JP3919786B2 - 井戸用スクリーン - Google Patents

Description

本発明は井戸用スクリーンにかかり、殊に仕上げ効率を向上させたものに関する。

鑿井に際しては削孔壁面の崩落を防ぐため泥水を使用した掘削が行われるのが一般的である。泥水に含まれる泥土は削孔壁面に付着して泥壁を形成し、削孔壁面の崩落を防ぐ作用を果たすが、この泥壁は水の流通を阻害するので、井戸の完成のためには排除されなければならない。削孔が終わると、この削孔内にケーシングやスクリーンを順次接続しながら吊り降ろして行く。このケーシングやスクリーンを順次接続したものをストリングと称している。このストリングの外周面と削孔内壁面との間に所定の粒径の砂利を充填した後に仕上げ作業を行ってこの泥壁を排除している。本願出願人もこの仕上げ作業に関連して、先に「パーシャルサージングブロック」と題する特許第２８８１１２５号を取得している。

このパーシャルサージングブロック工法は、井戸ケーシング内に沈積した土砂等を排除するベーリング作業に続いて行われる作業である。このパーシャルサージングブロックは、筒体の一端部の外周にスクリーンの内径に近接する弾性パッカーを設けると共に、このパッカーと筒体の軸線上で間隔を保って端部側にこの筒体の外径より大でかつこのスクリーンの内径に近接する外径の円形断面の重錘部を設けてある。そして、このパッカー、一端部及び重錘部により現出した環状の空積を、この一端部に放射方向へ開けたウォーターポートを通して筒体の内部に配設した開閉弁に連通させた構成である。このパーシャルサージングブロックに上下運動を与える。上昇時には開閉弁が水圧や重力で閉じてその下方に真空を発生させるので、帯水層内の水がスクリーン内に吸引され、その際の水流で泥壁が融解する。下降時は開閉弁が泥水の圧力で開くので、相対的に泥水は開閉弁を通って筒体の上部へ流れることになり、パーシャルサージングブロックの次の上昇工程で再び開閉弁の下方に真空を発生させる工程を繰り返す。
特許第２８８１１２５号公報

実用上のスクリーンは、円周上に間隔を保って配置された複数の平行するロッドと、これらのロッドの外面側を螺旋状にかつ集水間隙を保って巡り各ロッドと各交差部で溶接されたワイヤーと、これらのロッドの両端に溶接された短管で構成されている。スクリーンの内径はその中心を通る直線上で相対するロッド間の寸法となり、外径は同様にワイヤー外面間の寸法となる。

スクリーンのこの内径と外径の差、仮にこの差をスクリーンの厚さと称すれば、この厚さの大小は、サージングによる吸引作用に大きな影響をもたらす。この厚さが大きいと、この厚さが形成する容積からこの容積内で占めるロッドとワイヤーの体積を差し引いた容積も大となり、当然その容積内に充満している流体の体積も大となる。パーシャルサージングブロックの所定の昇降速度における一吸引工程の流体吸引量も決まっている。この厚さが厚いと、その吸引量のかなりの部分をこの厚さ内の流体が占めてしまい、スクリーンの外部、即ち帯水層からスクリーン内部に吸引する水の量が減るので、泥壁の溶解効率も低下する。

更に、スクリーンの厚さが大きいと、ワイヤーの内縁、隣接するロッド間及び内周線（前記スクリーン内径を直径とする円）とで囲まれた空間の断面（以下ロッド間面と称す）の面積が大きくなる。パーシャルサージングブロック工法による仕上げを行うとき、仕上げの最初期の段階では、サージングブロックの上昇時に発生する真空部に向かって流動する水の大部分は上記ロッド間面を通るが、ロッド間面の面積が大きくそこを通過する水量が多くなる程前記真空部の真空度が上がらなくなり、泥壁の破壊が遅れることになる。

そこで本発明は、スクリーンの厚さを薄くすることにより、パーシャルサージングブロックによる吸引量の可及的に大なる部分を帯水層からの水の吸引に利用でき、仕上げの最初期の段階において早期に泥壁を破壊できる井戸用スクリーンを提供することを目的とする。

本発明にかかる井戸用スクリーンは、 異形ロッドと、ワイヤーを有している。該異形ロッドは山形断面で、その面積が円形ロッドの断面積と適合し、かつ底辺から頂点までの垂直寸法が該円形ロッドの直径より小さく、複数本の該異形ロッドが互いに平行に、該頂点を放射方向へ向け、該底辺を同一円周上に間隔を保って、配置される。該ワイヤーは螺旋状に、相互間に集水間隙を保って、複数本の該異形ロッドの該頂点間に巻回される。そして、該異形ロッドと該ワイヤーは各交差部で溶接されている。

異形ロッドは断面積が従来の円形ロッドの断面積と実質的に同じにしてあるので、異形ロッド１本あたりの耐荷力は円形ロッドと変わらず、ケーシングやスクリーンを順次接続したストリングを井内に吊り下げても、スクリーンの異形ロッドはその重量に十分耐えられる。

この異形ロッドは山形断面で、底辺から頂点までの垂直寸法が該円形ロッドの直径より小さくしてあるので、円形ロッド及びワイヤーで構成したスクリーンと同じ内径のスクリーンにこの異形ロッドとワイヤーを採用すると、スクリーン外径が円形ロッド型スクリーンより異形ロッド型スクリーンの方が小さくなる。従って、スクリーンの外径と内径の差が形成するスクリーンの厚みは異形ロッド型の方が円形ロッド型より薄くなる。

スクリーンの厚みが減少すると、その厚み内で占めるワイヤーやロッドの体積を除いた空間の容積も小さくなり、この容積に収まっている泥水等の量も少なくなる。そのため、パーシャルサージングブロックの一吸引工程における流体吸引量に占める帯水層からの水の量が大となり、泥壁の洗浄効果も増大する。また、ロッド間面の面積も小さくなり、仕上げの最初期の段階における、ロッド間面を通り真空部に向かって流動する水の量が低減し、泥壁の破壊が従来よりも早期に始まる。

本発明にかかる井戸用スクリーンの異形ロッドは山形断面で、その面積が円形ロッドの断面積と適合し、かつ底辺から頂点までの垂直寸法が該円形ロッドの直径より小さく、複数本の該異形ロッドが互いに平行に、該頂点を放射方向へ向け、該底辺を同一円周上に間隔を保って、配置される。該ワイヤーは螺旋状に、相互間に集水間隙を保って、複数本の該異形ロッドの該頂点間に巻回される。そして、該ワイヤーと各交差部で溶接されるようになっている。
この異形ロッドの作用効果は、［０００８］から［００１０］で述べた内容と同じなので、説明は省略する。

該山形断面は基部と突部を有し、該基部は長方形状を呈し、該突部は、該長方形状の相対する長辺の一方の長辺の中央部分から、他方の長辺と直角にかつ該他方の長辺と反対方向へ、突き出ていてもよい。
この場合、該突部の面積を小さくして該基部の面積を大きくすることにより、溶接の際の電流を局所に集中して電力消費を少なくでき、過剰電流を抑制して製品の品質を向上させることができる。

該一方の長辺は該他方の長辺に対し、該他方の長辺に直交する線上での該他方の長辺との寸法が、該他方の長辺の両端部分に対し該中央部分に行くに従って次第に大となるように、傾斜していてもよい。
この場合、異形ロッドの幅の中央部分が肉厚となるので、異形ロッドが大きな側圧を受けても撓むことが抑制される。即ち、ワイヤーの螺旋状巻き掛けは、異形ロッドを円周上に配置した異形ロッド群を水平軸線の周りに回転自在かつ水平軸線上で微少送り可能に配置し、ワイヤーの口出し端を１本の異形ロッドに溶接等により固定し、異形ロッド群の回転力を利用してワイヤーをドラムから引き出して、行われる。このワイヤーの引き出しの際に異形ロッドは大きな側圧を受けるが、この側圧に対しても撓むことが抑制される。従って、出来上がったスクリーン筒体の捩れ（ツイスト）が少なくなる。

該突部はその幅が該中央部分側より該頂点側で小さくなっていてもよい。
この場合、該頂点部分での溶接作業が効果的に行われる。

該突部の頂点部分は半径が０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍの内の一つの円弧となり、該円弧の各端は互いに４０°をなして広がる直線に各別に連続し、該直線の各他端は該一方の長辺とそれぞれ半径０．５ｍｍの円弧で連続していてもよい。
この場合、該頂点部分での溶接範囲を限定して一方の長辺との間に隙間を確保し、集水効果を高められる。このような寸法や角度関係を損なうと、一方の長辺との間に隙間の確保が困難となる。

該底辺はスクリーンの内周の円弧に適合する円弧を呈していてもよい。
この場合、スクリーンの厚みが更に減少し、パーシャルサージングブロックによる泥壁の洗浄効果も一層増大する。

本発明にかかる井戸用スクリーンによれば、異形ロッドは断面積が従来の円形ロッドの断面積と適合しているので、異形ロッド１本あたりの耐荷力は円形ロッドと変わらず、ケーシングやスクリーンを順次接続したストリングを井内に吊り下げても、スクリーンの異形ロッドはその重量に十分耐えられる。また、この異形ロッドは山形断面で、底辺から頂点までの垂直寸法が該円形ロッドの直径より小さくしてあるので、スクリーンの外径と内径の差が形成するスクリーンの厚みは異形ロッド型の方が円形ロッド型より薄くなり、その厚み内で占めるワイヤーやロッドの体積を除いた空積に収まっている泥水等の量も少なくなるため、パーシャルサージングブロックの一吸引工程における流体吸引量に占める帯水層からの水の量が大となり、泥壁の洗浄効果を増大できる。また、ロッド間面の面積も小さくなり、仕上げの最初期の段階における、ロッド間面を通り真空部に向かって流動する水の量を低減し、泥壁の破壊を早めることができる。

本発明にかかる井戸用スクリーンの異形ロッドによれば、断面積が従来の円形ロッドの断面積と適合しているので、異形ロッド１本あたりの耐荷力は円形ロッドと変わらず、ケーシングやスクリーンを順次接続したストリングを井内に吊り下げても、スクリーンの異形ロッドはその重量に十分耐えられ、山形断面で底辺から頂点までの垂直寸法が該円形ロッドの直径より小さくしてあるので、スクリーンの外径と内径の差が形成するスクリーンの厚みを円形ロッド型より薄くでき、その空積の泥水等の量を少なくして、パーシャルサージングブロックによる泥壁の洗浄効果を増大できる。

請求項３によれば、該突部の面積を小さくして該基部の面積を大きくすることにより、溶接の際の電流を局所に集中して電力消費を少なくでき、過剰電流を抑制して製品の品質を向上させることができる。

請求項４によれば、異形ロッドの幅の中央部分が肉厚となるので、異形ロッドが大きな側圧を受けても撓むことが抑制され、スクリーンの捩れの発生を防げる。

請求項５によれば、該頂点部分での溶接作業を効果的に行える。

請求項６によれば、該頂点部分での溶接範囲を限定でき、一方の長辺とワイヤーの間に隙間を確保して集水効果を高めることができる。

請求項７によれば、スクリーンの厚みを更に減少でき、パーシャルサージングブロックによる泥壁の洗浄効果を一層増大できる。

図１は本発明にかかる井戸用スクリーンの具体例を、左半分を切断して、一部を省略して示した正面図、図２は図１の半分平面図で、短管を取り外してあり、左半分が本発明、右半分が従来型である。図３は本発明の異形ロッドと、従来の円形ロッドの場合とを対比するために、両ロッドの中心線Ｘを重ねて表示したものである。図４は図１のＥ部の拡大詳細図、図５は図４の平面図で異形ロッドを３本で示したもの、図６（ａ）は図４の平面図で異形ロッドを３本によりロッド間面を示すもの、図６（ｂ）は図６（ａ）に対応する従来の円形ロッドの場合のロッド間面を示す平面図、図７（ａ）は表１で記載されているワイヤーサイズＳとＷ、外径Ｄ１及び内径Ｄの適用例図、図７（ｂ）は表２で記載されて
いるワイヤーサイズＳとＷ、外径Ｄ２及び内径Ｄの適用例図である。また、図８はパーシャルサージングの概略説明断面図である。

１は異形ロッド、２はワイヤーである。この異形ロッド１は山形断面で、その面積Ａ１が円形ロッド３１の断面積Ａ２と適合し、かつ底辺１１から頂点１２までの垂直寸法Ｈが円形ロッド３１の直径ｄより小さい。複数本の異形ロッド１は互いに平行に、頂点１２を放射方向へ向け、底辺１１が同一の円周Ｃ上で間隔を保つようにして、配置される。
ワイヤー２は螺旋状に、相互間に集水間隙Ｐを保って、複数本の異形ロッド１の頂点１２間に巻回される。そして、異形ロッド１とワイヤー２は、図４及び５に示すように、各交差部Ｔで溶接されている。

異形ロッド１の断面積Ａ１は従来の円形ロッド３１の断面積Ａ２と実質的に同じにしてあるので、異形ロッド１の１本あたりの耐荷力は円形ロッド３１と変わらない。そこで、図７に示す、ケーシング３２やスクリーン３３を順次接続した、従来のストリング３４にあって、このスクリーン３３を本発明のスクリーン２１に置き換えて井戸３５内に吊り下げても、スクリーン２１の異形ロッド１はその重量に十分耐え、破断したりしない。

図３に示すとおり、この異形ロッド１の底辺１１から頂点１２までの垂直寸法Ｈが円形ロッド３１の直径ｄより小さくしてある。図６（ｂ）に示す円形ロッド３１及びワイヤー２で構成した従来型のスクリーン３３と同じ内径Ｄのスクリーンに対し、図６（ａ）の異形ロッド１とワイヤー２を採用すると、異形ロッド型スクリーン２１の外径Ｄ１の方が従来型スクリーン３３の外径Ｄ２より小さくなる。従って、従来型スクリーン３３の厚みより異形ロッド型スクリーン２１の方が薄くなる。

スクリーン２１の厚みが減少すると、その厚み内のワイヤー２及び異形ロッド１の体積を引いた空積も小さくなり、この空積に収まっている泥水等の量も少なくなる。そのため、パーシャルサージングブロックの一吸引工程における流体吸引量に占める帯水層からの水の量が大となり、泥壁の洗浄効果も増大する。

また、ロッド間面Ｓ１の面積も小さくなり、仕上げの最初期の段階における、ロッド間面Ｓ１を通り真空部に向かって流動する水の量が低減し、泥壁の破壊が従来よりも早期に始まる。

山形断面は基部１３と突部１４を有し、この基部１３は長方形状を呈し、突部１４は、この長方形状の相対する長辺の一方の長辺１５の中央部分から、他方の長辺１６と直角にかつこの他方の長辺１６と反対方向へ、突き出ている。
こうすると、突部１４の面積を小さくして基部１３の面積を大きくすることにより、溶接の際の電流を局所に集中できるので電力消費を少なくでき、過剰電流を抑制して製品の品質を向上させることができる。

一方の長辺１５は他方の長辺１６に対し、この他方の長辺１６に直交する線上でのこの他方の長辺１６との寸法Ｌ１が、この他方の長辺１６の両端部分に対し中央部分に行くに従って次第に大となるように、傾斜している。
こうすると、異形ロッド１の幅Ｗの中央部分が肉厚となるので、異形ロッド１が大きな側圧を受けても撓むことが抑制され、ワイヤーの引き出す際に受ける引張に十分対抗できて出来上がったスクリーン筒体の捩れが軽減する。

突部１４はその幅ｗが異形ロッド１の幅Ｗの中央部分側より頂点１２側で小さくなっている。
こうすると、頂点１２部分での溶接作業を効果的に行える。

突部１４の頂点１２の部分は半径が０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍの内の一つの円弧１７となり、この円弧１７の各端は互いに４０°をなして広がる直線１８に各別に連続し、これらの直線１８の各他端は一方の長辺１６とそれぞれ半径０．５ｍｍの円弧１９で連続している。
こうすると、頂点１２部分での溶接範囲を限定して一方の長辺１５との間に隙間を確保し、集水効果を高められる。

底辺１１はスクリーン２１の内周の円弧に適合する円弧２０を呈している。
こうすると、スクリーン２１の厚みが更に減少し、パーシャルサージングブロックによる泥壁の洗浄効果も一層増大する。

本発明にかかる異形ロッドを使用し、集水間隙を１．５ｍｍとした場合のワイヤー・ロッド間の空隙率の比較を、スクリーンの１０種類の口径ごとに、「異形ロッド型スクリーンのワイヤー・ロッド間空隙率比較表（集水間隙１．５ｍｍ）」として表１に示す。

また、従来の円形ロッドを使用し、集水間隙を１．５ｍｍとした場合のワイヤー・ロッド間の空隙率の比較を、異形ロッド型の場合と同じスクリーンの１０種類の口径ごとに、「円形ロッド型スクリーンのワイヤー・ロッド間空隙率比較表（集水間隙１．５ｍｍ）」として表２に示す。

なお、表１及び表２において、Ｖａはスクリーン厚み内のワイヤー及びロッドを引いた空積を、Ｖｂはスクリーン内径体積を示したもので、ＶａのＶｂに対する百分率が空隙率である。また、表２の別欄は、異形ロッド型スクリーンを同じ口径の円形ロッド型スクリーンにした場合の空積の増加率を示す。例えば、口径が１００ｍｍの場合、円形ロッド型スクリーンとすると、その空積は約２５％増加することがわかる。

本発明にかかる異形ロッドを使用し、集水間隙を１．５ｍｍとした場合のロッド間面Ｓ１の比較を、スクリーンの１０種類の口径ごとに、「異形ロッド型スクリーンのロッド間面比較表」として表３に示す。

また、従来の円形ロッドを使用し、集水間隙を１．５ｍｍとした場合のロッド間面の比較を、異形ロッド型の場合と同じスクリーンの１０種類の口径ごとに、「円形ロッド型スクリーンのロッド間面比較表」として表４に示す。

表４の別欄は、異形ロッド型スクリーンを同じ口径の円形ロッド型スクリーンにした場合のロッド間面の面積の増加率を示す。例えば、口径が１００ｍｍの場合、円形ロッド型スクリーンとすると、ロッド間面の面積は約５４％増加することがわかる。

本発明にかかる井戸用スクリーンの具体例を、左半分を切断して、示す正面図である。 図１の短管を取り外した半分平面図で、左半分は本発明型、右半分は円形ロッドを使用した従来型を示す。 異形ロッドと円形ロッドの関係を示す図である。 図１のＥ部の拡大図である。 図４の平面図で、異形ロッドは３本で示してある。 （ａ）は図４の平面図で異形ロッドを３本によりロッド間面を示すもの、（ｂ）は（ａ）に対応する従来の円形ロッドの場合のロッド間面を示す平面図である。 （ａ）は異形ロッド、（ｂ）は円形ロッドをそれぞれ使用した場合の空隙測定の説明図で、それぞれ表１と２に関連している。 パーシャルサージングの概略説明断面図である。

符号の説明

１ 異形ロッド
２ ワイヤー
１１ 底辺
１２ 頂点
１３ 基部
１４ 突部
１５ 一方の長辺
１６ 他方の長辺
１７ 円弧
１８ 直線
１９ 円弧
２０ 円弧
２１ スクリーン
３１ 円形ロッド
３３ スクリーン
Ｃ 円周
Ｐ 集水間隙
Ｔ 交差部

Claims (7)

1. 異形ロッド(1)と、ワイヤー(2)を有し、
   該異形ロッド(1)は山形断面で、その面積(A1)が円形ロッド(31)の断面積(A2)と適合し、かつ底辺(11)から頂点(12)までの垂直寸法(H)が該円形ロッド(31)の直径(d)より小さく、複数本の該異形ロッド(1)が互いに平行に、該頂点(12)を放射方向へ向け、該底辺(11)を同一円周(C)上に間隔を保って、配置され、
   該ワイヤー(2)は螺旋状に、相互間に集水間隙(P)を保って、複数本の該異形ロッド(1)の該頂点(12)間に巻回され、
   該異形ロッド(1)と該ワイヤー(2)は各交差部(T)で溶接されている
   ことを特徴とする井戸用スクリーン。
2. 山形断面で、その面積(A1)が円形ロッド(31)の断面積(A2)と適合し、かつ底辺(11)から頂点(12)までの垂直寸法(H)が該円形ロッド(31)の直径(d)より小さく、複数本の該異形ロッド(1)が互いに平行に、該頂点(12)を放射方向へ向け、該底辺(11)を同一円周(C)上に間隔を保って、配置され、
   該ワイヤー(2)が螺旋状に、相互間に集水間隙(P)を保って、複数本の該異形ロッド(1)の該頂点(12)間に巻回され、
   該ワイヤー(2)と各交差部(T)で溶接されるようになっている
   ことを特徴とする井戸用スクリーンの異形ロッド(1)。
3. 該山形断面は基部(13)と突部(14)を有し、該基部(13)は長方形状を呈し、該突部(14)は、該長方形状の相対する長辺の一方の長辺(15)の中央部分から、他方の長辺(16)と直角にかつ該他方の長辺(16)と反対方向へ、突き出ている請求項２に記載の井戸用スクリーンの異形ロッド(1)。
4. 該一方の長辺(15)は該他方の長辺(16)に対し、該他方の長辺(16)に直交する線上での寸法(L1)が該他方の長辺(16)の両端部分に対し該中央部分に行くに従って次第に大となるように、傾斜している請求項３に記載の井戸用スクリーンの異形ロッド(1)。
5. 該突部(14)はその幅(w)が該中央部分側より該頂点(12)側で小さくなっている請求項３又は４に記載の井戸用スクリーンの異形ロッド(1)。
6. 該突部(14)の頂点(12)部分は半径が０．４ｍｍ、０．５ｍｍ、０．６ｍｍの内の一つの円弧(17)となり、該円弧(17)の各端は互いに４０°をなして広がる直線(18)の各一端に各別に連続し、該直線(18)の各他端は該一方の長辺(15)と半径０．５ｍｍの円弧(19)で各別に連続している請求項５に記載の井戸用スクリーンの異形ロッド(1)。
7. 該底辺(11)はスクリーン(21)の該円周(C)に適合する円弧(20)を呈している請求項２に記載の井戸用スクリーンの異形ロッド(1)。

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