(57)【要約】【課題】バブルを炭化水素の貯留層に圧入しやすくすることができるバブル注入システム、バブル注入方法及びバブル注入システムの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】貯留層Ｒの近傍の第１位置まで、ガス流体と混合される液Ｌを圧送する液流路５１２と、貯留層Ｒの近傍の第２位置までガス流体を圧送するガス流路５１３と、ガス流路５１３により圧送された前記ガス流体を通過させ、細孔によりガス流体をせん断することにより、液流路５１２によって圧送された液Ｌ中にバブルを発生させるせん断部材５１４と、液Ｌ中に発生したバブルを液Ｌとともに貯留層Ｒに注入する注入部５１５と、を備えることを特徴とするバブル注入システムＳを提供する。【選択図】図２
2017218728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス成分を含む流体であるガス流体に基づいて発生したバブルを含む液体を炭化水素の貯留層に注入するバブル注入システムであって、
前記貯留層の近傍の第１位置まで、前記ガス流体と混合される液を圧送する液流路と、
前記貯留層の近傍の第２位置まで前記ガス流体を圧送するガス流路と、
前記ガス流路により圧送された前記ガス流体を通過させ、細孔により前記ガス流体をせん断することにより、前記液流路によって圧送された前記液中にバブルを発生させるせん断部材と、
前記液中に発生したバブルを前記液とともに前記貯留層に注入する注入部と、
を備えることを特徴とするバブル注入システム。
【請求項２】
前記せん断部材は、粒径が１００μｍ以下の前記バブルを発生させる多孔質部材であることを特徴とする、
請求項１に記載のバブル注入システム。
【請求項３】
前記ガス流路及び前記液流路を収容する収容部をさらに備え、
前記注入部が、前記収容部における前記貯留層の深さに対応する位置に形成されていることを特徴とする、
請求項１又は２に記載のバブル注入システム。
【請求項４】
前記ガス流路が、前記液流路の内部に設けられていることを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載のバブル注入システム。
【請求項５】
ガス成分を含む流体であるガス流体に基づいて発生したバブルを含む液体を炭化水素の貯留層に注入するバブル注入方法であって、
前記貯留層の近傍の第１位置まで、前記ガス流体と混合される液を圧送する工程と、
前記貯留層の近傍の第２位置まで前記ガス流体を圧送する工程と、
前記第２位置まで圧送された前記ガス流体を、細孔を有するせん断部材に通してせん断することにより、前記第１位置まで圧送された前記液中にバブルを発生させる工程と、
前記液中に発生したバブルを前記液とともに前記貯留層に注入する工程と、
を有することを特徴とするバブル注入方法。
【請求項６】
ガス成分を含む流体であるガス流体に基づいて発生したバブルを含む液体を炭化水素の貯留層に注入するバブル注入システムの製造方法であって、
前記貯留層の近傍の第１位置に達するように、前記ガス流体と混合される液を圧送するための液流路を設置する工程と、
前記貯留層の近傍の第２位置に達するように、前記ガス流体を圧送するためのガス流路を設置する工程と、
前記ガス流体を圧送するガス流路の内側に、前記ガス流路により圧送された前記ガス流体を通過させ、細孔により前記ガス流体をせん断することにより、前記液流路によって圧送された前記液中にバブルを発生させるせん断部材を固定する工程と、
を有することを特徴とするバブル注入システムの製造方法。
【請求項７】
前記液流路を設置する工程及び前記ガス流路を設置する工程の前に、前記液流路及び前記ガス流路を収容する収容部を設置する工程を有することを特徴とする、
請求項６に記載のバブル注入システムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下に蓄えられる炭化水素の貯留層にバブルを注入するためのバブル注入システム、バブル注入方法及びバブル注入システムの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油ガス田における炭化水素回収効率を高める方法として、油ガス層にマイクロバブルを圧入することにより炭化水素を回収するマイクロバブル圧入攻法が知られている。特許文献１には、ガスと水とを混合することにより生成したマイクロバブルを油層に注入し、マイクロバブルによって追い出された油分を回収する原油回収方法が開示されている。また、特許文献２〜４には、二酸化炭素および二酸化炭素を含むガスを、多孔質の物質からなるフィルターに通すことにより、塩水中にマイクロバブルを発生させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９６４４号公報
【特許文献２】特許第５３１５３４６号公報
【特許文献３】特許第５３８０４６３号公報
【特許文献４】特許第５３９９４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている技術においては、地表面付近で注入ガスを注入水に混合することによりマイクロバブルを生成し、生成したマイクロバブルを圧入井から圧入する。圧入井に圧入されたマイクロバブルは、圧入井を長い距離にわたって移動して、貯留層付近に達する。ところが、地表面付近で発生させたマイクロバブルを貯留層付近にまで圧入すると、貯留層付近の圧力が地表面付近の圧力よりも高い場合、マイクロバブルが水に再溶解してしまい、マイクロバブルの一部が消滅してしまうという問題があった。
【０００５】
これに対して、特許文献２〜４には、いわゆるケーシングと称される坑井外壁を構成する管を流路としてガス又は超臨界流体のみを地下に送り、坑底にて、油層に密着したフィルターでマイクロバブル状の二酸化炭素を油層に圧入する技術が開示されている。この技術では、圧入初期は、油層内の地層水中にバブルを発生させることが可能であるが、やがて坑井近傍の全ての地層水がガスで置換されてしまうので、マイクロバブルを発生させることができなくなるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、バブルを継続的に炭化水素の貯留層に圧入することができるバブル注入システム、バブル注入方法及びバブル注入システムの製造方法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】
【０００７】
本発明の第１の態様においては、ガス成分を含む流体であるガス流体に基づいて発生したバブルを含む液体を炭化水素の貯留層に注入するバブル注入システムであって、前記貯留層の近傍の第１位置まで、前記ガス流体と混合される液を圧送する液流路と、前記貯留層の近傍の第２位置まで前記ガス流体を圧送するガス流路と、前記ガス流路により圧送された前記ガス流体を通過させ、細孔により前記ガス流体をせん断することにより、前記液流路によって圧送された前記液中にバブルを発生させるせん断部材と、前記液中に発生したバブルを前記液とともに前記貯留層に注入する注入部と、を備えることを特徴とするバブル注入システムを提供する。前記せん断部材は、例えば粒径が１００μｍ以下の前記バブルを発生させる多孔質部材である。
【０００８】
前記バブル注入システムは、前記ガス流路及び前記液流路を収容する収容部をさらに備え、前記注入部が、前記収容部における前記貯留層の深さに対応する位置に形成されていてもよい。前記ガス流路が、前記液流路の内部に設けられていてもよい。
【０００９】
前記せん断部材が、円筒形状の前記ガス流路の内径よりも小さい外径の円柱形状をしており、前記ガス流路の内側で前記ガス流路に密着した状態で接続されていてもよい。
【００１０】
円筒形状の前記ガス流路が、円筒形状の前記液流路の内側に同軸状に設けられており、前記せん断部材は、前記液流路の内径よりも小さい外径の円柱形状をしており、前記液流路の内側で前記液流路に密着した状態で接続されていてもよい。
【００１１】
円筒形状の前記液流路が、前記液流路の外径よりも大きな内径を有する円筒形状の収容部に収容されており、前記貯留層よりも高い位置における前記収容部の内壁と前記液流路の外壁との間に設けられ、前記バブルの上昇を阻止する阻止部をさらに備えてもよい。
この場合、前記収容部における前記阻止部よりも深い領域が耐腐食性の材料により形成されていてもよい。
【００１２】
前記バブル注入システムは、前記液流路の内壁と前記ガス流路の外壁とを接続し、前記ガス流路の位置を固定する固定部をさらに有してもよい。前記液流路が耐腐食性の部材により形成されていてもよい。
【００１３】
前記ガス流路及び前記液流路は円筒形状をしており、前記ガス流路の外径と前記液流路の外径とを合算した長さよりも大きな内径を有する円筒形状の収容部に並列に収容されており、前記ガス流路は、前記液流路が前記液を圧送する前記第１位置よりも深い前記第２位置まで前記ガス流体を圧送してもよい。
【００１４】
前記バブル注入システムは、前記貯留層よりも高い位置における前記収容部と前記ガス流路及び前記液流路との間に設けられた、前記バブルの上昇を阻止する阻止部をさらに備えてもよい。
【００１５】
前記バブル注入システムは、塩分を含む液と界面活性剤とを混合することにより前記液を製造する溶液製造部をさらに備え、前記液流路は、前記溶液製造部が製造した前記液を圧送してもよい。
前記溶液製造部は、前記バブルの発生状況に基づいて、前記塩分を含む液と混合する前記界面活性剤の量を制御してもよい。
【００１６】
前記バブル注入システムは、前記液流路を圧送する前記液の量、及び前記ガス流路を圧送する前記ガス流体の量を制御する圧入制御部をさらに備えてもよい。
前記圧入制御部は、臨界圧力以上の圧力で前記ガス流体を前記ガス流路に圧入してもよい。前記圧入制御部が、前記ガス流路の内圧よりも高い耐圧を備えてもよい。
【００１７】
本発明の第２の態様においては、ガス成分を含む流体であるガス流体に基づいて発生したバブルを含む液体を炭化水素の貯留層に注入するバブル注入方法であって、前記貯留層の近傍の第１位置まで、前記ガス流体と混合される液を圧送する工程と、前記貯留層の近傍の第２位置まで前記ガス流体を圧送する工程と、前記第２位置まで圧送された前記ガス流体を、細孔を有するせん断部材に通してせん断することにより、前記第１位置まで圧送された前記液中にバブルを発生させる工程と、前記液中に発生したバブルを前記液とともに前記貯留層に注入する工程と、を有することを特徴とするバブル注入方法を提供する。
【００１８】
本発明の第３の態様においては、ガス成分を含む流体であるガス流体に基づいて発生したバブルを含む液体を炭化水素の貯留層に注入するバブル注入システムの製造方法であって、前記貯留層の近傍の第１位置に達するように、前記ガス流体と混合される液を圧送するための液流路を設置する工程と、前記貯留層の近傍の第２位置に達するように、前記ガス流体を圧送するためのガス流路を設置する工程と、前記ガス流体を圧送するガス流路の内側に、前記ガス流路により圧送された前記ガス流体を通過させ、細孔により前記ガス流体をせん断することにより、前記液流路によって圧送された前記液中にバブルを発生させるせん断部材を固定する工程と、を有することを特徴とするバブル注入システムの製造方法を提供する。
【００１９】
前記液流路を設置する工程及び前記ガス流路を設置する工程の前に、前記液流路及び前記ガス流路を収容する収容部を設置する工程を有してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バブルを継続的に炭化水素の貯留層に圧入することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】バブル注入システムの概要について説明するための図である。
【図２】第１の実施形態に係るバブル注入システムの構成図である。
【図３】第２の実施形態に係るバブル注入システムの構成図である。
【図４】第３の実施形態に係るバブル注入システムの構成図である。
【図５】第４の実施形態に係るバブル注入システムの構成図である。
【図６】第５の実施形態に係るバブル注入システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［本実施の形態の概要］
図１は、バブル注入システムＳの概要について説明するための図である。バブル注入システムＳは、ガスＧに基づいてマイクロバブルを発生させ、発生させたマイクロバブルを炭化水素の貯留層Ｒに注入するシステムである。マイクロバブルは、粒径が１００μｍ以下の泡である。ただし、バブル注入システムＳは、粒径が１００μｍよりも大きな泡を発生してもよい。バブル注入システムＳは、ガスＧと液Ｌを同時に別々の流路にて坑井内の地下深くまで圧送し、地下の貯留層Ｒ付近においてガスＧに基づいてマイクロバブルを発生させて、貯留層Ｒにマイクロバブルを注入する点に特徴がある。
【００２３】
ガスＧは、ガス成分を含むガス流体であり、マイクロバブルの生成に用いられる。ガスＧは、ガス充填容器（不図示）に収容されている。ガスＧは、例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、炭化水素等である。液Ｌは、ガスＧと混合される液であり、液Ｌ中に、ガスＧに基づくマイクロバブルが生成される。
【００２４】
貯留層Ｒは、地中における石油や天然ガス等の炭化水素が多く含まれている層であり、例えば、地下数百メートル〜数千メートル付近に存在する。バブル注入システムＳが発生したマイクロバブルを貯留層Ｒに注入し、貯留層Ｒ内の石油や天然ガスをマイクロバブルによって追い出すことにより、石油や天然ガスを採ることができる。
【００２５】
バブル注入システムＳは、ガス管１、水処理設備２、液管３、流量制御装置４、及び圧入井５を有する。ガス管１、水処理設備２、液管３及び流量制御装置４は地上に設置されており、圧入井５は地下に設置されている。本明細書において、地上とは地面又は海底面よりも上方の領域であり、海中も含まれる。地下とは地面又は海底面よりも下方の領域である。
【００２６】
図１は、ガス管１、水処理設備２、液管３及び流量制御装置４が陸上に設置されており、圧入井５が、陸上から地下の貯留層Ｒより深い位置まで延伸している例を示している。これに対して、ガス管１、水処理設備２、液管３及び流量制御装置４が海上に設置されており、圧入井５が、海中を介して貯留層Ｒより深い位置まで延伸してもよい。
【００２７】
ガス管１は、流量制御装置４に接続され、貯留層Ｒの付近に導入する対象となるガスＧを収容しているガス充填容器（不図示）から流量制御装置４にガスＧを輸送するための管である。
【００２８】
水処理設備２は、地上に設置され、貯留層Ｒの付近に導入する対象となる液Ｌを製造する溶液製造部である。水処理設備２は、塩分を含む液と界面活性剤とを混合することにより液Ｌを製造する。水処理設備２は、例えば、油やガスの生産に伴い副次的に生産される地層水を含む随伴水を処理することにより、液Ｌを生成する。水処理設備２においては、塩分濃度の調整、不純物の除去、及び界面活性剤の添加等の随伴水の処理が行われる。水処理設備２が、塩分を含む随伴水に界面活性剤を添加することにより、より一層マイクロバブルを発生しやすい液Ｌを生成することができる。
【００２９】
なお、水処理設備２は、液Ｌがマイクロバブルの発生に適した塩分濃度になるように、適切な量の塩分を添加してもよい。水処理設備２は、例えば、随伴水の塩分濃度の測定結果に基づいて定められる量の塩分を添加することにより、マイクロバブルの発生に適した塩分濃度の液Ｌを生成する。また、水処理設備２は、マイクロバブルの発生状況に基づいて、塩分を含む液と混合する界面活性剤の量を制御するようにしてもよい。
【００３０】
液管３は、水処理設備２と流量制御装置４との間に配置され、水処理設備２から流量制御装置４に液Ｌを輸送するための管である。流量制御装置４は、ガス管１と液管３との間に設置され、圧入井５内に圧送するガスＧと液Ｌの流量を制御し、ガスＧと液Ｌを圧入井５内に圧送する坑口装置（wellhead）である。流量制御装置４の構成の詳細については、後述する。
【００３１】
圧入井５は、ガスＧ及び液Ｌを貯留層Ｒ付近にまで圧送するための坑井である。圧入井５は、流量制御装置４に接続され、流量制御装置４から貯留層Ｒより深い位置まで延伸するように設けられている。圧入井５は、収容部５０１、せん断部材５０２、及び注入部５０３を有する。
【００３２】
収容部５０１は、坑井内へ地層内の流体が侵入するのを防止するためのケーシング管である。収容部５０１は、流量制御装置４に接続され、地上から地下深くまで埋設された円筒形状の金属製の管であり、底部が貯留層Ｒよりも深い位置に達している。収容部５０１の内側には、ガスＧを貯留層Ｒ付近まで圧送するためのガス流路及び液Ｌを貯留層Ｒ付近まで圧送するための液流路が設けられている。これらのガス流路及び液流路の詳細については後述する。
【００３３】
せん断部材５０２は、マイクロバブルを発生させる機能を有し、収容部５０１内の貯留層Ｒ付近に設けられている。せん断部材５０２は、流量制御装置４から貯留層Ｒ付近まで圧送されたガスＧをせん断する。せん断されたガスＧが液Ｌと混合されることにより、マイクロバブルが発生する。
【００３４】
注入部５０３は、せん断部材５０２が発生させたマイクロバブルを液Ｌとともに貯留層Ｒに注入するための複数の開口を有する。収容部５０１内の圧力を貯留層Ｒ内の圧力よりも高くしておくことで、せん断部材５０２が発生させたマイクロバブルを貯留層Ｒに注入することができる。
【００３５】
注入部５０３は、収容部５０１における貯留層Ｒの深さに対応する位置の外壁に形成されている。貯留層Ｒの深さに対応する位置とは、貯留層Ｒの最も浅い位置と最も深い位置との間の位置を含む位置である。例えば、注入部５０３は、貯留層Ｒの最も浅い位置と最も深い位置との間を全て覆ってもよい。注入部５０３は、貯留層Ｒの最も浅い位置と最も深い位置との間の一部のみを覆ってもよい。注入部５０３は、例えば、収容部５０１の貯留層Ｒと接する位置に設置した火薬を爆破することにより形成される。
以下、バブル注入システムＳの各種の実施の形態について、詳細に説明する。
【００３６】
＜第１の実施形態＞
［第１の実施形態に係るバブル注入システムＳ１の構成］
図２（ａ）は、第１の実施形態に係るバブル注入システムＳ１の構成図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図２における斜線は、液Ｌが圧送されている領域であることを示している。
【００３７】
第１の実施形態に係るバブル注入システムＳ１は、ガス管１、水処理設備２、液管３、流量制御装置４、及び圧入井５１を有する。流量制御装置４は、接続部４１、及びバルブ４２ａ〜４２ｅを有する。バルブ４２ａ〜４２ｅは、圧入井５１内に圧送するガスＧと液Ｌの流量を調整するためのバルブである。接続部４１は、ガス管１とガス流路５１３とを接続し、液管３と液流路５１２とを接続するためのパイプを有しており、バルブ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び４２ｄに接続されている。接続部４１は、例えば、バルブ４２ｂを介して流入する液Ｌを、バルブ４２ｄ、４２ｅを介して後述の液流路５１２に圧送し、バルブ４２ａを介して流入するガスＧを、バルブ４２ｄ、４２ｅを介して後述のガス流路５１３に圧送する。
【００３８】
バルブ４２ａは、例えば、制御室に設置されたコンピュータ（不図示）からの制御に基づいて開度を変化させることでガス流路５１３にガスＧを圧送する際の流量を制御するガス圧入制御部として機能する。また、バルブ４２ｂは、制御室に設置されたコンピュータからの制御に基づいて開度を変化させることで液流路５１２に液Ｌを圧送する際の流量を制御する液圧入制御部として機能する。なお、バルブ４２ａ及びバルブ４２ｂ以外の装置が、ガス圧入制御部及び液圧入制御部として動作してもよい。
【００３９】
圧入井５１は、収容部５１１、液流路５１２、ガス流路５１３、せん断部材５１４、注入部５１５、及び阻止部５１６を有する。収容部５１１は、収容部５０１と同様の構成である。収容部５１１は、液流路５１２の外径及びガス流路５１３の外径よりも大きい内径を有し、液流路５１２及びガス流路５１３を収容している。
【００４０】
液流路５１２は、貯留層Ｒの近傍の第１位置までガスＧと混合される液Ｌを圧送するための円筒形状の金属製の管である。第１位置は、例えば、貯留層Ｒの最も浅い位置よりも１００ｍ浅い位置よりも深く、貯留層Ｒの最も深い位置よりも１００ｍ深い位置よりも浅い位置である。第１位置は、好ましくは貯留層Ｒの最も浅い位置よりも深い位置であり、さらに好ましくは貯留層Ｒの最も深い位置よりも深い位置である。第１位置は、貯留層Ｒの最も浅い位置と最も深い位置との間の位置であってもよい。第１位置は、少なくとも圧入井５１の中間位置よりも深い位置である。
【００４１】
なお、第１位置は、流量制御装置４から圧送されたガスＧが臨界圧力以上となる位置である。臨界圧力は、臨界温度のもとで、気体を液体にするのに必要な最低の圧力のことである。臨界温度とは、気体に圧力をかけて液体にできる最高の温度のことである。例えば、二酸化炭素（ＣＯ２）の臨界温度は、３１．１℃であり、臨界圧力は、７．３９ＭＰａである。
【００４２】
ガス流路５１３は、貯留層Ｒの近傍の第２位置までガスＧを圧送するための円筒形状の金属製の管である。第２位置は、第１位置と同様に、例えば、貯留層Ｒの最も浅い位置よりも１００ｍ浅い位置よりも深く、貯留層Ｒの最も深い位置よりも１００ｍ深い位置よりも浅い位置である。第２位置は、好ましくは貯留層Ｒの最も浅い位置よりも深い位置であり、さらに好ましくは貯留層Ｒの最も深い位置よりも深い位置である。第２位置は、貯留層Ｒの最も浅い位置と最も深い位置との間の位置であってもよい。第２位置は、少なくとも圧入井５１の中間位置よりも深い位置である。
【００４３】
第２位置も、流量制御装置４から圧送されたガスＧが臨界圧力以上になる位置である。ガス流路５１３は、液流路５１２の内径よりも小さい外径を有し、液流路５１２の内側に、中心軸が液流路５１２の中心軸と一致するように同軸状に設けられている。
【００４４】
図２に示す例においては、液Ｌが圧送される第１位置よりもガスＧが圧送される第２位置の方が深い位置になっているが、第１位置と第２位置との関係は、これに限らない。第１位置と第２位置とが同じ位置であってもよい。液流路５１２及びガス流路５１３が貯留層Ｒの近傍の位置まで延伸されていることにより、液ＬとガスＧとが混合されることにより発生するマイクロバブルが消滅しない状態で貯留層Ｒに注入されるので、貯留層Ｒに効率良くマイクロバブルを注入することが可能になる。
【００４５】
液流路５１２が圧送する液Ｌの量、及びガス流路５１３が圧送するガスＧの量は、制御室のコンピュータにより例えばバルブ４２ａの開度を変化させることにより制御される。接続部４１は、臨界圧力以上の圧力でガスＧをガス流路５１３に圧入する。したがって、接続部４１は、ガス流路５１３の内圧よりも高い耐圧構造を有する。
【００４６】
せん断部材５１４は、多数の細孔を有する多孔質部材であり、例えばポーラスフィルターである。せん断部材５１４は、このような細孔を有することにより粒径が１００μｍ以下のバブルを発生させる。また、せん断部材５１４は、液流路５１２の内径よりも小さい外径の円柱形状をしており、液流路５１２の先端部の内側で液流路５１２に密着した状態で接続されている。
【００４７】
ガス流路５１３により圧送されたガスＧは、ガス流路５１３の先端部から放出されると、液流路５１２により圧送された液Ｌを押し出すようにしてせん断部材５１４を通過する。せん断部材５１４は、細孔によりガスＧ及び液Ｌをせん断することにより、マイクロバブルを発生させる。
【００４８】
注入部５１５は、注入部５０３と同様の構成である。せん断部材５１４を通過することにより発生したマイクロバブルは、注入部５１５の位置まで浮上して、貯留層Ｒに入り込む。
【００４９】
阻止部５１６は、貯留層Ｒよりも高い位置における収容部５１１の内壁と液流路５１２の外壁との間に設けられており、せん断部材５１４で生成されたマイクロバブルと液Ｌとが混合した流体が収容部５１１の内壁と液流路５１２の外壁との間を上昇していくことを阻止する。阻止部５１６は、例えば、硬質ゴム製のパッカー（パッキング装置）であり、収容部５１１の内壁と液流路５１２の外壁との間を閉塞させる。
【００５０】
阻止部５１６により液流路５１２の外径と収容部５１１の内径との間の空間が上下に区切られていることから、阻止部５１６の上部には、マイクロバブルと液Ｌとの混合水に含まれている炭酸水が侵入しないので、阻止部５１６の上部における収容部５１１の内壁が腐食されることを防ぐことができる。また、収容部５１１における阻止部５１６の下部の領域は、耐腐食性の材料により形成されていてもよい。
【００５１】
［バブル注入方法］
以下、マイクロバブルの注入方法について説明する。
まず、流量制御装置４は、ガスＧが臨界圧力以上になる位置よりも深い地中の第１位置まで、ガスＧと混合される液Ｌを圧送する。並行して、流量制御装置４は、ガスＧが臨界圧力以上になる位置よりも深い地中の第２位置までガスＧを圧送する。流量制御装置４がガスＧを圧送する間、流量制御装置４は、貯留層Ｒ付近のガスＧの圧力に基づいて、圧送するガスＧの圧力を制御する。具体的には、流量制御装置４は、圧送するガスＧの圧力を、貯留層Ｒ付近のガスＧの圧力よりも高くなるように制御する。
【００５２】
そして、バブル注入システムＳは、第２位置まで圧送されたガスＧを、細孔を有するせん断部材５１４に通してせん断することにより、第１位置まで圧送された液Ｌ中にマイクロバブルを発生させ、液Ｌ中に発生したマイクロバブルを貯留層Ｒに注入する。
【００５３】
［バブル注入システムＳ１の製造方法］
以下、バブル注入システムＳ１の製造方法について説明する。
まず、圧入井５１の外壁となる収容部５１１としてのケーシング管を地下に埋め込む。この際、ケーシング管を新規に埋め込む代わりに、過去に使用された坑井のケーシング管を収容部５１１として流用してもよい。
【００５４】
次に、液流路５１２となる管を準備し、液流路５１２となる管の先端にせん断部材５１４を固定する。また、液流路５１２となる管の外側面の所定の位置に、阻止部５１６となる硬質ゴムを固定する。続いて、ガスＧが臨界圧力以上になる位置よりも深い地中の第１位置に達するように、液流路５１２となる管を設置する。次に、ガス流路５１３となる管を準備し、ガスＧが臨界圧力以上になる位置よりも深い地中の第２位置に達するように、ガス流路５１３となる管を設置する。続いて、液流路５１２に固定された硬質ゴムを膨張させることにより、収容部５１１の内壁と液流路５１２の外壁との間が閉塞された状態にする。
【００５５】
その後、ガス管１、水処理設備２、液管３、流量制御装置４等の設備を陸上に設置し、液流路５１２とガス流路５１３とを流量制御装置４に接続することによりバブル注入システムＳ１が完成する。
【００５６】
［第１の実施形態に係るバブル注入システムＳ１による効果］
以上説明したように、バブル注入システムＳ１は、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ異なる流路で同時に圧入井５１の底部まで圧送する。そして、バブル注入システムＳ１は、貯留層Ｒの付近でガスＧと液Ｌとが混合した流体をせん断部材５１４によりせん断することにより、マイクロバブルを含む炭酸水を生成する。
【００５７】
その結果、バブル注入システムＳ１は、マイクロバブルの発生に用いられる水を枯渇させることなく、圧入井５１の底部において、長期間に亘り、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。また、圧入井５１内において、ガスＧと液Ｌとが別々に流動することから、ガスＧ及び液Ｌの圧送中に炭酸水が発生しないので、液流路５１２及びガス流路５１３が炭酸水により腐食しない。また、阻止部５１６が設けられていることにより、ガスＧと液Ｌとが混合することにより炭酸水が発生する領域が限定的であるので、収容部５１１の大部分を、耐腐食性でない素材で形成することができる。
【００５８】
＜第２の実施形態＞
図３（ａ）は、第２の実施形態に係るバブル注入システムＳ２の構成図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図３における斜線は、液Ｌが圧送されている領域であることを示している。
【００５９】
バブル注入システムＳ２は、バブル注入システムＳ１の構成と比べて、せん断部材５２４が取付けられている位置が異なる。せん断部材５２４は、せん断部材５１４と同様に、多数の細孔を有する多孔質部材であるが、形状及び接続位置がせん断部材５１４と異なっている。具体的には、せん断部材５２４は、ガス流路５１３の内径よりも小さい外径の円柱形状をしており、ガス流路５１３の先端の内側でガス流路５１３に密着した状態で接続されている。
【００６０】
このような構成とすることにより、バブル注入システムＳ２は、バブル注入システムＳ１と同様に、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ異なる流路で同時に圧入井５２の底部まで圧送する。そして、バブル注入システムＳ２は、貯留層Ｒの付近でガスＧをせん断部材５２４によりせん断した後に、液Ｌと混合させることにより、マイクロバブルを含む炭酸水を生成する。
【００６１】
その結果、バブル注入システムＳ２は、マイクロバブルの発生に用いられる水を枯渇させることなく、圧入井５２の底部において、長期間に亘り、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。また、圧入井５２内において、ガスＧと液Ｌが別々に流動することから、炭酸水による収容部５１１の腐食を防ぐことができる。さらに、せん断部材５２４を液Ｌが通過することなくガスＧが通過するので、せん断部材５２４を液Ｌが通過する際に起こり得る細孔の目詰まりが生じにくくなる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
図４（ａ）は、第３の実施形態に係るバブル注入システムＳ３の構成図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
バブル注入システムＳ３は、バブル注入システムＳ２の構成と比べて、流量制御装置４の構成と、圧入井５３の構成とが異なる。圧入井５３の構成については、収容部５１１が液流路であり、収容部５１１の内部にガス流路５３３が設けられている点で異なる。また、圧入井５３は、ガス流路５３３の先端内側にせん断部材５３４を有し、ガス流路５３３の外壁と収容部５１１の内壁との間に固定部５３７を有する点が異なる。
【００６３】
図４（ａ）に示す流量制御装置４は、接続部４１、及びバルブ４２ａ〜４２ｆを有する。接続部４１は、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ別々に圧入井５１内に圧送する流路を有し、バルブ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、及び４２ｄに接続されている。バルブ４２ｃは、圧入井５３内に圧送するガスＧの流量を調整するためのバルブであり、バルブ４２ｆは、圧入井５３内に圧送する液Ｌの流量を調整するためのバルブである。
【００６４】
ガス流路５３３は、ガス流路５１３と同様に、金属製の円筒状の管であるが、ガス流路５１３と径が異なっていてもよい。例えば、ガス流路５３３は、ガス流路５１３の径よりも大きい径を有していてもよい。そして、ガス流路５３３の外壁と収容部５１１の内壁との間に流量制御装置４から液Ｌが圧送される。
【００６５】
せん断部材５３４は、せん断部材５２４と同様に、多数の細孔を有する多孔質部材であるが、ガス流路５３３の内径よりも小さい外径の円柱形状をしており、ガス流路５３３の先端の内側でガス流路５３３に密着した状態で接続されている。また、固定部５３７は、収容部５１１の内壁とガス流路５３３の外壁とを接続し、ガス流路５３３の位置を固定する。固定部５３７は、例えば、アンカーである。
【００６６】
バブル注入システムＳ３の製造方法は、バブル注入システムＳ１の製造時に必要だった液流路５１２となる管を設置する必要がない点で、バブル注入システムＳ１の製造方法と異なる。また、バブル注入システムＳ３の製造方法は、ガス流路５３３となる管を設置した後に、ガス流路５３３と収容部５１１とを固定部５３７で接続する工程を有する。
【００６７】
このような構成とすることにより、バブル注入システムＳ３は、バブル注入システムＳ２と同様に、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ異なる流路で同時に圧入井５３の底部まで圧送する。そして、バブル注入システムＳ３は、貯留層Ｒの付近でガスＧをせん断部材５３４によりせん断した後に、せん断した後のガスＧを液Ｌと混合させることにより、マイクロバブルを含む炭酸水を生成する。
【００６８】
その結果、バブル注入システムＳ３は、圧入井５３の底部において、長期間に亘り、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。また、バブル注入システムＳ３は、せん断部材５３４を液Ｌが通過することなくガスＧが通過するので、せん断部材５３４内を液Ｌが通過する際に起こり得る細孔の目詰まりが生じにくくなる。さらに、バブル注入システムＳ３は、ガス流路５３３の内径をガス流路５１３の内径に比べて大きくすることにより、バブル注入システムＳ１、Ｓ２に比べて大容量のガスＧを圧送することができるので、発生するマイクロバブルの濃度を高めることができる。
【００６９】
＜第４の実施形態＞
図５（ａ）は、第４の実施形態に係るバブル注入システムＳ４の構成図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図５における斜線は、液Ｌが圧送されている領域であることを示している。
【００７０】
バブル注入システムＳ４は、バブル注入システムＳ２の構成と比べて、流量制御装置４の構成と、圧入井５４の構成とが異なる。圧入井５４の構成については、ガス流路５４３が液流路５４２の内部に設けられておらず、ガス流路５４３と液流路５４２とが収容部５１１内に並列に収容されており、収容部５１１とガス流路５４３及び液流路５４２との間に阻止部５４６が設けられている点で異なる。
【００７１】
流量制御装置４は、接続部４１、及びバルブ４２ａ〜４２ｈを有する。接続部４１は、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ別々に圧入井５４内に圧送する流路を有し、バルブ４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、及び４２ｆに接続されている。バルブ４２ｃは、圧入井５３内に圧送するガスＧの流量を調整するためのバルブであり、バルブ４２ｂは、圧入井５３内に圧送する液Ｌの流量を調整するためのバルブである。
【００７２】
液流路５４２及びガス流路５４３は、液流路５１２及びガス流路５１３と同様に金属製の円筒形状をしており、ガス流路５４３の外径と液流路５４２の外径とを合算した長さよりも大きな内径を有する円筒形状の収容部５１１に並列に収容されている。
【００７３】
また、ガス流路５４３は、液流路５４２が液Ｌを圧送する第１位置よりも深い第２位置までガスＧを圧送する。他の実施形態と同様に、第１位置及び第２位置は、流量制御装置４から圧送されたガスＧが臨界圧力以上になる位置よりも深い地中の位置である。図５においては、第１位置よりも第２位置の方が深い位置であるが、本実施形態においては、第１位置よりも第２位置の方が浅い位置であってもよい。
【００７４】
せん断部材５４４は、せん断部材５２４と同様に多数の細孔を有する多孔質部材である。せん断部材５４４は、ガス流路５４３管の内径よりも小さい外径の円柱形状をしており、ガス流路５４３の先端の内側でガス流路５４３に密着した状態で接続されている。
【００７５】
阻止部５４６は、阻止部５１６と同様のパッカーであり、貯留層Ｒよりも高い位置における収容部５１１と液流路５４２及びガス流路５４３との間に設けられている。液流路５４２から排出された液Ｌは、阻止部５４６よりも深い領域に溜まり、溜まった液Ｌに、せん断部材５４４でせん断されたガスＧが放出されることによりマイクロバブルが発生する。阻止部５４６によって、マイクロバブルと液Ｌとの混合流体が収容部５１１の内壁と液流路５４２の外壁及びガス流路５４３の外壁との間を上昇していくことが阻止される。
【００７６】
バブル注入システムＳ４の製造方法における基本的な工程は、バブル注入システムＳ１〜Ｓ３の製造方法と同等である。ただし、バブル注入システムＳ４の製造方法は、液流路５４２及びガス流路５４３のそれぞれを設置する順序が任意であるという点で、バブル注入システムＳ１〜Ｓ３の製造方法と異なる。
【００７７】
以上説明したように、バブル注入システムＳ４は、バブル注入システムＳ２と同様に、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ異なる流路で同時に圧入井５４の底部まで圧送する。そして、バブル注入システムＳ４は、貯留層Ｒの付近でガスＧをせん断部材５４４によりせん断した後に、液Ｌと混合させることにより、マイクロバブルを含む炭酸水を生成する。
【００７８】
その結果、バブル注入システムＳ４は、圧入井５４の底部において、長期間に亘り、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。また、バブル注入システムＳ４においては、圧入井５４内において、ガスＧと液Ｌが別々に流動することから、炭酸水による収容部５１１の腐食を防ぐことができる。さらに、バブル注入システムＳ４においては、せん断部材５４４を液Ｌが通過することなくガスＧが通過するので、せん断部材５４４を液Ｌが通過する際に起こり得る細孔の目詰まりが生じにくくなる。
【００７９】
＜第５の実施形態＞
図６（ａ）は、第５の実施形態に係るバブル注入システムＳ５の構成図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。図６における斜線は、液Ｌが圧送されている領域であることを示している。
【００８０】
バブル注入システムＳ５は、バブル注入システムＳ４の構成と比べて、せん断部材５５４がガス流路５４３に設けられておらず、注入部５１５に設けられている点で異なる。せん断部材５５４は、せん断部材５４４と同様に、多数の細孔を有する多孔質部材であり、収容部５１１における注入部５１５に対応する位置に、注入部５１５を覆うようにして設けられている。
【００８１】
このような構成とすることにより、バブル注入システムＳ５は、バブル注入システムＳ４と同様に、ガスＧと液Ｌとをそれぞれ異なる流路で同時に圧入井５５の底部まで圧送する。そして、バブル注入システムＳ５は、貯留層Ｒの付近でガスＧと液Ｌとを混合し、ガスＧと液Ｌとが混合した流体を注入部５１５に設けられたせん断部材５５４を通過させる。そして、ガスＧと液Ｌとが混合した流体をせん断部材５５４によりせん断し、マイクロバブルを含む炭酸水を生成する。
【００８２】
その結果、バブル注入システムＳ５は、圧入井５５の底部において、長期間に亘り、安定的にマイクロバブルを発生させることができる。また、バブル注入システムＳ５においては、圧入井５５内において、ガスＧと液Ｌが別々に流動することから、炭酸水による収容部５１１の腐食を防ぐことができる。
【００８３】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。また、実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。
【００８４】
例えば、上記の説明においては、水処理設備２において、随伴水に界面活性剤を添加することにより液Ｌを生成する例を示したが、液Ｌに界面活性剤を添加しなくてもよい。また、水処理設備２においては、随伴水以外の液を処理することにより液Ｌを生成してもよい。
【符号の説明】
【００８５】
Ｓ・・・バブル注入システム
Ｇ・・・ガス
Ｌ・・・液
Ｒ・・・貯留層
１・・・ガス管
２・・・水処理設備
３・・・液管
４・・・流量制御装置
４１・・・接続部
４２・・・バルブ
５、５１、５２、５３、５４，５５・・・圧入井
５０１、５１１・・・収容部
５０２、５１４、５２４、５３４、５４４、５５４・・・せん断部材
５０３、５１５・・・注入部
５１２、５４２・・・液流路
５１３、５３３、５４３・・・ガス流路
５１６、５４６・・・阻止部
５３７・・・固定部
【図１】
2017218728.tif 000003
【図２】
2017218728.tif 000004
【図３】
2017218728.tif 000005
【図４】
2017218728.tif 000006
【図５】
2017218728.tif 000007
【図６】
2017218728.tif 000008