储存物质的储存装置及储存物质的储存方法 技术领域 本发明涉及用于向地下的盐水含水层注入二氧化碳， 将含有二氧化碳、 在水中的 溶解度大于二氧化碳的物质及甲烷中的至少一种的储存物质储存到盐水含水层的储存物 质的储存装置及储存物质的储存方法。
背景技术 当前， 减少作为温室效应气体的二氧化碳向大气中的排出量是当务之急。为了减 少二氧化碳的排出量， 除了抑制二氧化碳自身的产生量的方法之外， 还研究将二氧化碳储 存于地下的方法。
作为一年间将 100 万吨规模的大量二氧化碳储存于地下的方法， 有向地层内注入 二氧化碳的方法。图 13 是表示二氧化碳储存装置 80 的图。管体即注入井 87 延伸到储存 二氧化碳的储存层 91。 储藏于二氧化碳罐 81 中的二氧化碳通过加压输送装置 83 经由注入 井 87 注入到储存层 91。
此时， 向储存层 91 内注入二氧化碳后， 希望二氧化碳不向地上渗出。 因此， 如图 13 所示， 需要在储存层 91 上方存在具有背斜构造 ( 向上方凸出的形状 ) 的密封层 89。密封层 89 是例如粘土土质等二氧化碳难以通过的地层。
注入到地下的二氧化碳被密封层 89 封住而不会向地上渗出。但是， 这样的具有上 凸形状的密封层 89 的地层仅存在于有限的场所， 所以可应用的场所受限。
因此， 作为在密封层 89 不是背斜构造而是单斜构造的场所也能应用的方法， 研究 如下的方法 ： 使二氧化碳溶解于地下的盐水含水层所含的地层水中， 将二氧化碳高效率地 储存于地下水中。
例如有如下方法 ： 使二氧化碳微泡化， 使其分散于水或海水中， 使分散有微泡的水 溶解于海中， 从而将二氧化碳做成水合物的微粒而投放于海洋地底 ( 专利文献 1)。
此外， 还有如下方法 ： 汲取含水层的地层水， 将二氧化碳微泡化做成气液混合流体 而注入到含水层 ( 专利文献 2， 专利文献 3)。
专利文献 1 ： 日本特开 2004-50167 号公报
专利文献 2 ： 日本特开 2008-6367 号公报
专利文献 3 ： 日本特开 2008-19644 号公报
发明内容 但是， 如专利文献 1 所述， 在微泡化后做成水合物粒子而储存于海洋的方法中， 通 常为了将稍大于 10℃的二氧化碳水合而需要超过 10MPa 的高压， 因此认为该方法的利用限 于 10℃以下的环境， 存在难以在更高温的环境下高效率地储存二氧化碳的问题。
此外， 在以往的利用旋回流的发生装置等的方法中， 装置复杂， 为了在地下环境发 生微泡， 要求更简单的构造。
此外， 专利文献 2、 专利文献 3 所述的方法， 是暂时汲取位于含水层的地层水后以
气液混合状态再次注入含水层， 所以， 除了注入井之外还需要用于汲取地层水的抽水井、 用 于抽水的泵， 整个系统全体变得大型化， 而且， 还存在用于储存的动力增多的问题。而且， 向含水层注入的注入压力需要与用抽水井的抽出压力平衡， 并且需要使抽水量和注入量一 致， 因此还存在不能有效储存二氧化碳的问题。
但是， 如上所述， 将二氧化碳等储存物质储存于地下受制于可储存的场所。例如， 储存到过浅的场所时， 所储存的储存物质对人类的使用水造成影响， 因此不优选。
另一方面， 在更深的场所 ( 例如 800m 以上的深度 ) 注入储存物质时， 对人类使用 的水没有影响， 并且利用其压力， 能够成为可提高储存效率的超临界状态。但是， 向深场所 储存储存物质， 存在能够作为储存场所的场所有限、 注入井等的设置耗费工时等问题。
因此， 若能向在不会对人类使用的水造成影响的范围内更浅的范围 (400 ～ 600m 深度 ) 储存储存物质， 则能够使储存场所的选择范围更大。但是， 向较浅场所储存时， 难以 通过其压力以超临界状态注入， 导致以气体或液体状态注入储存物质。 因此， 希望有可以更 高效率地储存气体或液体状态的储存物质的方法。
本发明是为解决上述问题而做出的， 其目的在于提供一种能够将二氧化碳等储存 物质直接注入地下较浅的盐水含水层， 在盐水含水层高效率地储存储存物质的、 储存物质 的储存装置及储存物质的储存方法。
为了达到上述目的， 第一发明是一种储存物质的储存装置， 用于向地下储存储存 物质， 该储存装置包括 ： 注入井， 其达到盐水含水层 ； 加压输送装置， 其向所述注入井加压 输送包括二氧化碳、 在水中的溶解度大于二氧化碳的物质及甲烷中的至少一种的储存物 质； 多孔质构件， 其为设于所述注入井的前端附近的陶瓷制品， 所述储存装置能够将被加压 输送到所述注入井内的储存物质经由所述多孔质构件注入到所述盐水含水层， 在从所述多 孔质构件向所述盐水含水层注入储存物质时， 产生储存物质的微泡。
优选所述多孔质构件是将陶瓷制的粒子和结合所述粒子的结合剂混合烧结而成， 孔径分布的最频值为 40μm 以下， 孔径分布的半值全宽为 10μm 以下。
所述多孔质构件可以是砂轮。 自所述多孔质构件注入所述盐水含水层的所述储存 物质可以是液体、 气体或气液混合状态。
根据第一发明， 在注入二氧化碳等储存物质的注入井的前端设置多孔质构件， 储 存物质通过多孔质构件时产生微泡， 因此能够使储存物质高效率地溶解于盐水含水层。
此外， 若多孔质构件使用将陶瓷制的粒子和结合粒子的结合剂混合烧结而成的、 孔径分布的最频值为 40μm 以下、 孔径分布的半值全宽为 10μm 以下的构件， 则能够将储存 物质更高效率地溶解于盐水含水层。这样的多孔质构件可以通过将例如粒子的 50％累积 粒径为 40μm 以下、 且粒子的 50％累积粒径的误差为 2.5μm 以下的陶瓷制粒子与结合剂 混合烧结而得到。若使用这样的多孔质构件， 则能够更可靠地产生微泡， 作为这样的多孔 质构件， 可使用例如由精密研磨用微粉构成的陶瓷结合剂砂轮。 另外， 孔径分布的半值全宽 是指， 在作为对象物质的孔径分布的、 以微分细孔容积分布为纵轴、 以孔径 ( 孔径的对数 ) 为横轴时所确定的孔径分布曲线中， 在微分细孔容积分布的最大值的半值处的孔径分布宽 度。
此外， 作为自多孔质构件注入到盐水含水层的储存物质的状态， 可以是气体、 液体 或气液混合状态， 因此不需要是超临界状态等特殊状态， 因此， 可以储存于较浅的地下。因此， 储存的场所范围的限制少。另外， 微泡是指小于 1mm 的气泡或液滴。
此外， 若使用来自天然气田等的生产井采集石油等， 并将与石油等同时采集的水 与储存物质混合而注入盐水含水层， 则能够一边将储存物质储存于地下， 一边进行石油等 的增进回收。 此时， 可以向天然气田、 油田或油砂中任一者注 入所述储存物质， 使所述储存 物质的微泡和天然气、 石油或重油形成溶解或悬浊状态。
第二发明是一种储存物质的储存方法， 其中， 在到达盐水含水层的注入井的前端 附近设置多孔质构件， 经由所述多孔质构件向所述盐水含水层注入所述储存物质， 产生所 述储存物质的微泡， 所述多孔质构件是将陶瓷制的粒子和结合所述粒子的结合剂混合烧结 而形成， 孔径分布的最频值为 40μm 以下， 孔径分布的半值全宽为 10μm 以下。
根据第二发明， 在注入二氧化碳等储存物质的注入井的前端设置将陶瓷制的粒子 和结合粒子的结合剂混合烧结而成的、 孔径分布的最频值为 40μm 以下且孔径分布的半值 全宽为 10μm 以下的多孔质构件， 因此通过多孔质构件的储存物质被微泡化。因此， 能够将 储存物质高效率地溶解于盐水含水层。另外， 此时， 储存物质可以是气体、 液体或气液混合 状态， 不需要是超临界状态等特殊状态。 因此， 即使在储存深度较浅的范围也能储存储存物 质。 根据本发明， 能够提供一种可将二氧化碳等储存物质直接注入地下较浅的盐水含 水层， 在盐水含水层高效率地储存储存物质的储存物质的储存装置及储存物质的储存方 法。
附图说明
图 1 是表示二氧化碳储存装置 1 的图。 图 2 是过滤器 13 附近的放大图。 图 3 是表示二氧化碳储存装置 20 的图。 图 4 是表示二氧化碳储存装置 30 的图。 图 5 是表示二氧化碳储存试验装置 40 的图。 图 6 是表示孔径分布曲线的示意图。 图 7(a) 是表示陶瓷结合剂砂轮过滤器表面的扫描电子显微镜照片的图。 图 7(b) 是表示不锈钢过滤器表面的扫描电子显微镜照片的图。 图 8(a) 是表示微泡 75 的发生状态的图。 图 8(b) 是表示微泡 75 的发生状态的示意图。 图 9(a) 是表示未微泡化产生了气泡 79 的状态的图。 图 9(b) 是表示未微泡化产生了气泡 79 的状态的示意图。 图 10(a) 是表示微泡 75 的发生状态的图。 图 10(b) 是表示微泡 75 的发生状态的示意图。 图 11(a) 是表示微泡 75 的发生状态的图。 图 11(b) 是表示微泡 75 的发生状态的示意图。 图 12(a) 是表示微泡 75 的发生状态的图。 图 12(b) 是表示微泡 75 的发生状态的示意图。 图 13 是表示二氧化碳储存装置 80 的图。具体实施方式
以下， 详细说明本发明的实施方式。图 1 是表示本实施方式的二氧化碳储存装置 1 的图。二氧化碳储存装置 1 主要由二氧化碳罐 3、 加压输送装置 5、 注入井 9、 过滤器 13 等 构成。 另外， 在以下的实施方式中， 作为储存物质， 以二氧化碳为例， 但即使是在水中的溶解 度大于二氧化碳的乙炔、 氨、 二氧化硫、 氯化氢、 氯气、 硫化氢、 甲烷等火炬气 (flare gas) 也 是同样。
在工厂等排出的二氧化碳被回收并储存于二氧化碳罐 3。 另外， 在二氧化碳产生源 相邻时， 可以通过直接将配管等连接到二氧化碳罐 3 而进行储存。
二氧化碳罐 3 与加压输送装置 5 连接。 加压输送装置 5 由省略了图示的泵、 压力调 节阀、 阀门、 温度调节器等构成。管体即注入井 9 与加压输送装置 5 接合。注入井 9 被设计 成向地面 7 下方延伸至盐水含水层 11。 盐水含水层 11 是与沙子、 沙砾等一起存在于地下的 地层。另外， 在盐水含水层 11 的上部有省略了图示的密封层 ( 所谓的盖层 (cap rock))。
在注入井 9 的前端设有多孔质构件过滤器 13。 作为过滤器 13 可以使用例如将陶瓷 制粒子和使所述粒子结合的结合剂混合后烧结而成的构件。另外， 过滤器 13 的孔径细小时 则更容易产生微泡， 但流体的通过阻力变大， 因此用于增大二氧化碳流量的加压输送装置 5 大型化。此外， 若增大过滤器 13 的孔径， 则流体的通过阻力变小， 但微泡化的效率变差。可 使用过滤器 13 的孔径例如为 20 ～ 40μm 左右的过滤器。
在此， 作为特别优选的过滤器 13， 优选多孔质构件的孔径分布的最频值为 40μm 以下， 并且其偏差 ( 半值全宽 ) 为 10μm 以下。这样的多孔质构件是构成多孔质构件的陶 瓷制粒子的 50％累积粒径为 40μm 以下、 且粒子的 50％累积粒径的误差为 2.5μm 以下的 构件， 例如是将所述的粒子和结合剂混合烧结而形成的陶瓷磨削砂轮 ( 以下的 JIS 中规定 的 #320 以上的砂轮 )。
另外， 粒子的累积粒度及粒径的误差依照日本工业标准 JIS R6001 ： 1998 的 “4. 粒 径分布” 及 JIS R6002 ： 1998 的 “8. 电阻试验方法” (ISO 8486-1 ： 1996， ISO 8486-2 ： 1996) 进行测定。此外， 过滤器 13 的孔径由 JIS R1655 ： 2003 中规定的水银测孔计 (Mercury Porosimeter) 测定。
在二氧化碳罐 3 内储存的二氧化碳被加压输送装置 5 加压输送。加压输送装置 5 利用泵将二氧化碳罐 3 内的二氧化碳送入注入井 9。 此时， 加压输送装置 5 可以利用压力调 节阀、 温度调节器等以规定压力、 规定温度的状态加压输送二氧化碳。
另外， 加压输送装置 5 例如也可以以超临界状态加压输送二氧化碳， 但在本装置 中， 即使二氧化碳是气体、 液体或气液混合状态， 也能取得效果。例如， 作为二氧化碳的加 压输送条件可以是二氧化碳温度为 20 ～ 40℃、 压力为 2 ～ 8MPa。这是适于向例如 200 ～ 800m 深度储存二氧化碳时的条件。这样条件的二氧化碳向箭头 A 方向被送入注入井 9， 并 通过设置于注入井 9 端部的过滤器 13 而注入盐水含水层 11。
图 2 是表示注入井 9 的前端附近的剖视图。在注入井 9 的下端附近的侧面设有环 状的过滤器 13。另外， 注入井 9 的下端 ( 底面 ) 被封闭， 在内部流通的二氧化碳从过滤器 13 向盐水含水层 11 喷射。通过注入井 9 内的二氧化碳通过过滤器 13 向周围的盐水含水层 11 喷射时， 被过滤器 13 微泡化。以微泡注入到盐水含水层 11 内的二氧化碳在喷射时 ( 图中箭头 B) 或其后上浮 时 ( 图中箭头 C) 溶解于盐水含水层 11 内。通过使二氧化碳微泡化， 从而延长二氧化碳在 盐水含水层 11 内的滞留时间 ( 这是由于微泡 15 在盐水含水层 11 内的上浮速度极慢 )， 而 且， 由于能够增大与每单位量的盐水含水层 11 的接触面积， 因此也能极其高效率地进行二 氧化碳向盐水含水层 11 的溶解。
此外， 一边在盐水含水层 11 内缓慢移动一边溶解于盐水含水层 11 的二氧化碳， 通 过与存在于盐水含水层 11 周围的岩石矿物等的化学反应， 形成碳酸盐等化合物。因此， 二 氧化碳不仅可以储存于盐水含水层， 还可以形成碳酸化合物后固定于地下、 海底。
接下来说明本发明的二氧化碳的储存方法的其他实施方式。图 3 是表示二氧化碳 储存装置 20 的图。另外， 在以下的实施方式中， 对于发挥与图 1 所示的二氧化碳储存装置 1 相同功能的构成要件标注与图 1 相同的附图标记， 并省略重复说明。
二氧化碳储存装置 20 与二氧化碳储存装置 1 的不同点在于设有多个注入井 9a、 9b。在地下形成有渗透性低的泥岩层和渗透性高的砂岩层交替存在的沙泥互层时， 设置注 入井 9a、 9b， 使其分别达到盐水含水层 11a、 11b 中存在的多个砂岩层中的每一个。二氧化 碳储存装置 20 可以利用各个注入井 9a、 9b 将二氧化碳同时或分别地注入盐水含水层 11a、 11b。因此， 可以高效率地将二氧化碳注入盐水含水层 11a、 11b。 图 4 是表示二氧化碳储存装置 30 的图。二氧化碳储存装置 30 与二氧化碳储存装 置 1 的不同点在于设置于海面 31 上。为了高效地向存在于海底 33 下方的盐水含水层 11 储存二氧化碳， 在海面 31 设置二氧化碳储存装置 30。二氧化碳储存装置 30 能够高效地向 海底 33 下方的盐水含水层 11 储存二氧化碳。而且， 可以使用船舶作为向二氧化碳罐 3 输 送二氧化碳的手段， 从船舶直接向二氧化碳罐 3 补充二氧化碳。
【实施例】
对本发明的储存物质的储存方法， 进行了微泡的产生状况的确认。图 5 是表示二 氧化碳储存试验装置 40 的图。
二氧化碳储存试验装置 40 由二氧化碳罐 41、 压力调节阀 45、 55、 水罐 51、 注射泵 43、 53、 压力容器 63 等构成。
在二氧化碳罐 41 中储存二氧化碳。二氧化碳罐 41 借助配管 49 连接有注射泵 43、 压力调节阀 45、 阀门 47。注射泵 43 向压力容器 63 加压输送二氧化碳。另外， 可利用压力 调节阀 45 将二氧化碳调整为任意的压力， 还可利用省略图示的温度调节器将被加压输送 到压力容器 63 的二氧化碳调整为任意的温度。
在水罐 51 内填充有水。水罐 51 借助配管 59 连接有注射泵 53、 压力调节阀 55、 阀 门 57。注射泵 53 向压力容器 63 加压输送水。另外， 与二氧化碳同样， 可利用压力调节阀 55 将水调整为任意的压力， 还可利用省略图示的温度调节器将向压力容器 63 加压输送的 水调整为任意的温度。
配管 59 与配管 49 接合。因此， 通过调节阀门 47、 57， 能够将二氧化碳单体或二氧 化碳和水的混合物加压输送至压力容器 63( 图中箭头 D 方向 )。
在压力容器 63 与配管 49 的接合部设有过滤器 61。 过滤器 61 的形状为直径 50mm、 厚度 5mm 的圆板状。过滤器 61 可更换， 例如可改变孔径进行试验。
在压力容器 63 的彼此相对的侧面设有照明窗 67 及拍摄窗 71。照明窗 67 及拍摄
窗 71 是透明窗， 可确认内部状况。设于外部的照明 69 从照明窗 67 照射内 部。在设于相 向位置的拍摄窗 71 的外部设有照相机 73。照相机 73 能够拍摄由照明 69 照射的压力容器 63 内的状况。另外， 照相机 73 是高速照相机， 可获知通过过滤器 61 注入到压力容器 63 内 的二氧化碳的状态。
在压力容器 63 内填充有规定压力的水。此外， 在压力容器 63 上设有排出阀 65。 排出阀 65 起到即使向压力容器 63 内注入二氧化碳等， 也能将压力容器 63 内保持恒定压力 的功能。 即， 若由于注入的二氧化碳等使压力上升， 则排出内部的水等以使上升的压力为恒 定状态。另外， 压力容器 63 内的水相当于模拟的盐水含水层。
使用二氧化碳储存试验装置 40， 观察以各种状态注入到压力容器 63 内的二氧化 碳的状态。作为向压力容器 63 注入的二氧化碳， 有液体状态、 气体状态、 及气液混合状态。 作为过滤器 61， 使用孔径 ( 规格 )20μm 及 40μm 的不锈钢烧结过滤器和孔径 ( 规格 )28μm 及 40μm 的陶瓷结合剂砂轮。 另外， 用全自动细孔径分布测定装置 (QUANTA Crome 社制 Pore Master 60-GT) 测定孔径 40μm( 规格 ) 的不锈钢烧结过滤器和孔径 28μm 及 40μm( 规格 ) 的陶瓷结合剂砂轮。表 1 示出结果。
【表 1】
40μm SUS 烧结过滤器 28μm 陶瓷结合剂砂轮 40μm 陶瓷结合剂砂轮
中值 37.9 17.3 30.0 最频值 38.4 17.8 28.5 半峰全宽 18 6 9(μm)如表 1 所示， 陶瓷结合剂砂轮的孔径比标称直径稍小， 尤其是半值全宽与不锈钢 烧结过滤器相比极小。 即， 可知陶瓷结合剂砂轮的孔径偏差小， 并且孔径尺寸比不锈钢烧结 过滤器的孔径尺寸整齐。在此， 孔径分布的半值全宽是指， 在作为对象物质的孔径分布的、 以微分细孔容积分布为纵轴、 以孔径 ( 孔径的对数 ) 为横轴时所确定的孔径分布曲线中， 在 微分细孔容积分布的最大值的半值处的孔径分布宽度。图 6 是表示孔径分布的示意图。如 图 6 所示， 孔径分布可通过将纵轴设为微分细孔容积分布 (-dV/d(logD))、 横轴取孔径而得 到。微分细孔容积分布是考虑到测定点的偏差及孔径的对数坐标图， 用每个孔径的细孔容 积即差分细孔容积 dV 除以孔径的对数处理的差分值 d(logD) 而得到的 值。半值全宽在图 6 所示的例子中是分布曲线的最大微分细孔容积分布 F 的半值 G 处的曲线分布宽度 H。若 使用陶瓷结合剂砂轮， 则孔径分布的偏差 ( 半值全宽 ) 可以为大致 10μm 以下。为了得到 这样的孔径偏差， 作为陶瓷制 ( 氧化铝及钛氧化物 ) 的粒子使用 50％累积粒径为 40μm 以 下， 且粒子的 50％累积粒径的误差为 2.5μm 以下的粒子。另外， 所使用的陶瓷结合剂砂轮 是松永砂轮株式会社制的氧化铝砂轮。 图 7(a) 是本发明的孔径 40μm 的陶瓷结合剂砂轮的照片， 图 7(b) 是孔径 40μm 的不锈钢烧结过滤器的过滤器表面的照片。如上所述， 陶瓷结合剂砂轮与不锈钢烧结过滤 器相比， 即使是同一孔径 ( 规格 )， 孔径偏差也较小。这是由于陶瓷结合剂砂轮的粒度偏差 (2.5μm 以下 ) 小的缘故。
另外， 在试验中， 除了上述的陶瓷结合剂砂轮之外还使用了孔径 12μm 的陶瓷结 合剂砂轮。该陶瓷结合剂砂轮的孔径分布的中值为 4.87μm、 最频值为 4.63μm。即， 孔径
分布的最频值较孔径 28μm 及 40μm 的陶瓷结合剂砂轮更小。此外， 该陶瓷结合剂砂轮的 孔径分布的半值全宽是 2.0μm。该陶瓷结合剂砂轮与上述的陶瓷结合剂砂轮同样， 满足孔 径分布的最频值为 40μm 以下、 孔径分布的半值全宽为 10μm 以下这样的条件。
另外， 除了采用二氧化碳单体的情况， 还确认了将二氧化碳和水的混合物注入压 力容器 63 时的状态。
表 2 示出各试验的条件及结果。在表 2 中， “流量” 、 “温度” 、 “压力” 分别表示向压 力容器注入的二氧化碳的流量、 温度、 压力。试验 No.1 ～ 12、 19 ～ 24 的二氧化碳是气体状 态。试验 No.13 ～ 18 中二氧化碳是液体 ( 或是与气体的混合 ) 状态。此外， 在 “过滤器种 类” 中， “SUS 烧结” 是不锈钢烧结过滤器， “砂轮” 是陶瓷结合剂砂轮， “过滤器” 表示过滤器 的孔径 ( 规格 )。
此外， 在表 2 的试验 No.29 ～ 31 中二氧化碳是气体状态， 并表示在压力容器内充 满海水的状态下进行试验的结果。 “海水浓度” 表示在压力容器充满的水的海水浓度。
另外， 压力为 4MPa 的条件假定储存深度为 400m， 压力为 6MPa 的条件假定储存深度 为 600m。
【表 2】
作为微泡的产生状况， 即使确认到 1mm 以上的气泡或液滴 ( 以下， 不论气体、 液体 或其混合状态， 都简称为 “气泡” )， 但若产生许多小于 1mm 的微泡则表示为 “◎” 。若产生的 几乎所有气泡都为 1mm 以上， 但确认到极少量的微泡， 则表示为 “△” 。若全部是 1mm 以上的 气泡， 表示为 “×” 。
在表 2 中， 比较试验 No.1 ～ 28 可知， 在使过滤器孔径、 流量、 压力变化时， 使用砂 轮过滤器作为过滤器 61 时 ( 试验 No.1 ～ 24)， 有效地产生微泡。而使用不锈钢烧结过滤器
作为过滤器 61 时 ( 试验 No.25 ～ 28)， 不产生微泡 ( 产生少量微泡 )。
图 8(a)、 图 8(b) 是表示试验 No.6 的微泡的产生状况的例子。图 8(a) 是由照相机 73 拍摄的图像， 图 8(b) 是图 8(a) 的示意图。需要说明的是， 图中右侧是压力容器 63 的下 侧， 图中左侧是压力容器 63 的上侧。
如图 8(b) 所示， 自压力容器 63 的下方 ( 面向附图时为右侧 ) 注入二氧化碳时， 二 氧化碳沿箭头 E 方向喷射到压力容器 63 内的水中。此时， 虽然产生若干气泡 79， 但确认到 非常细小的微泡 75。还观察到微泡 75 随着朝向附图的左侧 ( 压力容器 63 的上方 ) 移动而 消失。这是由于成为微泡的二氧化碳溶解于水 77 中的缘故。
同样， 图 9(a)、 图 9(b) 是表示试验 No.28 的二氧化碳的状况的例子。图 9(a) 是由 照相机 73 拍摄的图像， 图 9(b) 是图 9(a) 的示意图。图中箭头 E 是二氧化碳的注入方向。
使用不锈钢烧结过滤器时， 所注入的二氧化碳不进行微泡化， 是以较大的气泡 79 而注入到水 77 内。气泡 77 一旦脱离过滤器 61 就立刻向上方上浮。因此， 二氧化碳几乎不 溶解于水 77。 这是由于不锈钢烧结过滤器与砂轮过滤器相比， 其孔径偏差大， 二氧化碳优先 通过较大的孔， 因此抑制产生细小的微泡。
图 10(a)、 图 10(b) 是表示试验 No.9 的微泡产生状况的例子。图 10(a) 是由照相 机 73 拍摄的图像， 图 10(b) 是图 10(a) 的示意图。 如图 10(b) 所示， 当过滤器孔径为 28μm， 向图中箭头 E 方向注入二氧化碳时， 确认 到与例如图 8(b) 相比非常细小的微泡 75。微泡 75 随着向附图的左侧移动而消失。这是由 于成为微泡 75 的二氧化碳溶解于水 77 中的缘故。
试验 No.29 ～ 34 表示压力容器的内部充满的不是水而是规定浓度的海水时的结 果。在 12μm 陶瓷结合剂砂轮中， 即使是海水浓度为 50％和 100％的条件， 都产生了很多微 泡。另外， 图 11(a)、 图 11(b) 是表示试验 No.31 的微泡产生状况的例子。( 在图 11(a)、 (b) 中， 附图的下侧是压力容器 63 的下方。)
另外， 若缩小过滤器孔径， 则即使是低压力也能够容易地产生微泡， 但由于流量变 小， 注入量减少。 相反， 若增大过滤器孔径， 只能以更高的压力使用才能产生微泡， 但能够增 大注入量。只要根据所要储存的深度来选择使用的过 滤器的孔径即可。
图 12(a)、 图 12(b) 表示在砂轮过滤器上设置砂岩层， 以 40℃、 10MPa、 7ml/min 的条 件进行二氧化碳的微泡化时的微泡产生状况的例子。图 12(a) 是由照相机 73 拍摄的图像， 图 12(b) 是图 12(a) 的示意图。
实际上， 为了将二氧化碳储存于储存层， 自过滤器喷射的二氧化碳通过砂岩层后 在含水层的泡沫产生状况成为问题。因此， 在过滤器 61 上设置多胡砂岩作为砂岩层， 研究 自砂岩层出来的泡沫的产生状况。其结果如图 12(a)、 图 12(b) 所示， 可确认即使过滤器 61 上设置多胡砂岩， 并通过过滤器 61 及多胡砂岩也产生微泡。另外， 即使使用贝雷砂岩取代 多胡砂岩， 也同样确认到微泡的产生。
如此， 若经由使用了砂轮的过滤器 61 将二氧化碳注入水 77 中， 则能够容易地产生 二氧化碳的微泡 75。通过将二氧化碳微泡化， 使二氧化碳高效率地溶解于水 77。此外， 即 使是水和二氧化碳混合时， 若经由过滤器 61 注入水 77 中， 则进行微泡化。另外， 在本实施 例中， 示出了二氧化碳的例子， 但即使是其他物质， 只要经由砂轮过滤器喷射到水中， 也同 样能产生微泡。 尤其是在乙炔、 氨、 二氧化硫、 氯化氢、 氯气、 硫化氢的情况下， 在相同温度压
力条件下的溶解度高于二氧化碳， 可期待相当好的溶解促进效果。
以上根据本发明的实施方式， 通过经由多孔质构件即砂轮过滤器将二氧化碳注入 盐水含水层， 使二氧化碳在盐水含水层内高效率地微泡化， 因此， 二氧化碳能够高效率地溶 解于盐水含水层， 并通过与岩石等的成分即 Ca、 Mg、 Na 等的化学反应形成碳酸化合物而固 定于地下。
由于二氧化碳的状态不限于超临界状态等， 因此可应用的条件广泛， 应用场所的 限制少。 而且， 由于可以直接注入地下的盐水含水层， 因此不需要自地下汲取盐水含水层的 地层水， 因此也能使装置小型化。
以上， 参照附图说明了本发明的实施方式， 但本发明的保护范围不限于上述实施 方式。 本领域技术人员可以在权利要求记载的技术构思的范围内想到各种变形例或修正例 是显而易见的， 并且这些变形例或修正例当然也属于本发明的保护范围。
例如， 设置到达天然气田、 油田、 油砂等的生产井， 利用注入井将二氧化碳等注入 到该地下， 从而可利用生产井增进气体、 石油、 重油等的回收。在目前的气体、 石油、 重油等 的增进回收法中， 压入使油等与二氧化碳形成溶解或 悬浊状态的高压二氧化碳， 使二氧化 碳与要采掘的油等混合来谋求增进回收。但是， 二氧化碳与油等本来难以形成溶解或悬浊 状态， 实际上只有向存在于能够维持形成溶解或悬浊状态的压力的相当深的场所的天然气 田、 油田、 油砂等压入二氧化碳， 才能谋求增进回收。 通过将本发明应用于这样的增进回收， 使所压入的二氧化碳成为微细气泡， 并且二氧化碳和油等在低于以往的压力下更容易形成 溶解或悬浊状态。通过将本发明应用于这样的增进回收， 从而即使在目前为止二氧化碳与 油等难以成为溶解或悬浊状态而不能谋求增进回收的较浅范围的天然气田、 油田、 油砂等 中， 也能进行气体、 石油、 重油等的增进回收。
此外， 此时， 在从利用生产井采集的油等和水的混合物中回收油等后， 将残余的水 混合到二氧化碳而注入地下， 从而能够将过度采集的水返回地下， 因此可抑制地面下沉等， 并能高效地向盐水含水层注入二氧化碳。 附图标记的说明 1， 20， 30...... 二氧化碳储存装置 57......... 阀 3......... 二氧化碳罐 59......... 配管 5......... 加压输送装置 61......... 过滤器 7......... 地面 63......... 压力容器 9......... 注入井 65......... 排出阀 11......... 盐水含水层 67......... 照明窗 13......... 过滤器 69......... 照明 15......... 微泡 71......... 拍摄窗 31......... 海面 73......... 照相机 33......... 海底 75......... 微泡 40......... 二氧化碳储存试验装置 77......... 水 41......... 二氧化碳罐 79......... 气泡 43......... 注射泵 80......... 二氧化碳储存装置 45......... 压力调节阀 81......... 二氧化碳罐12CN 102481540 A说明书83......... 加压输送装置 85......... 地面 87......... 注入井 89......... 密封层 91......... 储存层11/11 页47......... 阀 49......... 配管 51......... 水罐 53......... 注射泵 55......... 压力调节阀