JP5302151B2 - 地震観測井における地震計の設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、地震観測井内に吊り降ろしたライナーハンガーシステムに対して地震計を設置する地震観測井における地震計の設置方法に関する。

従来より、地震観測井に対して多連方式で地震計を設置する際には、坑井内に降下させたケーシングパイプの上部を台座として地震計を設置するか、地震計をアームにより外側のケーシングパイプに押し付けて計測することが行われてきた（例えば、特許文献１〜８参照。）。このケーシングパイプの上部を台座として地震計を設置する方法では、地震計を設置できる箇所は、ケーシングパイプの上部のみである。このため、１段のケーシングパイプに対して、１箇所しか地震計を設置することができない。このため、地震計をケーシングパイプの任意の高さに設置して計測を行いたい旨のニーズに応えることができないという問題点があった。

また、一般的にその方位を設定するための方位設定キーを下段の掘削前にケーシングパイプ内壁に設置しておくが、下段のケーシングパイプの設置時において、方位設定キーが掘削用のビットや当該下段のパイプに当たって破損してしまうという問題点があった。

特開昭５９−１４２４９０号公報 特開昭６２−１０８１８２号公報 特開昭６２−１０８１８３号公報 特開２００１−２１６５６号公報 特開２００１−２１６５７号公報 特開２００１−１３３５５８号公報 特開２００１−３１８１６１号公報 特開２００９−９７８６９号公報

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、方位設定キーがケーシングパイプ内面に取り付けられていない構成とすることにより、地震計をケーシングパイプの任意の高さに設置して計測を行うことができ、方位設定キーが破損してしまうのを防止することが可能な等の問題点が生じることなく、さらに地震波の減衰やアームの破損といった問題点が生じることなく、高精度に地震波を計測することが可能な地震観測井における地震計の設置方法を提供することにある。

本発明に係る地震観測井における地震計の設置方法は、地震観測井における地震計の設置方法において、地震観測井を構成するとともに方位設定キーが内面に取り付けられていないケーシングパイプを地中に設置し、設置すべき地震計の下端部が挿入される挿入穴が上部から形成され、当該挿入穴に方位設定キーを取り付けたライナーハンガーシステムを上記ケーシングパイプ内に吊り降ろし、下端に溝を形成させた方位測定器を上記挿入穴へ挿入し、上記溝を上記方位設定キーに嵌合させることにより、当該方位設定キーの方位を識別し、識別された上記方位設定キーの方位に上記地震計の嵌合溝を合わせて、当該地震計の下端部を上記挿入穴に挿入することにより、これを設置することを特徴とする。

上述した構成からなる本発明によれば、方位設定キーがケーシングパイプ内面に取り付けられていない構成とすることにより、地震計をケーシングパイプの任意の高さに設置して計測を行うことができ、方位設定キーが破損してしまう等の問題点が生じることなく、さらに地震波の減衰やアームの破損といった問題点が生じることなく、高精度に地震波を計測することが可能となる。

鋼管として構成されるケーシングパイプを地中に貫入した状態を示す図である。 ライナーハンガーシステムを地震観測井内に吊り下げた例を示す図である。 ライナーハンガーシステムの詳細な構成を示す図である。 ライナーハンガーシステムにおけるスリーブの構成を示す図である。 スリーブをライナーハンガーに取り付けられた状態を示す図である。 地震計の構成について説明するための図である。 方位設定キーの構成について説明するための図である。 地震計をライナーハンガーシステムに取り付けた状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態として、地震観測井内に吊り降ろしたライナーハンガーシステムに対して地震計を設置する地震観測井における地震計の設置方法について詳細に説明する。

本発明を適用した地震観測井における地震計の設置方法は、ライナーハンガー法を実現する上で適用されるものである。このライナーハンガー法は、ライナーケーシングを設置するために使用されるライナーハンガーシステムを任意の地震計設置予定深度の下部にセットして、セッティングスリーブの上部に地震計を載せると共にセッティングスリーブ取付けた方位設定キーを用いて、地震計の方位を設定する工法である。ライナーハンガーシステムの大きさを変えることにより、地震計の多連設置が可能となるものである。

先ず、図１に示すように、地震観測井を設置すべき地盤に対してケーシングを行う。このケーシングは、鋼管として構成されるケーシングパイプ１ａ〜１ｃを地中に貫入していくことにより行うものである。このケーシングパイプ１ａ〜１ｃの一連をケーシング・ストリングという。ケーシング・ストリングと坑井との間は通常セメントによって閉塞、固定される（以下、これをセメンチングと称する）。ケーシングはこのセメンチングと相俟って、坑壁の崩壊の防止効果、圧力の高い地層の流体が圧力の低い地層に移動するのを防止する効果を発現させることができる。また、油やガスを生産する場合に、油とガスのみを選択的に採取できるように、水層と油、ガス層を隔離する役割も果たすことができ、ケーシングパイプ１の頂部にケーシング・ヘッド、防噴装置等の坑口装置を取り付けることにより、地層圧力をコントロールできるようにすることもできる。さらに、ケーシングパイプ１の内部にチュービングやパッカーなどの油・ガス採取用装置を取り付けることもできる。なお、このケーシングパイプ１は、方位設定キー２２が内面に取り付けられていないことを前提としている。

実際のケーシングを行う上では、その強度や長さを決めるために、過去の物理探査データや記録を参照してケーシングプログラムを案出していくことになる。このケーシングプログラムを大きく左右するものは、坑の直径、目的層の深さ、そしてその潜在産出能力等である。

またケーシングパイプ１ａ〜１ｃ間は、互いに螺子により螺着することにより強固に固定している。なお、このケーシングは、地下３０００ｍ程度まで掘削する場合を想定しているが、これに限定されるものではなく、いかなる深度であってもよい。

次に、図２に示すように、ライナーハンガーシステム４を坑内に設置する。このライナーハンガーシステム４の設置方法は、従来の如何なる手法を用いてもよい。このライナーハンガーシステム４は、坑口やケーシングパイプ１の連結部分のみならず、ケーシングパイプ１の中間からも吊り下げるための装置である。このライナーハンガーシステム４は、ライナーを保持させるためスリップが取付けられており、機械的に、或いははハイドロリックでスリップを利かせる。また上部には必要に応じてタイバックレセプタクルが取付けられる。

図３(a)は、このライナーハンガーシステム４の詳細な構成を示している。このライナーハンガーシステム４は、ライナーハンガー１１と、スリップ１２と、Ｌ字状の溝１３と、軸１４と、スリップ１５とを備えている。図３(b)は、このスリップ１５の詳細を示した図であり、外側に向けて傾斜状に加工されたスリップ戻り防止加工２１が施されている。

このようなライナーハンガーシステム４によれば、軸１４を、溝１３内において図中矢印方向に向けて移動させる。その結果、ライナーハンガー１１を上方へシフトさせることができ、またスリップ１２を図３(c)に示すようにスリップ戻り防止加工２１の外面に沿わせることが可能となる。その結果、スリップ１２の歯は外側に向けて突出されることになり、ひいては外側に位置するケーシングパイプ１にスリップ１２の歯をせり込ませることが可能となる。このスリップ１２の歯をせり込ませることにより、ライナーハンガーシステム４をケーシングパイプ１の内壁に強固に固定することが可能となる。

また、このライナーハンガーシステム４には、更に図４に示すようなスリーブ２１を有する。このスリーブ２１の上部からは、挿入穴２５が形成されている。この挿入穴２５には方位設定キー２２が取り付けられている。図５は、このようなスリーブ２１をライナーハンガー１１に取り付けられた場合の状態を示している。

次にこのようなライナーハンガーシステム４に対して、地震計を取り付ける。図６は、この取り付けるべき地震計３０の構成を示している。地震計３０は、スリーブ２１の挿入穴２５に嵌合されているか否かを識別するための着底センサ３１と、地震レベルを実際に検出するための検出部３６と、方位設定キー２２と嵌合させるための嵌合溝３４とを備えている。この地震計３０の上端には、ロープ３３が取り付けられ、ロープ３３を介して坑内を下降させ、或いは上昇させることが可能となる。

このような構成からなる地震計３０の取り付け角度は、嵌合溝３４に嵌合される方位設定キー２２の取り付け位置によって一義的に決まる。しかし、この方位設定キー２２がいかなる方位にあるのか事前に分からないため。地震計３０を単にスリーブ２１へ下降させ、挿入穴２５に挿入するのみでは、この嵌合溝３４に方位設定キー２２を嵌合させることができない。このため、実際に地震計３０をライナーハンガーシステム４に取り付ける前段階で、この方位設定キー２２の取り付けられている方位を識別する必要がある。

このため、地震計３０を実際に取り付ける前に方位設定キー２２の方位を識別することを行う。この方位設定キー２２の識別は、図７に示すように、溝５１が形成された筒状体で構成されてなり、さらに溝５１の方位を示すための方位計５２が内部に設けられている方位測定器５０を利用して行う。方位設定キー２２の方位が不明な場合においても、この方位測定器５０の溝５１を方位設定キー２２に嵌合させることにより、方位計５２を介してその方位設定キー２２の方位を識別することが可能となる。なお、この方位測定器５０は接続されたロープ６３により坑内を上下移動されることになる。

方位設定キー２２の方位を識別後、上述した地震計３０を挿入する。この地震計３０を挿入する段階では、既に方位設定キー２２の方位が分かっているため、地震計３０における嵌合溝３４の方位をこれに合わせることにより、嵌合溝３４と方位設定キー２２との嵌合を実現することができる。

図８は、この地震計３０をライナーハンガーシステム４に対して取り付けた状態を示している。上述した方法により地震計３０をライナーハンガーシステム４に取り付けることができることから、当該ライナーハンガーシステム４は、ケーシングパイプ１における坑口や連結部分のみならず、ケーシングパイプ１の中間等、任意の位置に設置することが可能となる。

なお、上述した例では、挿入穴２５並びに方位設定キー２２を有するスリーブ２１をライナーハンガー１１に取り付けることにより構成されたライナーハンガーシステム４を用いる場合について説明をしたが、これに限定されるものではなく、スリーブ２１の機能を具備したライナーハンガー１１を用いるようにしてもよい。

１ ケーシングパイプ
３ ロープ
４ ライナーハンガーシステム
１１ ライナーハンガー
１２ スリップ
１３ 溝
１４ 軸
１５ スリップ
２１ スリーブ
２２ 方位設定キー
２５ 挿入穴
３０ 地震計
３３ ロープ
３４ 嵌合溝
５０ 方位測定器

Claims (3)

1. 地震観測井における地震計の設置方法において、
   地震観測井を構成するとともに方位設定キーが内面に取り付けられていないケーシングパイプを地中に設置し、
   設置すべき地震計の下端部が挿入される挿入穴が上部から形成され、当該挿入穴に方位設定キーを取り付けたライナーハンガーシステムを上記ケーシングパイプ内に設置し、
   下端に溝を形成させた方位測定器を上記挿入穴へ挿入し、上記溝を上記方位設定キーに嵌合させることにより、当該方位設定キーの方位を識別し、
   識別された上記方位設定キーの方位に上記地震計の嵌合溝を合わせて、当該地震計の下端部を上記挿入穴に挿入することにより、これを設置すること
   を特徴とする地震観測井における地震計の設置方法。
2. 上記挿入穴並びに上記方位設定キーを有するスリーブをライナーハンガーに取り付けることにより構成された上記ライナーハンガーシステムを用いること
   を特徴とする請求項１記載の地震観測井における地震計の設置方法。
3. 上記ライナーハンガーシステムは、地震観測井を構成するケーシングパイプの任意の位置に設置すること
   を特徴とする請求項１又は２記載の地震観測井における地震計の設置方法。

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