초록

본 발명은, 지표면 위의 대기 중으로 예를 들면 이산화탄소와 같은 온실 가스의 배출을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은, 지층수를 함유한 함수층을 포함하는 지하 주입 지층 내로 1종 이상의 온실 가스를 포함하는 가스 스트림을 주입하고, 가스 스트림 내에 존재하는 온실 가스의 일부 또는 전부가 지하 주입 지층의 지층수 내에 용해되게 하여, 1종 이상의 온실 가스를 지하 주입 지층 내에 격리시키고, 이에 의해 대기 중으로 온실 가스의 배출을 감소시키는 것을 포함한다.

대표청구항 ▼

지표면 위의 대기 중으로 온실 가스의 배출을 감소시키는 방법으로서, a) 1종 이상의 온실 가스를 포함하는 가스 스트림을 발생원으로부터 선정하고, b) 발생원으로부터의 가스 스트림 내의 1종 이상의 온실 가스를 격리시키기 위해 지표면 아래에, 지층수(formation water)를 함유한 함수층(water-laden layer)을 포함하는 지하 주입 지층(subsurface injection formation)을 선정하며, c) 지하 주입 지층에 접근하도록 지하 주입 지층 위에 가스 스트림의 지상 주입 사이트를 선정하고, d) 1종

지표면 위의 대기 중으로 온실 가스의 배출을 감소시키는 방법으로서, a) 1종 이상의 온실 가스를 포함하는 가스 스트림을 발생원으로부터 선정하고, b) 발생원으로부터의 가스 스트림 내의 1종 이상의 온실 가스를 격리시키기 위해 지표면 아래에, 지층수(formation water)를 함유한 함수층(water-laden layer)을 포함하는 지하 주입 지층(subsurface injection formation)을 선정하며, c) 지하 주입 지층에 접근하도록 지하 주입 지층 위에 가스 스트림의 지상 주입 사이트를 선정하고, d) 1종 이상의 온실 가스를 포함하는 발생원으로부터의 가스 스트림을 지상 주입 사이트에서 지하 주입 지층의 함수층의 지층수 내로 주입하며, e) 가스 스트림 내의 온실 가스의 적어도 일부 또는 전부가, ⅰ) 지하 주입 지층의 함수층 내의 지층수 내로 용해되거나, ⅱ) 지하 주입 지층의 함수층 내의 지층수를 대체하거나, 또는 ⅲ) 지하 주입 지층의 함수층 내의 지층수 내로 용해될 뿐만 아니라 지하 주입 지층의 함수층 내의 지층수를 대체할 때까지 가스 스트림 내의 온실 가스가 지하 주입 지층 내에 유지되게 하여, 온실 가스의 일부 또는 전부를 지하 주입 지층 내에 격리시키는 것을 포함하는 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층은 비교적 불투수성의 하나 이상의 층에 의해 지하 주입 지층 위의 지표면으로부터 분리된 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 온실 가스는 이산화탄소, 헥사플루오로에탄, 메탄, 아산화질소, 육불화황, 테트라플루오로메탄(탄소 테트라플루오라이드), 트리플루오로메탄, 1,1,1,2-테트라플루오로에탄, 및 1,1-디플루오로에탄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 발생원은 인간의 산업 활동으로 비롯된 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제4항에 있어서, 상기 인간의 산업 활동은, 에틸렌 생산 플랜트, 화학비료 생산 플랜트, 메탄올 생산 플랜트, 채광 작업, 천연 가스 생산 작업, 천연 가스 처리 플랜트, 석유 생산 작업 및 석유 정제 작업으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 발생원은 화력 발전소인 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층의 함수층은 적어도 10,000ppm(10 gm/liter)의 염도를 갖는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층은 4 내지 10의 pH를 갖는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층은 지표면 아래로 적어도 100m에 있는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층은 지표면 아래로 100m과 1000m 사이에 있는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층은 지표면 아래로 적어도 500m에 있는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층은 지표면 아래로 500m과 1000m 사이에 있는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층의 함수층 내의 지층수의 지구화학적 분석(geochemical analysis)을 수행하여, 상기 지하 주입 지층은 단지 오래된 물(ancient water)만을 포함하고 그 지층수는 보다 얕은 부분의 오래되지 않은 수원과 유통하지 않음을 확인하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림은 발생원으로부터 5㎞, 10㎞, 50㎞ 및 100㎞로 이루어진 군으로부터 선택된 거리 내에서 주입되는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은 발생원으로부터 지하 주입 지층 위의 가스 스트림의 지상 주입 사이트의 주입 펌프까지 가스 스트림을 운반하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은, a) 압축기, 응축기, 배관, 펌프 및 밸브로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 처리용 장치를 마련하고, b) 발생원으로부터 지하 주입 지층 위의 가스 스트림의 지상 주입 사이트까지 온실 가스를 운반하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림 내에 존재하는 1종 이상의 온실 가스가 지하 주입 지층의 함수층 내로 용해되는 것을 촉진시키도록 pH, 압력, 염도 및 온도로 이루어진 군으로부터 선택된 가스 스트림의 하나 이상의 특성을 주입 전에 또는 주입 중에 변경하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 압축하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림의 온도를 감소시키기 위해 열교환기를 마련하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 지하 주입 지층의 함수층은 간극 수압과 파쇄 압력을 포함하며, 상기 온실 가스 배출 감소 방법은, 지하 주입 지층 내로 주입하기 전에 가스 스트림을, 지하 주입 지층의 간극 수압보다는 크지만 지하 주입 지층의 파쇄 압력보다는 작은 압력값으로 압축하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림 내에 존재하는 1종 이상의 온실 가스가 지하 주입 지층의 함수층 내로 용해되는 것을 촉진시키기 위해 가스 스트림에 1종 이상의 화학적 첨가제를 첨가하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하기 전에 지하 주입 지층 내에 수압 파쇄(hydraulic fracture)를 유발하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림은 연소 가스 스택을 포함하는 화력 발전소로부터의 폐가스 스트림이며, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은 화력 발전소의 폐가스 스트림 내에 존재하는 온실 가스를 화력 발전소의 연소 가스 스택으로부터 지하 주입 지층 위의 지상 주입 사이트로 우회시키는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 발생원으로부터의 가스 스트림 내의 온실 가스의 함량은 25% 이상인 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 발생원으로부터의 가스 스트림 내의 온실 가스의 함량은 50% 이상인 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 발생원으로부터의 가스 스트림 내의 온실 가스의 함량은 95% 이상인 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림은 온실 가스로 이루어지는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림은 온실 가스와 비온실 가스를 모두 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은 지하 주입 지층 위의 지상 주입 사이트에서부터 지하 주입 지층 내로 주입 갱정(injection well)을 설치하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제29항에 있어서, 상기 주입 갱정은 수직 갱정, 편향 갱정 및 수평 갱정으로 이루어진 군으로부터 선택된 갱정의 형태인 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 함수층에서 온실 가스의 용해를 최적화하기 위해 최적의 주입-처리(injection-disposal) 갱정 패턴, 갱정 간격, 및 갱정 구조를 결정하도록 지질학적 데이터 분석, 지구역학적 데이터 분석 및 수치 모사 기법(numerical simulation techniques) 중 하나 이상을 수행하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림은 질소를 포함하고, 상기 지하 주입 지층은 지표면을 향한 지표면측(상부)을 포함하며, 상기 온실 가스 배출 감소 방법은, 함수층 내에 온실 가스를 격리시키는 중에 또는 그 후에, 질소의 일부 또는 전부가 비교적 불투수성의 층에 도달할 때까지 질소가 지하 주입 지층의 지표면측(상부)을 향해 또는 지하 주입 지층과 지표면 사이에서 상승할 수 있게 하고,상기 질소를 지표면 위의 대기 가스 내로 배기하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제32항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은 지하 주입 지층 위의 지상 주입 사이트에서부터 지하 주입 지층 내로 제1 갱정인 주입 갱정을 설치하는 것을 포함하며, 상기 질소 가스를 배기하는 것은 지표면에서부터 지하 주입 지층 내로 제2 갱정을 마련하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제33항에 있어서, 상기 제2 갱정에 케이싱 천공, 공저(downhole)식 또는 지상식 물-가스 분리 시스템 및 공저식 또는 지상식 펌프 중 하나 이상을 마련하는 것을 더 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은, 가스 스트림이 발생원에 의해 발생될 때에 계속해서 발생원으로부터 가스 스트림을 주입하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제35항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은 적어도 1일, 적어도 1주, 적어도 1개월, 적어도 1년, 적어도 5년, 및 적어도 10년으로 이루어진 군으로부터 선택된 시간에 걸쳐 계속하여 발생원으로부터 가스 스트림을 주입하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.제1항에 있어서, 상기 가스 스트림을 주입하는 것은, 가스 스트림이 발생원에 의해 생성될 때에 간헐적으로 발생원으로부터 가스 스트림을 주입하는 것을 포함하는 것인 온실 가스 배출 감소 방법.