JP2005127131A - Method for examining bore-hole collective, apparatus to inject water into such bore-hole collective and blocking of cracks - Google Patents
Method for examining bore-hole collective, apparatus to inject water into such bore-hole collective and blocking of cracks Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明は、亀裂が貫通して延在する岩石に穿孔されたボアホールの集合体すなわち一群のボアホールに関する。本発明は、こうしたボアホールの集合体(以下、ボアホール群とも称する)内に水を噴射すなわち注入(injection)するための機器にも関する。さらに、本発明は、こうしたボアホール群に水を注入するための水注入機に関連するボアホール群が設けられた岩石の亀裂(crack:クラック)の閉塞すなわち目詰り(clogging)を試験する方法にも関する。 The present invention relates to an assembly of boreholes or a group of boreholes drilled in a rock through which a crack extends. The present invention also relates to a device for injecting or injecting water into such an assembly of boreholes (hereinafter also referred to as borehole groups). In addition, the present invention also provides a method for testing clogging of rock cracks provided with a borehole group associated with a water injector for injecting water into such a borehole group. Related.
本発明の技術分野は、液体状および気体状の双方又はいずれか一方の流体を収容するための掘削貯蔵空洞の分野である。こうした貯蔵空洞は、特に、液体または気体炭化水素を貯蔵するために使用される。本発明においては、こうした空洞は、詳細には、流体が、流体力学的な閉じ込め原理に基づいて、空洞内に貯蔵された状態を保つ素掘の(unlined:アンラインド)掘削空洞である。したがって、岩石に掘削された空洞は、地下水中に位置するため、空洞から上の水がその高さに応じた圧力を加えるので、流体を、空洞内部に貯蔵された状態に保てる。 The technical field of the present invention is that of excavation storage cavities for containing liquid and / or gaseous fluids. Such storage cavities are used in particular for storing liquid or gaseous hydrocarbons. In the context of the present invention, such cavities are in particular unlined drilling cavities that keep the fluid stored in the cavity based on hydrodynamic confinement principles. Therefore, since the cavity excavated in the rock is located in the groundwater, the water above the cavity applies pressure according to its height, so that the fluid can be kept in the state stored in the cavity.
流体力学的閉じ込め効果を有するこうした掘削空洞は、多くの場合、流体を空洞内に貯蔵された状態を確実に保つことを可能にするデバイスに関連づけられる。こうしたデバイスは、「水カーテン」と呼ぶことができる。図1は、掘削空洞Cおよび水カーテンを備える従来の貯蔵場所の垂直断面図である。水カーテンは、一般に、掘削空洞Cの上、地下水の下に垂直に掘削された主坑道Gにより構成される。図1から分かるように、坑道Gは、坑道Gから空洞および坑道の双方に実質的に垂直に延在するボアホールBの配列も設けられる。さらに、坑井Pは坑道Gを地表面Sに接続する。空洞Cは、地下水の上面Nの下に深く位置することがわかる。坑井Pを通って坑道G内およびそのボアホールB内に水を注入することにより、空洞Cの上に水の層すなわち水カーテンを形成することができる。こうして注入された水は、水カーテンから岩石中の天然の亀裂を貫流して空洞Cに達する。水の流れEは、必然的に空洞の方向に方向付けられる。なぜなら、空洞内部に広がる圧力は、岩石中の地下水の圧力より低いからである。したがって、水カーテンを通して注入される水は、空洞Cの壁部に達し、その際、空洞Cの底部まで流れ落ちる。空洞内の水の量を、Oで示す。空洞内に貯蔵されるのが気体である場合、空洞内部を支配する圧力は、気体が、液相Lと調和するのに十分な圧力とする必要がある。この液相の上では、気体は蒸気相(vapor phase)Vである。 Such drilling cavities with hydrodynamic confinement effects are often associated with devices that make it possible to ensure that the fluid is stored in the cavity. Such a device can be referred to as a “water curtain”. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of a conventional storage location with a drilling cavity C and a water curtain. The water curtain is generally constituted by a main tunnel G excavated vertically above the excavation cavity C and below the groundwater. As can be seen from FIG. 1, the mine shaft G is also provided with an array of bore holes B extending from the mine shaft G substantially perpendicular to both the cavity and the shaft. Furthermore, the well P connects the tunnel G to the ground surface S. It can be seen that the cavity C is located deep below the upper surface N of the groundwater. A water layer, that is, a water curtain, can be formed on the cavity C by injecting water through the well P into the tunnel G and its bore hole B. The water thus injected flows through the natural crack in the rock from the water curtain and reaches the cavity C. The water stream E is necessarily directed in the direction of the cavity. This is because the pressure spreading inside the cavity is lower than the pressure of groundwater in the rock. Therefore, the water injected through the water curtain reaches the wall of the cavity C and flows down to the bottom of the cavity C. The amount of water in the cavity is indicated by O. When the gas stored in the cavity is a gas, the pressure governing the inside of the cavity needs to be a pressure sufficient for the gas to harmonize with the liquid phase L. Above this liquid phase, the gas is the vapor phase V.
したがって、水カーテンは、空洞内に貯蔵された流体が岩石中の亀裂から漏出することがないように、流体を空洞内に確実に貯蔵した状態にすることを保証できる。 Thus, the water curtain can ensure that the fluid stored in the cavity is reliably stored so that the fluid stored in the cavity does not leak from cracks in the rock.
しかし、経験上、岩石中の亀裂は、水を長期間にわたって水カーテンを通して注入させた後、閉塞すなわち目詰りする、つまり塞がる傾向がある。その結果、長期間では、水カーテンから空洞への水の流量が減少する。したがって、空洞の封止、すなわちより正確には流体力学的閉じ込め効果は、それ以上保証されないか、または完全には保証されない。そのために、空洞内部に貯蔵された流体は、漏出する可能性がある。亀裂が閉塞または塞がる傾向を軽減するため、水カーテンによって注入される水の特性を変えることができる。亀裂のこうした閉塞を、水カーテンによって注入される水の圧力および流量を測定することにより知ることが可能である。ここで留意すべきことは、空洞が、貯蔵されるべき流体で満たされていると、空洞または水カーテンに直接働きかけることは不可能となることである。したがって、現実の問題として、岩石の天然の亀裂では、水がこれら亀裂を通って水カーテンから空洞内に長期間流れてこれら亀裂が閉塞してしまう傾向がある。 However, experience has shown that cracks in rocks tend to become clogged or clogged after water has been injected through the water curtain for an extended period of time. As a result, in the long term, the flow rate of water from the water curtain to the cavity decreases. Thus, the sealing of the cavities, ie more precisely the hydrodynamic confinement effect, is not assured any more or is not completely guaranteed. Therefore, the fluid stored inside the cavity can leak out. In order to reduce the tendency of the cracks to plug or plug, the characteristics of the water injected by the water curtain can be changed. Such blockage of the cracks can be known by measuring the pressure and flow rate of water injected by the water curtain. It should be noted here that if the cavity is filled with the fluid to be stored, it is impossible to work directly on the cavity or water curtain. Therefore, as a real problem, natural cracks in rocks tend to block water by passing water through these cracks from the water curtain into the cavity for a long period of time.
本発明の目的は、水カーテンを掘削空洞に接続している天然の亀裂の閉塞に関連した上記の問題を特定して、天然の亀裂の修復を図ることにある。空洞または水カーテンに行為を起すことは既にできないため、本発明は、貯蔵空洞が掘削されている岩石に生じている天然の亀裂が閉塞する傾向を原位置で試験するようにすることにある。 The object of the present invention is to identify the above-mentioned problems associated with the plugging of the natural crack connecting the water curtain to the drilling cavity and to repair the natural crack. Since it is already impossible to act on the cavity or water curtain, the present invention consists in testing in-situ the tendency of natural cracks occurring in the rock from which the storage cavity is excavated.
このため、本発明は、亀裂が貫通して延在する岩石中に穿孔されたボアホールの集合体すなわち一群のボアホールを提供する。この一群のボアホールであるボアホール群が、
− 注入された水の収容に供する水注入用主ボアホールであって、亀裂同士を相互接続する当該主ボアホールと、
− 少なくとも1個の亀裂を経て上述の主ボアホールに接続された水を回収するための少なくとも1個の周囲ボアホールであって、上述の主ボアホール内に注入されて、亀裂を通って周囲ボアホールに達する水を回収するための当該周囲ボアホールと
を備えている。
To this end, the present invention provides a collection of boreholes or a group of boreholes drilled in a rock through which a crack extends. This group of boreholes is a group of boreholes.
A main borehole for water injection serving to contain injected water, said main borehole interconnecting cracks;
-At least one peripheral borehole for recovering water connected to said main borehole through at least one crack, injected into said main borehole and reaching the peripheral borehole through the crack And a surrounding borehole for collecting water.
好ましくは、ボアホール群は、主ボアホール周囲に穿孔された、水を回収するための複数の周囲ボアホールを備えるのがよい。このボアホール群は、岩石中に天然に存在する亀裂の閉塞傾向を試験するための、環境の試料(samples of the environment)を提供する。 Preferably, the borehole group includes a plurality of peripheral boreholes that are perforated around the main borehole to collect water. This borehole group provides samples of the environment for testing the tendency of cracks to occur naturally in rocks.
本発明は、上述した一群のボアホール内に水を注入するための水注入機を提供する。
− この水注入機は、主ボアホールの入口に接続され、かつ注入ポンプが設けられている加圧水注入ラインと、
− 少なくとも1個の周囲ボアホールの入口に接続された少なくとも1本の水回収ラインと
を備える。
The present invention provides a water injector for injecting water into the group of boreholes described above.
-The water injector is connected to the inlet of the main borehole and has a pressurized water injection line provided with an injection pump;
-At least one water recovery line connected to the inlet of at least one surrounding borehole.
好ましくは、注入および回収ラインに、注入および回収圧力を測定するための圧力計を設けるのがよい。 Preferably, a pressure gauge for measuring the injection and recovery pressure is provided in the injection and recovery line.
また、上述の少なくとも1本の回収ラインに、回収した水の流量を測定するための流量計を設けるのが好適である。 Further, it is preferable to provide a flow meter for measuring the flow rate of the recovered water in the above-described at least one recovery line.
また、注入および回収ラインに、加圧水取得デバイスを設けるのが好適である。 It is also preferable to provide a pressurized water acquisition device in the injection and recovery line.
好ましくは、上述の少なくとも1本の回収ラインに、ストップバルブを設けるのがよい。 Preferably, a stop valve is provided in at least one recovery line described above.
水注入機のもう1つの態様では、水が閉鎖回路を循環するようにするために、注入ラインのポンプは、回収ラインから来る水を取り出す、すなわち集める。 In another aspect of the water injector, the pump in the injection line removes or collects water coming from the recovery line so that the water circulates in the closed circuit.
水を閉鎖回路に循環させることにより、亀裂の閉塞が促進される。したがって、試験時間を短縮することが可能となる。水は、外部から供給されないか、または外部に除去されないため、循環する水は、高度に充填され、ますます充填される。 Circulating water through the closed circuit promotes crack closure. Therefore, the test time can be shortened. Since water is not supplied from the outside or removed to the outside, the circulating water is highly filled and increasingly filled.
本発明のもう1つの有利な特徴によると、水注入機は、回収ラインからの水の収容に供する沈殿タンク(setting tank:セッティング・タンク)を備える。 According to another advantageous feature of the invention, the water injector comprises a setting tank that serves to contain water from the recovery line.
好ましくは、水注入機は、沈殿タンクから来る水が供給される曝気槽を備えているのがよい。 Preferably, the water injector includes an aeration tank to which water coming from the precipitation tank is supplied.
また、好ましくは、注入ポンプは、水を曝気槽から取り出すのがよい。 Preferably, the infusion pump takes water out of the aeration tank.
好ましくは、曝気槽に、水の酸素分を濃縮(enriching:エンリッチング)するための手段を設けるのがよい。 Preferably, a means for enriching the oxygen content of the water is provided in the aeration tank.
さらに、水注入機は、水を曝気槽に供給するためのブースターラインを備えていてもよい。 Furthermore, the water injector may include a booster line for supplying water to the aeration tank.
沈殿タンクは、沈殿タンクの底部に堆積するあらゆるサイズの沈殿物および粒子を収集することを可能にする。したがって、収集された沈殿物および粒子のタイプを分析することができる。曝気槽には、好ましくは沈殿タンクから堰上を越えて供給される。したがって、曝気槽内に溢れ出る水は、実質的に沈殿物および粒子がない。曝気槽内に存在する水の酸素を濃縮することによって、注入ラインのポンプによりくみ出される水を再度充填することが可能になる。こうして注入用主ボアホール内に注入される酸素は、天然の亀裂を通って流れ、岩石中に存在する特定の元素を酸化させる。こうした酸化は、亀裂の閉塞に影響すると考えられる。この水注入機により、亀裂の閉塞傾向を比較的短時間に、しかも比較的簡単に得られる環境の試料について、試験ができる。さらに、水注入機に必要な手段は、単純で比較的安価な従来の手段である。したがって、掘削貯蔵空洞が掘削されたか、または掘削される岩石中に存在する天然の亀裂の閉塞傾向を比較的短時間で評価することができる。 The precipitation tank makes it possible to collect deposits and particles of any size that accumulate at the bottom of the precipitation tank. Therefore, the type of collected sediment and particles can be analyzed. The aeration tank is preferably fed from the precipitation tank over the weir. Therefore, the water overflowing into the aeration tank is substantially free of precipitates and particles. By concentrating the oxygen in the water present in the aeration tank, it becomes possible to refill the water pumped out by the pump of the injection line. Thus, the oxygen injected into the main injection hole flows through natural cracks and oxidizes certain elements present in the rock. Such oxidation is thought to affect crack closure. With this water injection machine, it is possible to test a sample in an environment where the tendency of crack closure to be obtained in a relatively short time and relatively easily. Furthermore, the means required for the water injector is a conventional means that is simple and relatively inexpensive. Thus, the tendency of the natural cracks present in the excavated rock to be excavated or to be excavated can be evaluated in a relatively short time.
好ましい実際的な実施態様では、水注入機は、水を回収するための複数の周囲ボアホールそれぞれに接続する複数の回収ラインを含む。ボアホール群の好ましい配置構成は、中心の主ボアホールを穿孔し設け、及び水を回収するための周囲ボアホールを主ボアホールの周囲に配置して設けて、主ボアホールを通って注入される水をできるだけ多く回収する構成である。 In a preferred practical embodiment, the water injector includes a plurality of recovery lines connected to each of a plurality of surrounding boreholes for recovering water. The preferred arrangement of the borehole group is to drill a central main borehole and provide a peripheral borehole around the main borehole to collect water so that as much water as possible is injected through the main borehole. It is the structure which collects.
また、本発明は、水注入機と関連するボアホール群が設けられている岩石M中の亀裂(クラック)Fの閉塞を試験する方法を提供するものであって、この方法は、第1に、水を主ボアホール内に注入する前の最初の段階中で、岩石、注入された水、および岩石中に天然に存在する水それぞれの特性を決定するステップと、第2に、水注入段階後に、それぞれの特性を再度決定するステップとを含む。 The present invention also provides a method for testing the closure of cracks F in the rock M provided with a group of boreholes associated with a water injector, the method comprising: Determining the characteristics of each of the rock, the injected water, and the water naturally present in the rock during the first stage before injecting water into the main borehole, and second, after the water injection stage, Re-determining each characteristic.
付加的に、または代案として、本発明は、水注入機に関連するボアホール群が設けられている岩石M中の亀裂Fの閉塞を試験する方法であって、以下のパラメーター:
− 主ボアホール内への水の注入圧力と、
− 周囲ボアホール内に回収される水の流量と、
− 回収ライン内の圧力と、
− 長期にわたる水注入段階中またはこの段階後に、システム内を循環する水(水、水中に溶解した気体、細菌分)の物理化学的および生物学的特性
の少なくとも1つの変動を監視するステップを含む。
Additionally or alternatively, the present invention is a method for testing the closure of a crack F in a rock M provided with a group of boreholes associated with a water injector, with the following parameters:
-Water injection pressure into the main borehole;
-The flow rate of water collected in the surrounding borehole;
-The pressure in the recovery line;
-Monitoring at least one change in the physicochemical and biological properties of the water circulating in the system (water, dissolved gas, bacterial content) during or after the long-term water injection phase .
亀裂の閉塞傾向をできるだけ完全な評価が得られるように、2つの試験方法を合わせて実施するのが好ましい。留意すべきことは、本発明によれば、亀裂の閉塞傾向を原位置で、つまり掘削空洞が掘削されたか、または掘削される岩石中で、直接、試験することを可能にする点にある。これは、実験室における理論上の試験ではない。 It is preferred that the two test methods be combined to ensure that the crack closure tendency is as complete as possible. It should be noted that according to the invention it is possible to test the crack closing tendency in situ, ie directly in the rock in which the excavation cavity has been excavated or excavated. This is not a theoretical test in the laboratory.
以下、図2を参照して本発明の実施態様につき、説明する。この図2は、本発明の一実施態様を説明するための非制限的な構成例を示す図であって、天然の亀裂が貫通して延在する岩石中に穿孔されている一群のボアホールすなわちボアホール群に接続された水注入機を概略的に示す図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a non-limiting example configuration for explaining one embodiment of the present invention, in which a group of boreholes drilled in a rock through which a natural crack extends. It is a figure which shows roughly the water injection machine connected to the borehole group.
掘削貯蔵空洞が掘削された岩石の亀裂の閉塞傾向を原位置で試験するには、先ず、複数のボアホールからなる一群のボアホールすなわちボアホール集合体を掘削空洞の岩石に穿孔する。ボアホール群は、空洞を使用し始める前、つまり液体または気体状流体を充填する前に穿孔する。 In order to test in situ the cracking tendency of rocks in which excavated storage cavities have been excavated, a group of boreholes consisting of a plurality of boreholes, ie borehole aggregates, are first drilled in the rock in the excavated cavity. The boreholes are drilled before starting to use the cavity, ie before filling with a liquid or gaseous fluid.
たとえば、ボアホール群を、水カーテンの坑道の高さレベルの位置に穿孔することができる。ボアホール群は、掘削空洞の高さレベルの位置に穿孔してもよい。ボアホール群は、坑道または空洞にアクセルすることを可能にする坑道または空洞の壁部の高さから、または壁部の高さに、さもなければアクセス坑道の高さに穿孔する。ボアホール群は、水注入用の主ボアホール1と、水を回収するための少なくとも1個の周囲ボアホール2とを含む。好ましくは、実際には、複数の周囲ボアホール2は、主ボアホール1の周囲に穿孔される。図2に示すように、岩石Mは、十字交差する亀裂Fの全体的な配列を有していて、ある亀裂Fは、主ボアホール1を周囲ボアホール2につなげている。したがって、原位置で、および環境の試験の各試料について、比較的小規模ではあるが、水カーテンと掘削空洞との間に延在する条件と同じ条件を再現する。主ボアホール1は、ZからWまでの長さに対してXからYの直径を有することができる。ボアホールは、穿孔の容易さという点で直線的であることが好ましい。周囲ボアホール2は、好ましくは直線的であり、zからwの長さに対してxからyの直径である。周囲ボアホールは、主ボアホールから、RcmからSmだけ、離れている。主ボアホールおよび周囲ボアホールは、平行に延在することができる。しかし、これは本質的なことではない。ボアホールは、坑道または空洞の壁部から穿孔されるため、各ボアホールは、入口、つまり主ボアホール1の入口11と、周囲ボアホール2の入口21とを有する。この例では、1個の主ボアホールのみを設けているが、場合によっては、複数の主ボアホールを設けることも可能である。
For example, a group of boreholes can be drilled at a height level position in a water curtain tunnel. The borehole group may be drilled at a height level position of the excavation cavity. The borehole group is drilled from the height of the wall of the mine or cavity that allows it to be accessed into the mine or cavity, or to the height of the wall, otherwise to the height of the access mine. The borehole group includes a main borehole 1 for water injection and at least one surrounding
亀裂Fの配列は、岩石Mを通過しているため、主ボアホールおよび周囲ボアホールは、亀裂と交差する。したがって、ボアホールは、亀裂Fを経て相互に接続される。 Since the arrangement of the cracks F passes through the rock M, the main borehole and the surrounding borehole intersect with the cracks. Therefore, the bore holes are connected to each other through the crack F.
本発明では、環境の試験試料をそれぞれ構成するボアホール群は、水注入機と関連して設けられる。この水注入機は、壁部にボアホール群が設けられた坑道内に設置することができる。水注入機は、主ボアホール1の入口11に接続された水注入ライン12と、周囲ボアホールの入口21に接続された水回収ライン22とを主に備える。実際には、複数の周囲ボアホールが存在するため、対応する複数の水回収ライン22が、複数の周囲ボアホール2のそれぞれの入口21に接続される。加圧供給を生成するために、注入ライン12は注入ポンプ15の上流に接続される。したがって、加圧水は、注入ライン12を通って主ボアホール1内に注入され、そこから亀裂Fを通って周囲ボアホール2に流れて、そこから水は回収ライン22を経て回収することができる。したがって、天然の亀裂Fのいくつかを通過する水流動回路が形成され、これらの亀裂が長期にわたる水注入期間に閉塞または塞がる傾向を試験することができる。閉塞傾向または閉塞自体は、水注入パラメーター、つまりボアホール群および水注入機を通って流れる水の圧力もしくは流量、または物理化学的および生物学的特性の変動により検出することができる。たとえば、水の注入を開始する前に、基準パラメーターおよび特性を読み、水注入段階中または水注入段階後に、これらのパラメーターおよび特性を監視することができる。主ボアホール内の注入圧力の変動(減少)は、閉塞傾向がある亀裂の特性である。周囲ボアホール内に回収された流量の変動(減少)も、閉塞傾向の特性である。回収ラインの圧力の変動(減少)も、閉塞の特性である。さらに、システムを流れる水(水、水中に溶解した気体、細菌分)の物理化学的および生物学的特性の変動も、閉塞傾向を有する亀裂の兆候である。
In the present invention, the borehole groups that constitute the environmental test samples are provided in association with the water injector. This water injector can be installed in a mine shaft with a borehole group in the wall. The water injector mainly comprises a
閉塞現象は、以下のように特定される。
− 地球化学的な源泉(origin:オリジン)の閉塞の場合
・ 液相(水および溶解気体)では、取得した試料の結果を分析し、
・ 岩石自体では、注入ボアホールおよび回収ボアホールの中心部を過剰に抜き取り(over-coring:オーバー・コアリング)、薄片を顕微鏡で研究し、関連する鉱物種をX線回折により識別する。
− 生物学的な源泉の閉塞の場合、注入ボアホールおよび回収ボアホールの周囲に位置する亀裂の試料を取得して堆積物または沈殿物を分析し、円筒形標本を過剰に抜き取る。
The occlusion phenomenon is specified as follows.
-In case of blockage of geochemical origin (origin) ・ In the liquid phase (water and dissolved gas), the results of the obtained samples are analyzed,
• For the rock itself, over-coring the center of the injection and recovery boreholes, over-coring, studying the flakes under a microscope, and identifying the relevant mineral species by X-ray diffraction.
-In the case of a biological source blockage, samples of cracks located around the injection and recovery boreholes are taken and analyzed for deposits or sediments, and the cylindrical specimen is over-extracted.
閉塞傾向または閉塞自体を明らかにして特定することを可能にする特性要素またはパラメーターは多様であり、多岐にわたる。本明細書に記載する以外の分析および決定方法を使用して、本発明の範囲を逸脱することなく、閉塞を実現して特定することができる。つまり、何らかの試験技術を用いて、本発明の範囲を逸脱することなく、ボアホール群、および関連する本発明の水注入機の閉塞傾向を評価することができる。何らかの特性またはパラメーターを決定することを目的とした種々の試験作業は、本発明には重要ではない。むしろ、本発明は、掘削貯蔵空洞が掘削されたか、または掘削される岩石中の亀裂の閉塞傾向または閉塞自体を明らかにするか、または特定することを可能にする試験手順を適用できる環境の試料をそれぞれ再現することを目的とする。 The characteristic elements or parameters that make it possible to reveal and identify the occlusion tendency or the occlusion itself are diverse and diverse. Analysis and determination methods other than those described herein can be used to realize and identify occlusions without departing from the scope of the present invention. In other words, any test technique can be used to evaluate the blockage tendency of the borehole groups and associated water injectors of the present invention without departing from the scope of the present invention. The various testing tasks aimed at determining some property or parameter are not critical to the present invention. Rather, the present invention provides a sample of the environment to which test procedures can be applied that allow the drilling storage cavity to be drilled or to identify or identify the cracking propensity or blockage itself in the rock being drilled. It aims to reproduce each.
試験を実施するために試料の取得を容易にするか、または分析結果を評価するために、水注入機は、同時または交互に実施できる複数の手段を提供する。とりわけ、注入ライン12および回収ライン22には、それぞれの注入および回収圧力を測定するための圧力計13、23を設けることができる。回収ライン22には、回収される水の流量を測定するための流量計26を設けることができる。注入ライン12および回収ライン22には、加圧水の試料を取得するための手段14、24すなわち加圧水取得デバイスを設けることができる。回収ライン22には、ストップバルブ25を設けることもできる。
In order to facilitate the acquisition of a sample to perform a test or to evaluate the results of an analysis, a water injector provides multiple means that can be performed simultaneously or alternately. In particular, the
本発明は、亀裂が閉塞する過程を促進するため、閉鎖回路に水を循環させることが可能な水注入機を提供する。つまり、回収ライン22により回収された水は、注入ライン12内に再度注入される。
The present invention provides a water injector that can circulate water through a closed circuit to facilitate the process of crack closure. That is, the water recovered by the
有利な実施態様では、閉鎖回路の水の循環は、沈殿タンク4および曝気槽5により達成される。回収ライン22により回収される水は沈殿タンク4内に収集され、そこであらゆるサイズの堆積物および粒子を沈殿タンクの底部に堆積させることができる。やはり図2から分かるように、沈殿タンク4の底部は、堆積物41の層で内側を覆われている。この堆積物は、収集して分析することができる。したがって、岩石の種類およびその閉塞傾向に関する情報を取得することができる。沈殿タンク4には、沈殿タンク4からの水が隣接する曝気槽5内に溢れ出ることを可能にする堰42を装備している。したがって、曝気槽5には、沈殿タンク4からの水が注入される。この水は、実質的に堆積物を含まない。曝気槽5には、酸素を水中に注入して水の酸素分を濃縮するための手段、例えば、曝気システム51が設けられる。したがって、曝気槽5内の水の酸素分を濃縮することができる。曝気システムは、回収した水中の炭化水素の痕跡を除去するために、水カーテンの機器内にも存在する。回路を閉鎖するために、注入ライン12の入口17は、曝気槽5内に浸漬されるポンプ15に接続される。有利には、水ブースターライン32は、曝気槽5に接続されて、先ず閉鎖回路に供給して呼び水し、次にシステムを一定の容積に維持することを可能にする機能を果たす。水ブースターライン32には、加圧水を取り入れるためのデバイス34、ストップバルブ35および流量計36も設けることができる。
In a preferred embodiment, closed-circuit water circulation is achieved by means of a precipitation tank 4 and an
したがって、ポンプ15により曝気槽5内に取り入れた水は、沈殿タンク4から来て、沈殿タンク4自体は、回収ライン22の出口を介して水が供給される。ポンプ15により取り入れられる水は、実質的に堆積物を含まず、酸素が濃縮されており、その結果高酸素分を含む水が亀裂F内に注入される。酸素は、亀裂における岩石の特定の成分要素を酸化させる。この酸化は、亀裂の閉塞の原因になる可能性がある。
Therefore, the water taken into the
本発明のボアホール群に関連する注入のこうした水注入機によって、岩石M中の亀裂Fを経て水を効果的に流すことができる。水注入段階の開始前に、特定の基準特性を取得または決定した後、水注入段階で監視して、これらの基準特性の変動を検出する必要がある。したがって、基準または初期状態のバジェット(budget)を様々なレベルで確立することが可能である。たとえば、以下を考察することが可能である。
− 地球化学。このバジェットは、コア試料(core sample)に基づいて偏光顕微鏡下で、岩石中の亀裂から取得した試料のX線回折ダイヤグラムにより分析するための薄片を作製することによって、確立される。
− 水文地質学。ゼロ・バジェットは、ボアホールの透水性を試験して確立される(注入ボアホールにおけるホーナータイプ(Horner-type)の注入−緩和タイプの試験、および注入ボアホールおよび回収ボアホールとの間の効果の試験)。これらの試験は、注入ボアホールに直接接する周囲にある岩石層特性を正確に決定することを可能にする。
− 物理化学。注入水(ブースターライン)、および岩石中に天然に存在する水を分析して、初期のイオン(特定の希土類元素を含む陰イオンおよび陽イオン)、物理的(pH、酸化還元電位など)、並びに生物学的(無菌培養における細菌の識別)状態を提供する。
Such a water injector for injection in connection with the borehole group of the present invention allows water to flow effectively through the cracks F in the rock M. Prior to the start of the water injection phase, certain reference characteristics must be obtained or determined and then monitored during the water injection stage to detect variations in these reference characteristics. Therefore, it is possible to establish a baseline or initial budget at various levels. For example, it is possible to consider:
− Geochemistry. This budget is established by creating flakes for analysis by X-ray diffraction diagrams of samples obtained from cracks in rocks under a polarizing microscope based on the core sample.
− Hydrogeology. A zero budget is established by testing the permeability of the borehole (Horner-type injection-relaxation type test in the injection borehole, and testing the effect between the injection and recovery boreholes). These tests make it possible to accurately determine the properties of the surrounding rock layer that are in direct contact with the injection borehole.
-Physical chemistry. Analyze injected water (booster line), and water naturally present in rocks, to detect initial ions (anions and cations containing certain rare earth elements), physical (pH, redox potential, etc.), and Provide biological (bacterial identification in sterile culture) status.
当然、基準特性を決定するために、その他の分野を考察することができる。初期段階が完了した後、水を岩石中に注入する水注入段階を開始することができる。したがって、水を注入主ボアホール内に注入した後、水を回収するための周囲ボアホールを介して回収する。したがって、水は沈殿タンク4内で沈殿し、曝気槽5内で酸化してから、再び主ボアホール内に注入される。この閉鎖回路の循環は、予め決定された特性の検出可能な変動を明らかにするために、数週間から数ヶ月持続することができる。
Of course, other areas can be considered to determine the reference characteristics. After the initial phase is complete, a water injection phase can be started in which water is injected into the rock. Therefore, after injecting water into the injection main borehole, it is recovered through the surrounding borehole for recovering water. Accordingly, the water is precipitated in the precipitation tank 4, oxidized in the
周期的に、注入または回収流量、および注入または回収圧力を測定することができる。デバイス14、24および34で、試料を取得することも可能である。また、物理化学的または生物学的パラメーターを測定することも可能である。
Periodically, the injection or recovery flow rate and the injection or recovery pressure can be measured. It is also possible to obtain samples with the
これらの測定値の変動は、上記のとおり閉塞または少なくとも閉塞傾向を明らかにすることができる。 Variations in these measurements can account for occlusion or at least an occlusion tendency as described above.
閉塞現象は、上記のとおり水、および亀裂を囲む岩石の特性の変動を研究して、注入ボアホールおよび回収ボアホールの周囲に存在する細菌を調査することにより特定される。 The occlusion phenomenon is identified by investigating the presence of water and rock surrounding the crack as described above and examining the bacteria present around the injection and recovery boreholes.
閉塞傾向が明らかになると、たとえば、注入水の特性を変更して修正することができる。水中のある元素分は増加し、および/または別の元素分は減少する可能性がある。添加剤は、注入水に添加することができる。 When the blockage tendency becomes clear, for example, the characteristics of the injected water can be changed and corrected. One element in the water may increase and / or another element may decrease. Additives can be added to the injected water.
ボアホールの集合、および対応する水注入機により、掘削貯蔵空洞が設置される岩石に直接、種々のタイプの閉塞試験手順を実施することが可能である。 With the assembly of boreholes and corresponding water injectors, it is possible to carry out various types of blockage test procedures directly on the rock where the excavation storage cavity is installed.
1 主ボアホール
2 周囲ボアホール
4 沈殿タンク
5 曝気槽
11 入口
12 水注入ライン
13 圧力計
14 加圧水取得デバイス
15 注入ポンプ
17 入口
21 入口
22 水回収ライン
23 圧力計
24 加圧水取得デバイス
25 ストップバルブ
26 流量計
32 水ブースターライン
34 加圧水取得デバイス
35 ストップバルブ
36 流量計
41 堆積物
42 堰
51 曝気システム
B ボアホール
C 掘削空洞
E 水の流れ
F 亀裂
G 坑道
L 液相
M 岩石
N 上面
O 空洞内の水の量
P 坑井
S 地表面
V 蒸気相
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main bore
Claims (16)
− 注入水を収容する機能を果たす水注入用主ボアホールであって、亀裂を相互接続する当該主ボアホールと、
− 少なくとも1個の亀裂を介して前記主ボアホールに接続された水を回収するための少なくとも1個の周囲ボアホールであって、前記主ボアホール内に注入されて、前記亀裂を通って前記周囲ボアホールに達する水を回収するための当該周囲ボアホールと
を含むことを特徴とするボアホールの集合体。 In the assembly of boreholes drilled in the rock through which the crack F extends,
-A main borehole for water injection which functions to contain the injected water, said main borehole interconnecting the cracks;
-At least one peripheral borehole for recovering water connected to the main borehole through at least one crack, injected into the main borehole and through the crack into the peripheral borehole; An assembly of boreholes, including the surrounding boreholes for recovering the reaching water.
− 前記主ボアホールの入口に接続された加圧水注入ラインであって、注入ポンプが設けられている当該水注入ラインと、
− 前記少なくとも1個の周囲ボアホールの入口に接続された、少なくとも1本の水回収ラインと
を含む水注入機。 A water injector for injecting water into the borehole of the borehole assembly according to claim 1 or 2,
-A pressurized water injection line connected to the inlet of the main borehole, the water injection line provided with an injection pump;
A water injector comprising at least one water recovery line connected to an inlet of the at least one peripheral borehole.
第1に、水を前記主ボアホール内に注入する前の最初の段階中、岩石、注入された水、および岩石内に天然に存在する水のそれぞれの特性を決定するステップと、
第2に、水注入段階後に、前記特性を再度決定するステップと
を含む方法。 A method for testing crack closure in a rock provided with an assembly of boreholes according to claim 1 or 2 related to the water injector according to any one of claims 3-14,
First, determining the characteristics of each of the rock, the injected water, and the naturally occurring water in the rock during the first stage before injecting water into the main borehole;
Second, after the water injection step, determining the characteristic again.
− 前記主ボアホール内への注入圧力、
− 前記周囲ボアホール内に回収される流量、
− 前記回収ライン内の圧力、および
− 長期間にわたる水注入段階中または水注入段階後に、システム内を循環する水(水、水中に溶解した気体、細菌分)の物理化学的および生物学的特性 15. A method for testing crack closure in a rock provided with an assembly of boreholes according to claim 1 or 2 in relation to a water injector according to claim 14, comprising variations of at least one of the following parameters: A method comprising the step of monitoring.
-Injection pressure into the main borehole;
-The flow rate collected in the surrounding borehole;
-The pressure in the recovery line, and-the physicochemical and biological properties of the water (water, gas dissolved in the water, bacterial content) circulating in the system during or after the long water injection phase
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