特許 7420683 表層型ガスハイドレートの回収方法及び表層型ガスハイドレートの回収システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-15

(45)【発行日】2024-01-23

(54)【発明の名称】表層型ガスハイドレートの回収方法及び表層型ガスハイドレートの回収システム

(51)【国際特許分類】

   E21B 43/00 20060101AFI20240116BHJP

【ＦＩ】

E21B43/00 A

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020142244

(22)【出願日】2020-08-26

(65)【公開番号】P2022037988

(43)【公開日】2022-03-10

【審査請求日】2023-05-12

(73)【特許権者】

【識別番号】391064625

【氏名又は名称】三井海洋開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】竹内 和則

(72)【発明者】

【氏名】横田 浩明

(72)【発明者】

【氏名】望月 幸司

(72)【発明者】

【氏名】岩本 駿介

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 茂

【審査官】佐久間 友梨

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６６４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０７６７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７６３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０８７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２１１６５４（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ ４３／００

Ｅ２１Ｃ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水底面から水底面下１００ｍ以内の範囲に塊状で存在する表層型ガスハイドレートの回収方法であって、
ガスハイドレートを含む水底面を掘削して掘削面に近づけた揚収管の吸入口から掘削物を水と共に吸入して揚収することで前記ガスハイドレートを回収する揚収工程と、
掘削を停止して、水の吸入を続けながら前記吸入口を次の掘削地点まで水中を移動することで、掘削時の前記揚収管内の水よりガス飽和率の低い移動経路上の水を吸入して前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートを溶解させて除去する付着物除去工程と、
前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を検出する付着量検出工程を実施し、
前記揚収工程中、および／または前記付着物除去工程中、および／または前記揚収工程の終了後かつ前記付着物除去工程の前に、前記付着量検出工程を行い、検出した前記ガスハイドレートの付着量に基づき、前記揚収工程の掘削を停止させる、および／または前記付着物除去工程の移動条件を選定することを特徴とする表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項2】

前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を前記揚収工程中に検出する揚収中付着量検出工程を実施し、
前記付着物除去工程は、
前記揚収中付着量検出工程で検出した前記ガスハイドレートの付着量が予め定められた上限以上になると掘削を停止して、前記揚収管の前記吸入口を次の掘削地点に移動する工程である請求項１に記載の表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項3】

前記付着物除去工程は、
前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を前記吸入口の移動中に検出する移動中付着量検出工程と、
前記移動中付着量検出工程で検出した前記ガスハイドレートの付着量が多くなるほど、移動中の前記ガスハイドレートの溶解量が多くなるように前記吸入口の移動条件を変更する移動条件変更工程と、
を実施する請求項１又は２に記載の表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項4】

前記移動条件変更工程は、
前記移動中付着量検出工程で検出した前記ガスハイドレートの付着量が多くなるほど前記吸入口の移動速度を遅くし、少なくなるほど前記吸入口の移動速度を速くする工程である請求項３に記載の表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項5】

前記移動条件変更工程は、
前記移動中付着量検出工程で検出した前記ガスハイドレートの付着量が多くなるほど前記揚収管が吸入する水の流速を速くし、少なくなるほど流速を遅くする工程である請求項３又は４に記載の表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項6】

前記移動条件変更工程は、
前記移動中付着量検出工程で検出した前記ガスハイドレートの付着量が多くなるほど次の掘削地点までの経路が長くなるように、少なくなるほど次の掘削地点までの経路が短くなるように前記吸入口の移動経路を変更する工程である請求項３～５のいずれか一項に記載の表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項7】

前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を前記揚収工程の終了後で、かつ前記付着物除去工程の前に検出する移動前付着量検出工程と、
前記移動前付着量検出工程で検出した前記ガスハイドレートの付着量に基づき、次の掘削地点に到達するまでに前記ガスハイドレートの付着量が予め定められた所定量未満になるように次の掘削地点及び移動条件を選定する選定工程を実施する請求項１～６のいずれか一項に記載の表層型ガスハイドレートの回収方法。

【請求項8】

水底面から水底面下１００ｍ以内の範囲に塊状で存在する表層型ガスハイドレートを含む水底を掘削する掘削機と前記掘削機に設けられ掘削物を吸入する揚収管と前記揚収管に接続され吸入力を生成する吸入機構を備える掘削装置と、前記掘削装置を移動させる移動機構と、前記掘削機、前記吸入機構、及び前記移動機構を制御する制御部を備える表層型ガスハイドレートの回収システムであって、
前記揚収管は、その内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を検出する検出部を有し、
前記制御部は、
前記掘削機を駆動してガスハイドレートを含む水底面を掘削して、前記吸入機構を駆動して前記揚収管から掘削物を水と共に吸入して前記ガスハイドレートを回収し、
回収が終了すると前記掘削機の駆動を停止し、水の吸入を続けながら前記移動機構を駆動して前記掘削装置を次の掘削地点まで水中を移動することで、掘削時の揚収管内の水よりもガス飽和率の低い移動経路上の水を吸入して前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートを溶解させて除去すると共に、前記ガスハイドレートの掘削・回収中、および／または前記掘削装置の前記揚収管の吸入口の移動中、および／または前記ガスハイドレートの回収が終了した後かつ前記掘削装置の移動を開始する前に、前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を検出し、検出した前記ガスハイドレートの付着量に基づき、前記ガスハイドレートの掘削を停止させる、および／または前記掘削装置の移動条件を選定することを特徴とする表層型ガスハイドレートの回収システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は表層型ガスハイドレートの回収方法及び表層型ガスハイドレートの回収システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ガスハイドレートはメタン等のガスの水和物であり、燃料としての利用が期待されているが、低温、高圧環境下でないと水和物として安定して存在できないため、天然の存在箇所は海底や湖底のような水底や永久凍土層が存在する地帯に限られる。
ガスハイドレートには海底の砂層に存在する砂層型ガスハイドレートもあるが、回収のために海底から数百～数千ｍ近くまで掘削する必要があるため、海底面から海底面下１００ｍ以内の範囲に塊状で存在する表層型ガスハイドレートが注目されている。
一方で、掘削したガスハイドレートは水と共に揚収管に吸入することで揚収するが、掘削中の揚収管内はメタンが溶解した飽和水で満たされるため、メタンの分解／ハイドレート化が平衡状態にある。そのため掘削の際にガスハイドレートが分解して生成したメタンガスが揚収管内でハイドレート化して壁面に付着して閉塞させる恐れがある。
これに対し特許文献１では表層型ガスハイドレートの掘削中に掘削地点と離れた別の場所からメタン未飽和の海水をホースで吸入して揚収管内に引き込むことで、壁面に付着したガスハイドレートをメタンに分解して海水に溶解させて除去している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－１０８７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術は表層型ガスハイドレートの掘削中に再ハイドレート化による揚収管の閉塞を防止できる点で有用である。
一方で特許文献１の技術ではメタン未飽和の水を揚収管内に引き込むホースやポンプが必要になり、重量やコストの面で改善の余地がある。また、引き込み用のホースやポンプがない既存の掘削装置に適用できない。そのため揚収管内の温度や圧力制御や添加剤注入で揚収管内を非平衡状態にしたり、揚収管内にピグを投入して付着物を機械的に除去したりする方法が必要となり、費用とコストを要する点も改善の余地がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、装置の構造によらず、重量やコストを増加させずにガスハイドレートによる揚収管の閉塞を防止できる表層型ガスハイドレートの回収方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、水底面から水底面下１００ｍ以内の範囲に塊状で存在する表層型ガスハイドレートの回収方法であって、ガスハイドレートを含む水底面を掘削して掘削面に近づけた揚収管の吸入口から掘削物を水と共に吸入して揚収することで前記ガスハイドレートを回収する揚収工程と、掘削を停止して、水の吸入を続けながら前記吸入口を次の掘削地点まで水中を移動することで、掘削時の前記揚収管内の水よりガス飽和率の低い移動経路上の水を吸入して前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートを溶解させて除去する付着物除去工程と、前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を検出する付着量検出工程を実施し、前記揚収工程中、および／または前記付着物除去工程中、および／または前記揚収工程の終了後かつ前記付着物除去工程の前に、前記付着量検出工程を行い、検出した前記ガスハイドレートの付着量に基づき、前記揚収工程の掘削を停止させる、および／または前記付着物除去工程の移動条件を選定することを特徴とする。

【0006】

本発明の他の態様は、水底面から水底面下１００ｍ以内の範囲に塊状で存在する表層型ガスハイドレートを含む水底を掘削する掘削機と前記掘削機に設けられ掘削物を吸入する揚収管と前記揚収管に接続され吸入力を生成する吸入機構を備える掘削装置と、前記掘削装置を移動させる移動機構と、前記掘削機、前記吸入機構、及び前記移動機構を制御する制御部を備える表層型ガスハイドレートの回収システムであって、前記揚収管は、その内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を検出する検出部を有し、前記制御部は、前記掘削機を駆動してガスハイドレートを含む水底面を掘削して、前記吸入機構を駆動して前記揚収管から掘削物を水と共に吸入して前記ガスハイドレートを回収し、回収が終了すると前記掘削機の駆動を停止し、水の吸入を続けながら前記移動機構を駆動して前記掘削装置を次の掘削地点まで水中を移動することで、掘削時の揚収管内の水よりもガス飽和率の低い移動経路上の水を吸入して前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートを溶解させて除去すると共に、前記ガスハイドレートの掘削・回収中、および／または前記掘削装置の前記揚収管の吸入口の移動中、および／または前記ガスハイドレートの回収が終了した後かつ前記掘削装置の移動を開始する前に、前記揚収管の内壁に付着した前記ガスハイドレートの付着量を検出し、検出した前記ガスハイドレートの付着量に基づき、前記ガスハイドレートの掘削を停止させる、および／または前記掘削装置の移動条件を選定することを特徴とする。

【0007】

この構成では、ある掘削地点での掘削終了後に水の吸入を続けながら揚収管の吸入口を次の掘削地点に移動することで、移動経路上のガス飽和率の低い水を吸入して、揚収管の内壁に付着したガスハイドレートを溶解させる。
よって、ガス飽和率の低い水を引き込むホースやポンプを別置する必要が無いので、装置の構造によらず、重量やコストを増加させずにガスハイドレートによる揚収管の閉塞を防止できる。
また、この構成では次の掘削地点への移動中に水を吸入するだけで揚収管の内壁に付着したガスハイドレートを除去できるため、除去のための作業工程を別途設ける必要もなく、工数増によるコスト増加も抑制できる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、装置の構造によらず、重量やコストを増加させずにガスハイドレートによる揚収管の閉塞を防止できる表層型ガスハイドレートの回収方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る表層型ガスハイドレートの回収方法に用いられる回収システムの概要を示す側面図である。

【図2】図１の領域Ｒの拡大図であって、（ａ）はメタンハイドレートの掘削中を、（ｂ）は（ａ）の掘削地点で掘削終了後の次の掘削地点への移動中を示す。

【図3】図１の回収システムの機能ブロック図である。

【図4】表層型ガスハイドレートの回収方法の一例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず図１～図３を参照して本実施形態に係る表層型ガスハイドレートの回収方法に用いられる回収システム１の概略構成を説明する。
ここでは回収システム１として掘削船１００に搭載されたシステムであって、海底２０１の水底面から水底面下１００ｍ以内の範囲に塊状で存在するメタンハイドレート層２０３を掘削してメタンハイドレート２０７（ＭＨ）を回収するシステムを例示する。
図１～図３に示すように回収システム１は掘削装置３、移動機構５、及び制御部７を備える。

【0011】

掘削装置３はメタンハイドレート層２０３を掘削してメタンハイドレート２０７を回収する装置であり、掘削機９、揚収管１１、ポンプ１３、及び検出部１５を備える。
掘削機９はメタンハイドレート層２０３を掘削する円筒状の回転式ドリルである。掘削機９は円筒の底面に掘削用の突起やカッターが突設されており、メタンハイドレート層２０３が埋設された海底２０１の表層に底面を接触させ円筒の軸を中心に図２（ａ）のＡ方向に回転させながら下降させてメタンハイドレート層２０３を掘削する。

【0012】

図２（ａ）では掘削用の突起の例としてドリルビット９ａを例示している。ドリルビット９ａは掘削機９よりも径の小さいドリルであり、掘削機９に対して回転可能に取り付けられるが、掘削機９に対して回転しないように掘削機９に固定してもよい。

【0013】

掘削機９を回転させる動力は、例えば掘削船１００内の主機や発電機の動力を利用できる。この場合、この動力を利用した回転機構を掘削船１００の暴露甲板上に設け、図示しない動力伝達軸を揚収管１１内に設けて動力を掘削機９に伝達すればよい。

【0014】

揚収管１１は図２（ａ）の白矢印で示すように掘削機９が掘削した掘削物を海水と共に吸入してメタンハイドレート層２０３からメタンハイドレート２０７を回収する管であり、掘削機９に設けられる。より具体的には図２（ａ）に示すように、揚収管１１の先端であり掘削物を吸入する吸入口１１ａが掘削機９の円筒の内部に配置される。
揚収管１１は要求される掘削物の揚収量に対応した内径寸法を有し、掘削物や海水が内壁に接触しても損傷、腐食しない物性と、海流で変形しない程度の強度を備えたものであれば公知のライザー管を用いることができる。なお、メタンハイドレート層２０３はメタンハイドレート２０７を含む地層であるが、図２（ａ）に示すようにメタンハイドレート２０７は泥２０５に埋まった状態で存在するため、掘削物は泥２０５とメタンハイドレート２０７の両方である。

【0015】

図３に示すポンプ１３は、掘削機９が掘削した掘削物や海水を掘削地点の上方、ここでは掘削船１００まで引き上げるための吸入力を生成する吸入機構としての流体機械であり、揚収管１１に接続される。メタンハイドレート２０７は海水や泥等の他の揚収管１１が吸入した物質よりも密度が小さいため、外力を付与しなくても浮力で掘削地点の上方に移動するが、本実施形態では海水のみを吸入する場合もあるため、ポンプ１３が設けられる。
ポンプ１３は所望の流量の掘削物及び海水を吸入できるのであれば公知のポンプを利用でき、例えば水中に設置された流体ポンプが例示できる。ただし、吸入機構は掘削物及び海水を吸入できればよいので、揚収管１１内にガスを注入して掘削物及び海水を吸入するガスリフト方式の装置を吸入機構として用いてもよい。

【0016】

検出部１５は揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを検出する装置であり、必要に応じて揚収管１１に設けられる。検出部１５を設ける理由は以下の通りである。
掘削機９はメタンハイドレート層２０３中のメタンハイドレート２０７を表層の泥２０５ごと掘削し、揚収管１１はこれらの掘削物と共に海水も吸入する。そのため、掘削中の揚収管１１内はメタンハイドレート２０７、泥２０５、及び掘削地点の海水で満たされる。
また、メタンハイドレート層２０３中にはメタンハイドレート２０７だけでなく、メタンガスも存在する。さらに、メタンハイドレート２０７は低温、高圧環境下でないと水和物として安定して存在できないため、掘削時の環境によってはメタンガスに分解する。これらのメタンガスは海水中に溶解するため、揚収管１１内の海水はメタンが溶解した飽和水となり、メタンハイドレートが分解してメタンが生成する反応とメタンが水和物化してメタンハイドレートになる反応が揚収管１１内で平衡状態になる。この状態では掘削時に揚収管１１内でメタンが発生すると平衡状態になろうとして揚収管１１内でメタンがハイドレート化して壁面に付着して揚収管１１を閉塞させる恐れがある。
そのため検出部１５で内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの位置及び寸法を検出するのが好ましい。

【0017】

検出部１５は内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの位置及び寸法を検出できるのであれば構造は適宜選択できる。
例えば図２（ａ）では揚収管１１の外壁に設けた超音波検査装置１５ａを検出部１５として例示している。この構造では揚収管１１の外壁側から内壁側に超音波を照射して反射波からメタンハイドレート２０７ａの付着位置及び付着物の揚収管１１の径方向の長さを検出できる。
検出部１５が超音波検査装置１５ａの場合、予めメタンハイドレート２０７ａが付着しやすい場所に固定してもよい。あるいは検出部１５を固定せずに図示しないアクチュエータ等で揚収管１１の外壁を、揚収管１１の軸方向である図２（ａ）のＢ１、Ｂ２の向き、及び径方向であるＢ３の向きに移動可能に構成してもよい。

【0018】

検出部１５としては図１に示すカメラ１５ｂ等の撮像装置も例示できる。この場合は撮像装置のレンズを揚収管１１の内部に配置して内壁を撮像し、画像解析等でメタンハイドレート２０７ａの付着位置及び径方向の長さを検出すればよい。

【0019】

移動機構５は掘削装置３を海中で水平移動及び垂直移動させる機構である。図１では回収システム１が掘削船１００に搭載されているため、水平移動させる機構は掘削船１００を航行させるプロペラや主機を例示できる。垂直移動させる機構は揚収管１１がライザー管の場合、ライザー管を巻き上げるプルインウィンチが挙げられる。ただし移動機構５は正確には揚収管１１の吸入口１１ａの水平移動及び垂直移動ができればよいので、必ずしも掘削装置３及び掘削船１００の全体を移動させる構成でなくてもよい。

【0020】

制御部７は掘削機９、ポンプ１３、及び移動機構５の駆動を制御するコンピュータであり、図１では掘削機９の甲板室に設けられたコンピュータを例示している。図１では移動機構５として掘削船１００を航行させるプロペラや主機を例示しているため、図１の制御部７は掘削船１００の航行を制御するコンピュータでもあるが、航行を制御するコンピュータと別のコンピュータでもよい。

【0021】

制御部７は掘削機９を駆動して図２（ａ）に示すようにメタンハイドレート２０７を含む水底面を掘削しながらポンプ１３を駆動して、揚収管１１から掘削物を海水と共に吸入してメタンハイドレート２０７を回収する。この工程を揚収工程ともいう。

【0022】

予め定められた所定の深さだけ掘削地点を掘削するか、掘削開始から所定の時間が経過する等してメタンハイドレート２０７の回収が終了すると制御部７は掘削機９の駆動を停止して、次の掘削地点に掘削装置３を海中で移動させる。
この際、図２（ｂ）の白矢印に示すように制御部７は吸入口１１ａからの海水の吸入を続けながら移動機構５を駆動して、掘削装置３を鉛直方向であるＺ方向に、掘削前の水底面の高さより数ｍ程度上方の高さまで上昇させる。さらに水平方向であるＸ方向及びＹ方向に所定の距離だけ移動して次の掘削地点の上方まで掘削装置３を移動させる。さらにＺ方向に下降させて掘削装置３を次の掘削地点に配置する。移動の際には吸入口１１ａも移動するので、掘削時の揚収管１１内の海水よりもガス飽和率の低い移動経路上の海水を吸入口１１ａから吸入して揚収管１１内の海水をメタン不飽和状態にする。これにより揚収管１１内を非平衡状態にする。この状態では内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａは平衡状態になろうとしてメタンに分解してメタン不飽和の海水に溶解する。制御部７は、この反応で内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを除去する。この工程を付着物除去工程ともいう。

【0023】

このように回収システム１は、掘削終了後に海水の吸入を続けながら揚収管１１の吸入口１１ａを次の掘削地点に移動することで、移動経路上のガス飽和率の低い海水を吸入して、揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを溶解させる。
つまり、ガス飽和率の低い場所から海水をホースで揚収管１１内に引き込むのではなく、ガス飽和率の低い海水がある場所に揚収管１１の吸入口１１ａを移動して海水を吸入する。

【0024】

この構成では海水を揚収管１１内に引き込むのは図２（ａ）に示すように掘削時に掘削物を引き込む吸入口１１ａ及びポンプ１３であり、ガス飽和率の低い海水を引き込むホースやポンプを別置する必要が無い。そのため、海水を引き込むホースやポンプのない従来の回収システム１でも、制御部７のプログラムを本実施形態と同じものに変更するだけで揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを溶解させられる。そのため装置の構造によらず、重量やコストを増加させずにメタンハイドレート２０７ａによる揚収管１１の閉塞を防止できる。

【0025】

またこの構成では次の掘削地点への移動中に海水を吸入するだけで揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを除去できるため、除去のための作業工程を別途設ける必要もなく、工数増によるコスト増加も抑制できる。

【0026】

制御部７は、検出部１５が検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量に基づき掘削条件を変更してもよい。
例えば掘削時に掘削物を揚収管１１内に揚収中に、メタンハイドレート２０７ａの付着量を検出部１５に検出させ、付着量が予め定められた上限以上になると掘削を停止して揚収管１１の吸入口１１ａを次の掘削地点に移動させてもよい。
予め定められた上限とは、メタンハイドレート２０７ａの寸法のうち、揚収管１１の径方向寸法が、このまま掘削を続けると掘削量が目標掘削量に達する前に揚収管１１が閉塞される恐れがある程度の寸法になる量を例示できる。

【0027】

この構成では掘削中に揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの量が上限以上になると掘削を停止して次の掘削地点に移動する。これにより移動経路上のガス飽和率の低い海水を吸入して、揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを溶解させる。
そのため掘削中にメタンハイドレート２０７ａで揚収管１１が閉塞されるのを防止できる。

【0028】

なお、このように掘削中に揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの量が上限以上になったことが理由で掘削を停止して次の掘削地点に移動する場合、「次の掘削地点」とは、掘削を停止した掘削地点と同じ地点でもよい。具体的には掘削を停止してから掘削地点から一端離れる向きに移動して移動経路上のガス飽和率の低い海水を吸入して、揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを溶解させてから掘削を停止した地点に戻ってきてもよい。掘削を停止した掘削地点は目標となる深さまで掘削されていないため、目標となる掘削深さまで再度掘削するためである。

【0029】

制御部７は、次の掘削地点への移動中に海水を吸入している際に、検出部１５が検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量に基づき移動条件を変更してもよい。
例えば制御部７は検出部１５を駆動して揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの付着量を揚収管１１の吸入口１１ａの移動中に検出する。検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど、メタンハイドレート２０７ａの溶解量が多くなるように吸入口１１ａの移動条件を変更する。より具体的には検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量が予め定められた移動中上限付着量以上の場合、メタンハイドレート２０７ａの溶解量が多くなるように吸入口１１ａの移動条件を変更する。「移動中上限付着量」とは、現在の移動条件で次の掘削地点に到達して掘削を開始した場合、掘削量が目標掘削量に到達する前に揚収管１１が閉塞される可能性がある付着量である。

【0030】

このように揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど、メタンハイドレート２０７ａの溶解量が多くなるように移動条件を変更してもよい。
この構成では内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの除去が不十分な状態で揚収管１１が次の掘削地点に到達するのを防止できる。
移動条件としては以下のものを例示できる。

【0031】

まず、移動速度を移動条件として例示できる。
具体的にはメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど吸入口１１ａの移動速度を遅くし、少なくなるほど移動速度を速くすればよい。
このようにメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど移動速度を遅くすることで、次の掘削地点に到達するまでに揚収管１１内に吸入されるメタン未飽和の海水の量を増やすことができる。これにより海水中に溶解するメタンハイドレート２０７ａの溶解量を多くできる。よって内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの除去が不十分な状態で揚収管１１が次の掘削地点に到達するのを防止できる。
なお、移動速度は常に一定である必要はない。例えば移動速度を遅くする場合、移動経路上で一次停止したり、次の掘削地点に到着後に掘削を直ちに開始せずに待機したりすることで平均速度を遅くしてもよい。

【0032】

揚収管１１が吸入する海水の流速も移動条件として例示できる。
具体的にはメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど揚収管１１が吸入する海水の流速を速くし、少なくなるほど流速を遅くすればよい。
このようにメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど吸入する海水の流速を速くすることで、次の掘削地点に到達するまでに揚収管１１内に吸入されるメタン未飽和の海水の量を増やすことができる。これにより海水中に溶解するメタンハイドレート２０７ａの溶解量を多くできる。

【0033】

移動経路も移動条件として例示できる。
具体的にはメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど次の掘削地点までの経路が長くなるように、少なくなるほど次の掘削地点に移動するまでの経路が短くなるように吸入口１１ａの移動経路を変更すればよい。
次の掘削地点までの経路を長くする具体的な方法としては、次の掘削地点に移動するまでの経路を最短距離ではなく、敢えて遠回りになるような経路とすればよい。変更する経路は水平方向でも鉛直方向でもよく、両方でもよい。あるいは、次の掘削地点の候補が複数ある場合、移動予定の掘削地点よりも遠方にある別の掘削地点に、次の掘削地点を変更してもよい。
このようにメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど移動経路を長くして移動に要する時間を長くすることで、次の掘削地点に到達するまでに揚収管１１内に吸入される海水の量を増やすことができる。これにより移動中に海水に溶解するメタンハイドレート２０７ａの溶解量を多くできる。

【0034】

移動条件は移動速度、流速、移動経路のいずれか１つを各々の利点を考慮して選択してもよいし、複数を同時に実施してもよい。
例えば移動速度を変更する構成は、海水の吸入量や揚収管１１の移動経路を変更する必要がないので、これらの変更が困難な装置に好適である。
流速を変更する構成は移動時間や移動経路が変わらないので、掘削時の作業時間を変えずにメタンハイドレート２０７ａの溶解を促進させたい場合に好適である。
移動経路を変更する構成では移動速度や吸入速度を変える必要が無いので、移動中にこれらの変更が困難な装置に好適である。
以上が移動条件の例示である。

【0035】

揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの付着量を検出部１５が検出するのは、掘削中や移動中に限定されない。
例えば、ある地点での掘削終了後で、かつ次の掘削地点への移動前にメタンハイドレート２０７ａの付着量を検出部１５が検出してもよい。この場合、検出した付着量に基づき、次の掘削地点に到達するまでに付着量が予め定められた所定量未満になるように次の掘削地点及び移動条件を選定してもよい。例えばメタンハイドレート２０７ａの付着量が多くなるほど遠方の掘削地点を次の掘削地点として選定したり、揚収管１１の移動速度を遅くしたりしてもよい。この構成では掘削中や移動中に掘削条件や移動条件を変更しなくてもメタンハイドレート２０７ａの付着量を所定量未満にできる。なお、ここでいう予め定められた所定量とは、移動中上限付着量と同様に、現在の移動条件で次の掘削地点に到達して掘削を開始した場合、掘削量が目標掘削量に到達する前に揚収管１１が閉塞される可能性がある付着量である。

【0036】

なお、回収システム１には泥２０５を含む掘削物からメタンハイドレート２０７を分離する装置や、分離したメタンハイドレート２０７を貯蔵する装置も設けられるが、これらは公知の装置を用いればよいので、図示及び詳細な説明を省略する。
以上が本実施形態に係るメタンハイドレート２０７の回収方法に用いる回収システム１の構成の説明である。

【0037】

次に図４を参照して本実施形態に係るメタンハイドレート２０７ａの回収方法の具体例を説明する。
まず制御部７は移動機構５としての掘削船１００の推進装置を移動させる等して掘削装置３を掘削船１００ごと水平方向に移動させ、揚収管１１の吸入口１１ａを掘削地点の真上に配置する。
次に制御部７は移動機構５としてのプルインウィンチを駆動する等して揚収管１１を海底２０１に向けて繰り出し、掘削機９の底面を掘削地点の掘削面に接触させる。これにより吸入口１１ａを掘削面に近づける。

【0038】

次に図２（ａ）に示すように制御部７は掘削機９を回転させながら下降させ、ドリルビット９ａでメタンハイドレート２０７ａを含むメタンハイドレート層２０３である水底面の掘削を開始する。同時に制御部７はポンプ１３を駆動して掘削面に近づけた揚収管１１の吸入口１１ａから掘削物を海水と共に吸入して揚収することでメタンハイドレート２０７ａを回収する（図４のＳ０、揚収工程）。

【0039】

次に制御部７は検出部１５を駆動して揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの付着量を揚収工程中に検出する（図４のＳ１、揚収中付着量検出工程）。
次に制御部７は、Ｓ１で検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量が上限未満か否かを判断する。上限未満の場合はＳ３に進み、上限未満でない場合はＳ２－２に進む（図４のＳ２）。
Ｓ２で付着量が上限未満でない場合、つまり上限以上の場合、掘削を続けると揚収管１１が閉塞する恐れがあるため、掘削中の掘削地点での掘削を停止してＳ４に進む（図４のＳ２－２）。

【0040】

Ｓ２で付着量が上限未満の場合、制御部７は掘削時間や掘削した深さ等から掘削中の掘削地点での掘削量が目標掘削量以上か否かを判断し、目標掘削量以上の場合はＳ４に進み、目標掘削量以上でない場合は掘削を続けてＳ１に戻る（図４のＳ３）。
Ｓ２で付着量が上限以上の場合、及びＳ３で掘削量が目標掘削量以上の場合、制御部７は掘削機９の駆動を停止して掘削を停止する（図４のＳ４）。ただしポンプ１３による海水の吸入は続ける。

【0041】

次に制御部７は検出部１５を駆動して揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの付着量を、揚収工程終了後で、かつ付着物除去工程前に検出する（図４のＳ５、移動前付着量検出工程）。
制御部７はＳ５で検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量に基づき、次の掘削地点に到達するまでにメタンハイドレート２０７ａの付着量が所定量未満になるように次の掘削地点又は移動条件を選定する（図４のＳ６、選定工程）。

【0042】

次に制御部７はポンプ１３による海水の吸入を続けながら移動機構５を駆動して揚収管１１の吸入口１１ａを次の掘削地点まで移動する。これにより、図２（ｂ）に示すように掘削時の揚収管１１内の海水よりもガス飽和率の低い移動経路上の海水を吸入して、揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを、吸入した海水に溶解させて除去する（図４のＳ７、付着物除去工程）。

【0043】

次に制御部７は、検出部１５を駆動して揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａの付着量を揚収管１１の吸入口１１ａの移動中に検出する（図４のＳ８、移動中付着量検出工程）。
次に制御部７は、Ｓ８で検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量が移動中上限付着量未満か否かを判断する。移動中上限付着量未満の場合はＳ１０に進み、移動中上限付着量未満でない場合はＳ１１に進む（図４のＳ９）。
Ｓ９で検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量が移動中上限付着量未満の場合、制御部７は揚収管１１の吸入口１１ａの移動条件を変更せずに次の掘削地点まで移動してリターンする（図４のＳ１０）。

【0044】

Ｓ９で検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量が移動中上限付着量未満でない場合、つまり移動中上限付着量以上の場合、制御部７はメタンハイドレート２０７ａの溶解量が多くなるように揚収管１１の吸入口１１ａの移動条件を変更する。さらに変更した移動条件で次の掘削地点まで移動してリターンする（図４のＳ１１、移動条件変更工程）。具体的には移動速度、吸入する海水の流速、移動経路のいずれか又は複数を変更する。

【0045】

移動速度を変更する場合、吸入口１１ａの移動速度を遅くする。吸入する海水の流速を変更する場合、吸入する海水の流速を速くする。移動経路を変更する場合、次の掘削地点までの経路が長くなるように吸入口１１ａの移動経路を変更する。
以上が本実施形態に係る表層型ガスハイドレートの回収方法の具体例の説明である。

【0046】

このように本実施形態の回収方法ではメタンハイドレート２０７を含む水底面を掘削して海水と共に吸入する揚収工程と、掘削を停止して、海水の吸入を続けながら吸入口１１ａを次の掘削地点まで移動する付着物除去工程を実施する。
この構成では、ある掘削地点での掘削終了後に海水の吸入を続けながら揚収管１１の吸入口１１ａを次の掘削地点に移動することで、移動経路上のガス飽和率の低い海水を吸入して、揚収管１１の内壁に付着したメタンハイドレート２０７ａを溶解させる。
そのため、ガス飽和率の低い海水を引き込むホースやポンプを別置する必要が無いので、装置の構造によらず、重量やコストを増加させずにメタンハイドレート２０７ａによる揚収管１１の閉塞を防止できる。

【0047】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において各種変形例及び改良例に想到するのは当然のことであり、これらも本発明に含まれる。

【0048】

例えば本実施形態では掘削装置３及び移動機構５の動作を制御部７が制御することでガスハイドレートの回収方法を実施しているが、これらの動作を制御部７ではなく作業員が手動で制御してもよい。

【0049】

また本実施形態では検出部１５が検出したメタンハイドレート２０７ａの付着量に基づき移動条件や次の掘削地点を選定しているが、検出部１５で付着量を検出せずに移動条件や次の掘削地点を選定してもよい。例えば掘削装置３の移動条件や掘削条件とメタンハイドレートの付着量との関係を実験等で求めておき、この関係を参照して掘削中に揚収管１１を閉塞しない程度にメタンハイドレートの付着量が維持されるように掘削条件や移動条件を選定してもよい。

【0050】

また本実施形態では海底２０１に存在するメタンハイドレート２０７の回収方法を例に説明したが、本実施形態は湖底に存在するガスハイドレートの回収にも適用できる。例えば湖が塩湖の場合はガス飽和率の低い塩水を揚収管１１が吸入することで内壁に付着したガスハイドレートを除去し、淡水湖の場合はガス飽和率の低い淡水を揚収管１１が吸入することで内壁に付着したガスハイドレートを除去する。

【符号の説明】

【0051】

１ ：回収システム
３ ：掘削装置
５ ：移動機構
７ ：制御部
９ ：掘削機
９ａ ：ドリルビット
１１ ：揚収管
１１ａ ：吸入口
１３ ：ポンプ
１５ ：検出部
１５ａ ：超音波検査装置
１５ｂ ：カメラ
１００ ：掘削船
２０１ ：海底
２０３ ：メタンハイドレート層
２０５ ：泥
２０７、２０７ａ ：メタンハイドレート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】