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JPH09158662A - Sea bottom gas hydrate decomposing system - Google Patents

Sea bottom gas hydrate decomposing system

Info

Publication number
JPH09158662A
JPH09158662A JP7318848A JP31884895A JPH09158662A JP H09158662 A JPH09158662 A JP H09158662A JP 7318848 A JP7318848 A JP 7318848A JP 31884895 A JP31884895 A JP 31884895A JP H09158662 A JPH09158662 A JP H09158662A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seawater
gas
gas hydrate
sea
piping
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP7318848A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2891913B2 (en
Inventor
Akira Otsubo
章 大坪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Original Assignee
Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan, Power Reactor and Nuclear Fuel Development Corp filed Critical Doryokuro Kakunenryo Kaihatsu Jigyodan
Priority to JP7318848A priority Critical patent/JP2891913B2/en
Publication of JPH09158662A publication Critical patent/JPH09158662A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2891913B2 publication Critical patent/JP2891913B2/en
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/16Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
    • E21B43/24Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection
    • E21B43/2403Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons using heat, e.g. steam injection by means of nuclear energy
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/0099Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00 specially adapted for drilling for or production of natural hydrate or clathrate gas reservoirs; Drilling through or monitoring of formations containing gas hydrates or clathrates

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  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To previously disclose a concrete measure to gather gas from a sea bottom gas hydrate layer. SOLUTION: A sea bottom gas hydrate decomposing system is provided with seawater piping 5 to introduce warm seawater, a pump 9 to input this to a methane hydrate layer 2, a deep-sea nuclear reactor 10 being a motive power source of the pump 9, small piping 12 to inject this waste heat into the seawater piping 5, gas piping 13 to introduce decomposed gas aboveground, small piping 15 to complete decomposition by giving heat to this and a drain line 21 to discharge decomposed water 22 outside the layer 2. The seawater piping 5 is extended and contracted by a rope winder 24. Since warm seawater in the vicinity of the sea level is heated further by waste heat of the nuclear reactor, the methane hydrate layer can be easily decomposed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は海底に存在するガ
スハイドレート層を分解するシステム、特に、海水注入
法によってガスハイドレート層からガスを分解するシス
テムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system for decomposing a gas hydrate layer existing on the sea floor, and more particularly to a system for decomposing gas from a gas hydrate layer by a seawater injection method.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスハイドレートは、水分子が作る籠状
の格子の中にメタンや水酸化炭素等のガス分子が取り込
まれたガス水和物で、通常はガスが氷の中に閉じ込めら
れたシャーベット状の固体物質の形態をとる。
2. Description of the Related Art Gas hydrate is a gas hydrate in which gas molecules such as methane and carbon hydroxide are incorporated in a cage-shaped lattice formed by water molecules. Normally, the gas is confined in ice. It takes the form of a sherbet-like solid substance.

【0003】ガスハイドレートの中でも、メタンが取り
込まれたメタンハイドレート(CH4 ・5.75H2 O)
は、天然に広く分布し新資源として注目を集めている。
メタンハイドレートは、北極や南極圏の凍土地帯や、大
陸近くの大陸斜面海域に広く分布する。最近、通商産業
省の基礎調査計画の中にもメタンハイドレートの試掘が
取り込まれるようになり、21世紀の新エネルギー資源
として利用される可能性が論じられている。ある試算に
よれば、全世界のメタンハイドレートの埋蔵量は、陸域
で概ね数十兆m3 、海域で数千兆m3 に及ぶという。こ
れは世界の天然ガスの確認埋蔵量の数十倍以上に当る数
字である。
Among gas hydrates, methane hydrate in which methane is incorporated (CH 4 , 5.75H 2 O)
Is widely distributed in nature and is attracting attention as a new resource.
Methane hydrates are widely distributed in the frozen land zones of the Arctic and Antarctic regions and in the continental slope areas near the continent. Recently, it has been argued that the basic research plan of the Ministry of International Trade and Industry has begun to incorporate the trial drilling of methane hydrate and it can be used as a new energy resource in the 21st century. According to one calculation, the world's methane hydrate reserves are approximately tens of trillion m 3 on land and thousands of trillion m 3 in sea. This is more than tens of times the world's proven natural gas reserves.

【0004】一般にメタンハイドレートは、低温高圧の
条件で安定的に存在する。図1は中緯度地方の大陸縁辺
の海域でのメタンハイドレートの安定領域を示す模式断
面図である。同図の縦軸は深度を示す。水温は、大陸
棚、大陸斜面、コンチネンタルライズの水深に応じて、
1.5〜18℃の間で変化すると仮定している。
Generally, methane hydrate exists stably under conditions of low temperature and high pressure. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a stable region of methane hydrate in the sea area on the continental margin of the mid-latitude region. The vertical axis of the figure shows the depth. The water temperature depends on the depth of the continental shelf, continental slope, and continental rise.
It is assumed to vary between 1.5 and 18 ° C.

【0005】同図に示す通り、メタンハイドレートの安
定領域は水深約400mから始まり、深くなるにつれて
領域の厚さが増す。水深3000mでは安定領域の厚さ
が約1800mに及ぶ。水深3000mでは水圧が高い
ため、メタンハイドレートは25℃程度までの広い範囲
で安定的に存在する。一方、水深2400mにおいて
は、水圧が幾分下がるため、メタンハイドレートは水温
21℃程度までに限って存在する。逆に言えば、水深2
400mにおいて、仮に海水の温度が21℃を越えた場
合、メタンハイドレートはガスと水に分解することにな
る。分解すればメタンガスを取り出すことができる。
As shown in the figure, the stable region of methane hydrate begins at a water depth of about 400 m, and the thickness of the region increases as the depth increases. At a water depth of 3000 m, the thickness of the stable region reaches about 1800 m. Since the water pressure is high at a water depth of 3000 m, methane hydrate stably exists in a wide range up to about 25 ° C. On the other hand, at a water depth of 2400 m, since the water pressure is somewhat lowered, methane hydrate exists only up to a water temperature of about 21 ° C. Conversely, the water depth 2
At 400 m, if the temperature of seawater exceeds 21 ° C, methane hydrate will decompose into gas and water. If decomposed, methane gas can be taken out.

【0006】図2は、『月刊地球』1994年9月号5
67ページに掲載されたガス生産モデル図である。同図
に示す通りこのモデルでは、まず海面近くの比較的暖か
い海水を集め、これを海底のガスハイドレート層に注入
し、分解したガスのみを取り出そうとするものである。
以降、この方法を海水注入法と呼ぶ。
FIG. 2 shows "Monthly Earth" September 1994, No. 5
It is a gas production model figure published on page 67. As shown in the figure, this model collects relatively warm seawater near the sea surface, injects it into the gas hydrate layer on the seabed, and attempts to take out only the decomposed gas.
Hereinafter, this method is referred to as a seawater injection method.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】図2に示す通り、海底
ガスハイドレート層からガスを生産する海水注入法の基
本原理はすでに提案されている。しかしこの原理をシス
テムレベルで実現する技術を開示する例、特に、システ
ムに必要な動力源及び熱源までを十分に考慮した例はな
い。従って本発明の目的は、こうしたシステムを先駆的
に開示することにある。
As shown in FIG. 2, the basic principle of the seawater injection method for producing gas from a seabed gas hydrate layer has already been proposed. However, there is no example that discloses a technique for realizing this principle at the system level, particularly, one that fully considers the power source and heat source required for the system. The object of the present invention is therefore to pioneer the disclosure of such systems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、海底ガスハイ
ドレート層付近の海水よりも温度の高い海水を海底ガス
ハイドレート層まで導いてこれに注入する注入手段と、
注入された海水に暖められて分解されたガスを海底ガス
ハイドレート層の外に引き出す排出手段とを有する。す
なわち本発明は、海水注入法の一種と考えることができ
る。
The present invention provides an injection means for guiding seawater having a temperature higher than that of seawater in the vicinity of the seabed gas hydrate layer to the seabed gas hydrate layer and injecting the seawater into the seawater gas hydrate layer.
And a discharge means for drawing out the decomposed gas warmed by the injected seawater to the outside of the seabed gas hydrate layer. That is, the present invention can be considered as a kind of seawater injection method.

【0009】本発明では、前記注入手段の動力源として
深海原子炉を利用する。例えば、前記注入手段が海水を
運ぶためにポンプやモータなどを使用する場合、深海原
子炉による発電がこれらの動力源となる。一方、このと
き深海原子炉から廃熱等の熱が生じる。そこでこの熱を
利用し、前記温度の高い海水の温度をさらに上昇させ
る。しかる後、この海水を海底ガスハイドレート層に注
入する。
In the present invention, a deep-sea reactor is used as a power source for the injection means. For example, when the injection means uses a pump, a motor or the like for carrying seawater, the power generation by the deep-sea nuclear reactor is the power source for these. On the other hand, at this time, heat such as waste heat is generated from the deep sea reactor. Therefore, this heat is used to further raise the temperature of the high-temperature seawater. Thereafter, this seawater is injected into the seabed gas hydrate layer.

【0010】本発明では、前記注入手段がさらに、比較
的海面に近い海中と海底ガスハイドレート層を結ぶ海水
配管を含み、本システムがこの海水配管の伸縮を制御す
る配管長制御手段を含んでよい。「比較的海面に近い」
とは、海面から水深50〜200メートル程度を指すも
のである。海面付近の海水は比較的暖かいため、これを
導いて利用する。このとき、海水の動きが激しい場合な
ど、この海水配管を海底側に引き込んむことにより、海
水配管を保護する。
In the present invention, the injection means further includes a seawater pipe connecting the undersea gas hydrate layer relatively close to the sea surface, and the system includes a pipe length control means for controlling expansion and contraction of the seawater pipe. Good. "Relatively close to the sea level"
Means a depth of about 50 to 200 meters from the sea surface. Since the seawater near the sea surface is relatively warm, we will guide and use it. At this time, the seawater pipe is protected by pulling this seawater pipe toward the seabed when the movement of seawater is strong.

【0011】なお、上記のシステムにより暖かい海水に
よってガスと水が分解するが、このままの状態では、ガ
スの中にガスハイドレートが幾分残存しているものと考
えられる。そこで本発明では、前記排出手段が前記熱を
利用して、残存するガスハイドレートを完全に分解して
水成分を除去し、しかる後にガスを排出することにして
もよい。
Although the gas and water are decomposed by warm seawater by the above system, it is considered that some gas hydrate remains in the gas in this state. Therefore, in the present invention, the discharging means may utilize the heat to completely decompose the remaining gas hydrate to remove the water component, and then discharge the gas.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】ここで本発明の実施に好適な実施
形態を適宜図面を参照しながら説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Here, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

【0013】図3は、本実施形態に係る海底ガスハイド
レート分解システムの全体構成図である。海面1の下、
約1000m以深の海底には、メタンハイドレート層2
が存在する。この層は、岩盤等の上部地層3と下部地層
4に挟まれている。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of the seabed gas hydrate decomposition system according to this embodiment. Below sea level 1,
Methane hydrate layer 2 on the seabed deeper than about 1000 m
Exists. This layer is sandwiched between an upper stratum 3 and a lower stratum 4 such as bedrock.

【0014】[注入側]海水配管5は海面1付近の暖か
い海水をガスハイドレート層2へ導くためのものであ
る。海水配管5は、例えば柔らかい合成樹脂などによっ
て形成する。これは、海流に対して柔軟に対応するため
である。海水配管5の周囲は断熱材6によって覆う。海
水配管5を直立させるために、その上部には浮力容器7
が取り付けられている。
[Injection side] The seawater pipe 5 is for guiding warm seawater near the sea surface 1 to the gas hydrate layer 2. The seawater pipe 5 is made of, for example, a soft synthetic resin. This is to respond flexibly to ocean currents. The periphery of the seawater pipe 5 is covered with a heat insulating material 6. In order to make the seawater pipe 5 stand upright, a buoyancy container 7 is placed above it.
Is attached.

【0015】海水配管5の下部25は蛇腹構造になって
おり、この部分で伸縮自在とされる。伸縮は、岩盤上に
設置されたロープ巻取装置24によるロープ23を巻き
取り、及び繰り出しによって行われる。伸縮可能な長さ
は、好ましくは500メートル以上とする。この理由
は、 1.海水の流れによって海水配管5全体が傾くこと 2.海水の流れがない場合でも、海水配管5の開口部と
海面1の距離dを0〜200メートル程度で可変とした
いこと による。2.の必要性は、より暖かい海水を取り入れる
場合に距離dを0〜100m程度とすることが望ましい
一方、暴風雨などから海水配管5を守るときには、10
0m以上とすることが望ましいことによる。
The lower portion 25 of the seawater pipe 5 has a bellows structure and can be expanded and contracted in this portion. Expansion and contraction is performed by winding up and unwinding the rope 23 by the rope winding device 24 installed on the rock. The stretchable length is preferably 500 meters or more. The reasons for this are: The whole seawater pipe 5 is inclined by the flow of seawater. This is because the distance d between the opening of the seawater pipe 5 and the sea surface 1 can be varied from 0 to 200 meters even when there is no seawater flow. 2. It is desirable that the distance d is about 0 to 100 m when warmer seawater is taken in, while 10 is required when the seawater pipe 5 is protected from storms or the like.
This is because it is desirable that the length is 0 m or more.

【0016】さらに海水配管5の下部には、海水を引き
込むためのポンプ9が設けられている。深海原子炉10
は、ポンプ9に電力を供給する。電力は電力ケーブル1
1によって伝達される。
Further, below the seawater pipe 5, a pump 9 for drawing in seawater is provided. Deep sea reactor 10
Supplies power to the pump 9. Power is power cable 1
1 transmitted.

【0017】これらの構成によれば、深海原子炉10の
運転によって電力が生成され、ポンプ9が稼働する。こ
のため海水配管5の開口部から暖かい海水が引き込ま
れ、矢印8の方向に移動する。引き込まれる海水の温度
は、海面1付近の年間平均水温約20℃と考えれば良
い。
According to these configurations, electric power is generated by the operation of the deep sea reactor 10 and the pump 9 is operated. Therefore, warm seawater is drawn in from the opening of the seawater pipe 5 and moves in the direction of arrow 8. The temperature of the drawn seawater may be considered to be an average annual water temperature of about 20 ° C near the sea level 1.

【0018】一方、深海原子炉10の運転によって廃熱
が生じる。後述するように、この深海原子炉10は冷却
ガス及び海水によって冷却される。ここでは廃熱によっ
て、冷却用海水が約50〜80℃に熱せられるものとす
る。この熱水は、小配管12を通して海水配管5に注入
される。温度上昇後の海水はガスハイドレート層2へ注
入され、ガスハイドレートはガス20と水22に分解さ
れる。
On the other hand, the operation of the deep sea reactor 10 produces waste heat. As will be described later, this deep sea reactor 10 is cooled by cooling gas and sea water. Here, it is assumed that the cooling seawater is heated to about 50 to 80 ° C. by the waste heat. This hot water is injected into the seawater pipe 5 through the small pipe 12. Seawater after the temperature rise is injected into the gas hydrate layer 2, and the gas hydrate is decomposed into gas 20 and water 22.

【0019】[排出側]分解された水22は、排水ライ
ン21によってガスハイドレート層2の外に排出され
る。一方メタンガス20は、ガス配管13を通して地上
に回収される。ガス配管13の先には、図示しないメタ
ンガス製造工場がある。
[Discharge Side] The decomposed water 22 is discharged to the outside of the gas hydrate layer 2 by the drain line 21. On the other hand, the methane gas 20 is collected on the ground through the gas pipe 13. At the tip of the gas pipe 13, there is a methane gas manufacturing plant (not shown).

【0020】小配管15は、深海原子炉10の廃熱によ
って暖められた海水の一部をガス配管13の入口付近に
供給する。小配管15を通る熱水の流れは、メタンガス
20の中にまだ未分解のメタンハイドレートが残ってい
る場合、それを確実に分解しようとするものである。気
水分離器17は、水分を含むメタンガス20から水を完
全に分離し、これを捨てるために設けられている。気水
分離器17としては、例えば遠心分離器を採用すること
ができる。
The small pipe 15 supplies a part of seawater warmed by the waste heat of the deep sea reactor 10 to the vicinity of the inlet of the gas pipe 13. The flow of hot water through the small pipe 15 is intended to surely decompose the undecomposed methane hydrate remaining in the methane gas 20. The steam separator 17 is provided for completely separating water from the methane gas 20 containing water and discarding the water. As the steam separator 17, for example, a centrifugal separator can be adopted.

【0021】以上が本実施形態の注入及び排出側の構成
と動作である。
The above is the configuration and operation of the injection and discharge sides of this embodiment.

【0022】ここで深海原子炉10について説明する。Here, the deep sea reactor 10 will be described.

【0023】図4は、深海原子炉10の構成を示す図で
ある。この高速炉は、本出願人によって先に提案された
特願平2−402271号公報に開示されるものに前出
の小配管12、15を追加したものである。同図に示す
通り、深海原子炉10の主な構成部材はすべて耐圧殻1
00に内蔵されている。これは耐圧性能を改善するため
である。耐圧殻100は、例えばステンレス鋼により作
成することができ、その頂部開口は着脱可能な蓋100
aで密閉されている。耐圧殻100内の下部には原子炉
本体102が設置され、その上方に設けた熱交換器10
3との間で一次冷却材循環路Aが形成される。耐圧殻1
00内の上部にはタービン104、発電機105及びコ
ンプレッサ106が配置され、タービン104の回転軸
107により、発電機105及びコンプレッサ106が
駆動される。耐圧殻100の内面には、鋼板を配設して
密閉空間を形成し、これをガス冷却器108として機能
させる。ガス冷却器108内にフィン108aを取り付
けることにより、冷却効果を改善している。
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the deep-sea nuclear reactor 10. This fast reactor is obtained by adding the above-mentioned small pipes 12 and 15 to the one disclosed in Japanese Patent Application No. 2-402271 previously proposed by the present applicant. As shown in the figure, the main components of the deep sea reactor 10 are all pressure shells 1.
It is built into 00. This is to improve the pressure resistance performance. The pressure-resistant shell 100 can be made of, for example, stainless steel, and the top opening thereof is a detachable lid 100.
It is sealed with a. A reactor main body 102 is installed in the lower part of the pressure-resistant shell 100, and a heat exchanger 10 installed above the reactor main body 102.
The primary coolant circulation path A is formed between the primary coolant circulation path A and the primary coolant circulation path A. Pressure shell 1
A turbine 104, a generator 105, and a compressor 106 are arranged in the upper part of 00, and a rotating shaft 107 of the turbine 104 drives the generator 105 and the compressor 106. A steel plate is arranged on the inner surface of the pressure-resistant shell 100 to form a closed space, which functions as the gas cooler 108. By installing the fins 108a in the gas cooler 108, the cooling effect is improved.

【0024】これら各部材を配管接続することにより、 熱交換器103→タービン104→ガス冷却器108→
コンプレッサ106→熱交換器103 という二次系ガス冷却材循環路Bが形成される。二次系
ガス冷却材循環路Bのコンプレッサ106→熱交換器1
03の間のガス流路と、タービン104→ガス冷却器1
08の間のガス流路とを熱交換的に通過させるエコノマ
イザ109を設けている。これによりエネルギー収支を
向上させることができる。さらに、原子炉本体102と
熱交換器103との間に放射線遮蔽材110を配置する
ことにより、タービン104などが放射線の影響で劣化
することを防止している。
By connecting these members by piping, the heat exchanger 103 → turbine 104 → gas cooler 108 →
A secondary system gas coolant circulation path B is formed from the compressor 106 to the heat exchanger 103. Compressor 106 of secondary system gas coolant circulation path B → heat exchanger 1
Between the gas flow path 03 and the turbine 104 → gas cooler 1
An economizer 109 is provided which allows heat exchange with the gas passages between 08 and 08. This can improve the energy balance. Further, by disposing the radiation shielding material 110 between the reactor body 102 and the heat exchanger 103, the turbine 104 and the like are prevented from being deteriorated by the influence of radiation.

【0025】耐圧殻100の外側には海水流路119が
設けられ、これに図3で示した小配管12及び15が付
けられている。海水流路119内部で廃熱により海水が
熱せられる。海水流路119の中に流れを発生させるた
めに、それぞれポンプ120、121が海水流路119
の入口部に設けられている。
A seawater flow passage 119 is provided outside the pressure-resistant shell 100, and the small pipes 12 and 15 shown in FIG. 3 are attached to the seawater flow passage 119. The wastewater heats the seawater inside the seawater channel 119. In order to generate a flow in the seawater flow passage 119, the pumps 120 and 121 are respectively provided in the seawater flow passage 119.
It is provided at the entrance of the.

【0026】なお原子炉本体102には、高温高速炉あ
るいは高温ガス炉を用いることが望ましい。これらを採
用した場合、軽水炉よりも耐圧殻内外の表面の温度差が
大きくなり、冷却効果が高まること、及び軽水炉の場合
に必要となる一次冷却水の水質管理の問題がないためで
ある。
It is desirable to use a high temperature fast reactor or a high temperature gas reactor for the reactor body 102. When these are adopted, the temperature difference between the surface inside and outside the pressure shell becomes larger than that in the light water reactor, the cooling effect is enhanced, and there is no problem of water quality control of the primary cooling water required in the case of the light water reactor.

【0027】[廃熱利用有効性の検討結果]本発明の特
徴の1つは、小配管12を通して熱水を配管後に注入す
ることにある。本出願人はこのフィードバックの効果を
算定した。
[Result of Examination of Effectiveness of Utilization of Waste Heat] One of the features of the present invention is that hot water is injected after the piping through the small piping 12. Applicants have calculated the effect of this feedback.

【0028】(1)検討条件 ・海底深度 水深2000m ・深海原子炉10の出力 熱:2MWt 電気:400kWe(熱効率20%) ・海水配管5の長さ 2500m(500mは傾きを考
慮) ・海水配管5の内径 40cm ・海水配管5内海水流速 2m/秒 ・海水配管5内海水温度 20℃ ・メタンハイドレート層2の温度 3〜17℃(平均1
0℃) ・メタンガス分離温度 17℃ (2)計算結果 ・400kWeでは、上記海水配管5を3本設置するこ
とにより、68t/日の海水をポンプ9で送ることが可
能である。
(1) Study conditions-Depth of sea water depth 2000m-Output heat of deep-sea reactor 10: 2MWt Electricity: 400kWe (thermal efficiency 20%)-Length of seawater pipe 5 2500m (500m considers inclination) -Seawater pipe 5 Inner diameter 40 cm-Seawater velocity in seawater pipe 5 2 m / sec-Seawater temperature in seawater pipe 5 20 ° C-Methane hydrate layer 2 temperature 3-17 ° C (average 1
0 ° C) -Methane gas separation temperature 17 ° C (2) Calculation results-At 400kWe, it is possible to send 68t / day of seawater by the pump 9 by installing three seawater pipes 5 described above.

【0029】・海水の温度を1℃上昇させるために、
3.3MWtの熱量が必要である。
To raise the temperature of seawater by 1 ° C.,
A heat quantity of 3.3 MWt is required.

【0030】・従って、廃熱1.6MWtでは、0.5
℃の温度上昇が可能となる。
Therefore, at a waste heat of 1.6 MWt, 0.5
It is possible to raise the temperature by ℃.

【0031】(3)検討 メタンハイドレート層2の平均温度10℃を基準にして
考えると、海水温度のうち有効に使えるのは、20−1
0=10℃となる。従って廃熱を利用する温度上昇効果
は、 0.5÷10×100=5% となる。さらに、メタンハイドレート層2のうち温度の
高い下部1/3(12.7〜17℃)のみを採掘対象に
すると、この部分の平均温度は14.9℃であるため、
次の計算結果となる。
(3) Examination Considering the average temperature of the methane hydrate layer 2 of 10 ° C. as a reference, 20-1 of the seawater temperatures can be effectively used.
It becomes 0 = 10 ° C. Therefore, the effect of increasing the temperature using waste heat is 0.5 / 10 × 100 = 5%. Furthermore, when only the lower 1/3 (12.7 to 17 ° C.) of the methane hydrate layer 2 having a higher temperature is targeted for mining, the average temperature of this part is 14.9 ° C.
The following calculation result is obtained.

【0032】20−14.9=5.1℃ 0.5÷5.1×100=10% すなわち、10%のアップである。20-14.9 = 5.1 ° C. 0.5 ÷ 5.1 × 100 = 10% That is, an increase of 10%.

【0033】なおここでは、海水温度の平均を20℃と
したが、季節的には15〜25℃で変動すると考えられ
る。この際、17℃以下の季節では海水温度がメタンガ
スの分離温度17℃よりも低いので、理論上はメタンガ
スの採掘が不可能となる。しかしこの場合であっても、
上記0.5℃の廃熱による温度上昇を考慮すると、採掘
可能な期間が増加する。
Although the average seawater temperature is set to 20 ° C. here, it is considered to fluctuate at 15 to 25 ° C. seasonally. At this time, since the seawater temperature is lower than the methane gas separation temperature of 17 ° C in the season of 17 ° C or lower, it is theoretically impossible to mine the methane gas. But even in this case,
Considering the temperature rise due to the waste heat of 0.5 ° C., the minable period increases.

【0034】以上が本実施形態の概要である。The above is the outline of the present embodiment.

【0035】本実施形態については、浮力容器7の要否
に考慮すべきである。すなわち、断熱材6自身が十分な
浮力をもっている場合、浮力容器7が不要となる。例え
ば断熱材6として、ガラス球からできているものを採用
した場合、浮力容器7が不要となる可能性がある。
In this embodiment, the necessity of the buoyancy container 7 should be considered. That is, when the heat insulating material 6 itself has a sufficient buoyancy, the buoyancy container 7 becomes unnecessary. For example, when the heat insulating material 6 made of glass balls is adopted, the buoyancy container 7 may be unnecessary.

【0036】また本実施形態では、海水配管5を伸縮自
在とするために、その下部25を蛇腹構造とした。これ
は同様の目的を達成する限り、当然他の構造であってよ
い。
Further, in the present embodiment, the lower portion 25 has a bellows structure in order to make the seawater pipe 5 extendable and contractible. This may of course be another structure as long as it achieves a similar purpose.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、ガスハイドレートの分
解とガスの抽出をシステムレベルで実現することができ
る。このとき動力源として深海原子炉を用いるため、通
常は利用価値のない廃熱を用いて、さらに高効率のガス
採取を行うことができる。深海原子炉の出力は、通常の
原子炉の約10%で良いため、1回の燃料補給で10年
〜20年の長期間に亘り、運転を継続することができ
る。
According to the present invention, the decomposition of gas hydrate and the extraction of gas can be realized at the system level. At this time, since a deep-sea reactor is used as a power source, it is possible to extract gas with higher efficiency by using waste heat that is not normally useful. Since the output of the deep-sea nuclear reactor is about 10% of that of a normal nuclear reactor, it is possible to continue the operation for a long period of 10 to 20 years with one refueling.

【0038】また本発明では、注入側の配管を伸縮可能
とする場合には、状況に応じて最適の水深から海水を汲
み取ることができる。
Further, in the present invention, when the pipe on the injection side can be expanded and contracted, seawater can be pumped from an optimum depth depending on the situation.

【0039】さらに本発明では、排出側においても廃熱
を利用することにより、ガスの中に残存するガスハイド
レート成分を完全に分解除去することができるため、良
質のガスを採取することができる。
Further, in the present invention, by utilizing the waste heat on the discharge side as well, the gas hydrate component remaining in the gas can be completely decomposed and removed, so that a good quality gas can be collected. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 中緯度地方の大陸縁辺の海域でのメタンハイ
ドレートの安定領域を示す模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a stable region of methane hydrate in a sea area on the continental margin of the mid-latitude region.

【図2】 海水注入法によるガス生産のモデル図であ
る。
FIG. 2 is a model diagram of gas production by the seawater injection method.

【図3】 本発明の海底ガスハイドレート分解システム
の全体構成図である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a seabed gas hydrate decomposition system of the present invention.

【図4】 深海原子炉10の構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram of a deep-sea nuclear reactor 10.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 メタンハイドレート層、5 海水配管、6 断熱
材、7 浮力容器、9ポンプ、10 深海原子炉、11
電力ケーブル、12,15 小配管、13ガス配管、
17 気水分離器、21 排水ライン、23 ロープ、
24 ロープ巻取装置。
2 Methane hydrate layer, 5 Seawater piping, 6 Insulation, 7 Buoyancy vessel, 9 Pump, 10 Deep sea reactor, 11
Power cable, 12,15 small piping, 13 gas piping,
17 steam separator, 21 drain line, 23 rope,
24 Rope winding device.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 海底ガスハイドレート層付近の海水より
も温度の高い海水を海底ガスハイドレート層まで導いて
これに注入する注入手段と、 注入された海水に暖められることによって分解されたガ
スを海底ガスハイドレート層の外に引き出す排出手段
と、 を有し、 前記注入手段の動力源として深海原子炉を使用するとと
もに、この深海原子炉から生じる熱によって前記温度の
高い海水の温度をさらに上昇をさせた後、これを海底ガ
スハイドレート層に注入することを特徴とする海底ガス
ハイドレート分解システム。
1. An injection means for guiding seawater having a temperature higher than that of seawater in the vicinity of the seabed gas hydrate layer to the seabed gas hydrate layer and injecting it into the seawater gas hydrate layer, The deep sea reactor is used as a power source for the injecting means, and the temperature of the high-temperature seawater is further raised by the heat generated from the deep sea reactor. A submarine gas hydrate decomposition system characterized by injecting this into the submarine gas hydrate layer.
【請求項2】 請求項1に記載の海底ガスハイドレート
分解システムにおいて、 前記注入手段は、比較的海面に近い海中と海底ガスハイ
ドレート層を結ぶ海水配管を含み、 該システムは、この海水配管の伸縮を制御する配管長制
御手段を含むことを特徴とする海底ガスハイドレート分
解システム。
2. The seabed gas hydrate decomposition system according to claim 1, wherein the injecting means includes seawater piping that connects the seabed and a seabed gas hydrate layer relatively close to the sea surface, and the system includes the seawater piping. A submarine gas hydrate decomposition system comprising a pipe length control means for controlling expansion and contraction of the seabed.
【請求項3】 請求項1、2のいずれかに記載の海底ガ
スハイドレート分解システムにおいて、 前記排出手段は、前記ガスの中に残存するガスハイドレ
ートを前記深海原子炉から生じる熱によって分解し、水
の成分を除去した後にガスを排出することを特徴とする
海底ガスハイドレート分解システム。
3. The seabed gas hydrate decomposition system according to claim 1, wherein the discharging unit decomposes gas hydrate remaining in the gas by heat generated from the deep-sea nuclear reactor. , A submarine gas hydrate decomposition system that discharges gas after removing water components.
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