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JP2002516798A - 天然ガスの貯蔵設備 - Google Patents

天然ガスの貯蔵設備

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JP2002516798A
JP2002516798A JP2000552020A JP2000552020A JP2002516798A JP 2002516798 A JP2002516798 A JP 2002516798A JP 2000552020 A JP2000552020 A JP 2000552020A JP 2000552020 A JP2000552020 A JP 2000552020A JP 2002516798 A JP2002516798 A JP 2002516798A
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Abstract

(57)【要約】 天然ガスまたはその他の流体の貯蔵設備は、裏打ちされた内側貯蔵スペース（１０）を有する。この貯蔵スペースの岩盤壁体（１１）の内部に、内側不透過性ライニング層（１４）を支承するためのコンクリート層（２７）が配置される。本発明によれば、コンクリート層（２７）は岩盤壁体（１１）よりも不透過性ライニング層（１４）の近くに亀裂分布制御補強層（２８）を有して、大亀裂を小亀裂に分割してこれらの亀裂を不透過性ライニング層（１４）の大面積上に分布させる。さらにまた、本発明によれば、不透過性ライニング層（１４）とコンクリート層（２７）との間の相対移動を容易にするため、層（１４）と層（２７）との間に非結合性滑り層（２９）が配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の前段に記載された種類の、約３〜約２５ＭＰａの高圧で
かつ約−３０℃〜約６０℃の温度を持つ天然ガスの貯蔵設備に関するものである
。
【０００２】 圧下天然ガスの貯蔵用岩磐空洞は圧力吸収能力に関して幾つかの一般的基準を
満たさなければならない。特に貯蔵スペースの上方の岩盤被覆体の上昇すなわち
持ち上がりを防止することができなければならず、また現在の圧力を受ける周囲
の岩盤の変形を限定して、不透過性ライニング層の伸張限度を超える結果となら
ないようにしなければならない。さらに、貯蔵スペースの不透過性ライニング層
の損傷を防止するため、周囲の岩盤から地下水を排水することができなければな
らない。このような不透過性ライニング層は、多くの場合、鋼板からなっている
。
【０００３】 裏打ち（ライニング）されたガス貯蔵スペースの最重要な部分は不透過性ライ
ニング層（多くの場合は鋼板、しかし若干の場合はプラスチック）、コンクリー
ト層および周囲の岩盤である。これらの各部分はそれぞれ機能を有する。すなわ
ち、不透過性ライニング層はガス密封機能、コンクリートケーシングは圧力伝達
機能、また最後に岩盤は圧力吸収機能を有する。同時にこれらの３つの要素は、
システムが加圧されたときにその間に複雑な相互作用の問題が生じるが、相互に
協働して機能しなければならない。これは実際にサンドイッチ構造が圧力を受け
た後においてもその不透過性を保持するために重要なことである。圧力の付加は
、コンクリート層中の亀裂と、不透過性ライニング層の変形とを生じる。しかし
、この構造は、不透過性ライニング層中の亀裂の展開に抵抗しなければならない
。さらに、この構造は、地下水を排水することができるように構成されなければ
ならない。
【０００４】 岩盤空洞内に圧下天然ガスを貯蔵するときには、多くの場合、鋼板の不透過性
ライニング層が提案されてきた。この点に関連して、従来、鋼板または鋼シート
が用いられてきた。裏打ちされた岩盤空洞に関しては、２０ＭＰａまでの圧力が
しばしば用いられていた。
【０００５】 岩盤中への漏れのリスクを低下させるため、ときには不透過性ライニング層と
岩盤壁体との間に排水層が配置されてきた。ＷＯ ９０／０８２４１にはこの種
の知られた技術が記載されている。この文献によれば、ガス貯蔵タンクは、波形
鋼シート層によって支承された内側鋼板シェルを有する。この波形鋼シート層は
、岩盤ボルトによって岩盤壁体に固定されるとともに内側に向いた固定用突起有
し、この突起が不透過性ライニング層の取り付け部材として役立ち、これにより
、この不透過性ライニング層が波形鋼シート層に対して移動することが防止され
る。
【０００６】 ＷＯ ８６／０１５５９は、ガス貯蔵用岩盤空洞を裏打ちするためのさらに他
の知られた技術である。不透過性ライニング層として、鋼板からなる内側シェル
が用いられ、このシェルが環状連結部材によって包囲されて支承される。これら
の連結部材が岩盤壁体および内側の鋼板シェルに対して固着される。内側シェル
と岩盤壁体との間に充填材が配置され、この充填材は幾つかの実施の形態におい
ては現場打ち込みコンクリートからなる。
【０００７】 ＥＰ−Ｂ−０ １５３ ５５０に記載された類似の技術は同心鋼壁体からなる
大型円筒形貯蔵タンクの建造法に関するものであり、これらの同心鋼壁体の外部
の壁体がプレストレストコンクリート壁体に当接し、またこれらの同心壁体の間
に絶縁層が配置される。
【０００８】 ＥＰ−Ａ−０ ００５ １３３に記載されたガス貯蔵タンクは、岩盤空洞の立
坑内に配置され、この立坑内で自由に直立している。１つの実施の形態において
、立坑は、耐水性コンクリートのライニングと、現場打ちコンクリートの床とを
有している。
【０００９】 ＥＰ−Ａ−０ ４０１ １５４に開示されたガス貯蔵タンクは、鋼板材料から
なる気密性内側壁体と、プレストレストコンクリートからなる応力吸収外側壁体
とを有し、外側壁体と内側壁体との間に絶縁層が配置される。
【００１０】 ＷＯ ８５／０４２１４には特に、ガス貯蔵用の岩盤空洞貯蔵スペースが記載
されている。この場合、岩盤壁体にはまず吹付コンクリートからなる水透過層が
設けられ、この層は、地下水の排水層として役立ち、また例えばコンクリートお
よび鋼板の内側ライニングに対する支承面をなす。
【００１１】 ＷＯ ８９／０２８６４には、天然ガスの圧下貯蔵用の岩盤貯蔵プールが開示
されている。この貯蔵プールの壁体は岩盤壁体に隣接する吹付コンクリート層を
有し、この岩盤壁体が固定ボルトによって補強される。このコンクリート層は、
１つの補強密封層と、１つの非補強プラスチック層とを有する密封体によって被
覆される。これらの層は、岩盤表面に対して結合層を介して結合され、この結合
層は吹付コンクリートとその上の密封層との間に限定された剪断応力の形態の応
力を転送するのに役立つ。
【００１２】 ＧＢ−Ａ−２ ２１５ ０２３には、流体を地下に０．１〜５ＭＰａの低圧で
かつ−８０〜−１７０℃の温度で貯蔵するための地下貯蔵空洞を開示している。
この空洞の壁体は固い内側層と、岩盤表面とこの固い内側層との間の多孔性コン
クリート層とからなっている。圧搾空気をこの多孔性コンクリート層中に送って
、この空気圧を地下水圧に比べて高い圧力に保持する。
【００１３】 ＵＳ−Ａ−３ ６８３ ６２８には、内側空洞内に流体を貯蔵するためのタン
クが開示されている。この場合、不透過性プラスチック材料のシートがコンクリ
ト層と液密可撓性ライニングとの間に配置されて固定される。このタンクは約３
〜約２５ＭＰａの高圧でかつ約−２０℃〜約６０℃の温度を持つ天然ガスの貯蔵
には不適当である。
【００１４】 ＧＢ−Ａ−４９３ ８９３には、炭化水素流体を大気圧の前後で貯蔵するため
の貯蔵プールないしタンクが開示されている。このタンク壁体は、相互にプラス
チック層によって分離されまた結合された複数層を有している。このような構造
は本発明において考慮される圧力および温度で天然ガスを貯蔵するのには不適当
である。
【００１５】 ＷＯ ８７／００１５１に記載された岩盤空洞は、排水層と、岩盤に隣接する
コンクリート層と、空洞の内側面に隣接する密封層とからなる壁体を有する。コ
ンクリート層は、岩盤に対してボルト締めされる。密封層は複数の薄いシートス
トリップからなり、これらのシートストリップが相互に溶接され、またコンクリ
ート層に固着されたストリップ鋼材にスポット溶接される。
【００１６】 圧下ガスを貯蔵するための岩盤空洞貯蔵スペースの、知られた実施の形態は、
特に不透過性ライニング層の亀裂、および不透過性ライニング層を支承するコン
クリート層の有害な亀裂を生じるリスク等の種々の欠点を有する。
【００１７】 従って、本発明の目的は、これらの欠点およびその他の欠点が除去されまたは
著しく低減されたガス貯蔵設備を提供することにある。
【００１８】 本発明のこの目的およびその他の目的は主クレームに記載された実施の形態の
貯蔵設備によって達成される。従属クレームでは本発明の特に好ましい実施の形
態が定義されている。
【００１９】 要約すると、本発明は、天然ガスまたはその他の流体、例えば圧搾空気を貯蔵
するための設備に関するものである。この設備は、裏打ちされた内側貯蔵スペー
スを有している。この貯蔵スペースの岩盤壁体の内側面には、内側不透過性ライ
ニング層を支承するためのコンクリート層がある。本発明によれば、これらの不
透過性ライニング層とコンクリート層との間に、これらの層の間の相対移動を容
易にするための非結合性滑り層が設けられている。コンクリート層は、岩盤壁体
よりも不透過性ライニング層の近くに亀裂分布制御補強層を有する。本発明の基
本的な着想は、亀裂が岩盤壁体からコンクリート層を通って不透過性ライニング
層に伝播することを完全に防止するのではなく、大きな亀裂を複数の小さい亀裂
に分割し、このようにして不透過性ライニング層に作用する剪断応力をライニン
グ層の大面積に分布させることにある。
【００２０】 このような剪断応力の分布は、内側空洞の使用中に不透過性ライニング層が周
期的な変形を受けても、不透過性ライニング層中に亀裂が生じる程度までライニ
ング層が変形するリスクを低減させる。
【００２１】 以下、図面を参照して本発明による設備の一実施の形態について詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施の形態によって限定されるものではない。
【００２２】 図面において、図１は地下岩盤空洞内に天然ガスを貯蔵するための設備の一実
施の形態を示す概略図である。この設備は、貯蔵スペースすなわち岩盤空洞１０
と、ライニング１２を備えた岩盤壁体１１とを有する。ライニング１２は、岩盤
壁体１１に隣接したコンクリート層１３と、実際の貯蔵スペースに隣接した不透
過性ライニング層１４とを有する。
【００２３】 貯蔵スペース１０の上端から、ガス噴入用およびガス抽出用パイプ２１が延在
する。パイプ２１は、地表の設備２２中のガス計量、圧力調整およびガス圧縮の
ためのステーションに接続されている。
【００２４】 通常のこの種類の知られた設備においては、図２に示す種類のライニングが用
いられる。この場合、岩盤壁体１１に隣接して排水管２３が配置されている。不
透過性ライニング層１４は鋼板からなり、また、このライニング層１４は直接コ
ンクリート層１３当接している。設備が圧力を受け、または周囲の岩盤中に存在
しなければならない場合、コンクリート層１３中に亀裂２４が形成される可能性
がある。多くの場合、岩盤壁体１１中にも亀裂２５が発生する。亀裂が生じた場
合、不透過性ライニング層すなわち鋼板１４の変形が生じ、また亀裂が制御され
なければ、変形が非常に大きくなって不透過性ライニング層１４中にミクロ亀裂
（ｍｉｃｒｏｃｒａｃｋｓ）またはこれよりも大きな亀裂の生じる可能性がある
。
【００２５】 図３はガス漏れの危険性を低減させ、または完全に排除する方法を示す。本発
明による設備においては、ライニングが特殊の構成を有する。従来の場合と同様
に、排水管２３を岩盤壁体１１に隣接して配置することができる。図示されてい
る実施の形態において、これらの排水管２３は多孔性吹付コンクリート（または
「ショットコンクリート」）層２６によって被覆されている。多孔性吹付コンク
リート層２６は２つの機能を有する。１つの機能は岩盤壁体１１中の亀裂２５が
介在層を通してタンクの中心にむかって拡散することを困難にする層として役立
つことにあり、第２の機能は排水管２３への液体または流体の移動を増進するこ
とにある。
【００２６】 吹付コンクリート層２６の外部には、さらにコンクリート層２７があり、この
コンクリート層２７は好ましくは以下に詳細に説明するような種類のものである
。本発明によれば、好ましくは溶接メッシュからなる補強層２８が岩盤壁体１１
よりはこのコンクリート層２７の表面および不透過性ライニング層１４の近くに
配置されている。図示されている場合、この溶接メッシュ補強層２８は、不透過
性ライニング層１４の近くに配置されている。この場合、約５または１０ｃｍ〜
約４０または３０ｃｍの範囲内のメッシュサイズが所期の目的に適していると思
われる。
【００２７】 また本発明によれば、コンクリート層２７と、鋼板からなる不透過性ライニン
グ層１４との間に、非結合性滑り層２９が配置されている。非結合性滑り層２９
はアスファルトまたは歴青（ｂｉｔｕｍｅｎ）等の高粘性の素材で形成すること
ができ、この滑り層そのものがそれ自体の補強層を有することができる。この非
結合性滑り層の目的はコンクリート層２７と不透過性ライニング層１４との間の
相対移動を容易にして、コンクリート中の亀裂の開閉運動によって生じる変形を
長距離にわたって分散することによりライニング中のピークひずみを平滑化する
ことにある。
【００２８】 コンクリート層の外側にこの補強層を配置することにより、岩盤壁体からコン
クリート層を通して拡散する大亀裂が意図的に分割され、壁体の大面積にわたっ
て分散される。このようにして、亀裂の形成によってライニング層１４に加えら
れる剪断応力がこのライニング層１４の大面積にわたって分布される。このよう
な剪断応力の分布は、使用中の貯蔵空洞の周期的な変形によって不透過性ライニ
ング層中にミクロ亀裂またはその他の亀裂が発生するまでライニング層が変形す
る危険性を低下させる。
【００２９】 実際に、亀裂の分布、およびコンクリート層とライニング層との間の相対移動
は、不透過性ライニング層中の亀裂の傾向を著しく低減させる。これらはおそら
くは、剪断応力がライニングの大表面積に分布されるので、コンクリート層中に
亀裂が生じる場合にコンクリート層２７から不透過性ライニング層１４まで引張
力が直接伝達されないことによるものと思われる。
【００３０】 すなわち、図２に示す従来の種類の構造においては、多くの場合、不透過性ラ
イニング層とコンクリート層との間で強い接着が生じている。さらに、従来の構
造においては、大亀裂の小亀裂への意図的な分割は提案されていない。
【００３１】 不透過性ライニング層中の亀裂の傾向をさらに低減させるため、本発明による
設備中のコンクリート層２７は、振動を避ける必要のある添加剤を含有する、い
わゆる自己締固め性コンクリート（ｓｅｌｆ−ｃｏｍｐａｃｔｉｎｇ ｃｏｎｃ
ｒｅｔｅ）で形成することができよう。すなわち、この自己締固め性コンクリー
トはフローコンクリートに類似しているが、これと相違して高い非多孔度を得る
ために振動される必要のないコンクリートである。この種類の自己締固め性コン
クリートを用いることにより、コンクリート層２７中の亀裂の発生のリスクがさ
らに小さくなろう。コンクリート中の亀裂の発生は多くの場合、まさしく打ち込
み作業中の振動の不足によるものだからである。さらにこの種類の型のコンクリ
ートは、コンクリート壁体の厚さを低下させることができ、またコンクリート壁
体中の望ましくない空洞の形成および空隙の発生のリスクを低減させることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 裏打ちされた岩盤空洞内に天然ガスを貯蔵するための設備を示す概略図。
【図２】 このような岩盤空洞すなわち貯蔵スペースにおける従来のライニング設計技術
の一例を示す図。
【図３】 本発明による設備におけるライニングの一実施の形態を示す図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年８月３０日（２０００．８．３０）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方においてガス密封用不透過性ライニング層（１４）を有するとともに、他
    方において前記不透過性ライニング層（１４）と外側岩盤壁体（１１）との間に
    コンクリート層（２７）を有する、裏打ちされた内側貯蔵スペース（１０）を含
    む、天然ガスまたはその他の流体の貯蔵設備において、大亀裂を小亀裂に分割す
    るため、前記コンクリート層（２７）は前記岩盤壁体（１１）よりも前記不透過
    性ライニング層（１４）の近くに亀裂分布制御補強層（２８）を有し、また前記
    不透過性ライニング層（１４）と前記コンクリート層（２７）との間の相対移動
    を容易にするため、前記コンクリート層（２７）と前記不透過性ライニング層（
    １４）との間に非結合性滑り層（２９）が設けられることを特徴とする設備。
  2. 【請求項２】 前記岩盤壁体（１１）と、亀裂分布制御補強層が設けられた前記コンクリート
    層（２７）との間に、吹付コンクリートからなる多孔性層（２６）が設けられて
    いることを特徴とする請求項１に記載の設備。
  3. 【請求項３】 吹付コンクリートからなる前記多孔性層（２６）中に排水管（２３）が閉じ込
    められていることを特徴とする請求項２に記載の設備。
  4. 【請求項４】 前記亀裂分布制御補強層（２８）は、溶接メッシュ補強層の形態をなしている
    ことを特徴とする請求項１、２または３のいずれかに記載の設備。
  5. 【請求項５】 前記不透過性ライニング層（１４）の最も近くに配置されるとともに前記亀裂
    分布制御補強層（２８）を内包するコンクリート層（２７）の少なくとも一部は
    、自己締固め性コンクリートからなっていることを特徴とする請求項１乃至４の
    いずれかに記載の設備。
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