特開 2021-139245 炭化水素回収方法及び炭化水素回収システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-139245(P2021-139245A)

(43)【公開日】2021年9月16日

(54)【発明の名称】炭化水素回収方法及び炭化水素回収システム

(51)【国際特許分類】

   E21B 43/16 20060101AFI20210820BHJP

【ＦＩ】

   E21B43/16

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-40256(P2020-40256)

(22)【出願日】2020年3月9日

【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３１年度、経済産業省、国内石油天然ガスに係る地質調査・メタンハイドレートの研究開発等事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】504117958

【氏名又は名称】独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構

(71)【出願人】

【識別番号】515157758

【氏名又は名称】公立大学法人 富山県立大学

(71)【出願人】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(71)【出願人】

【識別番号】301021533

【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100166006

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 通博

(74)【代理人】

【識別番号】100154070

【弁理士】

【氏名又は名称】久恒 京範

(74)【代理人】

【識別番号】100153280

【弁理士】

【氏名又は名称】寺川 賢祐

(72)【発明者】

【氏名】山本 晃司

(72)【発明者】

【氏名】大島 拓

(72)【発明者】

【氏名】畠 俊郎

(72)【発明者】

【氏名】米田 純

(57)【要約】

【課題】土砂が炭化水素の生産井に流入することを抑制するための施工が完了するまでの期間を短縮する。
【解決手段】炭化水素回収方法は、生物膜を生成する第１種微生物と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する第２種微生物と、が存在する地盤に設けられた生産井から、炭化水素を含有する生産流体を回収する炭化水素回収方法であって、第１種微生物を増加させるための培地を生産井に圧入する第１圧入工程（Ｓ１２）と、第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を生産井に圧入する第２圧入工程（Ｓ１４）と、培地及び組成物を圧入した後に生産井内を減圧する減圧工程（Ｓ１６）と、生産井内を減圧した状態で炭化水素を回収する回収工程（Ｓ１７）と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生物膜を生成する第１種微生物と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する第２種微生物と、が存在する地盤に設けられた生産井から、炭化水素を含有する生産流体を回収する炭化水素回収方法であって、
前記第１種微生物を増加させるための培地を前記生産井に圧入する第１圧入工程と、
前記第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を前記生産井に圧入する第２圧入工程と、
前記培地及び前記組成物を圧入した後に前記生産井内を減圧する減圧工程と、
前記生産井内を減圧した状態で炭化水素を回収する回収工程と、
を有することを特徴とする炭化水素回収方法。

【請求項2】

前記第１圧入工程において、トリプチケースソイブロス培地又はマリンブロス２２１６培地の少なくともいずれかを前記生産井に圧入する、
請求項１に記載の炭化水素回収方法。

【請求項3】

前記第１圧入工程を実行してから、前記第１種微生物が増加するまでの所定期間が経過するまで待機した後に前記第２圧入工程を実行する、
請求項１又は２に記載の炭化水素回収方法。

【請求項4】

前記第１圧入工程を実行してから、前記第１種微生物が生物膜を生成するまでの所定期間が経過するまで待機した後に前記第２圧入工程を実行する、
請求項１又は２に記載の炭化水素回収方法。

【請求項5】

前記第１圧入工程を実行してから前記所定期間が経過するまでの間、前記生産井内の水流を抑制した状態で待機する、
請求項３又は４に記載の炭化水素回収方法。

【請求項6】

前記第２圧入工程において、前記組成物として尿素を圧入する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の炭化水素回収方法。

【請求項7】

生物膜を生成する第１種微生物と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する第２種微生物と、が存在する地盤に設けられた生産井から、炭化水素を含有する生産流体を回収する炭化水素回収システムであって、
前記第１種微生物を増加させるための培地を前記生産井に圧入する第１圧入部と、
前記第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を前記生産井に圧入する第２圧入部と、
前記組成物を圧入した後に前記生産井内を減圧する減圧部と、
前記生産井内を減圧した状態で炭化水素を回収する回収部と、
を有することを特徴とする炭化水素回収システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化水素回収方法及び炭化水素回収システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、地下に埋蔵された炭化水素を含む組成物を回収する技術が知られている。特許文献１には、海底からメタンハイドレートを回収する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９−０１１６１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

海底地盤から炭化水素を含む組成物を回収すると、回収した組成物が存在していた領域に空洞が生じることで海底地盤が崩れてしまい、炭化水素の生産井に土砂が流れ込んでしまうという出砂問題が生じていた。生産井に土砂が流れ込んでしまうと、生産井が閉塞されてしまい、炭化水素を回収できなくなってしまう。

【0005】

特許文献１に記載された技術においては、土砂が生産井に流入することを防ぐ方策として、微生物が二酸化炭素又は硫酸イオンの生成に用いる組成物を生産井内に圧入することで、微生物による炭酸カルシウムの析出を促進させる。この技術を用いて炭酸カルシウムの析出量を増やすことにより、微生物が存在する付近の地盤を固化することができるが、微生物が炭酸カルシウムを析出するまでには長時間を要するので、炭化水素の回収を開始できるまでの時間を短縮することが求められていた。

【0006】

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、土砂が炭化水素の生産井に流入することを抑制するための施工が完了するまでの期間を短縮することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様の炭化水素回収方法は、生物膜を生成する第１種微生物と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する第２種微生物と、が存在する地盤に設けられた生産井から、炭化水素を含有する生産流体を回収する炭化水素回収方法であって、前記第１種微生物を増加させるための培地を前記生産井に圧入する第１圧入工程と、前記第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を前記生産井に圧入する第２圧入工程と、前記培地及び前記組成物を圧入した後に前記生産井内を減圧する減圧工程と、前記生産井内を減圧した状態で炭化水素を回収する回収工程と、を有することを特徴とする。

【0008】

前記第１圧入工程において、トリプチケースソイブロス培地又はマリンブロス２２１６培地の少なくともいずれかを前記生産井に圧入してもよい。

【0009】

前記第１圧入工程を実行してから、前記第１種微生物が増加するまでの所定期間が経過するまで待機した後に前記第２圧入工程を実行してもよい。

【0010】

前記第１圧入工程を実行してから、前記第１種微生物が生物膜を生成するまでの所定期間が経過するまで待機した後に前記第２圧入工程を実行してもよい。

【0011】

前記第１圧入工程を実行してから前記所定期間が経過するまでの間、前記生産井内の水流を抑制した状態で待機してもよい。
前記第２圧入工程において、前記組成物として尿素を圧入してもよい。

【0012】

本発明の第２の態様の炭化水素回収システムは、生物膜を生成する第１種微生物と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する第２種微生物と、が存在する地盤に設けられた生産井から、炭化水素を含有する生産流体を回収する炭化水素回収システムであって、前記第１種微生物を増加させるための培地を前記生産井に圧入する第１圧入部と、前記第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を前記生産井に圧入する第２圧入部と、前記組成物を圧入した後に前記生産井内を減圧する減圧部と、前記生産井内を減圧した状態で炭化水素を回収する回収部と、を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、土砂が炭化水素の生産井に流入することを抑制するための施工が完了するまでの期間を短縮できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態の炭化水素回収方法の概要について説明するための図である。

【図2】本実施形態の炭化水素回収方法の概要について説明するための図である。

【図3】圧入装置の構成を示す図である。

【図4】第１種微生物を活性化させるために使用される培地の例を示す表である。

【図5】炭化水素回収方法の処理の流れを示すフローチャートである。

【図6】圧入装置が生産井に圧入した培地の種類と炭酸カルシウムの析出量との関係を示す図である。

【図7】生産井に培地を圧入することによる効果を示す実験結果を示す図である。

【図8】培地を投入してから生産井における水流を止めて静水状態を保った場合の透水性の変化を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

［炭化水素回収方法の概要］
図１及び図２は、本実施形態の炭化水素回収方法の概要について説明するための図である。図１及び図２においては、炭化水素回収システム１及び生産井２が示されている。

【0016】

炭化水素回収システム１は、炭化水素を含有する生産流体を回収するためのシステムである。炭化水素回収システム１は、海底地盤に含まれている炭化水素として、例えばメタンハイドレート、天然ガス又は石油を回収するための装置である。炭化水素回収システム１は、例えば、メタンハイドレートを回収する船に搭載されている。以下においては、主に、炭化水素がメタンハイドレートである場合を例に説明する。

【0017】

炭化水素回収システム１は、圧入装置１１、回収装置１２、圧力調整装置１３及び制御装置１４を備える。制御装置１４は、圧入装置１１、回収装置１２及び圧力調整装置１３を制御するコンピュータである。制御装置１４は、記憶媒体に記憶されたプログラムを実行することにより、又は作業員の操作に基づいて、炭化水素を回収するための処理を実行する。

【0018】

生産井２は、海底地盤内のメタンハイドレート層に埋蔵されたメタンハイドレートを回収するための井戸である。生産井２は、海底地盤に含まれる土砂が生産井２に流れ込むことを防ぐために用いられる各種の物質を圧入するための圧入管２１、メタンハイドレートを回収するための回収管２２、及び開口部２３を有する。

【0019】

本実施形態の炭化水素回収方法においては、海底地盤に含まれる土砂が生産井２に流れ込むことを防ぐために、海底地盤に存在する微生物に生物膜（バイオフィルム）を生成させることを特徴としている。海底地盤には、生物膜を生成する微生物（以下、「第１種微生物」という。）と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する微生物（以下、「第２種微生物」という。）とが存在する。

【0020】

本実施形態の炭化水素回収方法においては、第１種微生物を増加するための培地を生産井２に圧入する第１圧入工程、及び第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を生産井２に圧入する第２圧入工程を実行することで、生物膜及び炭酸カルシウムの生成を促す。その結果、図１及び図２に示すメタンハイドレート層における開口部２３の近傍の領域ａの土砂を固化させることができる。

【0021】

本炭化水素回収方法によれば、炭酸カルシウムだけでなく生物膜も利用して領域ａの土砂を固化させることにより、炭酸カルシウムの析出量を所定範囲内に留めつつ、土砂が炭化水素の生産井に流入することを抑制できる。生物膜により土砂を固化させた場合、メタンハイドレートの回収が終了した後に、元の地盤の状態に戻りやすいので、炭酸カルシウムの生成量を増やす場合に比べて環境に与える影響を軽減することができる。さらに、炭酸カルシウムだけでなく生物膜も利用して領域ａの土砂を固化させることにより、土砂が固化するまでの時間を短縮することができる。
以下、炭化水素回収方法を実施するために用いられる炭化水素回収システム１の構成及び動作を詳細に説明する。

【0022】

［炭化水素回収システム１の構成］
図３は、圧入装置１１の構成を示す図である。以下、図１から図３を参照しながら、炭化水素回収システム１が炭化水素を回収する方法について説明する。

【0023】

圧入装置１１は、図１に示すように、メタンハイドレートを回収する前に、生産井２に土砂が流れ込むことを防ぐために必要な培地及び組成物を、圧入管２１を介して生産井２の中に圧入するための装置である。圧入装置１１は、第１種微生物を増加させるための培地を生産井２に圧入する第１圧入部、及び第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を生産井２に圧入する第２圧入部として機能する。

【0024】

図３に示すように、圧入装置１１は、培地タンク１１１と、尿素タンク１１２と、カルシウム塩タンク１１３と、栄養塩タンク１１４と、バルブ１１５と、バルブ１１６と、バルブ１１７と、バルブ１１８と、ポンプ１１９とを有する。培地タンク１１１は、生産井２に圧入する培地を貯蔵するためのタンクである。尿素タンク１１２は、生産井２に圧入する尿素を貯蔵するためのタンクである。カルシウム塩タンク１１３は、生産井２に圧入するカルシウム塩を貯蔵するためのタンクである。栄養塩タンク１１４は、生産井２に圧入する栄養塩を貯蔵するためのタンクである。

【0025】

バルブ１１５は、制御装置１４の制御に基づいて、培地タンク１１１に貯蔵された培地を生産井２に圧入する量を調整するためのバルブである。バルブ１１６は、制御装置１４の制御に基づいて、尿素タンク１１２に貯蔵された尿素を生産井２に圧入する量を調整するためのバルブである。バルブ１１７は、制御装置１４の制御に基づいて、カルシウム塩タンク１１３に貯蔵されたカルシウム塩を生産井２に圧入する量を調整するためのバルブである。バルブ１１８は、制御装置１４の制御に基づいて、栄養塩タンク１１４に貯蔵された栄養塩を生産井２に圧入する量を調整するためのバルブである。ポンプ１１９は、培地、尿素、カルシウム塩及び栄養塩を生産井２に圧入するためのポンプである。

【0026】

圧入装置１１は、例えばＭＨ胚胎層に由来する第１種微生物に適した培地を生産井２に圧入して当該培地を地盤に添加することで、生物膜を生成する第１種微生物の活性値を高める。圧入装置１１が生産井２に圧入する培地は、例えばマリンブロス２２１６ｅ培地（Marine Broth 2216e培地）又はトリプチケースソイブロス培地（Trypticase Soy Broth培地）の少なくともいずれかを含む培地である。圧入装置１１が生産井２に圧入する組成物は、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成し、尿素を加水分解するウレアーゼ活性を有する第２種微生物による二酸化炭素の生成に用いられる組成物であり、例えば尿素である。

【0027】

図４は、第１種微生物を活性化させるために使用される培地の例を示す表である。培地Ａは、標準液体培地であり、活性値が４５１（Ｕ／Ｌ）であり、ＯＤ６００（濁度）が１．７９０である。培地Ｂは、マリンブロス２２１６ｅ培地であり、活性値が１３５（Ｕ／Ｌ）であり、ＯＤ６００が１．９７０である。培地Ｃは、トリプチケースソイブロス培地であり、活性値が１７８（Ｕ／Ｌ）であり、ＯＤ６００が５．０５０である。培地Ｄは、マリンブロス２２１６培地とトリプチケースソイブロス培地を同量ずつ混合した培地であり、活性値が１８５（Ｕ／Ｌ）であり、ＯＤ６００が６．３４０である。培地Ｃ及び培地ＤのＯＤ６００の値からわかるように、培地Ｃ及び培地Ｄを用いることが好ましい。

【0028】

圧入装置１１は、まず、トリプチケースソイブロス培地又はマリンブロス２２１６培地の少なくともいずれかを生産井２に圧入する。圧入装置１１は、トリプチケースソイブロス培地又はマリンブロス２２１６培地の少なくともいずれかを生産井２に圧入してから、第１種微生物が増加するまでの所定期間が経過するまで待機した後に、第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物の一例である尿素を生産井２に圧入する。圧入装置１１は、トリプチケースソイブロス培地又はマリンブロス２２１６培地の少なくともいずれかを生産井２に圧入してから、第１種微生物が生物膜を生成するまでの所定期間が経過するまで待機した後に、第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物の一例である尿素を生産井２に圧入する。

【0029】

圧入装置１１が培地タンク１１１に収容された培地を生産井２に圧入してから尿素タンク１１２に収容された尿素を生産井２に圧入するまでの所定期間は、例えば予め実験によって定められた期間である。圧入装置１１は、生産井２の内部をモニタリングした結果に基づいて、第１種微生物が所定の量まで増加したと判定した場合、又は所定の量の生物膜が生成されたと判定した場合に、所定期間が経過したと判定してもよい。

【0030】

圧入装置１１は、尿素とともに、炭酸カルシウムの生成に必要なカルシウム塩を含む組成物をさらに生産井２に圧入してもよい。カルシウム塩を含む組成物は、例えば塩化カルシウム、酢酸カルシウム、又は硝酸カルシウムである。また、圧入装置１１は、第２種微生物が吸収することにより第２種微生物の栄養となり、第２種微生物を活性化させる栄養塩をさらに圧入してもよい。このように圧入装置１１が栄養塩を圧入することで、第２種微生物の栄養が乏しい海底地盤においても第２種微生物が尿素を加水分解することが可能になる。

【0031】

回収装置１２は、生産井２からメタンハイドレートを回収するための回収部として機能し、メタンハイドレートを吸引するためのポンプ（不図示）を有している。回収装置１２は、制御装置１４の制御に基づいて、圧入装置１１が第１種微生物を活性化させるための培地と、第２種微生物が生成する二酸化炭素による炭酸カルシウムの析出を促進させるための尿素と、を圧入してから所定の時間が経過した後に、メタンハイドレートの回収を開始する。所定の時間は、例えば、海底地盤に存在するカルシウム塩とウレアーゼ活性を有する微生物が尿素を加水分解して生成される二酸化炭素とが反応することにより炭酸カルシウムが析出するために要する時間である。

【0032】

このようにすることで、回収装置１２は、メタンハイドレート層における生産井２の近傍の領域ａの土砂が固化した状態でメタンハイドレートを回収できる。その結果、回収装置１２がメタンハイドレートを回収している間に土砂が生産井２に流れ込まないので、メタンハイドレートの回収効率を向上させることができる。

【0033】

圧力調整装置１３は、制御装置１４の制御に基づいて、生産井２の内部の圧力を調整するための装置である。圧力調整装置１３は、例えば海底地盤に存在する微生物を生産井２の側に移動させるために生産井２の内部を減圧したり、メタンハイドレートを回収するために生産井２の内部を減圧したりする減圧部として機能する。

【0034】

開口部２３は、生産井２の壁面における圧入管２１の先端付近の位置に設けられたメッシュ状の領域である。圧入管２１を介して圧入された尿素は、回収管２２から海底地盤へと圧入され、海底地盤内の微生物に吸収される。開口部２３は、生産井２の周辺の海底地盤において透水性が高い部位に設けられていることが好ましい。このようにすることで、土砂が生産井２に流入する確率が高い地盤に優先的に尿素を圧入することができるので、土砂が生産井２に流入する確率が高い地盤を効率良く固化させることができる。

【0035】

［海底地盤の固化を促進するための方法］
炭化水素回収方法においては、海底地盤の固化を促進するために、以下の工程を実行してもよい。

【0036】

（１）栄養塩の圧入
炭化水素回収方法は、微生物による尿素の加水分解を活性化させるために、微生物の栄養となる栄養塩を圧入する工程をさらに有してもよい。栄養塩は、例えば酵母エキスである。圧入装置１１が、第１種微生物に適した栄養塩を圧入することで、生物膜を生成する能力が高い第１種微生物を優先的に活性化させることができる。また、圧入装置１１が、第２種微生物に適した栄養素を圧入することで、尿素を加水分解する能力が高い微生物を優先的に活性化させることができる。

【0037】

（２）微生物の圧入
炭化水素回収方法は、炭酸カルシウムの析出に用いられる二酸化炭素の量を増やすために、生物膜を生成する能力を有する第１種微生物を圧入する工程、又はウレアーゼ活性を有する第２種微生物を圧入する工程をさらに有してもよい。これらの微生物を圧入するために、炭化水素回収方法は、微生物圧入工程の前に実行される、生産井２から回収される水が存在する嫌気環境下で、生産井２に圧入する微生物を培養する工程をさらに有してもよい。微生物を培養する工程においては、海底地盤における活性度が高い微生物と同じ遺伝子情報を有する微生物を優先的に培養する。このようにして培養した微生物を生産井２に圧入することで、優先化された微生物による生物膜の生成量、及び炭酸カルシウムの析出量が増加する。

【0038】

［炭化水素回収方法の処理の流れ］
図５は、炭化水素回収方法の処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御装置１４は、圧力調整装置１３を制御することにより、海底地盤内の微生物を生産井２の側に移動させるために、生産井２の内部圧力を第１圧力Ｐ１に調整する工程を実行する（Ｓ１１）。生産井２の近傍の領域ａに存在する第１主微生物及び第２種微生物の量が増えれば増えるほど、領域ａにおける生物膜の生成量及び炭酸カルシウムの析出量が増加する。したがって、生産井２の内部圧力を第１圧力Ｐ１にまで減圧することで、土砂が生産井２に流れ込むことをより効果的に防止することができる。

【0039】

続いて、制御装置１４は、圧入装置１１を制御することにより、第１種微生物を活性化させるための培地を生産井２に圧入する第１圧入工程を実行する（Ｓ１２）。その後、制御装置１４は、第１種微生物が十分な量の生物膜を生成するまでに要する第１時間が経過するまで待機する（Ｓ１３）。

【0040】

制御装置１４は、第１時間が経過すると（Ｓ１３においてＹＥＳ）、圧入装置１１を制御することにより、尿素を生産井２に圧入する第２圧入工程を実行する（Ｓ１４）。圧入装置１１が尿素を圧入することにより、第２種微生物が尿素の加水分解を行って二酸化炭素が生成され、圧入されたカルシウム塩と二酸化炭素に基づく炭酸イオンとが反応することにより炭酸カルシウムが析出する。制御装置１４は、圧入装置１１が圧入した尿素の量に対応する炭酸カルシウムが析出するために必要な第２時間が経過するまで待機する（Ｓ１５）。

【0041】

制御装置１４は、第２時間が経過すると（Ｓ１５においてＹＥＳ）、圧力調整装置１３を制御して、生産井２の内部圧力を第２圧力Ｐ２に調整する（Ｓ１６）。第２圧力Ｐ２は、例えば第１圧力Ｐ１よりも低い圧力である。第２圧力Ｐ２が十分に低いことで、海底地盤内の高圧環境下に存在するメタンハイドレートが生産井２の側に移動する。制御装置１４は、生産井２の側に移動したメタンハイドレートを回収装置１２に回収させる（Ｓ１７）。

【0042】

制御装置１４は、生産井２の内部圧力を第２圧力Ｐ２にまで減圧してメタンハイドレートの回収を開始した後に、メタンハイドレートの回収を終了するか否かを判定する（Ｓ１８）。作業員がメタンハイドレートの回収を終了する操作を行った場合（Ｓ１８においてＹＥＳ）、制御装置１４は、メタンハイドレートの回収を終了する。

【0043】

制御装置１４は、メタンハイドレートの回収を終了する操作が行われていないと判定すると（Ｓ１８においてＮＯ）、単位時間内に回収されるメタンハイドレートの量が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１９）。制御装置１４は、単位時間内に回収されるメタンハイドレートの量が閾値以上である場合は（Ｓ１９においてＹＥＳ）、ステップＳ１７に戻って、メタンハイドレートの回収を継続する。

【0044】

一方、制御装置１４は、単位時間内に回収されるメタンハイドレートの量が閾値未満になった場合（Ｓ１９においてＮＯ）、ステップＳ１１に処理を戻してＳ１１からＳ１７までの処理を繰り返す。すなわち、制御装置１４は、培地及び尿素を生産井２に圧入してからメタンハイドレートをさらに回収する。このようにすることで、海底地盤からメタンハイドレートが回収されて海底地盤に空洞が生じた時点で、海底地盤の固化を促進することができる。その結果、メタンハイドレートの回収が進んだ後にも、土砂が生産井２に流入してしまうことを予防できる。

【0045】

なお、ステップＳ１９において、単位時間内に回収されるメタンハイドレートの量が閾値未満になった場合に、制御装置１４は、ステップＳ１１ではなく、ステップＳ１４に戻り、尿素を圧入してもよい。

【0046】

また、制御装置１４は、第１圧入工程を実行してから所定期間が経過するまでの間、生産井２の内部の水流を抑制した状態で待機してもよい。当該所定期間は、生成が必要な生物膜の量に基づいて決定される期間であり、例えば２週間である。制御装置１４は、例えば圧力調整装置１３により生産井２の内部の圧力を調整することにより、生産井２の内部の水流を小さくする。制御装置１４が生産井２の内部の水流を小さくすることにより、第１種微生物が生物膜を生成しやすくなる。

【0047】

［検証実験１］
図６は、圧入装置１１が生産井２に圧入した培地の種類と炭酸カルシウムの析出量との関係を示す図である。培地の種類は、図４に示した培地Ａ、培地Ｂ、培地Ｃ、培地Ｄに対応しており、培地Ａは標準液体培地であり、培地Ｂはマリンブロス２２１６培地であり、培地Ｃはトリプチケースソイブロス培地であり、培地Ｄはマリンブロス２２１６培地とトリプチケースソイブロス培地を同量ずつ混合した培地である。

【0048】

図６における斜線の領域は、生物膜に基づく非晶質の炭酸カルシウムの析出量の割合を示す。図６における縦線の領域は、結晶質の炭酸カルシウムの析出量の割合を示す。図６における網点の領域は、溶液の割合を示す。図６に示す結果によれば、結晶質の炭酸カルシウムの析出量の割合は、培地によらずほぼ一定である。一方、非晶質の炭酸カルシウムの析出量の割合は培地によって異なっており、培地Ｃ（トリプチケースソイブロス培地）を用いる場合に４３％と最大となった。この場合、非晶質の炭酸カルシウムの割合と結晶質の炭酸カルシウムの割合の合計値は８９％である。

【0049】

図６により確認できるように、生産井２に圧入される培地の組成によって、析出する炭酸カルシウムの非晶質と結晶質の比率が異なる。したがって、制御装置１４は、圧入装置１１に圧入させる培地の組成を制御することで、炭酸カルシウムによる固化強度及び透水性低下度等を調整してもよい。

【0050】

［検証実験２］
図７は、生産井２に培地を圧入することによる効果を示す実験結果を示す図である。図７の横軸は、実験を開始してから、空隙内の水を入れ替える処理が行われた回数を示している。図７の縦軸は透水性の大きさを示している。

【0051】

図７における■と一点鎖線は、培地及び尿素が生産井２に圧入されない場合における開口部２３の付近の地盤の透水性の変化を示している。図７における▲と破線は、培地が生産井２に圧入されず尿素が生産井２に圧入された場合における開口部２３の付近の地盤の透水性の変化を示している。図７における●と実線は、培地及び尿素が生産井２に圧入された場合における開口部２３の付近の地盤の透水性の変化を示している。培地及び尿素が生産井２に圧入されることにより、地盤の透水性が低下していることを図７から確認できる。

【0052】

［検証実験３］
図８は、培地を投入してから生産井２における水流を止めて静水状態を保った場合の透水性の変化を示す図である。図８における○は、静水状態を所定の期間にわたって保持した後の透水性の大きさを示している。静水状態を保つことにより、透水性が、静水状態にする前の８．５Ｅ−０６から１．３Ｅ−０６まで低下したことがわかる。

【0053】

［炭化水素回収方法による効果］
以上説明したように、本実施形態に係る炭化水素回収方法においては、圧入装置１１が、生物膜を生成する第１種微生物と、炭酸カルシウムの析出を促進させるための二酸化炭素を生成する第２種微生物と、が存在する地盤に、第１種微生物を増加させるための培地、及び第２種微生物が二酸化炭素の生成に用いる組成物を生産井２に圧入する。圧入装置１１が第１種微生物を増加させるための培地を生産井２に圧入することで、第１種微生物が生成した生物膜が地盤の固化に寄与するので、生産井２の付近の地盤の固化に要する時間を短縮することができる。その結果、土砂が炭化水素の生産井２に流入することを抑制するするための施工が完了するまでの期間を短縮することができる。また、生物膜によって地盤が固化されるので、炭化水素の回収後に、地盤が元の状態に戻りやすい。

【0054】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

【符号の説明】

【0055】

１ 炭化水素回収システム
２ 生産井
１１ 圧入装置
１２ 回収装置
１３ 圧力調整装置
１４ 制御装置
２１ 圧入管
２２ 回収管
２３ 開口部
１１１ 培地タンク
１１２ 尿素タンク
１１３ カルシウム塩タンク
１１４ 栄養塩タンク
１１５ バルブ
１１６ バルブ
１１７ バルブ
１１８ バルブ
１１９ ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】