(57)【要約】  水溶性流体を地中隔離する方法は、低透過度の上側層によって境界とされている水を多く含むターゲットの地層を選択し、層内に注入坑井を設け、流体を層に入らせて層内で上昇させるように選択した温度、圧力、および密度コントラストの条件下で注入坑井中に流体を注入することを含む。これにより地層水の密度駆動対流を発生させ、この対流によって水溶性流体と地層水の増進した混合を促進する。
2012519587.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地下水を多く含む層内に水溶性流体を隔離する方法であって、
水を多く含むターゲットの地層を選択するステップと、
前記層内に流体を吐出するための少なくとも１つの開口部を備える、流体注入坑井の坑井孔を前記層内に設けるステップと、
前記注入坑井に連通している、前記流体の源を用意するステップと、
十分な容量、流量、および前記層内の前記流体と水との間の密度コントラストで前記流体を前記層に入らせ、前記層内で上昇させて、対流を引き起こさない条件下で流体が注入されるのに比べて前記流体と前記水の対流混合を増進させるのに十分な前記流体と水との対流を前記層内で引き起こすように選択した温度もしくは圧力の条件下、または温度と圧力との両方の条件下で、前記注入坑井から前記層内に前記流体を注入するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記注入するステップが、前記水の中への前記流体の拡散物質移動または溶解の速度を増大させ、前記坑井孔の領域中に追加の水をほぼ横方向に流し、それによって前記層内の前記流体の貯留能力および貯留量を増大させることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流体が、少なくとも１種類の水溶性ガスおよび少なくとも１種類の非水溶性ガスを含み、
前記層内に取出坑井を設けるステップと、
前記取出坑井を通じて前記層から前記非水溶性ガスを取り出し、それにより前記水溶性ガスをさらに隔離するために前記層内に追加の容量を与えるステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記層から前記非水溶性ガスを取り出した後、前記非水溶性ガスをガスタービンに通過させて発電するステップをさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記層内に水注入坑井を設けるステップと、
前記層内に水を注入して、前記注入坑井から遠く離れた領域からの前記層内の水の横流を作り出し、前記流体と地層水の前記対流混合をさらに促進するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記層内に複数の対流を発生させるために、前記層内に位置する複数の注入坑井を設けるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記流体が、前記層の破壊圧未満の圧力で注入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記流体が、前記層の破壊圧を超える圧力で注入されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記層内に追加の水を注入して、前記注入坑井の領域内で前記層内に流体が飽和していない水の流動を引き起こすステップをさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記注入坑井が、ほぼ垂直注入坑井、水平注入坑井、または偏位した坑井であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記注入坑井が、前記層内の前記対流混合を促進するための経路を定めることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記対流を改善するために前記層の地形に対する前記注入坑井の少なくとも１つの開口部の最適な配置を決定するステップをさらに含み、それによって前記水溶性流体と地層水との増進された混合をさらに促進することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記層が、垂直方向に少なくとも３００ｍＤの固有透過度を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記層が１５％を上回る多孔性を有し、地層水が塩性水であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
以下のパラメータ、すなわち、
ａ）前記層内に注入される前記流体の組成、
ｂ）前記層内の前記流体注入坑井の配置、
ｃ）前記層内に注入される前記流体の温度、
ｄ）前記層内への前記流体の注入量、
ｅ）前記層内への前記流体の注入圧力、
ｆ）前記層内に配置される前記注入坑井の個数、
ｇ）前記層内の前記注入坑井の位置およびプロファイル、
ｈ）前記層内の前記水のｐＨ、
ｉ）前記層内の前記水の塩分、
ｊ）前記層内の前記水の密度、
ｋ）注入した前記流体の容量、
ｌ）地層水に前記注入した流体の分圧、および
ｍ）前記流体の密度
のうちの１つまたは複数を個々にまたは集合的に評価および／または操作して、前記流体の前記対流混合を増進させることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記流体が、排ガスを含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記層内に注入する前に、前記排ガス内の二酸化炭素の濃度を濃縮するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記流体が、以下の群、すなわち、二酸化炭素、窒素、メタン、ＮＯｘ、および硫化水素から選択される一種または複数種のガスを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
水を多く含む層内で水溶性流体を隔離するための条件を決定する方法であって、
コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムを用いてプログラムしたコンピュータを用意するステップであって、前記プログラムが、既知の地層と、前記層内に可溶性流体および不溶性流体の混合物を注入するための少なくとも１つの注入坑井と、の表現を含み、前記コンピュータプログラムが、以下のものからなる群、すなわち、
ａ）前記層内に注入される前記流体の組成、
ｂ）前記層内の前記流体注入坑井の配置、
ｃ）前記層内に注入される前記流体の温度、
ｄ）前記層内への前記流体の注入量、
ｅ）前記層内への前記流体の注入圧力、
ｆ）前記層内に配置される前記注入坑井の個数、
ｇ）前記層内の前記注入坑井の位置およびプロファイル、
ｈ）前記層内の前記水のｐＨ、
ｉ）前記層内の前記水の塩分、
ｊ）前記層内の前記水の密度、
ｋ）注入した前記流体の容量、
ｌ）地層水に前記注入した流体の分圧、および
ｍ）前記流体の密度
から選択される１つまたは複数のパラメータを変更するための手段を備え、前記コンピュータプログラムが、前記パラメータのうち１つまたは複数によって影響を受ける前記層内の前記流体および地層水の密度駆動運動から生じる前記層に発生する対流セルの特性を計算するように構成されるコンピュータを用意するステップと、
前記パラメータａ〜ｍの一部または全部を前記コンピュータに入力するステップと、
前記１つまたは複数のパラメータを含む隔離条件および好ましい注入条件を与えるレポートを作成するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記コンピュータプログラムが、前記層内の１つまたは複数の流体取出坑井の配置を変更する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記コンピュータプログラムが、前記層内の１つまたは複数の水注入坑井の配置を変更する手段をさらに備えることを特徴とする請求項１９または２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
水を多く含む層内で水溶性流体を隔離する方法であって、
コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムを用いてプログラムしたコンピュータを用意するステップであって、前記プログラムが、既知の地層、および少なくとも１つの流体注入坑井の表示を含み、前記コンピュータプログラムが、以下のものからなる群、すなわち、
ａ）前記層内に注入される流体の組成、
ｂ）前記層内の前記流体注入坑井の配置、
ｃ）前記層内に注入される前記流体の温度、
ｄ）前記層内への前記流体の注入量、
ｅ）前記層内への前記流体の注入圧力、
ｆ）前記層内に配置される前記注入坑井の個数、
ｇ）前記層内の前記注入坑井の位置およびプロファイル、
ｈ）前記層内の前記水のｐＨ、
ｉ）前記層内の前記水の塩分、
ｊ）前記層内の前記水の密度、
ｋ）注入した前記流体の容量、
ｌ）地層水に前記注入した流体の分圧、および
ｍ）前記流体の密度
から選択される１つまたは複数のパラメータを変更するための手段を備え、前記コンピュータプログラムが、前記１つまたは複数のパラメータによって影響を受ける、前記層内の流体の分散に基づいて、前記層に発生する対流セルの特性を計算するように構成されるコンピュータを用意するステップと、
前記パラメータａ〜ｍの一部または全部を前記コンピュータに入力するステップと、
前記１つまたは複数のパラメータを操作して効果的な対流セルを発生させるステップと、
前記層のサイトで注入坑井システムの構成要素を用いて前記１つまたは複数のパラメータを再現し、それによって前記層内で少なくとも１つの密度駆動対流を発生させるステップと、
前記注入坑井システムを用いて前記水溶性流体を隔離するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
前記コンピュータプログラムが、前記層内の複数の流体注入坑井の配置を変更する手段をさらに備えることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記コンピュータプログラムが、前記層内の１つまたは複数の流体取出坑井の配置を変更する手段をさらに備えることを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記コンピュータプログラムが、前記層内の１つまたは複数の水注入坑井の配置を変更する手段をさらに備えることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記水溶性流体が、超臨界形態でないガスを含むことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記水溶性流体が、超臨界形態であるガスを含むことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の地下隔離に関し、詳細には、ＣＯ２および他の温室効果ガスなどの水溶性ガスを、水を多く含む地層内に隔離することに関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、２００９年３月１１日に出願した米国特許出願第６１／１５９，３３５号、および２００９年４月２８日に出願した米国特許出願第６１／１７３，３０１号の利益を主張するものであり、両出願の内容は、全体として参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
人間の活動が、大気中の温室効果ガスのレベルに影響を与え、このことが、世界の気候に影響を及ぼしていると考えられている。温室効果ガスの大気中濃度の変化は、気候系のエネルギーバランスを変える効果があり、人為的温室効果ガス濃度の増加が、２０世紀半ば以降の地球の平均温度の増加の大部分を引き起こしてきた可能性がある。地球の最も豊富な温室効果ガスには、二酸化炭素、メタン、亜酸化窒素、オゾン、およびフロンが含まれる。これらのうち人間の産業活動によって最も大量に生産されるものは、ＣＯ２である。
【０００４】
ＣＯ２を恒久的に貯留するために、様々な方策が考え出されてきた。これらの形態には、（塩水帯水層および使い尽されたガス田を含め）様々な深地層内のガス隔離、海洋中の液体貯留、およびＣＯ２を金属酸化物と反応させて安定した炭酸塩を生成することによる固体貯留が含まれる。
【０００５】
地中隔離（geo-sequestration）として知られている方法では、一般的に超臨界（ＳＣ：supercritical）形態のＣＯ２が、地下地層内に直接注入される。油田、ガス田、塩水帯水層、採掘不可能な炭層、および塩水で満ちた玄武岩層（saline-filled basalt formation）が、貯留サイトとして提案されている。一般に、様々な物理的トラップ機構（例えば、非常に不浸透性のキャップロック）、溶解トラップ機構、および地化学トラップ機構は、ＣＯ２が地表面から逃げ出すのを防ぐものと期待されている。地中隔離は、他の適当なガスについて行うこともできる。
【０００６】
塩水帯水層は、高ミネラル塩水（highly mineralized brine）を含有し、人間にとってほとんど利益がないとこれまで考えられてきた。塩水帯水層は、数例で化学廃棄物の貯留に使用されてきており、ＣＯ２を隔離するためにそうした帯水層を使用する試みがなされている。塩水帯水層の主な利点は、帯水層の潜在的に大きな貯留容量、および帯水層がよくある存在であることである。この目的のために塩水帯水層を実際に使用することに関する不利益の１つは、塩水帯水層について知られていることが比較的少ないことである。ＣＯ２が漏れて大気中に戻ることは、塩水帯水層貯留の問題であり得る。しかし、最近の研究は、いくつかのトラップ機構が、地下でＣＯ２を固定化し、漏れの危険性を減少させることを明らかにしている。
【０００７】
塩水帯水層などの多孔質層に配置され得る最も濃い濃度のＣＯ２は、ＣＯ２が超臨界状態にあるとき、本明細書中ではＳＣ−ＣＯ２と呼ばれる。大部分の隔離方式は、この物質が層の液体（formation liquid）のどれよりもはるかに低い極低粘性を有する比較的濃い圧縮性液体として振る舞う超臨界状態でＳＣ−ＣＯ２を注入することに基づいている。その目的は、塩水帯水層内の水の大部分または全部を変位させ、ＳＣ−ＣＯ２を有する多孔性の１００％または一部に取って代わることである。
【０００８】
そのような地中隔離方策の著名な例では、ノルウェーの石油／ガス会社ＳｔａｔｏｌｌＨｙｄｒｏによって運用されているスライプナープロジェクトは、近くのガス坑井から回収した天然ガスからＣＯ２（含有量４〜９．５％）を分離する。分離したＣＯ２は、超臨界（ＳＣ−ＣＯ２）形態に転換され、海底下１０００ｍにあるウトシラ層と呼ばれる塩水含有砂層に注入される。数度の地震探査が、ＣＯ２の貯留が安定したままであるか調査するために行われた。
【０００９】
ガス状ＣＯ２（すなわち、超臨界形態にない）を最大溶解限度で水に溶解して地下層内に注入することは、過去の部分的成功を用いて提案されているこのガスを隔離するのに望ましい手法である。本発明より前は、地層内の水溶液に溶解することによってＣＯ２を隔離するという課題は、ＳＣ−ＣＯ２の注入で生じる占拠よりもはるかに低い効率で、層の多孔質容量が占められていることであった。アクティブ注入相（active injection phase）が完成すると、多孔質媒体内のアクティブ混合（active mixing）はなくなる。その後、地層水内のＣＯ２の溶解は、濃度差、接触領域、および拡散経路長さによって制御される。多孔質媒体中のそのような濃度勾配駆動拡散プロセスに関連した物質移動速度は遅く、地層内の水相中でＣＯ２が完全溶解に達するまでに何千年も必要である可能性があると予想される。
【００１０】
「混合の減少、長期にわたる濃度勾配拡散（reduced-mixing, long-term concentration gradient diffusion）」の問題は、ＳＣ−ＣＯ２の注入でも続く。ＳＣ−ＣＯ２の隔離に提案された高注入速度で、まず、ＳＣ−ＣＯ２は、水を変位させ、孔隙を直ちに占め、対流および分散により占める混合（convective and dispersive-occurring mixing）は、変位正面（displacement front）でほんの少量あるだけである。ＳＣ−ＣＯ２が、時間とともに注入されるにつれて、増大する接触領域が２つの流体の間に生じ、溶解域が発生する。次いで、ＳＣ−ＣＯ２は、（圧力下でＳＣ−ＣＯ２を注入することによる）圧力駆動流れによって引き起こされる強制移流に関連した拡散および分散の主なる結果として、この接触領域に沿って塩性水の中に溶解することになる。
【００１１】
塩性水とＳＣ−ＣＯ２の間の密度差のため、塩水帯水層内の液体を分離する傾向がある重力もあり、ＳＣ−ＣＯ２は、より濃い水の上方に上昇し、より劣る透過率を有するより細粒であるゾーンの下に「パンケーキ」を形成する（シェール鉱床（shale streak）、シルト岩など）。これは、より均一な変位で上昇する混合成分の一部を抑制するだけでなく、層内の孔容量（pore volume）に出し入れする際にかなり効率の悪さをもたらし、注入点から遠く離れた層の部分は、どの貯留機構（溶液中へのＣＯ２による変位またはＣＯ２の溶解）にも大抵到達できない。
【００１２】
注入が終わると、変位正面での混合効果および拡散効果のため、および移流駆動力（注入圧力）がなくなるので、ＳＣ−ＣＯ２の極一部だけが、溶液中に入っていく。ＣＯ２は、もう移流で水と混合することができず、これにより水中のＣＯ２の濃度勾配だけで駆動される拡散効果のみが残る。
【００１３】
塩水帯水層の層では、注入後、ＳＣ−ＣＯ２は、その密度がより小さいことにより、注入サイトの上方のゾーン中で高いままとなる。この密度平衡系（density-graded system）は、安定力を与え、この安定力は、任意の拡散プロセスの速度をさらに減少させる。最初、拡散正面（diffusion front）は、比較的狭く、ＣＯ２と水の間に大きい表面積を有して特異であり、溶液プロセスは、比較的効率的に起こる。しかし、時間とともに、この正面は成長し、垂直に広くなる。結果として、この正面は、あまり特異でなくなる。これにより、ＣＯ２と低いＣＯ２濃度を有する水との間の表面積がより小さい、より厚い拡散または移行域がもたらされる（すなわち、ＳＣ−ＣＯ２と地層水の間の移行溶解接触領域は、ＣＯ２で濃縮されることになる）。層の遠く離れた領域からの水とＳＣ−ＣＯ２との間の垂直距離は、ＣＯ２が飽和していない水が、ＳＣ−ＣＯ２からさらに遠く離れるにつれて大きくなる。したがって、拡散／溶液プロセスは、かなりゆっくりである。層から遠く離れた領域での水のその場での移動は、（ＣＯ２が水に溶解するのを容易にするために、プロセスは）とてもゆっくりであるので、結果として、ＣＯ２が溶液に入るのに何千年とかかり得る。このステップで、密度平衡系のため、ＳＣ−ＣＯ２と地層水の間の対流混合はない。
【００１４】
多孔質媒体中の密度平衡系は、長い期間にわたって非常に安定である。アクティブ混合が終わると、ＳＣ−ＣＯ２が、典型的な隔離条件下で水相に溶解することになるのに何千年もかかることになる。「新しい水」をＳＣ−ＣＯ２に接触させる機構は全くなく、プロセスは、ゆっくり拡散することにより全体として支配されることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＣＯ２の安全で恒久的な処分は、以上詳細に述べたように重要な課題を表すが、他の水溶性ガスおよび流体の長期処分も、温室効果および他の必要性に対処するための同様の課題を提示する。したがって、本発明は、塩水帯水層などの水を多く含む地層内でそのような流体を混合し分散させて隔離状態を改善する方法およびシステムを提供することによる幅広い種類の水溶性流体の（実質的に）恒久的な処分に関する。
【００１６】
本発明の目的には、以下のものが含まれる。
ａ）その場対流または対流セルを発生させることによって、流体と地層水の混合を改善して流体の溶解を改善するやり方で水を多く含む層内に流体を注入することによって、特にガスであるがガスに限定されない水溶性流体を地中隔離する方法を提供すること。
ｂ）地層内の溶解プロセスの容量の程度を増加させて、それにより層内の水溶性流体（ＣＯ２など）の貯留能力を改善すること。
ｃ）溶解した可溶性ガスを収容するのに利用できる地層の容量を保つために、可溶性ガスおよび不溶性ガスの混合物からの水溶性ガスの分離と、地層内の可溶性ガスの隔離との両方を向上させ、地層から不溶性ガスを取り出すプロセスを提供すること。
ｄ）層のコンピュータモデル、および流体の注入のコンピュータシミュレーションを用いて地層内の水溶性流体を隔離するための条件を決定する方法を提供すること。
ｅ）ガスの事前注入分離（pre-injection separation of gases）も、注入したガスの超臨界形態への変換も必要としない、地層内への水溶性ガスの隔離を向上させるための代替方法を提供すること。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様では、十分な容量、圧力、および地層水との密度コントラストで流体を層に入らせ、層内で分散させて、層内の対流または対流セルを発生させるように選択した温度および／または圧力の条件下、注入坑井から水を多く含む地層内に流体を注入することによって水溶性流体を隔離する方法が提供される。安定状態で含水層を含むために低透過率の層によって上方でおよび適宜下方でも境界とされている帯水層を含むターゲットの地層が選択される。この低透過率の層は、帯水層の直上または直下に位置してもよく、または１つまたは複数の層によって帯水層から分離されてもよい。注入坑井は、ターゲットの層内に延在する。流体は、加圧および／または加熱され、注入坑井からこの層の中に導かれ、１つまたは複数の対流セルを発生させるようになっており、それによって層内の大きい領域内で、流体、あるいは水溶性の流体の一部の分散、溶解および隔離を向上させる。
【００１８】
本態様によれば、層内の流体の初期の移動は、流体が層を通じて浸透するときに低密度の変位の前面（low-density displacement front）が層内で外側に移動するように生じることが予期される。ガスの場合、ガスは、初めに不溶解ガスの気泡またはポケットとして分散することができる。この変位の前面は、層の孔隙内の水を変位させ、次いで層の孔隙内の水は、外側へ、浸透区域から離れて流れるように駆動される。この関連した水の流れは、その場対流セルまたは対流が生じることに寄与する。続いて、注入した流体は、層を通じて垂直上方に移動すると共に、横に広がる低密度プルームに発展する。このプルームは、注入した流体が存在しない層の隣接部分内の水より低い密度の領域である。したがって、平均流体密度の横方向コントラストが、発生する。このプロセスは、密度コントラスト駆動対流セルを引き起こす。したがって、密度駆動流れセルが発生し、（加熱されているおよび／または不溶解ガスを含む水などの）より低い密度の流体の領域は、隣接する地層水ほど濃くないので、垂直に上昇する。次いで、このより濃い水は、横方向に流れて、垂直に流れるこのより低い密度の流体に取って代わり、大規模な対流セルを持続させる。
【００１９】
本明細書に記載の密度コントラスト駆動対流プロセスは、対流が層内に生じ、注入した流体と地層水の間の混合を増進させるので、水溶性流体と地層水の混合を増進させる。非溶解可溶性流体は、溶液に入り、層の遠く離れた領域からの新しい、流体が飽和していない水は、さらなる非溶解可溶性流体に接触する。
【００２０】
一実施形態では、（通常、他のガスと結合される）ＣＯ２が、上記のような適当な条件下で、ＣＯ２に対して飽和していない水を含む層内に注入される。次いで、層の遠く離れた領域からの飽和していない水は、大きい対流セルの作用の結果として注入坑井の領域中に移動し、（注入坑井付近の）局所的なＣＯ２が豊富な水をＣＯ２のない水に置き換え、これにより、より効率的に注入したガスからＣＯ２を取り除くことができる。さらに、大規模な対流セルは、溶液の中へのＣＯ２の拡散物質移動を増加させるだけでなく、大規模な対流セルは、遠く離れたＣＯ２のない水を注入坑井孔領域（injection well bore region）に運ぶようにも働き、それによって、この流し作用（flushing action）の結果として、ある注入坑井を通じて出し入れできる層内の有効容量を増加させる。このようにして、密度駆動対流プロセスは、溶液の中へのＣＯ２の迅速な物質移動、および地中隔離のための貯留能力の向上を可能にする。
【００２１】
この密度駆動対流プロセスを実施する意義は、層の短期の貯留能力が増加し、長期の能力も、混合を最大化した横方向に向かう水の流動（lateral water flux）を利用できることも通じて増加することである。
【００２２】
このプロセスは、水溶性ガスおよび不溶性ガスの混合物からなる流体を注入するステップを含んでもよい。本態様では、隔離されていない不溶性ガスを取り出すために、帯水層に流体連通している、または層内の不溶性ガスポケットに連通している取出坑井が提供される。非水溶性ガスは、取出坑井を用いてこの層から取り出され、それによって、水溶性液体またはガスをさらに隔離するために、層内に追加の容量を与える。
【００２３】
このプロセスは、１つまたは複数の水注入坑井を層内に設けるステップと、この層内に水を注入するステップとをさらに含んでもよく、それによって注入坑井から遠く離れた領域から発するこの層内に水の横流（cross current）を作り出す。この水注入プロセスは、層内の対流／セルプロセス、および水の流動をさらに増進させる。
【００２４】
別の態様によれば、層内に複数の対流を発生させるために、複数の流体注入坑井が設けられてもよく、それによって層内の水溶性液体またはガスの増進した混合をもたらす。坑井の構成は、層内に持続した対流が生じることを促進するように設計されてもよい。注入坑井は、水平注入坑井（horizontal injection well）、垂直注入坑井（vertical injection well）、または偏位した坑井（deviated well）であってもよい。いくつかの実施形態では、注入坑井は、垂直に、水平に、または垂直線からずれた角度でこの層とほぼ交差する経路を定める。
【００２５】
いくつかの実施形態では、このプロセスは、水溶性流体と地層水の増進した混合を促進するように対流を発生させるために、開口部が、層の上面の下方で十分に間隔をおいて配置されるように、流体を吐出するための注入坑井中の１つまたは複数の開口部の適切な配置を決定するステップをさらに含む。
【００２６】
いくつかの実施形態では、注入した流体は、排ガスである。本明細書で用いられる場合、用語「排ガス」は、暖炉、オーブン、炉、ボイラ、または蒸気発生器などの工業用燃焼、あるいは（坑井からの天然ガスの回収などの）回収プロセスによって生成されるガスを指す。典型的には、そのようなガスは、煙道を介して大気に出る。用語「排ガス」は、火力発電所またはバイオマス燃焼発電所で生成される燃焼排ガスを包含する。排ガスの組成は、燃焼されているものによるが、この組成は通常、燃焼空気に由来する大部分の窒素、ＣＯ２、および水蒸気、ならびに（やはり燃焼空気から由来する）過剰Ｏ２からなる。排ガスは、メタン（ＣＨ４）、一酸化炭素、硫化水素、亜酸化窒素、および硫黄酸化物、ならびに微粒子をさらに含み得る。
【００２７】
本発明の別の態様では、水溶性流体を隔離するための条件を決定するプロセスが提供される。このプロセスは、知られた水を多く含む層の構造および条件のコンピュータモデリングを用いる。層をシミュレートするコンピュータモデリングプログラムは、当技術分野で知られている。当業者は、水を多く含む層をシミュレートするためのルーチンの技法、ならびに本明細書に記載のプロセスを実行するのに用いられる成分および条件を用いて、既存のプログラムを修正するための、または新しいプログラムを開発するための知識を有する。本発明の本態様によれば、知られた層および流体注入坑井の表示を含むコンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムは、以下のパラメータ、すなわち、層内の流体注入坑井の配置、層内のガスの分圧、層の中への流体の注入量（rate of injection）、層内に配置される注入坑井の個数、層内の水のｐＨ、層内の水の塩分、および層内の水の密度のうちの１つまたは複数を変更するための手段を備える。コンピュータプログラムは、パラメータの１つまたは複数によって影響を受ける、層内の流体の分散に基づいて層に発生する対流セルの特性を計算するように構成される。次いで、推奨の坑井のパターン、および注入条件、ならびに適宜層内の隔離条件を与えるレポートを作成する。この隔離条件は、推奨の条件が守られているときに発生する対流セルの特性を決定するのに用いるパラメータを含む。
【００２８】
いくつかの実施形態では、コンピュータプログラムは、層内の複数の流体注入坑井、ガス取出坑井、および／または水注入坑井の配置を変更することをシミュレートする手段をさらに備える。
【００２９】
次いで、上記の水溶性流体を隔離するための条件を決定するプロセスは、コンピュータシミュレーションにおいて対流セルを作り出すのに用いたパラメータに従って層内に適切に配置するように１つまたは複数の注入坑井、ならびに適宜１つまたは複数の取出坑井、および／または水注入坑井を構成することによって、実行することができる。
【００３０】
本明細書で用いる用語「ガス」は、異なる意味が表明または示唆されていない限り、ガス、またはガスの組み合わせを意味する。同様に、「液体」は、異なる意味が表明または示唆されていない限り、液体、または液体の組み合わせを意味する。
【００３１】
本明細書で用いる用語「流体」は、異なる意味が表明または示唆されていない限り、ａ）水溶性液体、ｂ）水溶性ガス、ｃ）水溶性液体の組み合わせ、ｄ）水溶性液体と非水溶性液体の組み合わせ、ｅ）水溶性ガスの組み合わせ、またはｆ）水溶性ガスと非水溶性ガスの組み合わせを意味する。この液体またはガスは、複数の種類の液体またはガスを含んでもよい。流体は、対流または対流セルが生じるのを容易にするために、層内に存在する水より低い密度を有する。
【００３２】
本明細書で用いられる場合、用語「不溶性」は、絶対的な用語として意味されているのではなく、「十分に溶けない」、または当業者によって「可溶性」と認識されている物質ほど実質的に溶けないことを意味する相対的な用語として意味されている。
【００３３】
本明細書で用いられる場合、用語「層」または用語「水を多く含む層」は、孔内に十分な水を含有して内部に対流が生じることを可能にする、透水層、または、砂利、砂、泥砂、もしくは粘土などの未固結物質の地下層を指す。塩水帯水層は、本明細書に開示した方法に適した地層の非限定的な例である。関連した用語「ターゲットの層」は、隔離のために液体またはガスを注入するように選択した層を指す。
【００３４】
本明細書で用いられる場合、用語「地層水」または「水」は、層内に存在する水を指す。地層水は、バルク水相として層内に存在してもよく、または砂利、砂、泥砂、もしくは粘土の地質母材（geological matrix）内のポケットまたは液滴内に分離されてもよい。水は、塩水であってもよく、または他の溶解性物質を多く含んでもよい。
【００３５】
本明細書で用いられる場合、用語「低透過率」は、約１００ミリダルシー（ｍＤ）未満を意味し、用語「高透過率」は、約３００ｍＤ超を意味する。
【００３６】
本明細書で用いられる場合、ＣＯ２および他の液体もしくはガスの言及は、精製した形態、（ガスの場合）超臨界形態、または不純な形態のそのような流体を指す。
【００３７】
本発明のこれらおよび他の利点は、後続の詳細な説明を読み、図面を参照することにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】ガス注入によって作り出される対流の方向を示すと共に、排ガスの発生源、および注入前にガスを処理するための構成要素も示す、単一の水平注入坑井および２つの水平取出坑井を有する地層の概略断面図である。横流も示されている。
【図２】ガス注入によって作り出される対流の方向を示す、３つの水平注入坑井および４つの垂直取出坑井を有する地層の概略断面図である。横流も示されている。
【図３】ガス注入によって作り出される対流の方向を示す、単一の水平注入坑井および単一の取出坑井を有する斜めの層の概略断面図である。横流も示されている。
【図４】単一の注入坑井、２つの取出坑井、および２つの水注入坑井を示す、ガス隔離アレイの概略図である。層内のガスポケットも示されている。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下の実施形態の説明では、同様の特徴は、同様の参照符号を用いて言及される。
【００４０】
図１は、排ガスの温室効果ガス成分を隔離するために、排ガスを注入するプロセスの一実施形態を示す。同様のプロセスを用いて他の流体を隔離できることが理解されよう。図１は、地表面５の下方深くに位置する地下層１０の概略断面図を示す。層１０は、深く埋没した高透過率の塩水帯水層からなる。この層は、層の上縁、および好ましくは下縁で、低透過率である上層６０および下層８０によって境界とされている。層１０は、扁平なほぼ水平向き、または傾いた地形もしくは他の地形などの様々な向きおよび地形で配置され得る（例えば、図３参照）。本明細書中でより詳細に説明することになるように、層１０は、地層水内で対流の発生を可能にするのに十分な上下間隔を備える領域を有するべきである。層１０は、約２５〜３０メートルの最小垂直間隔を有する領域を有するべきであると考えられている。用語「間隔」は、図１に示す距離「ｙ」、すなわち、層の上縁と下縁の間の垂直距離を指している。少なくともｙの垂直間隔を有するこの領域は、少なくとも約１０００メートルの距離にわたって水平に延在しているべきでもある。注入坑井１２は、この領域内に少なくとも１つの吐出開口部１３を有する。垂直間隔ｙの範囲は、注入坑井１２の吐出開口部１３から放出されるガスの圧力および温度などの他の要因に基づくことができる。しかし、本発明者らは、理論に制約されることを望んでおらず、適当な条件下で、より小さい垂直間隔を有する帯水層、またはこの最小垂直間隔を有する領域が上記のものより小さい程度に水平に延在する帯水層が、本発明に用いられてもよいと考える。
【００４１】
ガスの発生源２５が与えられており、このガスは、通常、ガスの混合物からなる。（生またはＣＯ２を濃縮した）排ガスの場合、このガスは、通常、水溶性ガスおよび（窒素などの）不溶性のガスの混合物からなる。記載した例では、発生源２５には、火力発電所または他の施設などの排ガスの発生源が含まれる。基本的にあらゆる定置ガス発生源が、発生源とすて働き得ることが明らかであろう。ガス混合物は、水溶性ガス１６、および非水溶性ガス１８を含む。好ましくは、水溶性ガスは、温室効果ガス、または他の汚染物質である。より好ましくは、水溶性ガスは、以下のもの、すなわち、ＣＯ２、ＮＯｘ、または硫化水素のうちの１つまたは複数である。最も好ましくは、温室効果ガスは、ＣＯ２である。好ましくは、非水溶性ガスは、窒素またはメタンである。発生源２５は、層１０の近く、層１０の上方、または層１０からいくらか離れたところに位置することができ、ガスは、注入サイト４０に管で送られる。生ガスは、複数の発生源、例えば、いくつかの燃料燃焼施設から得られてもよく、生ガスは、一般的な処理施設に管で送られる。
【００４２】
別の態様によれば、可溶性ガス成分は、隔離プロセスの効率を向上させるように知られた手段によって濃縮されてもよい。そのような濃縮は、ガスの発生源２５で、または隔離の直前になされてもよい。
【００４３】
１つまたは複数のガス注入坑井１２が、層１０の中に延びている。図１では、ただ１つのそのような坑井が、示されている。坑井１２は、一般に、層１０内に少なくとも１つ、好ましくは複数のガス吐出開口部１３を有する従来の高圧ガス注入坑井である。坑井１２は、任意の適当な向きを含んでもよいが、好ましくは、層１０内で水平であり、複数の開口部１３は、水平部分に沿って間隔をおいて配置される。
【００４４】
十分な圧力、加熱、および排ガスの他の条件を与えるために、このガスは、注入坑井１２に供給される前に発生源２５からガス処理設備４０に管で送られる。このガス処理設備は、生ガスを加圧および加熱し、ガスのある成分を適宜濃縮することができる。圧力および温度の条件は、帯水層内のその透過率、地層圧、水の塩分などの帯水層内の条件、ならびに注入されるガスの組成に一部依存する。
【００４５】
加圧および適宜加熱したガスは、注入坑井１２に供給され、開口部１３を介して帯水層の中に導かれる。このガスを十分な容量および駆動圧、ならびに適宜加えられる熱で層１０注入して、地層水内に１つまたは複数の対流セルを発生させる。対流セルは、以下の機構に従って発生すると考えられている。初めに、加熱したガスの注入によって、すぐ隣の地層水内に流れが発生する。この流れは、地層水内に形成された不溶解ガスの気泡の上方移動、および適宜、注入したガスの温度上昇の結果として生じ、層の孔隙から天然の地層水を変位させる。初め、このガスは、不溶解ガスの気泡またはポケットとして分散する。結果として生じる地層水の移動は、地層水内に１つまたは複数の対流またはセル１４を引き起こす。時間とともに、このガスが、地層水中に分散するにつれて、垂直に流れている間の水平分散、および層の不均質性により、地層水の比較的低い密度のプルームが生じる。したがって、このガスのプルームは、垂直に移動すると共に、横に広がる傾向がある。地層水およびガスのプルームの対応する移動によって、層内に１つまたは複数の対流またはセル１４が発生する。追加のガスがこの層に供給されると、結果として生じるプルームは、周囲の地層水とプルームの間の密度差により注入坑井の領域中において地層水内で対流またはセル１４を発生させ続ける。この流れは、注入したガスのプルームの分散移動の結果として、横に流れると共に上方に昇る成分を含む。この流れの寸法は、帯水層の垂直間隔を含めた帯水層の寸法、ならびに注入したガスの密度、駆動圧、容量または流量、および温度に少なくとも一部依存する。可溶性ガス１６は、地層水に溶解するが、これは前記対流セル／流れによって引き起こされる増進した混合の作用によって容易にされる。非水溶性ガス１８は、その不溶性により分離し、上昇して低透過率の上層６０の直下に通常位置するガスキャップまたはポケット２０に集まる。
【００４６】
少なくとも１つ、好ましくは複数の取出坑井２２が設けられる。取出坑井２２を用いて層１０から非水溶性ガス１８を逃し、それによって水溶性ガス１６をさらに隔離するために層１０中に追加の容量を与える。取出坑井２２は、層１０中、少なくとも層１０の上部中に延在する。これらの坑井は、ガスキャップまたはポケットが蓄積することが予期される場所にある層１０内に位置する入口開口部２３を備える。取出坑井２２は、例えば不溶性ガスが窒素である場合、不溶性ガスを大気にベントすることができ、例えば不溶性ガスがメタンなどの有用な生成物を表す場合、不溶性ガスをガス処理または回収施設にベントすることができる地上設備（surface installation）５０への導管を与えることができる。
【００４７】
ベントプロセスは、ガスをベントするために、ガスポケット内の内圧に頼ることができ、または代替として、蓄積したガスは、層１０から不溶性ガスをより迅速におよび徹底的に取り出すために、ポンプで汲み上げられてもよい。好ましくは、取出坑井２２の一部は、ガスポケット２０の延びた領域を通じて取出坑井２２の一部が延在することを可能にするように水平である。
【００４８】
ベントプロセスは、そのようなガスがガスポケットからベントされた後に、高圧ベントガスをガスタービンに通過させて発電することによって圧縮不溶性ガス中に含まれるエネルギーの一部を抽出するように設計することができる。
【００４９】
図２には、本方法の別の実施形態における、ガス注入によって作り出される対流１４の方向を示す、複数の水平注入坑井開口部および複数の取出坑井２２を有する地層１０の概略断面図が示されている。対流１４が生じることによって影響を受ける横流２４も示されている。図１の実施形態に説明するように、非水溶性ガス１８が、ガスポケット２０に向かって上昇する一方で、水溶性ガス１６は、より低い密度の流体のプルームとして層１０内で分散し、対流１４を発生させる。横流２４は、水溶性ガス１６と地層水の間に追加の混合をもたらす。また、上記のように、４つの取出坑２２を用いて層１０から非水溶性ガスを引き出し、それによって水溶性ガス１６をさらに隔離するために層１０中に追加の容量を与える。
【００５０】
大規模な対流セルは、「横流」２４を介して遠く離れた水を注入坑井孔領域まで運ぶように働き、坑井孔領域中に横方向に向かう水を「流す」ことによって、１つの注入坑井を通じて出し入れすることができる層１０中の有効容量を増加させる。
【００５１】
図３には、本方法の別の実施形態における、ガス注入によって作り出される対流１４の方向を示す、水平注入坑井１２および取出坑井２２を表示する傾いた層１０の概略断面図が示されている。上記のように、非水溶性ガス１８が、ガスポケット２０に向かって上昇する一方で、水溶性ガス１６は、より低い密度の流体のプルームとして層内で分散し、対流１４を発生させる。ガスポケット２０に向かって層１０を通じて移動する横流２４が示されている。
【００５２】
図４には、本方法の別の実施形態における、ガス混合物３５を注入するためのガス注入坑井１２、取出坑井２２、および水を注入するための水注入坑井２６を示す、層１０中に配設したガス隔離アレイの概略図が示されている。ガス注入坑井１２のガス出口領域は、層１０の下方境界近くに配置されている。各取出坑井２２は、内部に含有される不溶性ガス１８を取り出すために層１０内のガスポケット２０中に延在しており、不溶性ガス１８は、混合物３５の各成分の差異のある溶解度によって注入したガス混合物３５から分離されている。追加の水２８は、１つまたは複数の水注入坑井２６を介してこの層の中に注入することができる。次いで、この追加の水は、矢印３２によって示すように層１０の母材に流れ込んで、層１０中に追加の水を運び、層１０中のガス混合物３５の混合を促進することができる。
【００５３】
［実施例１］
密度駆動対流による塩水帯水層内の二酸化炭素の隔離
本実施例では、注入されているガス混合物は、層内の温度、圧力、ｐＨ、および塩分の条件下で水に非常に溶けやすいＣＯ２を、水に溶けにくい他のガスとともに含む。このガス混合物は、この層の基部に近い位置に高い速度で注入される。この層は、かなりの垂直な広がり、または約２０ｍの垂直な広がりをもたらす傾斜（dip）を有する。例えば、許容可能であり得る他の可能なケースを除外しない望ましい塩水層は、地層内で深さ１０００ｍにわたって位置し、横に大きな広がりがある。これは、垂直方向に少なくとも１ダルシーの固有透過率を有する。この層は、１５％を上回る多孔性を有し、孔隙流体が塩性水である。層が、２０°までの自然の傾斜（傾き）を有する場合、より望ましいと考えられる。このことは、この層が、ガスおよび水を含む隔離プロセスに関わる移動相と低透過率の岩石の上側層によって境界とされている場合に有利である。
【００５４】
好ましくは、注入圧力は、母岩の多孔性および透過率、ならびに他の二次的要因によって決定される量だけ塩水帯水層の層内の地層圧よりも高い。例えば、長さ１０００ｍの水平部分を有する注入坑井が、天然の地層圧が１５ＭＰａである深さ１５００ｍの塩水帯水層の中に掘削されている。ＣＯ２および他のガスを含有する混合物が、１５ＭＰａより大きい圧力で水平部分の長さに沿って均一に注入される。注入圧力は通常、層の破壊圧よりよりやや低い。しかし、層内の垂直な流れを助長および促進することが必要であると思われるいくつかの状況では（例えば、流体流量を増加させ、層内の流体の分布を向上させることが望しい場合）、ガスと水の接触域の混合距離を増加させるために、限られた長さの垂直粉砕が発生するように、注入圧力は、この層の自然の破損圧力よりわずかに高くてもよい。当業者は、ターゲットの地層水内で密度駆動対流の層を引き起こすために適当な注入圧力または圧力の範囲を容易に決定することができよう。関連して考慮すべき事項の１つは、どの程度までスイープ効率を増加させることが望ましいか、または注入したガスの横方向もしくは垂直方向の層内のガス分布の程度である。
【００５５】
注入したガス、したがって注入したガスで充満している地層水と取り囲む地層水との間の密度コントラストをさらに向上させるために、ガスは、地層水の周囲温度を超える上昇した温度で適宜注入されてもよい。
【００５６】
まず、坑井孔の近く高圧の勾配下で、注入は、孔内の液体が、入ってくるガスによって大抵物理的に変位する局所変位機構をもたらし得る。適当な層では、注入域の大きさが増加するにつれて、駆動圧が減少し（半径がより大きくなるので、半径の拡大のために圧力が降下し）、気柱の高さが増加し、相密度の差から生じる重力分離効果をもたらす。効果が十分大きくなると、ガスは、シェール鉱床または細粒砂の小体などの小流インピーダンスバリア（small flow impedance barrier）の存在により、大概、曲がりくねった経路を通じて層の上部に向かって上昇する傾向となる。
【００５７】
垂直な流れの分散および層の不均質性により、ガスは、垂直に移動すると共に横に広がる上方へ移動するプルームにおいて広がる。このプルームは、遊離ガスのない塩水層の隣接部分より低い孔隙流体密度の領域を表し、したがって、平均流体密度の横方向コントラストが発生し、これにより大きい密度差により駆動する対流セルを生成する。
【００５８】
この密度コントラストは、注入したガスと地層水の間のその場の強制混合を大きく増大させる。水は、大きい対流セルの生成の結果として、層内の遠く離れた位置から注入サイトまで運ばれ、これによりＣＯ２のない水を有する局所的な水を一部補充し、したがって、これにより注入したガスからＣＯ２をより効率的に取り除くことができる。したがって、大規模な対流セルは、溶液中へのＣＯ２の拡散物質移動を増加させるだけでなく、遠く離れた水を注入坑井孔領域まで運ぶようにも働き、坑井孔領域中に横方向に向かう水を「流す」ことによって、１つの注入坑井を通じて出し入れすることができる層内の有効容量を増加させる。より低い溶解度のガスは、非溶解の気相のままであり、横におよび実質的に上方へ広がり、そこで受動的排水坑井（passive drain well）などの取出坑井によって除去することができる。密度駆動対流プロセスは、溶液中へのより迅速な物質移動を可能にする。
【００５９】
このプロセスを実施すると、横方向に向かう水の流動の混合および促進を最大化することによって、層内の可溶性ガスの短期の貯留能力が増加すると共に、長期の能力が増加する。注入したガスが、２５％〜８０％のＣＯ２となり、残りは実質的にＮ２であるように、隔離プロセス全体は、膜もしくは他のタイプの浄化システムまたはガス濃縮システムを通じての（例えば、約１３％のＣＯ２および８７％のＮ２を含有する）排ガス混合物の予備的な通過を伴ってもよく、そのようなガス／ＣＯ２濃縮プロセスは、その場の貯留能力の改善も助け、および特に、可溶性ガス（この実現化ではＣＯ２）を注入し、地層水との接触にさらすことができる速度も助けることになる。このプロセスは、注入したガスについて特定の組成を有することに依存しないので、注入したガスの具体的な内容は、運転の経済的および環境的な要因に応じて変わり得る。
【００６０】
プロセスは、セメントを用いずにスロッテッドライナを用いて仕上げた注入用の１つまたは複数の水平に掘削した長い坑井孔を備えてもよいと考えられる。そのような坑井は、効果的な対流セルの大きさに関するいくらかの洞察を与えるコンピュータモデリングなどの解析に基づいて、坑井の間の距離に関して、平行なオフセット構成で配置することができる。坑井の長さは、物質移動および対流混合を最大にするための適切な速度でガスが層に入ることができる速度に基づいて設計することができる。
【００６１】
各坑井は、坑井の長さに沿って満遍なくガス注入を分配できる内部配管系統を備えてもよく、それによって当技術分野でそれ自体知られたやり方で、等しい容量のガスが、時間とともに様々な位置で坑井孔に入ることができるようになる。
【００６２】
坑井は、表面での注入されるガス流の容量、速度、および圧力を制御することによってＣＯ２と塩水地層水の接触を最大にするように運転することができる。注入坑井が水平坑井からなるものであろうが、垂直坑井からなるものであろうが、注入坑井が、層の底部近くに配置される場合に、有利であると考えられる。
【００６３】
別の実施形態では、水を多く含む層内で水溶性流体を隔離するための条件は、コンピュータにより実施されるシミュレーションによって決定される。プロセスは、コンピュータ可読媒体に記憶されたコンピュータプログラムによってプログラムされるコンピュータを用意することからなる。このプログラムは、当技術分野に知られたやり方で知られた地層の表現を含む。このコンピュータは、前記層内に可溶性流体および不溶性流体の混合物を注入するための少なくとも１つの注入坑井を表すようにプログラムされ、１つまたは複数のパラメータを変更するための当技術分野に知られた手段を含む。これらパラメータは、以下のもの、
ａ）前記層内に注入される前記流体の組成、
ｂ）前記層内の前記流体注入坑井の配置、
ｃ）前記層内に注入される前記流体の温度、
ｄ）前記層内への前記流体の注入量、
ｅ）前記層内への前記流体の注入圧力、
ｆ）前記層内に配置される前記注入坑井の個数、
ｇ）前記層内の前記注入坑井の位置およびプロファイル、
ｈ）前記層内の前記水のｐＨ、
ｉ）前記層内の前記水の塩分、
ｊ）前記層内の前記水の密度、
ｋ）注入した前記流体の容量、
ｌ）前記地層水に前記注入した流体の分圧、および
ｍ）前記流体の密度
からなる群から選択される。
【００６４】
このコンピュータプログラムは、前記パラメータのうち１つまたは複数によって影響を受ける前記層内の前記流体および地層水の密度駆動運動から生じる前記層に発生する対流セルの特性を計算するように構成される。コンピュータは、前記１つまたは複数のパラメータを含む隔離条件および好ましい注入条件を与えるレポートを作成する。
【００６５】
コンピュータプログラムは、前記層内に１つまたは複数の流体取出坑井または水注入坑井の配置を変更する手段をさらに備える。
【００６６】
好ましくは、この流体は、上記のような温室効果ガスを含む。
【００６７】
別の実施形態によれば、本発明は、水を多く含む層内で水溶性流体を隔離する方法に関する。本実施形態によれば、上記のようなコンピュータモデリングステップが実行される。次いで、少なくとも１つの密度駆動対流を前記層内で発生させて前記注入坑井システムを用いて前記水溶性流体の隔離を実現するために、前記モデルで決定されたパラメータは、前記知られた層のサイトで注入坑井システムの構成要素を用いて現実世界の条件下でその場で再現される。
【００６８】
本発明の様々な態様の好ましい実施形態によって本発明を説明してきたことが理解されよう。しかし、特許請求の範囲を含めて本特許明細書全体において定められる本発明の範囲内になお留まりつつ、本明細書に詳細に記載した実施形態から逸脱し、またはそれを変更することができることが当業者には理解されよう。
【符号の説明】
【００６９】
５  地表面
１０  地下層、層
１２  注入坑井、坑井
１３  吐出開口部、開口部
１４  セル、対流
１６  水溶性ガス
１８  非水溶性ガス
２０  ガスキャップまたはポケット、ガスポケット
２２  取出坑井
２３  入口開口部
２４  横流
２５  発生源
２６  水注入坑井
２８  水
３２  矢印
３５  ガス混合物、混合物
４０  注入サイト、ガス処理設備
５０  地上設備
６０  上層
８０  下層
【図１】
2012519587.tif 000003
【図２】
2012519587.tif 000004
【図３】
2012519587.tif 000005
【図４】
2012519587.tif 000006
【国際調査報告】
2012519587.tif 000007
2012519587.tif 000008