中心の高いポイントで入り、いずれの沈降物または進入水も「Ｗ」の低いポイントにおけるリング中に落下し、そこでそれを収集し、ポンプアウトすることができる。
【００２９】
タンク２、ＮＧＣＨ処理器。
油から分離されると、天然ガスは、低い相対圧力（例えば、１〜２バール）下で、正確な量を計るために流量計および制御弁が装着されたガスラインを通じてタンク２にポンピングされる。タンク２は、２つの可能性のあるバージョンを有する：低圧バージョン（０．２ＭＰａまたは２バール以下）、および高圧バージョン（少なくとも３．５ＭＰａまたは３５バール）。さらに、タンク２は、バッチプロセスとして稼働するように設計することができる。実際、半連続プロセスとして作用するように時間をずらした、複数の（例えば、３つの）より小さいバッチ処理タンク、タンク２ａ、タンク２ｂ、タンク２ｃなどを有することが望ましくあり得る。これにより、タンクが満たされる間にガスを貯蔵するための保持タンクとして作用し得るガス分離器タンクの浮力が低減され得る。
【００３０】
まず低圧バージョンを考慮すると、タンク２は、垂直に配向した軸および２〜４の範囲内の高さ対直径比を有する円筒形タンクなどであり得る。タンクは、セミフレキシブルであり、Ｄｙｎｅｅｍａ繊維／ウレタンＵＤテープから巻かれていてもよい。タンクは、冷海水で最初に満たされ、天然ガスがバルブ付き頂部入口を通じて導入されるにつれて、それは、タンクの上部を満たし、ガス対水の所望の体積比が実現されるまで水が底から排出される；比はガス１部に対して水約３部であるが、これは調整可能である。水対ガスの所望の体積比が確立されると、次いでタンクは、一方向バルブを使用して外部環境から半閉鎖され、それにより、タンク圧が周囲の海水圧未満に降下し、内破のリスクの状態になった場合、より多くの冷海水が入ることができる。
【００３１】
次に、水およびガスは、混合されて、以下の種々の方法を使用してＮＧＣＨ／水スラリーを展開することができる：（ｉ）周囲の海水に浸漬された船外熱交換器を通じて水をポンピングすることによって冷却することができるタンクの底からポンプアップされる水を使用すること、および新鮮な海水であって、その体積のガスが消費され、圧力が低下する際に引き入れられる、新鮮な海水を使用することの両方を使用してタンクの頂部でガスのポケット中に水の微細ミストを噴霧するステップと；（ｉｉ）頂部でガスポケットから天然ガスを引き抜き、それをタンクの底にポンピングするステップであって、タンクの底で天然ガスをタンクまたは容器内の水を通じて発生する微細気泡として注入し、その過程で、タンクの頂部まで浮いて戻るときのそれらの周囲のクラスレートハイドレート外側シェルからガスポケットの下でＮＧＨＣ／ガス／水スラリーの層を形成する、ステップ；（ｉｉｉ）気泡周囲に形成するクラスレートハイドレートシェルを砕くために、ガスのポケットの下に蓄積するこのスラリーを激しく撹拌およびせん断するステップ；（ｉｖ）楕円体気泡周囲に形成する任意のクラスレートスラリーシェルもまた砕く高せん断場および局所的に脈動する圧力をもたらすために、タンク内から採取したガスと海水とのミックスを波型表面の中実かつ緊密に間隔を置かれた逆回転プレートの中心にポンピングするステップ（図５）。最終的に、すべてのガスは変換されて、タンクの頂部のＮＧＨＣと水のある体積のスラリー、およびタンクの底のいくらかより多くの加温された水の体積を形成し、これらは全て溶液中に少量の溶解された天然ガスを含む。
【００３２】
重要な側面は、加圧および撹拌する前のタンク内の初期のガス対水の比の判定である。水の量は、過剰の水（すなわち、クラスレートの形成に消費されない水）の熱容量および冷却速度が合理的な時間枠内でクラスレート形成のエンタルピーから生じる温度上昇を限定するのに十分であるように選択することができる。過剰の水は、クラスレートハイドレート結晶の形成中に排出される塩ブラインのシンクとしても使用される。典型的には、周囲水温は、約５℃であり、温度上昇は、システム全体の温度を１７℃程度であり得る深度８００ｍ（８．２ＭＰａ）でＮＧＣＨの安定性温度未満に維持するように十分小さく保持されなければならない。
【００３３】
最終処理ステップは、ＮＧＣＨスラリーから残留する過剰の塩分含有水を追い出して固体を形成することであり、これは、密度がより低いクラスレートは、頂部まで浮き、その一方、塩に富むブラインは、タンクの底部に集まる傾向があるという事実によって部分的に達成される。それにもかかわらず、濃縮されたクラスレートスラリーは、大きい固体ＮＧＣＨディスクを形成するために過剰の水を追い出し、または絞り出すデバイスまたは機構中にポンピングされなければならない。これらのディスクは、直径対厚さ比が大きく、かつ丸い均一な厚さであり、これらを放出し、以下に記載するように、タンク４と呼ばれる高い円筒形の輸送バッグ中で積み重ねることができる。さらに、天然ガスを回収するためのＮＧＣＨの後の処理を促進するために、Ｄｙｎｅｅｍａまたはポリエチレンスペーサーを、積み重ねられたＮＧＣＨディスクの間に、これらが一緒に融合しないように配置することができる。次いでこれらを後に砕いて表面積対体積比を増大させ、よってＮＧＣＨ「解離」速度を大いに増大させることができる（例えば、Ｔａｋｅｙａら、Ｃｈｅｍ．  Ｅｎｇ．  Ｓｃｉ．２００５年；６０巻（５号）：１３８３〜１３８７頁；Ｆａｌｅｎｔｙら、Ｅｎｅｒｇｙ  Ｆｕｅｌｓ２０１４年；２８巻（１０号）：６２７５〜６２８３頁を参照）。これは、直径１メートルおよび長さ４メートルのＮＧＣＨ固体円筒の形成を追求してシッピングコンテナ中にこれらを効率的に充填することよりおそらく望ましくないと思われる。これは、ＮＧＣＨを加工して円筒にするために、特別な圧縮圧搾またはオーガーで駆動される厚い壁のＤｙｎｅｅｍａベース円筒を必要とするであろう。
【００３４】
次に、高圧バージョン（８．２ＭＰａの周囲海水と比べて３．５ＭＰａを超える）を考慮すると、タンク２は、低圧バージョン、垂直に配向した軸および約５／２の高さ対直径比を有するＵＤテープが巻かれた円筒形タンクよりはるかに厚くてもよい。タンクは、冷海水で最初に満たされてもよく、天然ガスがバルブ付き頂部入口を通じて導入されるにつれ、それがタンクの上部を満たすとき、水約２部対ガス１部またはそれ未満、したがって低圧システムについてより低いガス対水の所望の体積比が実現されるまで水が底から排出される。水対ガスの所望の体積比が確立されると、次いでタンクは、一方向バルブを使用して外部環境から半閉鎖され、圧力下でより冷たい海水をポンピングすることにより所望の高圧に加圧されてガスを圧縮する。このとき絶対内圧は、１２００メートルの海洋深度に等価な１２ＭＰａに近い。
【００３５】
タンク２の詳細：
・合理的な時間枠内での最適な反応のために温度および圧力を管理しなければならない；
・クラスレートハイドレートを形成するための天然ガスと反応する非化学量論量および操作タンク圧力で臨界クラスレート安定性温度未満に温度を保つためのｉｎ  ｓｉｔｕヒートシンクの両方として水が使用される；
・加圧および後続の混合前およびこれらの間に、そして熱交換器による処理の間に水を冷却する能力に応じて正しい水対ガス比を正確に導入しなければならない；
・処理コンテナ体積は、いくつのコンテナがずらして配置されたローテーションで使用されるかに依存し、それはひいては、どのぐらい速く天然ガスをＮＧＣＨに変換することができるかに依存する；
・ＮＧＣＨ形成プロセスが注入される天然ガスのある特定の量についてほぼ完了し、ほとんどのガスが消費されると、２番目（ならびにさらには３番目および４番目のサイクル）の注入を実行し、それによってより多くのガスが頂部に注入され、おそらくいくらかの量の加温された水が底部から除去されて場所を空けることが有利であり得る；
・プロセスは、反応をモニタリングするために正確な温度センサーおよび圧力センサーを必要とするであろう；
・高い浮力が、これらがタンク１分離器に付随したのと同様にタンク２反応器に付随し得、したがって同様のタイダウンストラップシステムが、タンクを適所に保持するのに必要とされる。（タイダウンストラップシステム内の力センサーは、どのくらいの天然ガスが任意のポイントでコンテナ内に依然として反応されるべきであるままであるかを我々に伝えることができることに留意されたい）
【００３６】
タンク３、ＮＧＣＨ収集／シッピングコンテナ。
生産される固体ＮＧＣＨの量は、例えば、約３００ｍ３／時間または７，２００ｍ３／日であり得る。広げることができる折り畳めるフレキシブルなバッグを仮定し、長さ対直径比Ｌ／Ｄ＝４、Ｖ＝πＤ３として与えられる直径の観点からの体積、したがって
【数１】
2018529870.tif 000003
を仮定する。よって、１つのバッグが４時間毎に満たされる場合、ＮＧＣＨの体積は、Ｖ＝１，２００ｍ３であり、直径は、
【数２】
2018529870.tif 000004
であり、長さは、Ｌ≒２９．２ｍである。６時間毎に満たされるバッグについて、体積は、Ｖ＝１，８００ｍ３であり、寸法は、Ｄ≒８．３ｍおよびＬ≒３３．２ｍである。よってこのようなバッグが互いに頂部に積み重ねられたＮＧＣＨディスクで満たされるべきである場合、これらの直径は、少なくとも７メートルでなければならない。一方、より小さいＮＧＣＨ固体円筒または正方形断面プリズムの秩序立った規則的充填は、以下のような可能な手法であろう。
【００３７】
固体円筒へのクラスレート加工
ＮＧＣＨスラリーは、例えば、約４の長さ対直径比の固体円筒に圧縮することができる。この場合、円筒の体積は、Ｖ＝πＤ３であり、固体ＮＧＣＨの３００ｍ３／時間の流量を考慮すると、いくつの固体円筒を、１時間当たり、かつどのサイズのものを加工する必要があるかを考慮することは有用である。例えば、固体円筒の直径が１ｍであり、その長さが４ｍである場合、その体積は、３．１４ｍ３である。よって、１００個のこのような円筒を１時間当たりに加工することができ、または１個を３６秒毎に加工することができる。これは、厚い壁のＤｙｎｅｅｍａ円筒を使用して（非常に高い軸方向応力およびフープ応力を持続するため）、スクリュー駆動プレスまたは何らかの種類のオーガーを用いて実施することができる。いくつかを並行して実行し、異なる直径の円筒を実際に作製して効率的な充填を促進することができる。
【００３８】
直径およそ７メートルのバッグを、断面が六角形でパックし（図６）、バッグの端から端まで軸方向に整列して直径１メートルの円筒で充填することを考える。バッグの外側が六角形の形状を有する場合、対角線を横切って７個の円筒が存在し、３７個の円筒が断面を占める。４メートルの固体円筒の長さおよび約２７メートルのバッグの長さで、端から端末端間まで７個の円筒が存在する。また、この場合、充填密度は、
【数３】
2018529870.tif 000005
であり、したがってこれらの寸法でのＮＧＣＨの全体積は２５９ｍ３であり、したがって３００ｍ３にいくぶん届かない。図４の二元充填について、小さいＮＧＣＨ円筒が直径比０．１５４７（したがって小さい円筒は直径１５．５ｃｍである）の直径比を有するより大きいものの間に充填される場合、充填密度は、０．９５０３に増大する。それにもかかわらず、部分的に圧縮されたＮＧＣＨ／水スラリーで空隙を満たすことができる。
【００３９】
シッピングバッグの浮力。
満杯のときの４時間バッグの浮力は、
【数４】
2018529870.tif 000006
で与えられ、６時間バッグについて、Ｆｂ，ＮＧＣＨ≒２．２１ＭＮ≒４９５，０００ｌｂｆである。これらの浮力は、ガス／油分離器タンク１（２８６，０００ｌｂｆ）および処理タンク２（６１３，０００ｌｂｆ）について同じ程度の規模のものである。よって、バッグを満たしながら、タンク１および２のものと同様のタイダウンストラップシステムが必要であり得る。
【００４０】
バッグの透過性および断熱性。
ＮＧＣＨコンテナまたはバッグの壁は、いくらかの透過性を有することができ、コンテナが海面へと運ばれる際に水温が上昇し、静水圧が降下するにつれてクラスレートハイドレートが再ガス化（融解）するのを防止するために低い熱伝導率を有し得る。断熱ブランケット／ソックスを、バッグが海洋床で展開されるとき、バッグ中に構築しても、しなくてもよい。ＮＧＣＨ円筒が表面に到達するとき、海面で満たしている間に管理できないバルク問題および浮力問題を回避するように、断熱プランケットを加えることが好ましいことがある。ＮＧＣＨは、保護氷コーティングを発達させることができ（例えば、Ｔａｋｅｙａら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃ２０１２年；１１６巻（２６号）：１３８４２〜１３８４８頁を参照）、こうして自己保存状態に入り（例えば、Ｓｔｅｒｎら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｂ２００１年；１０５巻（９号）：１７５６〜１７６２頁を参照）、それは、さらなる分解を有効に遅らせる。さらに、この保護膜を発達させた後、ＮＧＣＨの解離の大きなエンタルピー（氷の融解よりＫｇ当たり４０％超）は、それが、熱の連続した大きな供給無くして容易に解離することができず、よってなおさらに分解を遅延させることを意味する。さらに、解離は、遊離ガスの放出をもたらす。このガスは、クラスレート表面上で、捕捉されている場合、絶縁体として、およびある特定の条件下で構造体の安定化としても犠牲的に作用することができる。
【００４１】
システムの浮力。
３つすべてのタンクおよび関連する設備の最大総浮力は、１３０万ｌｂｆもしくはそれよりも大きい、または６５０トンもしくは５９０メトリックトンもの大きさとなる可能性がある。この値は、より頻繁により小さいバッグを満たすことによっていくぶん低減することができるが、浮力に主に寄与するものは、タンク２である。このような負荷を秩序立てて配置すると、１３０万ｌｂｆの負荷は、２本の３インチ径鋼ロープの破壊強度の和である。あるいは、例えば、１００，０００ｐｓｉの強度を有する高強度鋼ロッドについて、１３ｉｎ２の材料を必要とするはずであり、したがって直径は、
【数５】
2018529870.tif 000007
である。明らかに、このような負荷は、主軸方向の負荷要求を、坑井ヘッド、およびシステムが貯留層に取り付けられている場合、貯留層に向かうパイプにかかるはずであり、曲げ荷重を最小限にするためにコンポーネントの慎重な配置を必要とすることになる。バッグを満たしている間、浮力が発達し、タンク１および２と同様に大量のタイダウンを必要とする。対称性、ほぼ軸対称の幾何学的配置で配置され／バランスの取れた場合により複数のより小さいバッグおよび反応器が必要とされる。一方、閉鎖式ブローアウトプリベンターに対する６，０００ｐｓｉのパイプ圧力、およびパイプ径Ｄについて、パイプ径は、１３０万ｌｂｆのブローアウト力を抑えるのに、
【数６】
2018529870.tif 000008
である必要がある。
【００４２】
一般的な記述
本発明は、ストランデッドガス、典型的には天然ガス（主にメタン）であるが場合により水素も、静水圧が高く、水が冷たい（これらの条件はともに、クラスレートハイドレートが形成するのに必要である）海洋深くで処理を実施することによって固体クラスレートハイドレート（ファイヤーアイス）に変換する。
【００４３】
本明細書に記載の方法は、海洋床の下深くの炭化水素貯留層（油およびガス）から天然ガスを抽出するために海洋床中に坑井を掘削する第１のステップを特徴として備える。貯留層に由来する炭化水素構成に応じて、坑井は、ガスのみ、またはガスと油とのミックスを生じ得る。ガス−油ミックスの場合では、油が特別に設計された分離器によって海洋床でガスから分離される。次いで油成分が海面までパイピングされ、通常の様式で処理される。天然ガス成分は、デブリを取り除かれ、そして、固体ハイドレートを形成し、それを、海面まで輸送するための大きいシッピングコンテナに配置するように設計された海洋床上のガス／クラスレートハイドレート処理施設内にパイピングされる。
【００４４】
海面の真下における出口パイプ中の油またはガスの圧力は、典型的には、海洋床における水圧よりはるかに高い。海底からの出口ポイントで起こるガス膨張は、何らかの種類の流量制限器を伴ってもよく、伴っていなくてもよく、タービンを通じてパワー発生（電気的または機械的）の手段を提供する。
【００４５】
海面の真下における出口パイプ中の油またはガスの圧力は、典型的には、海洋床における水圧よりはるかに高い。海底からの出口ポイントで起こるガス膨張は、何らかの種類の流量制限器を伴ってもよく、伴っていなくてもよく、タービンを通じてパワー発生（電気的または機械的）の手段を提供する（潜在的に本特許の部分）。
【００４６】
本明細書に記載の方法は、坑井ヘッドにおける天然ガス／油分離プロセス、得られる天然ガスを固体ＮＧＣＨにする処理システム、および海面まで輸送するために固体ＮＧＣＨをシッピングコンテナに満たすことを提供する。システムは、全体的な処理システム設計および使用される材料、ならびに輸送コンテナ設計および使用される材料を含む。
【００４７】
ＮＧＣＨの効率的かつ急速な形成における技術的問題：
深海がＭＣＨおよびＮＧＣＨを形成および処理するのに理想的な環境であると思われるが、大量のこのような炭化水素ガスを効率的かつ連続的に変換して固体クラスレートの大きいコンテナに入れることにおいて克服すべきいくつかの技術的問題が存在する。海洋床から海面までこのようなコンテナを成功裏に輸送することにおいて、これらがＮＧＣＨの安定性をしばらくの間維持することができなければならない場合も問題が存在する。すなわち、ＮＧＣＨが液体水および大気中に漏れ得る天然ガスに著しくかつ時期尚早に分解することがあってはならず、これは、いずれの扱いにくい冷却または加圧システムもコンテナに取り付けられることなく行われなければならない。
【００４８】
ＭＣＨおよびＮＧＣＨのコンテナを、クラスレートをガスおよび大部分は塩を含まない水に分解するように設計されなければならないクラスレート処理センターまで長い距離を実際に輸送することにおける問題も存在する。ガスパイプライン中にポンピングされてもよい、回収される天然ガスは別として、処理により、直接接触または熱交換器を通じた接触のいずれかで任意の周囲水から大量の熱が吸収される。実際に、大都市の近くにあるこのような処理施設では、クラスレートが融解し、熱を吸収する際に建築物を冷却する機会が存在する。さらに、回収される水は、大部分は塩を含まず、淡水があまり豊富でなく貴重でさえあるエリアにおいて、潜在的に淡水の供給源である。
【００４９】
天然ガスと水とが混合されると、ＮＧＣＨ形成プロセスは、周囲水への熱吸収速度によって制限される。例えば、メタンおよび水からＭＣＨが形成されるエンタルピーは、水を氷に冷凍するそれより１キログラム当たり４０％高い（ＭＣＨ形成について４４１ｋＪ／ｋｇ  対  水を氷に冷凍することついて３３４ｋＪ／ｋｇのエンタルピー）。この事実の重要性を認識するために、ＭＣＨ  １ｋｇを形成する間に放出される熱の量は、０℃の冷凍状態のすぐ上から１００℃の沸点まで液体水を加温するのに要求される熱に等価である。これは、大量の冷水が、生成される熱を吸収し、奪うのにＭＣＨ形成プロセスに含まれなければならないことを意味する。近傍の海洋水に浸漬される熱交換器が密閉ＮＧＣＨ処理コンテナと組み合わせて開発される場合、熱交換のために高い水流量および大きい表面積が、海洋水への熱の効率的な移動のために開発されなければならない。
【００５０】
メタンまたは天然ガスを水と組み合わせてＭＣＨまたはＮＧＣＨを形成する速度は、形成条件と熱力学的な安定性境界との間の水圧および温度の差異に間接的に関連した反応の駆動力に依存する。図１は、海洋中の相平衡プロファイル（温度対圧力曲線）を示す。これらの曲線の左の領域は、ハイドレートクラスレート形成を可能にする条件を反映し、右の領域は、この条件を反映しない。これらの曲線は、転移温度を表す。例えば、海洋の深度８００メートルで、メタンは、９℃（４８°Ｆ）未満の温度で水と組み合わさってＭＣＨを形成し、一方天然ガスの場合では、ＮＧＣＨ形成の転移温度は、約１８℃（６４°Ｆ）で有益により高い。同時に、ＭＣＨおよびＮＧＣＨを形成するための９℃（４８°Ｆ）という所与の転移温度について、ＮＧＣＨの形成は、ＭＣＨの８００メートルでなく、わずか３００メートルというより浅い海洋深度を必要とする。その理由は、クラスレート形成の熱（エンタルピー）を吸収するのに利用可能な固体クラスレートハイドレート粒子の形成部位周囲の局所的な水を加温するためのより多くの「ヘッドルーム」が存在するためである。
【００５１】
研究により、固体ＭＣＨを通る熱伝導率およびガス輸送速度は遅いことが示されており（例えば、Ｋｕｈｓら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｂ２００６年；１１０巻（２６号）：１３２８３〜１３２９５頁；Ｓｈｉら、Ｃｈｅｍ．  Ｅｎｇ．  Ｊ．２０１１年；１７１巻（３号）：１３０８〜１３１６頁；Ｆａｌｅｎｔｙら、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  Ｃ２０１３年；１１７巻（１６号）：８４４３〜８４５７頁を参照）、したがってＭＣＨは、水に懸濁された微細球または薄片（サイズ約１ｍｍ）として最初に形成されなければならない。実際に、ＭＣＨは、小さい気泡の表面上に固体シェルとして形成し、シェル内にいくらかのガスを最終的に捕捉する傾向があり（Ｗａｒｚｉｎｓｋｉら、Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌｅｔｔｅｒｓ２０１４年；４１巻（１９号）：２０１４ＧＬ０６１６６５を参照）、静止状態または停滞した流れでは、ガスがシェルの壁を通過して外側の水と組み合わさるのに、拡散プロセスが要求される。これは、本質的に遅いプロセスである。ＭＣＨ形成プロセスを速めるために、これらのクラスレートハイドレートシェルは、これらが形成する際に、連続的に粉々に割られ、砕かれる。また、細長い平らな楕円体の気泡が球状のものより好ましい。よって、例えば、積極的な撹拌によるガスと水とのミックスを含有する流れの高せん断速度が、このような細長い形状を促進する。ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）などの少量の界面活性剤は、気泡のサイズを低減するという有益な効果を有し、それにより、気泡の表面積対体積比が大いに増大し、よって、ＭＣＨ形成速度が大いに増大する。
【００５２】
中間ステップは、ある特定の内圧下で密閉または半密閉コンテナ内にある比でいくらかの量の天然ガスおよび冷水の導入を特徴として備えることができる。時間が経過するにつれて、ＮＧＣＨおよび水のスラリーが残っているガスと一緒に形成し、プロセスにおいて、生成される熱が、残っている利用可能な水の温度をシステム温度が図１中の相平衡線に到達するポイントまで上昇させる。その温度に近づくと、ＮＧＣＨを形成する天然ガスと水との任意のさらなる反応が失速する。この時点で、より多くの冷水を添加して温度を下げることができ、スラリーの撹拌およびスラリー中への残っている天然ガスの再注入により、クラスレート形成プロセスが継続する。最終的にすべてのガスがクラスレート（大画分）に変換され、または水（小画分）に溶解されるように、十分な水を添加することができる。スラリーを水切りし、次いでそれを圧縮して水を追い出し、それを海洋に排出することによってクラスレート／水スラリーから水を追い出すことができる。この抽出された水は、処理中に熱が除去される手段となる。いくらかの量のメタンまたは天然ガスは、水中に溶解するか、またはナノ気泡の形態で分散する場合があり、したがって海洋に失われ、プロセスをいくぶん非効率的にする場合がある。図１の転移（相平衡）線の左に利用可能な圧力および温度範囲に応じて、関与する水の体積は、形成される固体ＮＧＣＨの体積の１０倍の程度であり得、天然ガスの１５パーセントもの多くが水中に分散または溶解し、海洋中に排出され、効率を下げる場合がある。環境への懸念も生じ得るが、この深度において、この些細な量の失われるガスは、海洋中でさらに希釈され、微生物によって消費される可能性が高く、海面および大気に到達しない（Ｒｅｈｄｅｒら、Ｍａｒｉｎｅ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ２００９年；１１４巻（１〜２号）：１９〜３０頁を参照）。したがって、最初の水は、温度が上昇するとスラリーからそれを除去し、海洋水に浸漬された密閉熱交換器を通じてこの水をポンピングすることによって冷却し、次いでこの冷却された水を密閉反応コンテナ内でのクラスレートハイドレート形成プロセスに再注入して戻すために、より少ない方が好ましい。最終的にすべての天然ガスがＮＧＣＨを形成したとき、残留する液体水を追い出し、海洋中に注入することができる。このように、海洋水中に分散および溶解されるガスの喪失は、最小に保たれる。いずれにせよ、所与の量の天然ガスの固体ＮＧＣＨへの変換は、生成されるすべての熱を除去し、海洋中にそれを散逸させ、ＮＧＣＨスラリーから未使用の水を追い出して、固体を形成することを必要とし、次いでこの固体はシッピングコンテナに入れることができる。
【００５３】
上述した問題に対処するのみならず、典型的な坑井からの実際に重要なガス流量を収容するためにＮＧＣＨ処理を実行する反応容器が開発され得る。その際に、関連した考慮事項としては、
（ｉ）熱交換器およびコンテナを出入りさせて流体をポンピングし、変換プロセスを速めるために気泡周囲のクラスレートハイドレートシェルを砕く機構を駆動し、ＮＬＣＨ水スラリーから水を追い出して固体を形成するのに利用可能なパワーを有する要件が存在する；
（ｉｉ）天然ガスを処理して固体ＮＧＣＨなどにする１つまたは複数のコンテナを有することによって海面への輸送のためにそれを効率的に貯蔵するための要件が存在する。コンテナは、大きくなければならず、そしてメタンまたは天然ガスが、定常状態において、処理された油からＮＧＣＨに分離され得る速度に応じて大きい浮力を生成し得る。手短に言えば、天然ガス１リットルをＮＧＣＨおおよそ１リットルに変換するのに平均で長く要するほど、その部分的に変換されたガスのリットルの浮力をより長く抑えなければならない。
【００５４】
項目（ｉ）は、坑井ヘッドからのガスの出口ポイントにガスタービンを設置することによって適応させることができ、その理由は、パイプを上り、海面の直下に移動するガスの圧力が、海底における圧力環境よりはるかに高く、したがってガスは、パワーを創製するのに活用することができる大きい圧力差の下で著しく膨張するためである。項目（ｉｉ）は、ほぼ釣り合う浮力の極めて強い柔軟な繊維性材料を使用することによって、特にＮＧＣＨ輸送コンテナのために実際に実現させることができる。このような材料は、リモート操作される水中ビークルによって容易に動き回ることができる潰せるコンテナの開発さえ可能にすることができる。処理のある特定の態様を実行する、より小さい半永久的に設置されたコンテナを可能であれば除いて、これらの要件は、金属コンテナの使用を本質的に除外する。
【００５５】
ガス流量およびプロセス要件：
Ｄｅｅｐｗａｔｅｒ  Ｈｏｒｉｚｏｎ  ＤｉｓａｓｔｅｒにおけるＭａｃｏｎｄｏ油井のブローアウトは、メキシコ湾のほぼ１５００メートルの深度で起こり、ガス成分（主に、その深度で約１５ＭＰａの下で圧縮されたメタン）の体積流量は、９．３７２ｍ３／分または５６２．３２ｍ３／時間であった。１５ＭＰａおよび４℃の条件下で、メタンガス０．８７７リットルは、ＭＣＨ  １リットルを形成する。よって、固体ＭＣＨまたはＮＧＣＨの有効な形成は、そのほとんどがブローアウトの１５〜１００メートル上の範囲内で形成され、１０．６９ｍ３／分または６４１．２１ｍ３／時間であった。次いでこのクラスレートハイドレートは、海洋流中を漂流し、それが表面に向けて上昇するにつれて最終的に溶解し、それにより実質的にすべての放出された天然ガスは、海水中に溶解し、微生物によって消費された。坑井を出る総炭化水素（ガス＋油）のうち、質量によるガス成分は、合計の約２５％であり、体積によるガス成分は、６０％であった。
【００５６】
Ｍａｃｏｎｄｏ油井からの天然ガス流成分は、より小さいが、建造中の長さ４８８メートルのシェルプレリュード浮遊液体天然ガス（ＦＬＮＧ）処理船の提案された処理能力と同等であった。提案された使用は、いくつかのガス坑井の上に船を浮かせること、およびガス温度を−１６３℃に下げるために大量の冷却設備を使用して天然ガスを液体天然ガスに加工することであった。抽出される熱は、ＮＧＣＨを形成する１Ｋｇ当たりのエンタルピーと同等であり、周囲の海洋に放出されるはずである（図３）。そのサイズおよびコストにもかかわらず、このプレリュードが処理することになるＫｇでの天然ガスの提案された量は、実際には、Ｍａｃｏｎｄｏ油井ブローアウトを出る天然ガスの量のわずか５倍である。「ベースライン計算」のために、Ｍａｃｏｎｄｏ油井からのものの半分のガス流量を仮定し、したがって大量のシェルプレリュードＦＬＮＧによって処理されるガス流量は１０％である。
【００５７】
固体ＭＣＨは、およそρＭＣＨ＝９００ｋｇ／ｍ３の密度を有し、したがって１５００メートルの深度で、メタンガスの圧縮された１リットルは、およそ１キログラムのＭＣＨを生じる。同時に、この１５ＭＰａの圧力および４℃に近い温度におけるメタンガスの密度は、ρｍｇ＝１３８ｋｇ／ｍ３であり、したがって、ＭＣＨの約１５％という密度でそれは形成する。より小さい深度および圧力において、ガス密度はより低く、ＭＣＨ  １リットルを形成するのに必要とされるガス体積は、比例してより多い。１つの重要な問題は、そのはるかに低い密度（ガス密度は、その深度での海水のものの約１／７である）のために、Ｍａｃｏｎｄｏ油井の流れと同様の天然ガスを処理する間に生成される浮力は、潜在的に非常に大きい。
【００５８】
設計計算のためのベースライン圧力およびガス流量
処理成分、反応速度、コンテナサイズ、および浮力の観点から全体的なプロセスを決定するために、Ｍａｃｏｎｄｏ油井ブローアウトで制御されずに生じるよりいくぶん少ない有効ガス流量および得られるＭＣＨ形成速度を仮定して計算を実施した。流量は妨害され、部分的に密閉されたブローアウトプリベンターによって本質的に生じるように、流れ制限によって制御することができる。（いくつかの推定によって、切断されたパイプの下の完全に開放されたブローアウトプリベンターは、約３３％、中程度に流量が増大しているはずである）。よって、５．０ｍ３／分または３００ｍ３／時間の等価物、したがって、１５ＭＰａにおけるＭａｃｏｎｄｏ油井からのガス流成分の半分より少し多いものを仮定する。ＮＧＣＨにも当てはまるρＭＣＨ＝９００ｋｇ／ｍ３のＭＣＨ密度において、これは、４５００ｋｇ／分または２７０，０００ｋｇ／時間の固体ＮＧＣＨを生じ、それは、海面まで輸送するためにコンテナに入れられなければならない。ベースライン計算で考慮される天然ガスの量は、数十億ドルのシェルプレリュードＦＬＮＧ船の処理能力の依然として約１／１０であり、したがって依然として相当な量である。
【００５９】
８００メートルのより中程度の深度またはＭａｃｏｎｄｏ油井の１５ＭＰａではなく８．２４ＭＰａを仮定する。この圧力で、天然ガスは、およそ１．８２倍、１５ＭＰａにおけるものより体積が大きくなり、よってその密度は、むしろこの圧力におけるメタンのもの、すなわち、ρｍｇ＝７５ｋｇ／ｍ３により近くなる。実際に、天然ガスは、より多いエタンおよびプロパンを有する可能性があり、わずかにより高密度であり得る。よって、ＮＧＣＨ  １リットルまたは０．９０Ｋｇを生産するのに（０．８７７）（１．８２）＝１．６リットルのガスを要する。これらの条件を設計することにより、システムが潜在的に稼働することができるより広範囲の海洋深度が可能になる。プロセスおよび封じ込め制約に関する計算を実施した。
【００６０】
プロセスコンテナの計算
反応チャンバーが３００ｍ３／時間のＮＧＣＨを処理するように構築されるとすると、これは８．２４ＭＰａおよび例えば４℃の温度で５４６ｍ３／時間のガスを必要とする。（複数の反応チャンバーは、サイズが比例してより小さい）。処理施設の海洋深度に関係なく、ＮＧＣＨの形成において１時間当たりに生成される熱は、約（４４１ｋＪ／ｋｇ）×（２７０，０００ｋｇ／時間）＝１．１９×１０８ｋＪ／時間、または１．９９×１０６ｋＪ／分、または３．３１×１０７Ｊ／秒である。（これは、３３．１メガワットまたは４４，４００ｈｐに等価であり、都市建築物の潜在的な冷却について何らかのアイデアを与え、それは、都市の隣の処理場所でＮＧＣＨを変換して天然ガスに戻すことに伴うエンタルピーから可能であることに留意されたい）。熱を抽出するための温度差が１０℃であるとし（図１を参照）、８００ｍの深度ならびに天然ガスに典型的なメタン、エタン、およびブタンのミックスを仮定する。この量の熱の抽出は、１時間当たり２，７００，０００ｋｇの海水をおよそ１０℃加熱することに対応する。これを異なるやり方で見ると、水冷却に熱交換器が使用されない場合、１０倍の質量の海水が、クラスレートの塊が実際に形成される際に、クラスレート形成からの熱吸収に関与しなければならない。
【００６１】
すべての連続的に流れる天然ガスが以下の条件下でＮＧＣＨにコンテナ内で変換されるとする：（ｉ）有効な３０分のガス滞留が半密閉コンテナ内で起こり（これは、コンテナがシステムに入るガス流の３０分に等しいガス体積を常に有することを意味する）、（ｉｉ）十分な水が、熱の交換を維持するのに供給され、出入りし、（ｉｉｉ）平均で、ＮＧＣＨは、コンテナ内で、１時間当たりの流入ガスの半分の変換に等価であり、（ｉｖ）ＮＧＣＨの１０倍多くの水が、任意の所与の時間にコンテナ内に存在し、流れて熱を除去しなければならない。これらの条件下で、コンテナは、おおよそ２０００ｍ３の体積を有する必要があり、そのほとんどは、生成された熱を吸収して、奪う海水が占める。これを広い視野で見ると、直径約１０メートルおよび長さ２５メートルの円筒形コンテナを必要とするはずである。コンテナのサイズを低減するために、加温された水を連続的に抽出し、水をポンプアウトして、外部熱交換器を使用して８００ｍ近傍の深海温度に冷却し、次いで交換装置に水をポンプで戻し、そこでそれは、ガスとともにＮＧＣＨ／水スラリーを再混合する。これが、わずか１／５の量の水が１時間当たりの滞留に必要とされるように行われる場合、コンテナ体積を、流れている天然ガスをＮＧＣＨに処理するのにおそらく７００ｍ３に低減することができる。これは、直径おおよそ７ｍ×長さ１８ｍの相当により小さい円筒形のコンテナを必要とする。さらに、リサイクルされる水は、有益には、飽和状態で溶液中にメタンを有し、プロセスを補助し、新鮮な冷海水中でのポンピングから生じる損失を低減し、有意な溶解した天然メタンガスを含む加温された水を逃れさせる。
【００６２】
大きい浮力を取り扱わなければならない。これらの浮力は、任意の所与の時間でシステム内のガスによって主に、かつより少ない程度にシステム内のＭＣＨによって駆動される。メタンガスの体積Ｖｃ，ｍｇ、および深度８００メートルにおける水およびメタンガスの対応する密度を仮定すると、ガス単独の浮力は、
【数７】
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である。
【００６３】
任意の時間でのプロセスチャンバー滞留におけるＭＣＨの体積、Ｖｃ，ＭＣＨについて、本発明者らは、チャンバー中のＭＣＨの浮力を、
【数８】
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として有する。
【００６４】
２つの和は、約６１３，０００ｌｂｆの力であり、それは、抑えられる必要のある処理コンテナの浮力について何らかのアイデアを与える。
【００６５】
有意な追加のプロセス圧力を持続するコンテナ
追加の圧力サポートを用いて、深度８００ｍでより効率的に稼働することが可能であり、またはより浅い深度でさえ稼働することが可能であり、ただし、０℃近傍の冷水が利用可能であることを条件とする。例えば、追加の３４０メートルの深度に等価な３．５ＭＰａ（約５００ｐｓｉ）のデルタ圧力で稼働するクラスレート処理の反応器として作用する、複合材でオーバーラッピングされた圧力容器を開発することができる。ＮＡＳＡ  ＮＯＲＳ  Ｔ−１０００炭素／エポキシ圧力容器（直径２０インチ、厚さ１インチのオーバーラップ壁）からサイズをスケーリングすると、何が要求されるかの指標がもたらされる。このタンクは、２７，０００ｐｓｉ（１８６ＭＰａ）のバースト強度を有していたので、本発明者らは、その圧力の半分の運転圧１３，５００ｐｓｉ（ＳＦ＝２）を仮定する。５００ｐｓｉで、ＮＯＲＳ容器直径は、２０”×０．０２５４×１３，５００／５００＝１３．７メートルのスケールである。５／２の長さ対直径比について、これは、可能な４０００ｍ３のタンクをもたらす。壁厚は、おそらく０．６インチに低減することができる。これは、加圧システムの潜在性について何らかのアイデアを与える。
【００６６】
基本設計の概略を図４に示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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