JP2000500541A - セン孔測量の検定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 地層内に形成されたセン孔の測量の検定方法を提供する。この方法は、ａ）前記セン孔中で、地球フィールドパラメーターおよびセン孔の位置パラメーターを測定するセンサーを選択し、ｂ）該センサーで測定する際に前記パラメーターの理論上の測定不確かさを決定し、ｃ）位置パラメーターおよび地球フィールドパラメーターを、該セン孔内の決められた位置にて測定できるように、前記センサーを操作し、ｄ）前記位置における測定地球フィールドパラーメーターと前記地球フィールドパラメーターの既知の大きさとの差を測定し、および前記差と地球フィールドパラメーターの理論上の測定不確かさとの比を決定し、ならびにｅ）前記比と位置パラメーター理論上の測定不確かさとの積から、測定位置パラメーターの不確かさを決定する段階からなる。

Description

【発明の詳細な説明】 セン孔測量の検定方法 本発明は、地層に形成されたセン孔(borehole)の測量を検定する方法に関する 。坑穴掘さく（例えば炭化水素採掘が目的）の分野では、地層中の最終目標区域 に確実に到達するよう、ドリルが進むにつれてセン孔の進路を測定することを通 常行う。このような測定は、地球重力場および地球磁場を参照に用いて行う。そ のため、加速度計および磁気計をドリルストリング(drill string)に互いに一定 間隔で組み込む。これらのセンサーは、たいてい信頼性ある結果をもたらすが、 第二の独立の測定が必要であると一般に思われる。この独立の測定は、一般にジ ャイロスコープを用いて行う。セン孔中にケーシングをセットした後、該セン孔 中に該ジャイロスコープが降ろす。このような手順は、コストと時間がかかる。 そこで独立のジャイロスコープ測定の必要性をなくす方法の提供が望まれる。 したがって、本発明の目的は、地層に形成されたセン孔の測量を検定する方法 であって、第二の独立のセン孔測量の必要性をなくす方法を提供することにある 。 本発明によれば、地層に形成されたセン孔の測量の検定方法であって、 ａ）前記セン孔中で、地球フィールドパラメーター(earth field parameter)お よびセン孔の位置パラメーター(position parameter)を測定するセンサーを選択 し、 ｂ）該センサーで測定する際に前記パラメーターの理論上の測定不確かさを決定 し、 ｃ）該セン孔内の決められた位置にて、該位置パラメーターおよび該地球フィー ルドパラメーターを測定できるように、前記センサーを操作し、 ｄ）前記位置における測定地球フィールドパラーメーターと、前記地球フィール ドパラメーターの既知大きさとの差を測定し、および前記差と地球フィールドパ ラメーターの理論上の測定不確かさとの比を決定し、ならびに ｅ）前記比と位置パラメーターの理論上の測定不確かさとの積から、測定位置パ ラメーターの不確かさを決定する ことからなる該方法が提供される。 地球フィールドパラメーターは、例えば地球重力または地球磁場強度であり得 、セン孔の位置パラメーターは、例えばセン孔の傾斜、またはセン孔の方位であ り得る。 前記位置における測定地球フィールドパラメーター〜前記地球フィールドパラ メーター既知大きさ間の差と、該位置パラメーター理論上の測定不確かさとの比 は、測量の質の予備的評価を形作る。該測定地球フィールドパラメーターが、こ のパラメーターの測定許容誤差内にあれば、すなわち、該比が絶対値１を越えな ければ、該測量の質は少なくとも許容される。もし、該比が絶対値１を越えれば 、測量の質は低いと考えられる。こうして、該比が測量の質の予備測定となり、 この比と該位置パラメーターの理論上の測定不確かさとの積〔工程ｄ）で決定〕 が、測量の質の最良の推定を形作る。 添付図面を用いて、本発明をより詳細に以下に説明する。 図１は、ソリッドステート磁気測量ツールを概略的に示し； 図２は、セン孔の一例における、セン孔に沿った深度に対する、測定重力場強 度と既知重力場強度との差の図であり、 図３は、セン孔の前記一例における、セン孔に沿った深度に対する、測定磁場 強度と既知磁場強度との差の図であり、そして 図４は、セン孔の前記一例における、セン孔に沿った深度に対する、測定デッ プ角(dip-angle)と既知デップ角との差の図である。 図１に、本発明の方法への使用に適したソリッドステート磁気測量ツールを示 す。該ツールは、三つ組の加速度計３および三つ組の磁気計５の形態の複数のセ ンサーを備える（ここでは、見やすさのために、個々の加速度計および磁気計を 示さず、それらの互いに直交した測定方向Ｘ、ＹおよびＺを示す）。これらの方 向において、該三つ組の加速度計が加速度成分を測定し、三つ組の磁気計５が磁 場成分を測定する。該ツール１は、該ツールが降ろされるセン孔（図示せず）の 縦軸と一致する縦軸７を有する。セン孔内の該ツール１の高所側方向(high side direction)をＨで示す。 該ツール１の通常使用の際、該ツール１は、ドリルストリング（図示せず）に 組み込まれ、セン孔を掘るのに使われる。セン孔内の決められた間隔にて、Ｘ、 ＹおよびＺ方向の地球重力場Ｇおよび地球磁場Ｂの成分を測定できるように、該 ツール１を操作する。ＧおよびＢの測定成分から、磁場デップ角Ｄ、セン孔傾斜 Ｉおよびセン孔方位Ａの大きさを、当該技術に公知の方法によって決定する。こ れらのパラメーターを処理する前に、該ツール１のセンサーが持っているセンサ ー等級を表す校正データ（すなわち、バイアス、スケールファクターオフセット および不整列）、局所地球磁場変動、セン孔の計画軌道、および測定生データに 適用される修正のようなセンサー運転条件に基づいて、Ｇ、Ｂ、Ｄ、ＩおよびＡ の理論上の不確かさを決定する。Ｇ、Ｂ、Ｄ、ＩおよびＡの理論上の不確かさは 、主に該センサー精度、および地球フィールドパラメーターの微少変動に基づく 地球フィールドパラメーターの不確かさに依存するので、これらのパラメーター の理論上の各不確かさの合計は、該センサーおよび地球フィールドパラメーター 変動に基づく理論上の不確かさの合計から求まる。この説明に際し、以下の表記 を使用する。 ｄＧ^th,s＝センサーの不確かさに基づく重力場強度Ｇの理論上の不確かさ； ｄＢ^th,s＝センサーの不確かさに基づく磁場強度Ｂの理論上の不確かさ； ｄＤ^th,s＝センサーの不確かさに基づくデップ角の理論上の不確かさ； ｄＢ^th,g＝地球磁気の不確かさに基づく磁場強度Ｂの理論上の不確かさ； ｄＤ^th,g＝地球磁気の不確かさに基づくデップ角の理論上の不確かさ； ｄＩ^th,s＝センサーの不確かさに基づくセン孔傾斜Ｉの理論上の不確かさ； ｄＡ^th,s＝センサーの不確かさに基づくセン孔方位Ａの理論上の不確かさ； ｄＡ^th,g＝地球磁気の不確かさに基づくセン孔方位Ａの理論上の不確かさ。 次の段階では、測定から得られた未修正の重力および磁場データを、軸方向お よび交差軸方向の磁気干渉ならびにツール面に依存した不整列について修正する 。それに適した修正方法が、ＥＰ−Ｂ−０１９３２３０に開示されており、その 方法は、入力データとして、予期した局所磁場強度およびデップ角を用いる。そ して、出力データを、修正された重力場強度、磁場強度およびデップ角の形で得 る。これらの修正地球フィールドパラメーター値を、その既知局所値と比較し、 そして各パラメーターに対して計算値と既知値との差を求める。 測量の質の予備的評価は、地球フィールドパラメーターＧ、ＢおよびＤの修正 測定値と既知値との差を、上記したＧ、ＢおよびＤの測定不確かさと対比するこ とにより達成される。図２、３および４に、セン孔測量の結果の例を示す。図２ は、セン孔に沿った深度に対する、Ｇの修正測定値と既知値との差ΔＧ^mの図で ある。図３は、セン孔に沿った深度に対する、Ｂの修正測定値と既知値との差Δ Ｂ^mの図である。図４は、セン孔に沿った深度に対する、Ｄの修正測定値と既知 値との差ΔＤ^mの図である。この例の地球フィールドパラメーターの測定不確か さは、 Ｇの不確かさ＝ｄＧ＝０．００２３ｇ（ｇは重力加速度）； Ｂの不確かさ＝ｄＢ＝０．２５μＴ； Ｄの不確かさ＝ｄＤ＝０．２５度 である。 これらの測定不確かさは、図中に、Ｇの場合が上下境界１０、１２、Ｂの場合 が上下境界１４、１６、そしてＤの場合が上下境界１８、２０で示されている。 図からわかるように、ΔＧ^m、ΔＢ^mおよびΔＤ^mのすべての値は、個々の測定不 確かさの範囲内にあり、したがって、これらは許容される値であると考えられる 。 測定地球フィールドパラメーターＧ、ＢおよびＤから導かれる位置パラメータ ーＩおよびＡの不確かさを決定するために、まず、以下の比を決定する： ΔＧ^m／ｄＧ^th,s ΔＢ^m／ｄＢ^th,s ΔＤ^m／ｄＤ^th,s ΔＢ^m／ｄＢ^th,g ΔＤ^m／ｄＧ^th,g ここで、 ΔＧ^m＝Ｇの修正測定値と既知値との差； ΔＢ^m＝Ｂの修正測定値と既知値との差； ΔＤ^m＝Ｄの修正測定値と既知値との差 である。 測定傾斜の不確かさを計算するために、上記重力場強度ΔＧ^m／ｄＧ^th,sの比 は、傾斜の不確かさに寄与するすべての源のレベルを表わすと仮定する。例えば 、ドリルストリングの測量ステーション（一定の長さ）において、該比が０．８ ５に等しければ、ドリルストリングのすべてのセンサーの不確かさは０．８５× ｄＩ^th,sのレベルにあると仮定する。したがって、ドリルストリングにおけるす べての測量ステーションの測定傾斜の不確かさは、 ΔＩ^m＝ａｂｓ［（ΔＧ^m／ｄＧ^th,s）ｄＩ^th,s］ ここで、 ΔＩ^mは、センサーの不確かさに基づく測定傾斜の不確かさである。 測定方位の不確かさは、同様の方法で決定されるが、不確かさの二個の源（セ ンサーおよび地球磁気）が、方位の不確かさに寄与し得る。各源について、二個 の比、すなわち、磁場強度およびデップ角が求まり、その結果、４個の方位測定 値不確かさ： ΔＡ^s,B＝ａｂｓ［（ΔＢ^m／ｄＢ^th,s）ｄＡ^th,s］ ΔＡ^s,D＝ａｂｓ［（ΔＤ^m／ｄＤ^th,s）ｄＡ^th,s］ ΔＡ^g,B＝ａｂｓ［（ΔＢ^m／ｄＢ^th,g）ｄＡ^th,g］ ΔＡ^g,D＝ａｂｓ［（ΔＤ^m／ｄＤ^th,g）ｄＡ^th,g］ となる。 測定方位の不確かさΔＡ^mは、これらの値の最大値： ΔＡ^m＝ｍａｘ［ΔＡ^s,B；ΔＡ^s,D；ΔＡ^g,B；ΔＡ^g,D］ である。 測定傾斜および方位の不確かさから、横方向位置(lateral position)および上 方位置(upward position)の不確かさが求まる。これらの位置不確かさは、通常 、共分散近似を用いて決定する。簡便のためには、以下のよりやさしい方法を適 用できる。 ＬＰＵ_i＝ＬＰＵ_i-1＋（ＡＨＤ_i−ＡＨＤ_i-1）（ΔＡ_i ^mｓｉｎＩ_i ^m ＋ΔＡ_i-1 ^mｓｉｎＩ_i-1 ^m）／２； および ＵＰＵ_i＝ＵＰＵ_i-1（ＡＨＤ_i−ＡＨＤ_i-1）（ΔＩ_i ^m＋ΔＩ_i-1 ^m ）／２ ； ここで、 ＬＰＵ_i＝位置ｉにおける横方向位置の不確かさ ＡＨＤ_i＝位置ｉにおける穴に沿った深度 ΔＡ_i ^m ＝位置ｉにおける測定方位の不確かさ ΔＩ_i ^m ＝位置ｉにおける測定傾斜の不確かさ ＵＰＵ_i＝位置ｉにおける上方位置の不確かさ である。 こうして決定された横方向位置の不確かさおよび上方位置の不確かさを、その 後、理論上の横方向および上方位置の不確かさ（理論上の傾斜および方位の不確 かさから導かれる）と対比して、セン孔測量の質の指標を得る。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年１１月１９日（１９９７．１１．１９） 【補正内容】 補正明細書 セン孔測量の検定方法 本発明は、地層に形成されるセン孔(borehole)の測量を検定する方法に関する 。坑穴掘さく（例えば炭化水素採掘が目的）の分野では、地層中の最終目標区域 に確実に到達するよう、ドリルが進むにつれてセン孔の進路を測定することを通 常行う。このような測定は、地球重力場および地球磁場を参照に用いて行う。そ のため、加速度計および磁気計をドリルストリング(drill string)に一定の間隔 で組み込む。これらのセンサーは、たいてい信頼性のある結果をもたらすが、第 二の独立の測定が一般に必要であると思われる。この独立の測定は、一般にジャ イロスコープを用いて行う。ケーシングをセン孔中にセットした後、該セン孔中 に該ジャイロスコープを降ろす。このような手順は、コストと時間がかかる。そ こで独立のジャイロスコープ測定の必要性をなくす方法の提供が望まれる。 ＥＰ−Ａ−０ ３８４ ５３７は、セン孔の測量方法を開示し、それは、ダウ ンホールセンサーを用いて測定した地球フィールドパラメーターに基づいて、検 層(logged)セン孔の方向データを計算するものである。精度を上げるために、地 球重力場強度、地球磁場強度および地球磁気デップ角の予測値を、ラグランジュ 乗数法に用いて、三種の束縛適合度(constraint fit)を加速度計および磁気計の 読みに課す。 ＥＰ−Ａ−０ ６５４ ６８６は、通常の磁場強度および通常のデップ角をセ ンサーの読みと組み合わせて使用し、磁場の軸成分の最良の推定値を得、該最良 の推定値をセン孔の方位計算に使用する方法を開示する。 したがって、本発明の目的は、地層に形成されたセン孔の測量を検定する方法 であって、第二の独立のセン孔測量の必要性をなくす方法を提供することにある 。 本発明によれば、地層に形成されたセン孔の測量の検定方法であって、 ａ）前記セン孔中で、地球フィールドパラメーター(earth field parameter)お よびセン孔の位置パラメーター(position parameter)を測定するセンサーを 選択し、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．地層内に形成されたセン孔の測量を検定する方法であって、 ａ）前記セン孔中で、地球フィールドパラメーターおよびセン孔の位置パラメー ターを測定するセンサーを選択し、 ｂ）該センサーで測定する際に前記パラメーターの理論上の測定不確かさを決定 し、 ｃ）該位置パラメーターおよび該地球フィールドパラメーターを、該セン孔内の 決められた位置にて測定できるように、前記センサーを操作し、 ｄ）前記位置における測定地球フィールドパラーメーターと前記地球フィールド パラメーターの既知大きさとの差を測定し、および前記差と地球フィールドパラ メーター理論上の測定不確かさとの比を決定し、ならびに ｅ）前記比および位置パラメーター理論上の測定不確かさの積から、測定位置パ ラメーターの不確かさを決定する ことからなる該方法。 ２．前記センサーが、少なくとも１個の磁気計および少なくとも１個の加速度計 を持つソリッドステート磁気測量ツールからなる、請求項１の方法。 ３．該ソリッドステート磁気測量ツールが、３個の磁気計および３個の加速度計 を含む、請求項２の方法。 ４．前記パラメーターの理論上の測定不確かさを決定する段階が、選択されたセ ンサーが有するセンサー群の理論上の測定不確かさを決定することからなる、請 求項１〜３のいずれか一項の方法。 ５．前記パラメーターの理論上の測定不確かさが、少なくとも一種のセンサーの 不確かさ、および地球フィールドパラメーターの不確かさに基づく、請求項１〜 ４のいずれか一項の方法。 ６．さらに、前記比が１を超えれば、測定を認定しないことを含む、請求項１〜 ５のいずれか一項の方法。 ７．前記位置パラメーターが、セン孔傾斜およびセン孔方位から選ばれる、請求 項１〜６のいずれか一項の方法。 ８．操作の第１モードにおいて、該位置パラメーターがセン孔傾斜を形成し、該 地球フィールドパラメーターが地球重力場を形成し、そして該位置パラメーター および地球フィールドパラメーターの理論上の不確かさが、センサーの不確かさ に基づく、請求項７の方法。 ９．操作の第２モードにおいて、該位置パラメーターがセン孔方位を形成し、該 地球フィールドパラメーターが地球磁場強度を形成し、そして該位置パラメータ ーおよび地球フィールドパラメーターの理論上の不確かさが、センサーの不確か さに基づく、請求項７または８の方法。 １０．操作の第３モードにおいて、該位置パラメーターがセン孔方位を形成し、 該地球フィールドパラメーターが地球磁場強度を形成し、そして該位置パラメー ターおよび地球フィールドパラメーターの理論上の不確かさが、地球磁場の不確 かさに基づく、請求項７〜９のいずれか一項の方法。 １１．操作の第４モードにおいて、該位置パラメーターがセン孔方位を形成し、 該地球フィールドパラメーターが地球磁場のデップ角を形成し、そして該位置パ ラメーターおよび地球フィールドパラメーターの理論上の不確かさが、センサー の不確かさに基づく、請求項７〜１０のいずれか一項の方法。 １２．操作の第５モードにおいて、該位置パラメーターがセン孔方位を形成し、 該地球フィールドパラメーターが地球磁場のデップ角を形成し、そして該位置パ ラメーターおよび地球フィールドパラメーターの理論上の不確かさが、地球フィ ールドパラメーターの不確かさに基づく、請求項７〜１１のいずれか一項の方法 。 １３．測定位置パラメーターの不確かさを決定する段階が、操作の前記第２、第 第３、第４および第５モードで決定される測定位置パラメーターの絶対最大値を 決定することからなる、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の方法。 １４．図を参照してここに実質的に記載された方法。