メタン採取方法
【課題】 メタンハイドレート堆積物中において、MHの再生成を抑制し、かつ生成したメタンガスを細泡化あるいは消泡化することで、MH堆積物中の浸透率の増加とMHの分解を促進させMH堆積物からの高効率なメタンガスを採取する方法を提供する
【解決手段】 メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入を行うことを特徴とするメタン採取方法。
【解決手段】 メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入を行うことを特徴とするメタン採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタンハイドレート堆積物からメタンガスを生産する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本近海に存在するメタンハイドレート（以下、MHと言う）は、わが国の年間天然ガス消費量の約１００年分にも相当する資源量が試算されており、将来の国産エネルギーとしての開発が期待されている。
現在考案されているMH貯留層からのメタンガスの回収法には熱刺激法、減圧法、インヒビター圧入法等が挙げられるが、いずれも原位置でMHをガスと水とに分解させてガスを生産する方法である。
在来型エネルギー資源である石油・天然ガスとは異なり、MHは固体であり流動性を持たないことが特徴である。そのため、MHはガスや水の流動を妨げる物質として取り扱われ、その存在下での貯留層における流体の流れ易さを表す浸透率値の大小が、ガスの生産性を評価する上で重要な因子となる。
熱刺激法の1つである熱水圧入法は、熱水を圧入して貯留層の温度を上昇させることにより、MHの分解を促進させる方法であり、他の回収法と比較して高いガスの生産性が期待されている。しかし、分解により生成したメタンガスは堆積物の孔隙内に存在することで水の流動を阻害し、さらに分解により生成したメタンガスと水が、MHが未分解かつ低温の下流区域に流入することに起因して、MHの成長・再生成が促進され、結果として著しく浸透性が低下し、熱水圧入の継続が不可能となることが懸念される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、メタンハイドレート堆積物中において、MHの再生成を抑制し、かつ生成したメタンガスを細泡化あるいは消泡化することで、MH堆積物中の浸透率の増加とMHの分解を促進させ、MH堆積物からの高効率でメタンガスを採取できる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者たちは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によればMH分解・メタンガス生成に起因した浸透性低下を生じることなく、水の圧入を継続することが可能なことや、従来の熱水圧入法と比較して、MHの分解および分解生成ガスの産出が早期に終了する利点を有することを明らかにした。
即ち、本発明は、メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入を行うことを特徴とするメタン採取方法である。
また、本発明は、水溶性消泡剤の温度を１．０〜８０℃とし、シリコーン系樹脂と脂肪酸エステルからなる消泡剤を用いることが出来る。
さらに、本発明は、脂肪酸エステルとして、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上を用いるｋとが出来る。
さらにまた、本発明は、水溶性消泡剤として、シリコーン樹脂３０wt%、ソルビタン脂肪酸エステル３wt%、グリセリン脂肪酸エステル１wt%、ショ糖脂肪酸エステル０．５wt%、残部が純水である原液を水で０．０５wt％〜１０wt％に希釈して圧入することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のメタン採取方法は、MH分解・メタンガス生成に起因した浸透性低下を生じることなく、水溶性消泡剤の圧入を継続することが可能なことや、従来の熱水圧入法と比較して、MHの分解および分解生成ガスの産出が早期に終了するという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明において用いる水溶性消泡剤は、水溶性であればどのような消泡剤でも使えるが、化学的に安定であり抑泡性にすぐれた消泡剤が好ましく、典型的にはメチルシロキサンに代表されるシリコーン系樹脂であり、その典型的な配合例は、シリコーン樹脂（メチルシロキサン）に脂肪酸エステルを配合した組成物が良い。
配合する脂肪酸エステルは、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等が挙げられ、単独若しくは複数の脂肪酸エステルを併用することが出来る。
例えば、シリコーン樹脂３０%、ソルビタン脂肪酸エステル３%、グリセリン脂肪酸エステル１%、ショ糖脂肪酸エステル０．５%の混合溶液を純水で希釈した原液が好適に用いられる。本発明においては、この原液を水で０．０５wt％〜１０wt％に希釈して圧入する。原液が０．０５wt％未満では、十分な効果を得ることが出来ない。また、１０wt％以上では、経済的に採算が合わなくなる恐れがある。０．０５wt％〜１．０wt％の範囲で用いることが好ましい。
【０００７】
本発明においては、蒸留水による通水後、消泡剤溶液を通水することで、MH安定領域においては２倍〜１００倍の浸透率増加がもたらされる。
【０００８】
本発明においては、MH分解領域においてメタンガス発生等に伴う見かけ上の浸透率の減少を生じることなく、単調に浸透率が増加する。
【実施例１】
【０００９】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
（水溶性消泡剤の製造）
シリコーン樹脂（メチルシロキサン）３０wt%、ソルビタン脂肪酸エステル３wt%、グリセリン脂肪酸エステル１wt%、ショ糖脂肪酸エステル０．５wt%の混合溶液を純水で希釈した原液を作成した。
（圧入テスト）
この実施例においては静水圧型コアホルダーを用い、深度１０００m以上の海底地下におけるMH堆積層からのメタンガス生産を模擬して実験を行った。
コアホルダー内部のラバースリーブ中に豊浦標準砂を直径５．０８cmφ×長さ１２cmに整形した堆積物を装填し、拘束圧１５MPa、孔隙内圧１０MPa、にてメタンハイドレートを堆積物の孔隙内中に作製した。
（水の浸透率Kaの測定）
圧力を維持した状態で、コア片端から蒸留水を圧入し、この状態で浸透率Kwを計測する。
減圧によりMHを分解すると、蒸留水を通水した場合、コア内部でメタンガスが発生し、見かけ上の浸透率は減少する。さらにコア内部の放出ガスの増加に伴い見かけ上の水浸透率は減少する。消泡剤溶液を通水した場合、MHを分解すると、コア内部で発生したメタンガスが細泡化され、さらには高圧下の水中へ溶泡することで、コア内部の放出ガスの増加に伴い見かけ上の水浸透率は単調に増加した。
【００１０】
（水溶性消泡剤の浸透率Kaの測定）
次に消泡剤溶液を蒸留水の代わりに圧入し、浸透率Kaを計測した。
孔隙内中のメタンハイドレートの密度に応じてKw及びKaはそれぞれ異なるが、MH安定領域においてはKa/Kw=２〜１００であり。著しく浸透率が増加した。
図1は、MH安定領域において蒸留水から消泡剤溶液(１．０wt%)に通水を代えた時の、圧力、差圧、浸透率のプロファイルを示す。蒸留水を通水したときは浸透率０．０１mDであるが、消泡剤溶液(１．０wt%)を通水したときは０．５mD以上にまで浸透率が増加していることが解る。
【００１１】
図2は、MH分解領域における浸透率変化の典型的な例を示す。
蒸留水通水時にはMHの分解に伴い、浸透率が一時的に減少する。コア内部に微量のメタンガスが残留するため、MHが完全に分解した後も、コアの絶対浸透率１０Dに漸近はするが、達することはない。
一方消泡剤溶液通水においては、浸透率の一時的な減少も観察されず、MHの分解に伴い単調にコアの絶対浸透率値１０D(１００００mD)に浸透率は増加することが解った。
【００１２】
図3は、MH飽和率に対する浸透率の変化を示す。
比較のため、インヒビター法の一つとして用いられるメタノール水溶液(５wt%、１wt%)を通水した場合、浸透率は純水を通水した場合と比較して１０%〜２０%増加するが、実施例１の消泡剤を通水した場合に観測されたような、数倍〜１００倍程度の浸透率増加は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明のメタン採取方法は、メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入することで、効率よくメタンを採取でき、眠っている資源を効率よく利用でき、産業上の利用可能性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】MH安定領域において蒸留水から消泡剤溶液(１．０wt%)に通水を代えた時の、圧力、差圧、浸透率のプロファイル図
【図２】MH堆積物のMH分解時の圧力、差圧、浸透率、温度変化、積算放出ガス量 (a)純水通水、(b)消泡剤溶液(１．０wt%)通水の比較図
【図３】MH飽和率に対する浸透率の変化図
【技術分野】
【０００１】
本発明はメタンハイドレート堆積物からメタンガスを生産する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本近海に存在するメタンハイドレート（以下、MHと言う）は、わが国の年間天然ガス消費量の約１００年分にも相当する資源量が試算されており、将来の国産エネルギーとしての開発が期待されている。
現在考案されているMH貯留層からのメタンガスの回収法には熱刺激法、減圧法、インヒビター圧入法等が挙げられるが、いずれも原位置でMHをガスと水とに分解させてガスを生産する方法である。
在来型エネルギー資源である石油・天然ガスとは異なり、MHは固体であり流動性を持たないことが特徴である。そのため、MHはガスや水の流動を妨げる物質として取り扱われ、その存在下での貯留層における流体の流れ易さを表す浸透率値の大小が、ガスの生産性を評価する上で重要な因子となる。
熱刺激法の1つである熱水圧入法は、熱水を圧入して貯留層の温度を上昇させることにより、MHの分解を促進させる方法であり、他の回収法と比較して高いガスの生産性が期待されている。しかし、分解により生成したメタンガスは堆積物の孔隙内に存在することで水の流動を阻害し、さらに分解により生成したメタンガスと水が、MHが未分解かつ低温の下流区域に流入することに起因して、MHの成長・再生成が促進され、結果として著しく浸透性が低下し、熱水圧入の継続が不可能となることが懸念される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、メタンハイドレート堆積物中において、MHの再生成を抑制し、かつ生成したメタンガスを細泡化あるいは消泡化することで、MH堆積物中の浸透率の増加とMHの分解を促進させ、MH堆積物からの高効率でメタンガスを採取できる方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者たちは、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。即ち、本発明によればMH分解・メタンガス生成に起因した浸透性低下を生じることなく、水の圧入を継続することが可能なことや、従来の熱水圧入法と比較して、MHの分解および分解生成ガスの産出が早期に終了する利点を有することを明らかにした。
即ち、本発明は、メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入を行うことを特徴とするメタン採取方法である。
また、本発明は、水溶性消泡剤の温度を１．０〜８０℃とし、シリコーン系樹脂と脂肪酸エステルからなる消泡剤を用いることが出来る。
さらに、本発明は、脂肪酸エステルとして、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上を用いるｋとが出来る。
さらにまた、本発明は、水溶性消泡剤として、シリコーン樹脂３０wt%、ソルビタン脂肪酸エステル３wt%、グリセリン脂肪酸エステル１wt%、ショ糖脂肪酸エステル０．５wt%、残部が純水である原液を水で０．０５wt％〜１０wt％に希釈して圧入することができる。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のメタン採取方法は、MH分解・メタンガス生成に起因した浸透性低下を生じることなく、水溶性消泡剤の圧入を継続することが可能なことや、従来の熱水圧入法と比較して、MHの分解および分解生成ガスの産出が早期に終了するという利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明において用いる水溶性消泡剤は、水溶性であればどのような消泡剤でも使えるが、化学的に安定であり抑泡性にすぐれた消泡剤が好ましく、典型的にはメチルシロキサンに代表されるシリコーン系樹脂であり、その典型的な配合例は、シリコーン樹脂（メチルシロキサン）に脂肪酸エステルを配合した組成物が良い。
配合する脂肪酸エステルは、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステル等が挙げられ、単独若しくは複数の脂肪酸エステルを併用することが出来る。
例えば、シリコーン樹脂３０%、ソルビタン脂肪酸エステル３%、グリセリン脂肪酸エステル１%、ショ糖脂肪酸エステル０．５%の混合溶液を純水で希釈した原液が好適に用いられる。本発明においては、この原液を水で０．０５wt％〜１０wt％に希釈して圧入する。原液が０．０５wt％未満では、十分な効果を得ることが出来ない。また、１０wt％以上では、経済的に採算が合わなくなる恐れがある。０．０５wt％〜１．０wt％の範囲で用いることが好ましい。
【０００７】
本発明においては、蒸留水による通水後、消泡剤溶液を通水することで、MH安定領域においては２倍〜１００倍の浸透率増加がもたらされる。
【０００８】
本発明においては、MH分解領域においてメタンガス発生等に伴う見かけ上の浸透率の減少を生じることなく、単調に浸透率が増加する。
【実施例１】
【０００９】
次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
（水溶性消泡剤の製造）
シリコーン樹脂（メチルシロキサン）３０wt%、ソルビタン脂肪酸エステル３wt%、グリセリン脂肪酸エステル１wt%、ショ糖脂肪酸エステル０．５wt%の混合溶液を純水で希釈した原液を作成した。
（圧入テスト）
この実施例においては静水圧型コアホルダーを用い、深度１０００m以上の海底地下におけるMH堆積層からのメタンガス生産を模擬して実験を行った。
コアホルダー内部のラバースリーブ中に豊浦標準砂を直径５．０８cmφ×長さ１２cmに整形した堆積物を装填し、拘束圧１５MPa、孔隙内圧１０MPa、にてメタンハイドレートを堆積物の孔隙内中に作製した。
（水の浸透率Kaの測定）
圧力を維持した状態で、コア片端から蒸留水を圧入し、この状態で浸透率Kwを計測する。
減圧によりMHを分解すると、蒸留水を通水した場合、コア内部でメタンガスが発生し、見かけ上の浸透率は減少する。さらにコア内部の放出ガスの増加に伴い見かけ上の水浸透率は減少する。消泡剤溶液を通水した場合、MHを分解すると、コア内部で発生したメタンガスが細泡化され、さらには高圧下の水中へ溶泡することで、コア内部の放出ガスの増加に伴い見かけ上の水浸透率は単調に増加した。
【００１０】
（水溶性消泡剤の浸透率Kaの測定）
次に消泡剤溶液を蒸留水の代わりに圧入し、浸透率Kaを計測した。
孔隙内中のメタンハイドレートの密度に応じてKw及びKaはそれぞれ異なるが、MH安定領域においてはKa/Kw=２〜１００であり。著しく浸透率が増加した。
図1は、MH安定領域において蒸留水から消泡剤溶液(１．０wt%)に通水を代えた時の、圧力、差圧、浸透率のプロファイルを示す。蒸留水を通水したときは浸透率０．０１mDであるが、消泡剤溶液(１．０wt%)を通水したときは０．５mD以上にまで浸透率が増加していることが解る。
【００１１】
図2は、MH分解領域における浸透率変化の典型的な例を示す。
蒸留水通水時にはMHの分解に伴い、浸透率が一時的に減少する。コア内部に微量のメタンガスが残留するため、MHが完全に分解した後も、コアの絶対浸透率１０Dに漸近はするが、達することはない。
一方消泡剤溶液通水においては、浸透率の一時的な減少も観察されず、MHの分解に伴い単調にコアの絶対浸透率値１０D(１００００mD)に浸透率は増加することが解った。
【００１２】
図3は、MH飽和率に対する浸透率の変化を示す。
比較のため、インヒビター法の一つとして用いられるメタノール水溶液(５wt%、１wt%)を通水した場合、浸透率は純水を通水した場合と比較して１０%〜２０%増加するが、実施例１の消泡剤を通水した場合に観測されたような、数倍〜１００倍程度の浸透率増加は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００１３】
本発明のメタン採取方法は、メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入することで、効率よくメタンを採取でき、眠っている資源を効率よく利用でき、産業上の利用可能性が高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】MH安定領域において蒸留水から消泡剤溶液(１．０wt%)に通水を代えた時の、圧力、差圧、浸透率のプロファイル図
【図２】MH堆積物のMH分解時の圧力、差圧、浸透率、温度変化、積算放出ガス量 (a)純水通水、(b)消泡剤溶液(１．０wt%)通水の比較図
【図３】MH飽和率に対する浸透率の変化図
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入を行うことを特徴とするメタン採取方法。
【請求項２】
水溶性消泡剤が、温度１．０〜８０℃であり、シリコーン系樹脂と脂肪酸エステルからなる消泡剤である請求項１に記載したメタン採取方法。
【請求項３】
脂肪酸エステルが、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上である請求項２に記載したメタン採取方法。
【請求項４】
水溶性消泡剤が、シリコーン樹脂３０wt%、ソルビタン脂肪酸エステル３wt%、グリセリン脂肪酸エステル１wt%、ショ糖脂肪酸エステル０．５wt%、残部が純水である原液を水で０．０５wt％〜１０wt％に希釈して圧入する請求項２又は請求項３に記載したメタン採取方法。
【請求項１】
メタンハイドレート堆積物中に水を圧入してメタンハイドレートを分解するメタン採取法において、水に代えて水溶性消泡剤の圧入を行うことを特徴とするメタン採取方法。
【請求項２】
水溶性消泡剤が、温度１．０〜８０℃であり、シリコーン系樹脂と脂肪酸エステルからなる消泡剤である請求項１に記載したメタン採取方法。
【請求項３】
脂肪酸エステルが、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルから選ばれる１種若しくは２種以上である請求項２に記載したメタン採取方法。
【請求項４】
水溶性消泡剤が、シリコーン樹脂３０wt%、ソルビタン脂肪酸エステル３wt%、グリセリン脂肪酸エステル１wt%、ショ糖脂肪酸エステル０．５wt%、残部が純水である原液を水で０．０５wt％〜１０wt％に希釈して圧入する請求項２又は請求項３に記載したメタン採取方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−３０８８９１（Ｐ２００７−３０８８９１Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３６６０１（Ｐ２００６−１３６６０１）
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度経済産業省委託研究「メタンハイドレート開発促進事業（生産手法開発に関する研究開発）」産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１７年度経済産業省委託研究「メタンハイドレート開発促進事業（生産手法開発に関する研究開発）」産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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