JP2015504994A - 掘削システム及び方法 - Google Patents

Abstract

海底位置で地中穿孔を掘削するためのシステムが提供される。本システムは、ドリルストリングを使用して穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作自在の海底位置用の掘削ユニットと、水上と、海底位置の掘削ユニットとの間を可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、第１ダウンホールツールをドリルストリングから移送アセンブリに移送する第１移送手段と、第２ダウンホールツールを移送アセンブリからドリルストリングに移送する第２移送手段とを含み、第１及び第２の各移送手段が、移送アセンブリを水上から掘削ユニットへと単一回展張させることにより第１ダウンホールツールをドリルストリングから回収し、第２ダウンホールツールをドリルストリングに配送するよう作動自在である。海底位置で地中穿孔を掘削する方法が提供される。本方法には、海底上に掘削ユニットを提供するステップ、水上から掘削ユニットを遠隔操作することにより、第１ダウンホールツールを内部に有するドリルストリングを使用する掘削作業を実施するステップ、移送アセンブリにより水上から掘削ユニットに第２ダウンホールツールを移送するステップ、ドリルストリングから移送アセンブリに第１ダウンホールツールを回収するステップ、移送アセンブリからドリルストリングに第２ダウンホールツールを移送するステップ、移送アセンブリにより第１ダウンホールツールを水上に移送するステップ、第２ダウンホールツールを使用して掘削作業を継続するステップ、が含まれる。本システム及び方法は、コアサンプルを保持するための内側管の回収、移送及び展張に於て特に有益である。

Description

本発明は海底作業を実施する方法及びシステムに関し、特には海底掘削作業に関する。詳しくは、本発明のシステム及び方法は、掘削作業中におけるドリルストリングへのダウンホールツールの配置及びドリルストリングからのダウンホールツール回収に使用される。本発明は、掘削作業中における穿孔あるいはウェルからのコアサンプル回収において有益に使用されるシステム及び方法に関する。

海底又は海洋底（以下、“海底位置”と称する）等の水中位置での穿孔掘削は良く知られており、例えば、地中のオイルやガス溜まりからそれらオイルやガスを産出するために行われる。そのような海底位置で地中穿孔を掘削する手法は困難であり且つコストを要する。

現在、海底位置で海底に穿孔を掘削する斯界に既知の主な３つの技法がある。第１の技法には、自動船位保持された水上船舶から展張された、所謂“ドリルストリング”の端部位置にドリルを設け、このドリルを船舶から海底位置に伸延させることが含まれる。ドリルストリングは船舶から開放水域を通して、あるいは船舶と、海底位置の設備との間を伸延する導管あるいは“ライザ”を通して配置され得る。この技法では、ドリルストリング及びドリルの受け入れ難い偏倚を回避するためにドリルストリング配置用の船舶が、特には、海底上における掘削作業位置の上方の適宜位置に確実に維持されるよう注意深く制御する必要がある。掘削作業に支障を来さぬよう、掘削中の水位上下に順応させる必要もある。これは、ドリルストリング及び導管あるいはライザに張力を掛ける弾性手段を用いる、所謂“動揺吸収”設備により達成され得る。水深が増すに従い、アセンブリに対するドリルストリング及び導管あるいはライザの弾力性が増大し、それが、アセンブリへの張力付加やそれに伴う水位変化の問題を大きくする。詳しくは、水深が増すに従い、ドリルストリング及びライザは水面位置の波や水体の流れの作用で撓み易くなる。強い流れは渦放出（ｖｏｒｔｅｘ ｓｈｅｄｄｉｎｇ）現象によって特に問題化し得る。その結果、海底位置での掘削作業の制御が困難化され得る。詳しくは、分析用のコアサンプルを確実に最高品質化するには、掘削中の穿孔から分析用コアサンプルを抜き取る際に掘削圧を軽く付加する必要がある。動揺吸収手段と、ドリルストリング及びライザにおける固有の弾性との間の相互作用により、掘削圧及び海底中へのドリル掘進率の精密制御が妨害され得る。

第２の技法には、ドリルパイプのコンポーネント長さの形態を有し、代表的には制御用の水上船舶から海底位置まで展張させたカルーセル内に収めたドリルストリングを有する掘削アセンブリの使用が含まれる。この技法は、水上船舶から遠隔展張させる場合はドリルストリングの補給プロセスが複雑化するため、信頼下の作業が困難であり得る。海底位置で泥を遠隔補給する場合、高品質の掘削泥を掘削プロセスに提供する点でも問題がある。遠隔配置した掘削アセンブリと、遠隔作業用ビークルとを用いる場合の利点は、水上船舶のサイズを、ドリルストリング及び関連するライザのアセンブリの取扱い及び支持に要する船舶のそれより著しく小型化し得る点である。しかも動揺吸収システムの必要性が回避される。しかしながら掘削作業を正確に制御する上で問題が生じ得る。更には、穿孔から水面へとリアルタイムでコアサンプルを回収するのが困難であり得る。その結果、掘削作業の停止後は、穿孔掘削現場の海底位置にコアサンプルを収集し、後で回収するのが共通プラクティスである。この技法では掘削及びサンプリング作業を正確にモニタリング出来ないことは明らかである。

第３の技法には、海底位置で展張され、水上から遠隔操作される掘削アセンブリが含まれる。遠隔操作される掘削アセンブリと水上船舶との間に導管あるいはライザが設けられる。本技法及びシステムの実施はＷＯ２０１１／１６１４１５に記載される。本技法は、海底作業を少ない接地面積で実施し得、且つ、掘進時の回転するドリルストリングに対して導管あるいはライザを安定化させ得る利点がある。ドリルストリング長は、代表的には１００メートルのオーダーであるところの、予測要求穿孔深さを収受するに十分な長さに制限される。これは、海底掘削作業を深い水深、例えば２０００メートルあるいはそれ以上の深さで実施する場合は特に有益である。本技法は水上船舶と、遠隔操作される海底施設との間を伸延する導管あるいはライザの使用に依存するものであるが、掘削中の穿孔からリアルタイムでコアサンプルを回収可能であり、それが、ひいては掘削作業における達成可能な制御レベルを向上させる。しかしながら、導管あるいはライザはデリックあるいは類似構造を要する動揺吸収システムにより水上船舶に連結する必要がある。
海底掘削作業を実施しつつ、掘削中の穿孔からコアサンプルをリアルタイムで回収可能な改良システム及び方法に対する需要がある。

ＥＰ１９１４３７９には海底掘削システムが記載される。本システムは加圧型掘削カプセルを含む。カプセルはシールされ、且つ、カプセル開口を通して延びるドリルストリングを操作する設備を格納する。カプセルには更に、カプセルと、海底の掘削中の穿孔との間で掘削用流体を配返送させるための掘削用流体取扱システムが格納される。呼吸適性ガス、電力、掘削用流体、真水、をカプセルに提供する可撓性のアンビリカルホース束がカプセルと水上船舶との間を伸延する。水上船舶に流体を戻す通路を提供する類似のホース束が設けられる。随意的には、カプセルと水上船舶との間を延長させるワイヤガイドラインを設け得る。

ＵＳ７，３８０，６１４には、補助作業用ケーブルを用いる遠隔操作式の海底着座型掘削システムが記載される。海底着座型掘削システムは複数のドリルロッド及びコアバレル用の収納設備を含む。使用に際し、本システムは海底に配置される。本システムは運転されると収納設備から取り出したドリルロッドを使用して海底に穿孔を掘削する。コアバレルがシステム内のコアバレル収納設備から取り出され、システムのウィンチによりドリルロッド下方に配置され、穿孔からコアサンプルが回収される。コアバレルがサンプルと共にシステムに回収され、コアバレル収納設備に再配置される。本システムでは掘削作業中にコアサンプルを入手し得るが、それらサンプルは海底着座型掘削システム全体を水上船舶に回収するまで水上に回収できない。

ＵＳ２００６／００１６２２１には、深海掘削用の方法及びシステムが記載される。本システムは、ドリルロッド、地球物理学ツール、コアバレル、等の物品を水中の掘削用プラットフォームから水上船舶に移送するシャトルを含む。シャトルは、水中のプラットフォームから水上船舶に伸延するドリルストリングを要すること無く深海でのコア掘削を実施可能とするために使用されることが記載される。本システムはリアルタイムでのコアサンプル採取や、掘削作業中における水上へのコアバレル回収が可能ではなさそうである。

ＵＳ２００９／０２５５７２８には、海底及び水底での掘削及びコアサンプリング用のワイヤラインシステムが記載される。本システムは海底あるいは水底に載置、係合、あるいは貫入される。本システムは、その上部にウィンチ及びドリルヘッドを配置した垂直方向に可動の横梁を含み、横梁からはドリルストリングが展張され、海底あるいは水底位置で掘削作業が実施される。本システムには、ドリルストリングの底部からコアバレルあるいは測定装置を、ドリルストリング再組み立てを要すること無く回収するための手段も含まれる。コアサンプルを含むコアバレルは海底上でシステムに回収される。本システムでもやはり、コアサンプルは掘削作業中にリアルタイムでは水面に回収されない。

ＷＯ２００９／１５７７６２には、海底位置で穿孔を掘削するためのシステムが記載され且つ図示される。本システムは海底上に配置するフレームアセンブリと、穿孔掘削用の管に係合且つクランプする手段を含む。本システムはフレームアセンブリを海底に降下させるためのケーブルを含む。コアサンプルを海底位置のフレームアセンブリに、あるいは水上に回収する構成は含まれない。

ＧＢ１，３９２，９６７は海底掘削用アセンブリ及びその作業方法に関するものである。本アセンブリは使用に際し海底に配置される掘削ユニットを含む。掘削ユニットは軸方向に可動のドリルと、ドリルパイプの各セクションを収納する設備とを含む。掘削ユニットは収納設備からドリルパイプセクションを取り出し、掘削用のドリルストリングを組み立てるよう作動自在である。ドリルストリングは、コアサンプル収納用の内側管を有するコアバレルを含む。内側管は、掘削ユニットと水面との間をガイドワイヤにより移動する構成の移動体により水面に回収され得る。移動体は、コアサンプルを保持するコア収納用内側管アセンブリと、ドリルストリングから充填済み内側管を回収する手段とを含む。作業に際し、内側管は掘削作業中はドリルストリング内に配置される。内側管が完全充填されると移動体が掘削ユニットに降下され、先ず内側管がドリルストリングから移動体に回収され、次いで、移動体と共に水面に回収され、内側管が空にされる。次いで、内側管は移動体を降下させることで掘削ユニットに再配置され、そこでドリルストリングに移動し、かくしてコアサンプリングが継続され得る。本アセンブリでは内側管を水上に移動させ、空にし、海底の掘削ユニットに戻す間は掘削コアのサンプリングを実施出来ない。

ＥＰ１９１４３７９ ＵＳ７，３８０，６１４ ＵＳ２００６／００１６２２１ ＵＳ２００９／０２５５７２８ ＷＯ２００９／１５７７６２ ＧＢ１，３９２，９６７ ＷＯ２０１１／１６１４１５

海底で穿孔を遠隔掘削するためのシステムであって、コアサンプリング用の内側管の配送及びリアルタイムでのコアサンプルの水上回収を可能とする、詳しくは、掘進継続中のコアサンプリングを可能とするシステムを提供することである。

本発明の第１様相によれば、海底で地下に穿孔を掘削するシステムであって、
ドリルストリングを用いて穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
水上と、海底位置の掘削ユニットとの間を可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、
第１ダウンホールツールをドリルストリングから移送アセンブリに移送する第１移送手段と、
第２ダウンホールツールを移送アセンブリからドリルストリングに移送する第２移手段と、
を含み、
第１及び第２の前記移送手段が、水上から掘削ユニットへの移送アセンブリの単一回展張により、第１ダウンホールツールをドリルストリングから回収し、且つ、第２ダウンホールツールをドリルストリングに配送するよう作動自在のシステムが提供される。

本発明によれば、特には海底に配置した遠隔掘削ユニットにコアサンプリング用の内側管を配送及び回収するシステム及び方法であって、移送アセンブリの単一回展張により、コアサンプルを収納した内側管のドリルストリングからの回収及び空の内側管との交換を可能とするシステム及び方法が提供される。本発明は、ライザ等の導管を水上船舶と、海底の遠隔掘削ユニットとの間に設ける必要性に依存せず且つその必要性が回避される。本発明のシステム及び方法は、コアサンプリング用の内側管の配送、移送、及び回収に関する一般及び特定用語において記載される。しかしながら、本システム及び方法は任意のダウンホールサンプリング及びテスト用設備または器具（一般に“ダウンホールツール”と称する）の配置及び回収に使用され得る。よって、“内側管”と参照されるものはそのように解釈されるべきである。

本発明のシステムには掘削ユニットが含まれる。掘削ユニットは水上船舶から海底位置に展張させ且つ作業するためのものである。掘削ユニットは、水上船舶あるいはその他の場所から遠隔操作するための任意の好適なユニットであり得る。

掘削ユニットは代表的には海底上の支持アセンブリ、例えば、支持フレームを含む。支持アセンブリは、掘削ユニットから海底内へと掘削作業し得るよう、掘削ユニットを安定形態下に海底上にしっかり配置する構成を有する。以下に詳しく説明するように、本発明の有益な様相は、予備組み立てドリルストリングを使用するものである。先に説明したように、海底上で使用する既知の遠隔掘削ユニットは、掘削中の穿孔近辺において、長い掘削パイプを収納し且つドリルストリングに組み立てる施設を用いる。本発明は最も有益には、予備組み立てドリルストリングを使用可能とすることにより、本発明では必要とする掘削ユニットサイズが著しく小型化され、既存の遠隔掘削ユニットのそれより著しく減少された設置面積と、軽量化の機会とが提供され得る。

掘削ユニットは、ドリルストリングを保持するための手段にして、端部突き合わせ形態下に掘削パイプを連結し、その下端位置にドリルビットを配置したアセンブリから成る手段を更に含む。ドリルストリング保持用の好適手段は斯界に既知であり、クランプあるいはチャックが含まれる。本発明のシステムでは任意の好適なドリルビットを使用し得、好適なドリルビットの形態及び設計はやはり斯界に既知であり、市販入手可能である。ある好ましい構成において、掘削ユニットは第１保持手段と、第１保持手段から垂直方向に離間した第２保持手段とを含む。

掘削ユニットは、ドリルストリング回転手段を更に含む。ドリルストリング回転手段は、例えば、掘削ユニット付近における加圧作動液のリザーバから抜き出した、あるいは支持及び制御用の水上船舶に伸延する１つ又は１つ超のラインあるいは供給パイプラインから供給される作動液によりハイドロリック駆動され得る。あるいは、ドリルストリング回転手段は、現場の収納施設あるいは水上船舶から給電され得る。パワースイベル等の好適なドリルストリング回転用の手段はやはり斯界に既知であり、市販入手可能な海底設備アイテムである。

掘削ユニットは、ドリルストリングを穿孔の内外に進／退させるための手段を更に含む。ドリルストリングを進行させる好適手段には、代表的にはハイドロリック駆動式のラムジャッキが含まれる。それらのハイドロリックラムジャッキは斯界に既知である。

ドリルストリング保持手段、ドリルストリング回転手段、ドリルストリング進／退手段はその組み合わせにおいて、ドリルストリングが回転して穿孔を掘削する間にドリルストリングを進行させ、且つ、ドリルビットを海底に侵入させる。それらの作業は斯界に既知であり、例えば、ＷＯ２０１１／１６１４１５に一般的に記載される。作業手順は要約すると以下の如くである。

掘削作業は、ドリルストリングを拘束する代表的には静止クランプあるいはチャックである下方保持手段を用いて開始する。下方保持手段が解放され、代表的にはチャックである上方保持手段がドリルストリングに係合される。ハイドロリックラムジャッキを引き込むとドリルストリングが下方に移動して穿孔内に進行する。ドリルストリングはパワースイベルにより回転されて掘削を開始し、ハイドロリックラムジャッキを引き込み続けることでドリルストリングが穿孔内に押し込まれ、ドリルビットが進行する。ハイドロリックラムジャッキが完全に引き込まれるまでこのような掘削が継続される。ハイドロリックラムジャッキが完全に引き込まれた時点でドリルストリングの回転が停止される。下方保持手段がドリルストリングに再係合され、上方保持手段が解放され、ハイドロリックラムジャッキが完全伸張される。次いで、上述した手順が再開される。このように、掘削は穿孔が要求深さに掘削されるまで継続される。

システムの運転に際しコアサンプルが内側管内に回収及び移送される。それら内側管及びその使用は斯界に既知である。“内側管”とは、掘削作業中に採取したコアサンプルの保持及び移送に使用し得る任意の容器あるいはその他手段を言うものとする。

本発明のシステムは、水上と、海底位置の掘削ユニットとの間を可動の移送アセンブリを更に含む。移送アセンブリは内側管を受ける容器を含む。移送アセンブリは、空の内側管を展張させて水上船舶から海底上の遠隔掘削ユニットに搬送してドリルストリングに送り、コアサンプルを収納する内側管をドリルストリングから水上船舶に回収するために使用される。移送アセンブリは水上と掘削ユニットとの間を可動であり、且つ、任意の好適手段により移動され得る。例えば、移送アセンブリは開放水域を通して展張し及び回収し得る。移送アセンブリはガイドアセンブリ、詳しくは、水上船舶と遠隔掘削ユニットとの間を伸延する引張したガイドアセンブリにより移動され、移送アセンブリには、水上と、海底上の掘削ユニットとの間を移動するガイドアセンブリと係合するガイド手段を設けることが更に好ましい。ガイドアセンブリは、水上船舶と遠隔掘削ユニットとの間を伸延する、１つ又はより好ましくは複数のガイドを含み得る。

ある好ましい実施形態ではガイドアセンブリは、移送アセンブリ用のガイドとして作用する１つ又は複数のケーブルを含む。複数のケーブルは、移送アセンブリが水上と海底との間を移動する際に各ケーブル間を移動し得るよう、離間されることが好ましい。

移送アセンブリは、ガイドアセンブリによってその水中移動時に遠隔掘削ユニットに進／退するように配向及び操作され得るよう、ガイドアセンブリと可動自在に係合する１つあるいは１つ超のガイド部材を含むことが好ましい。ガイドアセンブリが複数のケーブル等の複数のガイドを含む場合、移送アセンブリには各ガイドと係合するガイド部材を設けることが好ましい。ある好ましい実施形態では移送アセンブリには複数のガイド部材アセンブリが設けられ、各ガイド部材アセンブリは１つあるいは１つ超のガイド部材を含み、ガイド部材アセンブリは移送アセンブリの長手方向に沿って好ましく配置され、詳しくは、移送アセンブリは、その上端に第１ガイド部材を有し、その下端に第２ガイド部材を有する。

本発明の重要な利点は、移送アセンブリが、水上船舶と掘削ユニットとの間に設けるライザその他等の導管を必要とすることなく、掘削ユニットに関して配送及び回収され得ることである。それら導管を要しない、例えば、穿孔の被掘削深さが２００メートル未満、詳しくは１００メートル未満、更に詳しくは約５０メートル未満等の比較的浅い遠隔掘削作業では、水上船舶あるいは水上設備と海底との間の導管敷設を要しない作業能力は作業上及びコスト上共に大きな利点である。これは、深水中、特に、水深が、従って、水上までに要する導管長が、ドリルストリングの代表的には１０倍を上回る深水中での穿孔掘削の場合に特に有益である。

移送アセンブリは任意の好適手段により水上と掘削ユニットとの間を移動し得る。水上船舶上に好ましく配置したケーブルあるいはワイヤラインウィンチは、ケーブルあるいはワイヤライン手段により移送アセンブリを移動するための好ましい１実施形態である。

移送アセンブリは、内側管を受け且つ保持するための容器を含む。以下に詳しく記載するように、移送アセンブリは水上船舶から海底上の掘削ユニットに空の内側管を運び、空の内側管をドリルストリングに送り、ドリルストリングからコアサンプルを収納する内側管を回収し、内側管を水上船舶に戻すために使用される。容器は、水上と遠隔掘削ユニットとの間を移送される間の移送アセンブリ内で内側管を受け且つ保持する任意の好適手段であり得る。

容器は、単一の内側管を保持する構成を有し得る。詳しくは、移送アセンブリの容器は第１内側管及び第２内側管を保持する構成を有する。これにより、一方の内側管をドリルストリングから容器内に回収し、次いで第２内側管を容器からドリルストリングに分与し得る。この構成は、空の内側管及び充填済み内側管の移送上特に効率的であり、掘削ユニット上の必要設備が削減される。

ある実施形態において、容器は、内側管をその内部に保持するハウジング、より好ましくは、内側管をその内部に維持し得る全体に円筒状のハウジングを含む。好ましい実施形態において移送アセンブリは、内側管用の、全体に円筒状のハウジングアセンブリの形態の容器を含み、前記ハウジングアセンブリは主ハウジング部分及び二次ハウジング部分を有し、主及び二次の各ハウジング部分は共に内側管を保持可能である。主ハウジング部分は上方ハウジング部分及び下方ハウジング部分を有し、二次ハウジング部分は下方ハウジング部分に隣り合うことがより好ましい。主及び二次の各ハウジング部分は相互間で開放され得る。

容器が開放すると内側管は周囲の温度及び圧力条件に露呈され得る。あるいは容器は、定圧下に内側管を保持するようシールされ得るハウジングを含み得る。この構成は、感圧性コアサンプル回収時に特に有益であり、それらコアサンプルをドリルストリング圧下に水上に回収可能である。この構成を以下に詳しく説明する。

容器は、ドリルストリングに搬送する空の内側管を、ドリルストリングから回収された、コアサンプルを収納する内側管と同一の、あるいは実質的に同一の位置に保持し得る。より好ましくは容器は、ドリルストリングに搬送する空の内側管を受ける第１受け位置と、ドリルストリングから回収した内側管を維持する第２受け位置とを含む。ある実施形態において移送アセンブリは、容器の第１受け位置で内側管を保持する解放自在の維持アセンブリにして、ドリルストリングから容器の第２受け位置内に移動する内側管により解放される維持アセンブリを含む。このように、ドリルストリングから容器の第２受け位置に内側管を回収する作用で、第１受け位置内の内側管が解放されてドリルストリングに配送される。容器の第１受け位置からの内側管の配送は重力作用により支援されることが好ましい。

本発明のシステムは、ドリルストリングから移送アセンブリに内側管、特には、掘削作業中に採取したコアサンプルを収納する内側管を移送させるための第１移送手段を更に含む。任意の好適手段を使用して内側管をドリルストリングから移送アセンブリに移動させ得る。１実施形態において移送手段は、内側管を把持あるいは付着するグラップルあるいは類似手段を有するオーバーショットを含む。それら手段は、斯界に既知である。
１実施形態において、第１移送手段は移送アセンブリ上に設けられる。詳しくは移送アセンブリには、移送アセンブリから展張して内側管に付着し、内側管をドリルストリングから引き抜くオーバーショットが設けられる。

本システムは、内側管、特には空の内側管を移送アセンブリからドリルストリングに移送させる第２移送手段を更に含む。任意の好適手段を用いて内側管を移送アセンブリからドリルストリングに移動させ得る。例えば、移送アセンブリには、内側管を保持する解放自在の保持手段にして、解放すると内側管をドリルストリング内に移動させ得る保持手段を設け得る。ある好ましい実施形態において、内側管は重力の作用あるいは支援下に移送アセンブリからドリルストリングに移動する。第２移送手段は、移送アセンブリ上に設けられ、且つ、移送アセンブリ内に内側管を維持する解放自在の維持手段を含み、維持手段が解放すると内側管が重力作用下に移送アセンブリからドリルストリング内に落下し得ることが更に好ましい。

内側管はドリルストリング及び移送アセンブリ間で任意のオーダーにおいて移動し得る。特に好ましい実施形態において、移送アセンブリ、第１移送手段、第２移送手段は内側管、例えばコアサンプルを収納する内側管が、先ずドリルストリングから移送アセンブリに回収されるように構成される。次いで、内側管、例えば空の内側管が移送アセンブリからドリルストリング内に移動する。第２移送手段は、移送アセンブリ上に設けられ、且つ、上述した如き解放自在の維持手段を含み、維持手段が、内側管が重力作用下にドリルストリングから移送アセンブリ内に移動することで解放するように作動することが更に尚、好ましい。

他の実施形態において、移送アセンブリは、ドリルストリングに配送する内側管をその内部に維持するハウジングを有する。内側管をドリルストリングに移送する第２移送手段がハウジング内部を加圧するための手段を含む。ハウジング内で内側管を保持するための解放自在の手段が設けられ、前記手段は、ハウジング内の流体圧増大に応じて内側管を解放し、ドリルストリングに配送させる。内側管は重力作用下に移動することが好ましい。詳しくは、ハウジング内部を加圧する手段は、ドリルストリング及び移送アセンブリのハウジング内を加圧する加圧流体源、例えば、掘削泥であり得る。本実施形態は、多くの掘削作業における如く、加圧された掘削泥流れが遠隔掘削ユニットに、例えば、水上船舶から伸延する好適なアンビリカルアセンブリを通して供給される場合に特に有益である。

先に説明した如く、内側管は、システム作動時は移送アセンブリとドリルストリングとの間を移動する。そのために移送アセンブリは海底の掘削ユニットと係合し得る。より好ましくは、本発明のシステムは移送アセンブリをドリルストリングに、特にはドリルストリング上端に係合させる係合アセンブリを含む。１実施例において係合アセンブリは、移送アセンブリをその上部に載置するドッキングステーションを含み、このドッキングステーションが、移送アセンブリとドリルストリングとの間での内側管の移動を可能にする。

移送アセンブリが、掘削ユニットではなくむしろドリルストリング上端と係合する構成は、特に、掘削ユニットが以下にもっと詳しく説明する如き予備組み立てドリルストリングと共に作動する場合において有益である。
従って、本発明の更に他の様相によれば、海底位置で地中穿孔を掘削するシステムであって、
水上からの遠隔操作により、予備組み立てドリルストリングを使用して穿孔を掘削する海底位置用の掘削ユニットと、
水上と、海底上に位置付けた掘削ユニットとの間を可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、
移送アセンブリをドリルストリングの上端に解放自在に係合させる係合手段と、
移送アセンブリとドリルストリングとの間でダウンホールツールを移送させる移送手段と、
を含むシステムが提供される。

先に示した如く、本発明は、深さ約２００メートル未満、より好ましくは約１００メートル未満、例えば約５０メートルの比較的浅い穿孔掘削において特に使用される。それら穿孔の水深はその場における任意水深であり得る。代表的には、水深は２００メートル以上、より代表的には５００メートル以上である。本発明は１０００メートル以上の水深、例えば２０００メートルまでの水深において有益に使用され得る。それ以上の水深における作業も可能である。

先に説明した如く、海底に穿孔を遠隔掘削する本システムは、長い掘削パイプを収蔵し且つドリルストリングに組み立てるための手段を、遠隔掘削ユニットあるいはその付近に含む。先に説明した比較的浅い穿孔を、予備組み立てドリルストリング、つまり、水上船舶上で組み立て、海底上の遠隔掘削ユニットに降下させた予備組み立てドリルストリングを用いて掘削可能であることが見出された。

従って、本発明の更に他の様相によれば、海底位置で地中穿孔を掘削するシステムであって、
所望深さに穿孔を掘削するに十分な長さの予備組み立てドリルストリングと、
前記予備組み立てドリルストリングを使用して穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
水上と、海底位置の掘削ユニットとの間の可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、
移送アセンブリをドリルストリングの上端に解放自在に係合させる係合手段と、
ダウンホールツールを移送アセンブリとドリルストリングとの間で移送させる移送手段と、
を含むシステムが提供される。

遠隔掘削作業において予備組み立てドリルストリングを使用できる点は有益である。海底位置で掘削パイプセクションからドリルストリングを組み立てる構成の遠隔掘削ユニットを使用する既知システムは、掘削パイプセクションを組み立てるに十分なトルクでドリルストリングを回転させる手段を使用する必要がある。このトルクは、掘削時にドリルストリングを回転させるに要するそれより著しく高い。予備組み立てドリルストリング、例えば、水上船舶で組み立て且つ提供されるドリルストリングを使用すれば遠隔掘削ユニットの複雑さが低減され、掘削ユニットのサイズ及びコストが低減される。詳しくは、本発明における予備組み立てドリルストリングの使用は、遠隔掘削ユニットの接地面減少及びサイズ小型化を可能とし、かくして、掘削ユニットの取扱い、展張、及び回収をより容易化させる。

作業に際し、予備組み立てドリルストリングは遠隔掘削ユニットと共に海底に展張され、あるいは遠隔掘削ユニットを海底の掘削位置に敷設した後、海底に展張され得る。使用に際し、ドリルストリングは掘削ユニットから上方に伸延され、掘削作業の進行に従い、掘削ユニットの作用下に降下され、穿孔内に導入される。掘削ユニット上方でのドリルストリングの旋回あるいは波打ち動作傾向を低下させるため、ドリルストリングにガイド部材を設け得る。海底設備に、水上と遠隔掘削ユニットとの間を伸延するガイドアセンブリを設けた本発明のある実施形態において、先に説明した如く、ドリルストリングにガイドアセンブリと可動自在に係合するガイド部材を設けるのが有益である。これら部材は、先に説明した如く移送アセンブリ上にガイド部材を設ける場合と類似態様下に構成し得る。

上述した如く、移送アセンブリはドリルストリング上端と好ましく係合する。好ましい構成において、ドリルストリング上端は、１つあるいは１つ超のガイド部材を有するガイド部材アセンブリと、移送アセンブリを受けるドッキングステーション等の係合アセンブリとを含む。

ドリルストリングの上端は掘削作業により、例えば、ドリルストリングに掘削泥供給源が提供され得るよう、泥スイベル及び弁アセンブリ等の１つあるいは１つ超のスイベル及び又は弁を更に含み得る。それらの構成も斯界に既知である。
あるいは、ガイド部材を設けるのに加え、ドリルストリングに、ドリルストリングを引張してその旋回あるいは波打ち動作傾向を低減させる引張手段、例えば浮力アセンブリを付設し得る。好適な浮力アセンブリは斯界に既知である。

掘削作業中にコアサンプルが採取され、分析用に水上に回収される。本発明ではコアサンプルは掘削作業進行中に回収され、かくして、オペレータはコアサンプルを分析し、且つ、掘削作業及びその進行をリアルタイム表示させ得る。コアサンプルはドリルストリング内の圧力下に採取されることを認識されたい。コアサンプルが圧力変化に敏感であり得る場合がある。詳しくは、コアサンプルをドリルストリングから水上に回収した際の有意の圧力低下はサンプルを損傷させ得る。

従って、本発明の他の様相によれば、海底位置に地中穿孔を掘削し、コアサンプルを回収するシステムであって、
予備組み立てドリルストリングを使用して穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
水上と、海底位置の掘削ユニットとの間を可動の内側管移送アセンブリにして、内側管を受ける容器を含み、前記容器が、内側管をその内部に保持し且つ定圧下に維持する圧力シール性ハウジングを含む内側管移送アセンブリと、
ドリルストリングからハウジングに内側管を移送させるための、内側管移送アセンブリに解放自在に係合及びシールする係合手段と、
内側管移送アセンブリとドリルストリングとの間で内側管を移送させる移送手段と、
を含み、
海底の周囲圧力下に内側管がドリルストリングからハウジングに移送され得るシステムが提供される。

本発明の本様相における内側管移送アセンブリは以下に一般に説明される如きものであり、ハウジングを有する容器を含んでいる。ハウジングは圧力シール性であり、かくして、ハウジングは、特に、内側管が海底の掘削ユニットから水上に移動する間、シールされ且つハウジング内圧力が維持され得る。ハウジングシール用の任意の好適な手段を使用し得、好適な弁及びシールは斯界に既知である。詳しくは、移送アセンブリには、ドリルストリングからハウジングへと内側管をドリルストリング圧力下に移動させ得る弁を設け得る。

移送アセンブリには、掘削ユニットあるいはドリルストリングと係合して、ドリルストリングの端部位置のそれより高い水圧下に内側管をドリルストリングからハウジングに回収するための、ドッキングステーション等の解放自在の係合手段が設けられる。
本システムのその他の特徴は以下に説明される如くである。詳しくは本システムは、先に説明した如く、内側管移送アセンブリとドリルストリングとの間の内側管を交換可能とする好ましい構成を有する。

本発明の他の様相によれば、海底位置で地中穿孔を遠隔掘削するための設備であって、
水上に配置した水上船舶と、以下に説明する如きシステムとを含む設備が提供される。

本発明の本システムの運転に際し、遠隔掘削ユニットが既知様式下に海底上に展張される。掘削作業中に既知様式下にコアサンプリングが実施される。本発明の本システムによれば、例えば、先に説明した如く周囲水圧下においてドリルストリングから水上船舶にコアサンプルを回収可能である。本発明の本システムの特定様相において、ドリルストリング内の、コアサンプルを収納する内側管は、内側管とサンプルとが水上に回収される状態下に、移送アセンブリにより配送される空の内側管と交換され得る。コアサンプルが水上に移送される間、空の内側管を用いて掘削が継続され得る。あるいは、オペレータはコアサンプルが水上で分析されるまで掘削ユニットを停止させるよう選択し得る。しかしながら、分析完了後、掘削は即座に再開され得、ドリルストリング内に配置された空の内側管を用いてサンプリングが継続され得る。

本発明の更に他の様相によれば、海底位置で地中穿孔を掘削する方法であって、
海底上に掘削ユニットを提供するステップ、
水上位置から掘削ユニットを遠隔操作することにより、ドリルストリングを用いて掘削作業を実施するステップ、
掘削作業中に第１内側管内にコアサンプルを回収するステップ、
移送アセンブリにより海上から掘削ユニットに第２内側管を移送するステップ、
ドリルストリングから移送アセンブリに第１内側管を回収するステップ、
移送アセンブリからドリルストリングに第２内側管を移送するステップ、
移送アセンブリにより第１内側管を水上に移送するステップ、
掘削作業を継続して第２内側管内にコアサンプルを回収するステップ、
を含む方法が提供される。

本方法は、コアサンプルを収納する第１内側管をドリルストリングから移送アセンブリに回収し、移送アセンブリからドリルストリングに第２内側管を配送するステップを含む。これにより、第２内側管を使用して掘削及びサンプリングを継続し得る。第１及び第２の各内側管は任意オーダーにおいてドリルストリングを出入りし得る。第１内側管を、第２内側管が移送アセンブリから展張される以前に移送アセンブリに回収することが好ましい。１実施形態において、第２内側管の解放は第１内側管が移送アセンブリ内の保持位置に移動することにより開始される。他の実施形態では第２内側管の解放は移送アセンブリ内の圧力増大により起動される。

移送アセンブリは掘削ユニットに係合あるいはドックする。より好ましくは、移送アセンブリはドリルストリング、特に、ドリルストリング上端と係合する。掘削作業では先に説明した如く好ましくは予備組み立てドリルストリングを用い、当該ドリルストリングが使用時に掘削ユニットから上方に伸延される。この場合、移送アセンブリは予備組み立てドリルストリング上端と係合する。

従って、本発明の更に他の様相によれば、海底に地中穿孔を掘削する方法であって、
海底上に掘削ユニットを提供するステップ、
水上から掘削ユニットを遠隔操作することにより、予備組み立てドリルストリングを使用して掘削作業を実施するステップ、
掘削作業中にダウンホールツールを使用するステップ、
移送アセンブリにドリルストリング上端を係合させるステップ、
ダウンホールツールをドリルストリングから移送アセンブリに回収するステップ、
移送アセンブリによりダウンホールツールを水上に移送するステップ、
を含む方法が提供される。
特に感圧性のコアサンプルである場合、回収したコアサンプルを、掘削作業中にドリルストリング内のそれより高圧下にコアサンプルを維持することが有益であり得る。

従って、本発明の更に他の様相によれば、海底に地中穿孔を掘削する方法であって、
海底上に掘削ユニットを提供するステップ、
水上から掘削ユニットを遠隔操作することにより、ドリルストリングを使用して掘削作業を実施するステップ、
掘削作業中に、ドリルストリング内の流体圧力下に内側管内にコアサンプルを回収するステップ、
ドリルストリング内の流体圧力下に内側管をドリルストリングから内側管移送アセンブリに回収するステップ、
第１内側管を、ドリルストリング内の流体圧力下に維持する間、内側管移送アセンブリにより水上に移送するステップ、
を含む方法が提供される。

海底で穿孔を遠隔掘削するためのシステムであって、リアルタイムでのコアサンプリング用の内側管の送給及びコアサンプルの水上回収を可能とする、詳しくは、掘削進行の継続中におけるコアサンプリングを可能とするシステム等が提供される。

図１は、海底位置で地中穿孔を遠隔掘削するための設備の概略図である。 図２は、図１の掘削ユニット及び移送アセンブリの側方断面図である。 図３は、図１の設備で使用する移送アセンブリの部分断面図である。 図４ａ−４ｅは、図３の移送アセンブリのハウジングアセンブリの長手方向断面図である。 図５ａは、図２に示す設備の、作業の第１ステージにおける側方断面図である。 図５ｂは、図２に示す設備の、作業の第２ステージにおける側方断面図である。 図５ｃは、図２に示す設備の、作業の第３ステージにおける側方断面図である。 図５ｄは、図２に示す設備の、作業の第４ステージにおける側方断面図である。 図５ｅは、図２に示す設備の、作業の第５ステージにおける側方断面図である。 図５ｆは、図２に示す設備の、作業の第６ステージにおける側方断面図である。 図５ｇは、図２に示す設備の、作業の第７ステージにおける側方断面図である。 図６ａは、図２に示す設備の、予備組み立てドリルストリングを使用する掘削作業の１ステージにおける側方断面図である。 図６ｂは、図２に示す設備の、予備組み立てドリルストリングを使用する掘削作業の１ステージにおける側方断面図である。

図１を参照するに、海底位置で地中穿孔を遠隔掘削する設備が略示されている。設備は全体を２で示され、海、海洋、湖あるいはその他水体（以下、‘海’と称する）の水面６に位置付けた水上船舶４を含んでいる。遠隔掘削ユニット８は穿孔１２の掘削位置の海底１０上に配置される。引張した複数のケーブル１６を含むガイドアセンブリ１４が、遠隔掘削ユニット８と水上船舶４との間に伸延される。移送アセンブリ２０がガイドアセンブリ１４に可動状態下に係合され、水上船舶４と海底１０上の設備との間を、水上船舶４から伸延し且つ水上船舶４で制御されるワイヤラインウィンチケーブル２２により移動する。

図２を参照するに、海底１０位置の設備の側方断面図が示される。設備は全体を１０２で示され、既知様式下に海底１０上に位置付けた遠隔操作自在の掘削ユニット１０４を含んでいる。掘削ユニット１０４は、ベース部１０６と、このベース部から上方に延びる支持フレームアセンブリ１０８とを含む。垂直方向のドリルストリング１１２が貫く既知形態のクランプ及びチャックアセンブリ１１０がベース部１０６上の実質的に中央に取り付けられる。ドリルストリング１１２は、螺刻付きジョイント１１６により既知様式下に組み立てた複数の掘削パイプセクション１１４を含む。

図２に示す実施形態において、ドリルストリング１１２は予備組み立て、即ち、掘削パイプセクション１１４が水上船舶上で被掘削穿孔の深さに等しい長さのドリルストリングを構成するよう組み立てられる。次いでドリルストリングが海底に降下される。予備組み立てドリルストリングは、掘削ユニット展張に従い、掘削ユニットと共に海底に降下され得る。あるいは、ドリルストリングを海上で組み立て、掘削ユニットを海底上に配置した後、例えば、以下に説明する引張した複数のケーブル等のガイドアセンブリを用いて掘削ユニットに降下させ得る。

掘削ユニット１０４は、ベース部１０６から垂直方向に伸延してパワースイベル１２０を支持する一対のハイドロリック送りラム１１８を更に含む。作業に際し、クランプ及びチャックアセンブリ１１０、送りラム１１８、パワースイベルが協働してドリルストリング１１２を、ＷＯ２０１１／１６１４１５に記載されるような既知様式下に回転及び穿孔内へ前進させる。
従来設計のドリルビットが、穿孔掘削用ドリルストリング１１２の下端に装着される。掘削中、コアサンプルが既知様式下にドリルストリング内の内側管を使用して採取される。

図１に示す如く、離間した複数のガイドケーブル１２２の下端が掘削ユニット１０４の支持フレームアセンブリ１０８に連結され、水上船舶へと全体に垂直に伸延される。ガイドケーブル１２２は水上船舶から既知様式下に引張され、且つ、移送アセンブリを以下に説明するように案内するガイドアセンブリを提供する。

掘削ユニット１０４は支持フレームアセンブリ１０８の上方部分に隣り合って設けられ、その漏斗状のビットガイド１２４が、水上船舶から降下されたビット及びドリルストリングを、パワースイベル１２０内に、次いでクランプ及びチャックアセンブリ１１０内に案内する。

設備はドリルストリング１１２を使用して穿孔を掘削する。作業に際し、図２に示すように、ドリルストリングを掘削ユニットを通して垂直に伸延させ、掘削ユニットから上方に突出させる。ドリルストリング１１２はその上端位置に従来形態の泥スイベル１２６を含む。アンビリカルホース１２８を水上船舶から開放水域を通してドリルストリングに延ばし、泥スイベルに連結する。掘削作業の必要に応じて、やはり既知の様式下にアンビリカルホース１２８及びドリルストリング１１２を通して穿孔に掘削用泥が提供される。
ドリルストリング１１２の上端には、ドリルストリング上端をシールする手段を提供する弁１３０が更に設けられる。

ドリルストリング１１２は、例えば、掘削作業中の回転及び水流作用等に起因する旋回及び波打ちを生じる。従って、ドリルストリング１１２を安定化させるために、ドリルストリング上端位置に上方ドリルストリングガイドアセンブリ１３２と、掘削ユニット１０４の支持フレームアセンブリ１０８に隣り合うビットガイド１２４の領域には下方ドリルストリングガイドアセンブリ１３４を共に設ける。各ドリルストリングガイドアセンブリ１３２、１３４は、夫々のガイドケーブル１２２の半径方向外側に伸延し、各ケーブルの周囲を伸延する、全体に管状のガイド１３８内で終端し、かくしてドリルストリングガイドの、従ってドリルストリングの、ケーブルに沿っての移動を許容する横方向アーム１３６を含む。

上方ドリルストリングガイド１３２はその上部に、以下に説明する如く移送アセンブリをドッキングさせ得且つ弁１３０を通してのドリルストリング１１２の内部へのアクセスを提供するドッキングステーション１４０が設けられる。
泥スイベル１２６は、泥スイベルより下方のドリルストリング部分を泥スイベルより上方のアセンブリから回転に関して隔絶させ、かくして、泥スイベルより下方のドリルストリング部分は掘削ユニット内でパワースイベル１２０により自由回転し、他方、ドリルストリング弁１３０、上方ドリルストリングガイドアセンブリ１３２、及びドッキングステーションは静止状態に維持される。

図２には移送アセンブリが全体を２０２で示され、図３にはその詳細が示される。移送アセンブリ２０２は、内側管を受けるための全体に円筒状のハウジングアセンブリ２０４を含む。ハウジングアセンブリ２０４は、上方ハウジング部分２０８と、下方ハウジング部分２１０とを有する主ハウジング２０６を有する。ハウジングアセンブリ２０４は、下方ハウジング部分２１０に隣り合うが下方ハウジング部分２１０に対して開放された二次ハウジング２１２を更に含む。ハウジングアセンブリ２０４の当該構成は図４ａ〜４ｅにより明瞭に示される。図４ａ〜４ｅに示されるように、上方ハウジング部分２０８は内側管を収受するサイズを有する。同様に、二次ハウジング２１２は内側管を収受するサイズを有する。主及び二次の各ハウジング２０６、２１２は相互に対して開放される。主ハウジング２０６の上方ハウジング部分２０８の線Ａ−Ａに沿った横断面と、下方ハウジング部分２１０及び二次ハウジング２１２の線Ｂ−Ｂに沿った横断面とが図４ｅに示される。

二次ハウジング２１２の上方部分には、内側管の上端を位置付け且つ維持するスリーブ２１４が設けられる。二次ハウジング２１２の下方部分には解放自在のラッチアセンブリ２１６が設けられる。図４ａに示されるように、ラッチアセンブリ２１６は、内側管のベース部を二次ハウジング２１２内で保持する第１位置にある。ラッチアセンブリ２１６は、例えば内側管を主ハウジング２０６内で上昇させてトリガー機構を起動させることにより、あるいは圧力起動式トリガーにより解放され、重力作用下に二次ハウジング２１２から内側管を落下させ得る。圧力起動式トリガーは、例えば、ドリルストリング内に泥をポンピングし、弁を適宜に位置決めすることによりハウジングアセンブリの内部をドリルストリング内の流体圧に露呈させることで作動され得る。
二次ハウジング２１２の下端位置の傾斜壁部分２１８が、主ハウジング２０６内に落下する内側管を案内し、内側管はこの主ハウジングからハウジングアセンブリを出る。この作業シーケンスを以下に詳しく説明する。

図３を再度参照するに移送アセンブリ２０２が示され、その下端位置に下方ガイドアセンブリ２２０を、その上端位置には上方ガイドアセンブリ２２２を更に含んでいる。各ガイドアセンブリ２２０、２２２は、各ガイドケーブル１２２へと半径方向外側に延び、各ケーブルの周囲を伸延する全体に管状のガイド２２６に於て終端する横方向アーム２２４を含む。これにより移送アセンブリ２０２の、水上船舶と海底位置の掘削ユニットとの間のケーブルに沿った且つその間での移動が可能となる。

移送アセンブリ２０２は水上船舶から延びるワイヤラインウィンチケーブル２３０により支持され且つ移動される。ワイヤラインウィンチケーブル２３０は上方ガイドアセンブリ２２２を貫いて伸延し、ハウジングアセンブリ２０４に入る。ワイヤラインウィンチケーブルの、ハウジングアセンブリ２０４内の下端上にオーバーショット２３２が載置される。

移送アセンブリ２０２はハウジングアセンブリ２０４を有する構成とされ得、その結果、その内部の内側管は周囲流体圧に露呈される。先に説明したように、ハウジングアセンブリ２０４内の圧力は、移送アセンブリが水上船舶と掘削ユニットとの間で移動するに従い静水圧変化と共に変化する。感圧性コアサンプルの場合、移送アセンブリ２０２はハウジングアセンブリをシールし得る構成とされ得る。この構成では、パッキン箱２３４内のシールが上方ガイドアセンブリ２２２内でワイヤラインウィンチケーブルの周囲に設けられ、かくしてハウジングアセンブリ２０４の上端位置に流体密シールを提供する。以下に説明するように、シールは、ワイヤラインウィンチケーブル２３０の貫通移動を許容し、オーバーショットの展張及び使用を許容すべきである。ハウジングアセンブリ２０４の下端をシールする弁（明瞭化のために図示せず）が設けられる。以下に説明するように、弁は、ワイヤラインウィンチケーブル、オーバーショット、及び内側管の貫通を許容すべきである。

ハウジングアセンブリ２０４には、圧力の制御及び解放のためのボール弁２３６及び逆止弁２３８が更に設けられる。
本発明の本実施例の設備の運転が図５ａ〜図５ｇに記載される。図５ａ〜図５ｇには以下の如き運転上の７つの主要ステージが示される。

図５ａを参照するに、第１ステージにおける掘削作業状況が示され、既知様式下に運転される掘削ユニット１０４がドリルストリング１１２を回転及び進行させ、穿孔を掘削している。ドリルストリング１１２の上端の弁１３０は閉鎖される。やはり従来の掘削プラクティスに従い、掘削泥が泥スイベル１２６を通してドリルストリング１１２に提供される。掘削作業中、移送アセンブリ２０２が水上船舶からワイヤラインウィンチケーブル２３０によりガイドケーブル１２２に沿って降下される。移送アセンブリ２０２は二次ハウジング２１２内に空の内側管３００を保持している。

図５ｂを参照するに、第２ステージにおいて、移送アセンブリ２０２がドリルストリングの上端位置のドッキングステーション１４０上に載置される。従来様式下に、ドリルストリング１１２内に配置した内側管３０２内の穿孔からコアサンプルが収集される。
図５ｃを参照するに第３ステージにおいて、コアサンプルがドリルストリング内の内側管３０２内に収集される。掘削が停止される。ハウジングアセンブリ２０４内からケーブルをドリルストリング内に下降させることにより、ワイヤラインウィンチケーブル２３０の端部でオーバーショット２３２が展張される。図５ｃではオーバーショット２３２は内側管３０２の上端と係合した状態で示される。

図５ｄを参照するに、第４ステージにおいて、コアサンプルを有する内側管３０２が移送アセンブリ２０２のハウジングアセンブリ２０４に回収される。これは、ワイヤラインウィンチケーブル２３０及びオーバーショット２３２を内側管３０２と共に上昇させることで達成される。図５ｄに示すように、内側管３０２は主ハウジング２０６内を上方に通過し、二次ハウジング２１２内に保持される空の内側管３００を通過する。
図５ｅを参照するに、第５ステージにおいて、サンプルを有する内側管３０２が主ハウジング２０６の上方ハウジング部分２０８内に完全に回収されている。この位置は図４ａに詳しく示される。

図５ｆを参照するに、第６ステージにおいて、空の内側管３００が解放され、重力作用下に二次ハウジング２１２から落下し、ドリルストリング１１２にその上端から入る。コアサンプルを収納する内側管３０２と、空の内側管３００とにおける移送アセンブリ２０２のハウジングアセンブリ２０４に関する進／退動作が図４ａ〜図４ｄに詳しく示される。

図５ｇを参照するに、第７ステージにおいて、空の内側管３００が穿孔内のドリルストリング１１２の下端に移動される。これは、重力作用下に、及び又は、加圧掘削泥のポンピングにより実施され得る。空の内側管３００が移送アセンブリ２０２のハウジングアセンブリ２０４を離れた後、ドリルストリング１１２の上端位置の弁１３０が速やかに閉鎖される。ハウジングアセンブリ２０４が必要に応じてシールされ、移送アセンブリ２０２がワイヤラインウィンチケーブル２３０によりドッキングステーションから上昇され、水上船舶に回収される。

空の内側管３００がドリルストリング１２２の下端に到達後、速やかに掘削を再開し得る。あるいは、オペレータが作業前にコアサンプルを分析する必要がある場合はコアサンプルが水上に回収されるまで掘削を中断し得る。しかしながら、設備はオペレータのコアサンプル分析の完了後、速やかに且つ内側管を掘削ユニットに戻す必要なく掘削を再開する状況にある。

必要であれば移送アセンブリ２０２をワイヤラインウィンチケーブルから外し、フィッシングツールあるいはその他を装着し得る。それらツールは斯界に周知である。次いでこのツールをガイドケーブル１２２を用いて海底に展張させ、ドリルストリング１１２の上端上にラッチ止めする。保守及び点検のために海底フレームクランプを解放し、パワースイベル１２０を伴うドリルストリング１１２、クランプ及びチャックアセンブリ１１０及びフィードフレームを水上に回収し得る。あるいは、例えば、ドリルビットを交換するために、海底のフレームクランプを係合させ且つクランプ及びチャックアセンブリ１１０を解放し、ドリルストリング１１２のみを海上に回収し得る。この場合、掘削ユニット１０４のフレームは海底上に然るべく維持され、かくして既に掘削した穿孔への急速再導入が許容される。

上述したように、本発明のシステムは予備組み立てドリルストリングと共に使用するために特に好適である。図６ａ及び図６ｂを参照するに、予備組み立てドリルストリングを用いる掘削作業の開始及び終了の両運転時における設備状況が示される。作業に際し、ドリルストリングは水上船舶上で被掘削穿孔の深さに相当する長さに組み立てられる。図に示した実施形態では長さ５０メートルの予備組み立てドリルストリングが使用される。水上船舶上で取扱及び組み立て可能な最大長までのその他長さのドリルストリングを使用し得る。

詳しくは、図６ａでは掘削作業は開始準備完了状況にある。予備組み立てドリルストリング１１２が海底上の掘削ユニット１０４から垂直上方に伸延される。図示の如く、本発明の本システムは、移送アセンブリ２０２がドリルストリング上端上のドッキングステーション１４０上に載置されると運転可能となる。図６ｂを参照するに、掘削が完了し、ドリルストリング１１２は海底１０の穿孔内に完全に伸延される。掘削作業を通し、ドリルストリング１１２の上端は掘削ユニット１０４に接近し、移送アセンブリ２０２はガイドケーブル１２２に沿って更に移動してドッキングステーション１４０と係合する。図６ａ及び図６ｂに示される如き本発明の本システムは、広汎な長さの予備組み立てドリルストリングを収受可能であり、かくして、多種類の掘削及びコアサンプリング作業を実施可能である。

４ 水上船舶
６ 水上
８ 遠隔掘削ユニット
１０ 海底
１２ 穿孔
１４ ガイドアセンブリ
１６ ケーブル
２０ 移送アセンブリ
２２ ワイヤラインウィンチケーブル
１０４ 掘削ユニット
１０６ ベース部
１０８ 支持フレームアセンブリ
１１０ チャックアセンブリ
１１２ ドリルストリング
１１４ 掘削パイプセクション
１１６ ジョイント
１１８ ラム
１２０ パワースイベル
１２２ ガイドケーブル
１２４ ビットガイド
１２６ 泥スイベル
１２８ アンビリカルホース
１３０ ドリルストリング弁
１３２ 上方ドリルストリングガイドアセンブリ
１３４ 下方ドリルストリングガイドアセンブリ
１４０ ドッキングステーション
２０２ 移送アセンブリ
２０４ ハウジングアセンブリ
２０６ 主ハウジング
２０８ 上方ハウジング部分
２１０ 下方ハウジング部分
２１２ 二次ハウジング
２１４ スリーブ
２１６ ラッチアセンブリ
２１８ 傾斜壁部分
２２０ 下方ガイドアセンブリ
２２２ 上方ガイドアセンブリ
２２４ 横方向アーム
２２６ ガイド
２３０ ワイヤラインウィンチケーブル
２３２ オーバーショット
２３６ ボール弁
２３８ 逆止弁
３００ 空の内側管
３０２ 内側管

Claims (34)

1. 海底位置で地中穿孔を掘削するためのシステムであって、
   ドリルストリングを用いて穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
   水上と、海底位置の掘削ユニットとの間を可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、
   第１ダウンホールツールをドリルストリングから移送アセンブリに移送する第１移送手段と、
   第２ダウンホールツールを移送アセンブリからドリルストリングに移送する第２移送手段と、
   を含み、
   第１及び第２の前記移送手段が、水上から掘削ユニットへの移送アセンブリの単一回展張により、第１ダウンホールツールをドリルストリングから回収し、且つ、第２ダウンホールツールをドリルストリングに配送するよう作動自在のシステム。
2. ダウンホールツールが、コアサンプルを受け且つ保持する内側管である請求項１に記載のシステム。
3. 遠隔掘削ユニットから伸延するガイドアセンブリを更に含み、移送アセンブリにはガイドアセンブリと係合するガイド手段が設けられる請求項１又は２に記載のシステム。
4. ガイドアセンブリが１つあるいは複数の引張したガイドを含む請求項３に記載のシステム。
5. 各ガイドがケーブルである請求項４に記載のシステム。
6. 移送アセンブリのガイド手段が複数のガイド部材を含む請求項３〜５の何れかに記載のシステム。
7. 移送アセンブリがその上端部に第１ガイド部材を含み、その下端部に第２ガイド部材を含む請求項６に記載のシステム。
8. 移送アセンブリの容器が、第１ダウンホールツール及び第２ダウンホールツールを共に保持する構成を有する請求項１〜７の何れかに記載のシステム。
9. 移送アセンブリの容器がハウジングを含み、１つあるいは１つ超のダウンホールツールがハウジング内に維持される請求項１〜８の何れかに記載のシステム。
10. ハウジングが、各ダウンホールツールを保持する構成を何れも有する主ハウジング部分及び二次ハウジング部分を含む請求項９に記載のシステム。
11. 容器が、外部流体圧に対してシールされ、且つ、所定圧力下にその内部にダウンホールツールを保持する構成を有する請求項１〜１０の何れかに記載のシステム。
12. 所定圧力がドリルストリング位置の周囲海底圧力である請求項１１に記載のシステム。
13. 容器が、第１ダウンホールツールを保持する第１部分と、第２ダウンホールツールを保持する第２部分とを含む請求項１〜１２の何れかに記載のシステム。
14. 第１部分が、ドリルストリングから回収したダウンホールツールを受ける構成を有し、第２部分が、ドリルストリングにダウンホールツールを配送する構成を有する請求項１３に記載のシステム。
15. 第１部分へのダウンホールツール回収が、第２部分からのダウンホールツール解放をトリガーとして生じる請求項１４に記載のシステム。
16. 移送アセンブリが第１移送手段を含む請求項１〜１５の何れかに記載のシステム。
17. 第１移送手段が、移送アセンブリからドリルストリング内に展張してダウンホールツールを回収するオーバーショットである請求項１６に記載のシステム。
18. 移送アセンブリが第２移送手段を含む請求項１〜１７の何れかに記載のシステム。
19. 第２移送手段が、ダウンホールツールを容器内に保持する解放自在の保持手段を含む請求項１８に記載のシステム。
20. 第２移送手段が、上昇した流体圧力の作用下に容器からダウンホールツールを解放させるよう作動し得る請求項１８に記載のシステム。
21. 移送アセンブリがドリルストリングと係合自在である請求項１〜２０の何れかに記載のシステム。
22. 移送アセンブリがドリルストリングの上端と係合自在である請求項２１に記載のシステム。
23. ドリルストリングが予備組み立てドリルストリングである請求項１〜２２の何れかに記載のシステム。
24. 海底位置で地中穿孔を掘削するシステムであって、
    予備組み立てドリルストリングを用いて穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
    水上と、海底上に位置付けた掘削ユニットとの間を可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、
    移送アセンブリをドリルストリング上端に解放自在に係合させる係合手段と、
    移送アセンブリとドリルストリングとの間でダウンホールツールを移送させる移送手段と、
    を含むシステム。
25. 海底位置で地中穿孔を掘削するシステムであって、
    所望深さに穿孔を掘削するに十分な長さの予備組み立てドリルストリングと、
    前記予備組み立てドリルストリングを使用して穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
    水上と、海底位置の掘削ユニットとの間の可動の移送アセンブリにして、ダウンホールツールを受ける容器を含む移送アセンブリと、
    移送アセンブリをドリルストリングの上端に解放自在に係合させる係合手段と、
    ダウンホールツールを移送アセンブリとドリルストリングとの間で移送させる移送手段と、
    を含むシステム。
26. 海底位置に地中穿孔を掘削し、コアサンプルを回収するシステムであって、
    予備組み立てドリルストリングを使用して穿孔を掘削するよう水上から遠隔操作し得る海底位置用の掘削ユニットと、
    水上と、海底位置の掘削ユニットとの間を可動の内側管移送アセンブリにして、内側管を受ける容器を含み、前記容器が、内側管をその内部に保持し且つ定圧下に維持する圧力シール性ハウジングを含む内側管移送アセンブリと、
    ドリルストリングからハウジングに内側管を移送させるための、内側管移送アセンブリに解放自在に係合及びシールする係合手段と、
    内側管移送アセンブリとドリルストリングとの間で内側管を移送させる移送手段と、
    を含み、
    海底の周囲圧力下に内側管がドリルストリングからハウジングに移送され得るシステム。
27. 海底位置で地中穿孔を遠隔掘削するための設備であって、
    水面に配置した水上船舶と、請求項１〜２６の何れかに記載したシステムとを含む設備。
28. 海底位置で地中穿孔を掘削する方法であって、
    海底上に掘削ユニットを提供するステップ、
    水上位置から掘削ユニットを遠隔操作することにより、第１ダウンホールツールを内部に有するドリルストリングを用いて掘削作業を実施するステップ、
    移送アセンブリにより海上から掘削ユニットに第２ダウンホールツールを移送するステップ、
    ドリルストリングから移送アセンブリに第１ダウンホールツールを回収するステップ、
    移送アセンブリからドリルストリングに第２ダウンホールツールを移送するステップ、
    移送アセンブリにより第１ダウンホールツールを水上に移送するステップ、
    第２ダウンホールツールを用いて掘削作業を継続するステップ、
    を含む方法。
29. 第１及び第２の各ダウンホールツールが、コアサンプルを保持するための内側管である請求項２８に記載の方法。
30. 第１内側管がコアサンプルを収納し、第２内側管が空である請求項２９に記載の方法。
31. 海底に地中穿孔を掘削する方法であって、
    海底上に掘削ユニットを提供するステップ、
    水上から掘削ユニットを遠隔操作することにより、予備組み立てドリルストリングを使用して掘削作業を実施するステップ、
    掘削作業中にダウンホールツールを使用するステップ、
    移送アセンブリにドリルストリング上端部を係合させるステップ、
    ダウンホールツールをドリルストリングから移送アセンブリに回収するステップ、及び
    移送アセンブリによりダウンホールツールを水上に移送するステップ、
    を含む方法。
32. ダウンホールツールが、コアサンプル保持用の内側管である請求項３１に記載の方法。
33. ドリルストリングが、予備組み立てドリルストリングである請求項３１あるいは３２に記載の方法。
34. 海底に地中穿孔を掘削する方法であって、
    海底上に掘削ユニットを提供するステップ、
    水上から掘削ユニットを遠隔操作することにより、ドリルストリングを使用して掘削作業を実施するステップ、
    掘削作業中に、ドリルストリング内の流体圧下に内側管内にコアサンプルを回収するステップ、
    ドリルストリング内の流体圧下に内側管をドリルストリングから内側管移送アセンブリに回収するステップ、及び
    第１内側管を、ドリルストリング内の流体圧下に維持する間に、内側管移送アセンブリにより水上に移送するステップ、
    を含む方法。

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