[发明专利]气体水化物的生成方法、置换方法以及采掘方法

说明书

技术领域

本发明涉及气体水化物的生成方法、置换方法以及采掘方法。更详细地，本发明涉及对于二氧化碳(CO₂)的固定以及基于利用该固定的置换的甲烷(CH₄)水化物的采掘有用的方法。

背景技术

为了防止由CO₂的大量排放而引起的全球变暖，人们正在研究将CO₂不排放到大气中而进行回收、水化并固定在例如海底地层、湖底地层、永久冻土等的方法。另一方面，作为新能源大量埋藏在海底地层等中的CH₄水化物倍受瞩目，也在研究采掘CH₄水化物的方法。而且，还在研究通过将CH₄水化物中的CHX₄分子置换为CO₂分子而固定CO₂的同时采掘CH₄的方法。

例如，公开发表有关于将CH₄水化物中的CH₄分子置换为CO₂的研究论文(非专利文献1)。在该论文中，从热力学的角度讨论了在CH₄气体、二氧化碳、水、CH₄水化物、二氧化碳水化物共同存在的条件下，作为水化物晶格中的客体分子的甲烷在不分解水化物晶格的情况下被置换成二氧化碳的技术内容。

另外，提出有在地下的CH₄水化物层中导入碳酸气，置换碳酸气和甲烷，在水化物层中将碳酸气作为碳酸气水化物进行固定，同时将天然气取出到地表的碳酸气的固定方法(专利文献2)。CH₄水化物稳定的条件同时也是碳酸气水化物稳定的条件，因此通过贯通至CH₄水化物层的注入管送入气体状或液体状的碳酸气，可以在生成碳酸气水化物的同时利用这时的放热反应分解CH₄水化物。于是，从另外的排出管将甲烷气体回收至地面上。

还有，作为气体水化物的采掘方法，提出有如下方法：通过嵌入至具有气体水化物层的地层中的采掘管喷射高速喷射流体来切削破坏气体水化物，作为含有气体的混合流体回收至地面上，同时将回收气体水化物后产生的地层中的切削后的空隙用高速喷射流体的组成物填充的方法(专利文献1)。高速喷射流体的的组成物为在将水和细沙或粘土等混匀而得的浆料中包含矿泥、水泥类固化剂或高炉炉渣等工业副产物的微粒材料。

专利文献1：日本专利特开2003-214082

专利文献2：日本专利特开平6-71161

非专利文献1：大垣一成，高野清光，守时正入，《南海海沟的甲烷水化物的利用和二氧化碳的贮藏(南海トラフのCH₄hydrateの利用とCO2の貯蔵)》化学工程论文集，20(1)/1994.01，p121～123.

发明的揭示

但是，专利文献1的气体水化物的采掘方法仅仅是将气体水化物在地层中切削破坏并回收，对于CO₂的固定没有用。并且，作为甲烷水化物的采掘对象的大部分的地层是砂粒等固相通过CH₄水化物的存在而连接的海洋堆积层，因此即使用高速喷射流体的组成物填充切削后的空隙，也有可能在这些高速喷射流体的组成物的流动停止而固定之前，引起被高速喷射流体切削破坏的周围地层的崩塌或滑坡，或者引发龟裂等而发生周边地层的脆化或破坏，还可能CH₄水化物浮出或自然溶解而导致无法控制CH₄气体向地面的流出的情况。此外，把在将水和细沙或粘土等混匀而得的泥沙中包含矿泥、水泥类固化剂或高炉炉渣等工业副产物的微粒材料与气体水化物置换时，也有可能引起新的环境污染。