JP5302255B2

JP5302255B2 - 地震観測井、地震観測井における地震計の設置方法

Info

Publication number: JP5302255B2
Application number: JP2010085585A
Authority: JP
Inventors: 一男菊池; 宏幸東; 春一及川
Original assignee: Oyo Corp; Teiseki Drilling Co Ltd
Current assignee: Oyo Corp; Teiseki Drilling Co Ltd
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2013-10-02
Anticipated expiration: 2030-04-01
Also published as: JP2011215088A

Description

本発明は、地震観測井内に地震計を設置して地震を計測するための地震観測井、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号公報特願２００９−２１７８７３号公報

このため、特許文献９には、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技術が提案されている。

この特許文献９の開示技術によれば、地震計の上端にロープが取り付けられ、ロープを介して坑内を下降させることを前提としている。地震計の取り付け角度は、嵌合溝に嵌合される方位設定キーの取り付け位置によって決められる。この方位設定キーがいかなる方位にあるのか事前に分からないため、地震計を単にスリーブへ下降させ、挿入穴に挿入するのみでは、この嵌合溝に方位設定キーを嵌合させることができない。このため、地震計を実際に取り付ける前に方位設定キーの方位を識別することを行う。この方位設定キーの識別は、溝が形成された筒状体で構成されてなり、さらに溝の方位を示すための方位計が内部に設けられている方位測定器を利用して行う。

ところで、この特許文献９の開示技術によれば、地中に設置されたケーシングパイプの内周壁にそれぞれ取り付けられた管状の台座を多段に亘り設け、地震計がそれぞれ設置された地震計設置部を多段に亘って吊り降ろして台座に係合させることが必要となる。即ち、より浅部側に設けられた浅部側台座に浅部側設置部を係合させるとともに、より深部側に設けられた深部側台座に深部側設置部を係合させることが必要となる。

このとき、地震計の方位を正確に合わせつつ、深部側設置部を管状の浅部側台座を通過させて深部側台座に係合可能な構成とし、浅部側設置部を浅部側台座に係合可能な構成とする必要があるが、かかる構成は、従来において提案されていなかった。

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、地震計がそれぞれ設置された地震計設置部を多段に亘って吊り降ろして台座に容易に係合させ、しかもその地震計の方位を正確に合わせることが可能な地震観測井、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。

本発明を適用した地震観測井は、上述した課題を解決するために、地中に設置されたケーシングパイプと、上記ケーシングパイプにそれぞれ取り付けられた管状の浅部側台座並びに深部側台座と、地震計がそれぞれ設置されるとともに、上から順に吊下げられた浅部側設置部並びに深部側設置部とを備え、上記浅部側台座は、浅部側方位設定キーと、複数からなる径小の浅部側係止片とが管体内側に突設され、上記深部側台座は、深部側方位設定キーと、複数からなる径大の深部側係止片とが管体内側に突設され、上記浅部側設置部は、上下に貫通した浅部側案内溝と、より径小の浅部側係止溝とを有し、上記浅部側案内溝が浅部側方位設定キーにより案内されて方位が設定されるとともに、上記浅部側係止溝が上記浅部側係止片により係止され、上記深部側設置部は、上下に貫通した深部側案内溝と、より径大の深部側係止溝並びに上記深部側係止溝の上端から上下に貫通したより径小の通過溝とを有し、上記深部側案内溝が深部側方位設定キーにより案内されて方位が設定されるとともに、上記深部側係止溝が上記深部側係止片により係止されることを特徴とする。

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、上述した課題を解決するために、地中にケーシングパイプを設置し、上記ケーシングパイプの内周壁に、浅部側方位設定キーと複数からなる径小の浅部側係止片とが管体内側に突設された浅部側台座、並びに深部側方位設定キーと複数からなる径大の深部側係止片とが管体内側に突設された深部側台座をそれぞれ取り付け、地震計がそれぞれ設置され、上下に貫通した浅部側案内溝並びにより径小の浅部側係止溝とを有する浅部側設置部と、上下に貫通した深部側案内溝、径大の深部側係止溝並びに上記深部側係止溝の上端から上下に貫通したより径小の通過溝とを有する深部側設置部とを、上から順に吊下げ、上記深部側設置部を降下させる際には、深部側案内溝を上記浅部側方位設定キーに通過させるとともに、上記通過溝を上記浅部側係止片に通過させることにより、上記浅部側台座内を通過させ、更に上記深部側案内溝を深部側方位設定キーにより案内されて方位を設定するとともに、上記深部側係止溝を上記深部側係止片により係止させることにより、これを深部側台座に係止させ、上記浅部側設置部を降下させる際には、上記浅部側案内溝を上記浅部側方位設定キーにより案内させて方位を設定するとともに、上記浅部側係止溝を上記浅部側係止片により係止させることにより、これを浅部側台座に係止させ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、地震計がそれぞれ設置された地震計設置部を多段に亘って吊り降ろして台座に容易に係合させ、しかもその地震計の方位を正確に合わせ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。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。（ａ）は、浅部側台座の平面図を、また（ｂ）は、浅部側台座の側面図を示す図である。（ａ）は、深部側台座の平面図を、また（ｂ）は、深部側台座の側面図を示す図である。、台座をケーシングパイプ内に取り付けた例を示す図である。（ａ）は、浅部側設置部の側面図であり、（ｂ）は、浅部側係止溝を中心とした側面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図である。（ａ）は、深部側設置部の側面図であり、（ｂ）は、深部側係止溝を中心とした側面図であり、（ｃ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ´断面図である。浅部側設置部、深部側設置部を互いにロープにより連結した例を示す図である。浅部側設置部を浅部側台座に、深部側設置部を深部側台座に取り付けた例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態として、地震観測井内に地震計を設置して地震を計測するための地震観測井における地震計の設置方法について、図面を参照しながら詳細に説明をする。

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等の油・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。

図４は、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。

このライナーハンガーシステム４に地震計３０を取り付ける際には、図８、９に示すような地震計設置部４０を介して、図５、６に示すような台座５０へ設けることとなる。台座５０は、上述したライナーハンガーシステム４に対して取り付けられる。換言すれば、この台座５０は、ケーシングパイプ１内に取り付けられることとなる。

図７は、この台座５０を実際にケーシングパイプ１内に取り付けた例を示している。台座５０は、最も浅部側に取り付けられる浅部側台座５０ａと、浅部側台座５０ａよりも深部側に取り付けられる深部側台座５０ｂとからなる。浅部側台座５０ａは一箇所に取り付けられるのに対して、深部側台座５０ｂは、浅部側台座５０ａより深部側に複数個に亘って設けられる場合もあるが、図７の例では、浅部側台座５０ａ、深部側台座５０ｂそれぞれに対して一箇所に亘って設けられる場合を例に挙げている。また、この図７では、あくまで浅部側台座５０ａ、深部側台座５０ｂのみを描いているが、これら浅部側台座５０ａ、深部側台座５０ｂは、ライナーハンガーシステム４により坑内に設置されていることが前提であり、かかるライナーハンガーシステム４は、この図７において省略している。

図５（ａ）は、浅部側台座５０ａの平面図を、また図５（ｂ）は、浅部側台座５０ａの側面図を示している。浅部側台座５０ａは、浅部側方位設定キー５１と、複数からなる径小の浅部側係止片５２ａ〜５２ｃとが管体４６内側に突設されている。浅部側方位設定キー５１は、浅部側係止片５２と比較してその突出高が高く構成されていてもよい。また、浅部側係止片５２は、１２０°間隔で３箇所に亘り突設されており、浅部側方位設定キー５１は、一の浅部側係止片５２ｂと対向する側に設けられているが、これに限定されるものではない。

浅部側方位設定キー５１並びに浅部側係止片５２ａ〜５２ｃは、それぞれ上下方向に向けて延長されているリブ形状とされている。この浅部側方位設定キー５１は、浅部側係止片５２ａ〜５２ｃに対して、その上下方向の延長長さを長く構成している。

図６（ａ）は、深部側台座５０ｂの平面図を、また図５（ｂ）は、深部側台座５０ｂの側面図を示している。深部側台座５０ｂは、深部側方位設定キー５３と、複数からなる径小の深部側係止片５４ａ〜５４ｃとが管体４７内側に突設されている。深部側方位設定キー５３は、深部側係止片５４と比較してその突出高が高く構成されていてもよい。また、深部側係止片５４は、１２０°間隔で３箇所に亘り突設されており、深部側方位設定キー５３は、一の深部側係止片５４ｂと対向する側に設けられているが、これに限定されるものではない。

深部側方位設定キー５３並びに深部側係止片５４ａ〜５４ｃは、それぞれ上下方向に向けて延長されているリブ形状とされている。この深部側方位設定キー５３は、深部側係止片５４ａ〜５４ｃに対して、その上下方向の延長長さを長く構成している。

図８は、浅部側台座５０ａにより係止される浅部側設置部４０ａの構成を示している。図８（ａ）は、浅部側設置部４０ａの側面図を、図８（ｂ）は、後述する浅部側係止溝４２ｂを中心とした側面図を示しており、図８（ｃ）は、図８（ａ）におけるＡ−Ａ´断面図を示している。

浅部側設置部４０ａは、上下に貫通した浅部側案内溝４１と、より径小の浅部側係止溝４２ａ〜４２ｃとが本体部３９に形成されている。浅部側係止溝４２ａ〜４２ｃは、１２０°間隔で３箇所に亘り突設されており、浅部側案内溝４１は、一の浅部側係止溝４２ｂと対向する側に設けられているが、これに限定されるものではない。ちなみに、この浅部側案内溝４１、浅部側係止溝４２ａ〜４２ｃの角度配置は、上述した浅部側方位設定キー５１並びに浅部側係止片５２ａ〜５２ｃと同一とされていることが前提となる。この浅部側設置部４０ａには図示しない地震計が上方から、又は下方から設置されることになる。

図９は、深部側台座５０ｂにより係止される深部側設置部４０ｂの構成を示している。図９（ａ）は、深部側設置部４０ｂの側面図を、図９（ｂ）は、後述する浅部側係止溝４２ｂを中心とした側面図を示しており、図９（ｃ）は、図９（ａ）におけるＢ−Ｂ´断面図を示している。

深部側設置部４０ｂは、上下に貫通した深部側案内溝４３と、より径大の深部側係止溝４４ａ〜４４ｃ並びに深部側係止溝４４ａ〜４４ｃの上端から上下に貫通したより径小の通過溝４５ａ〜４５ｃとが本体部３９に形成されている。深部側係止溝４４ａ〜４４ｃは、１２０°間隔で３箇所に亘り突設されており、深部側案内溝４３は、一の深部側係止溝４４ｂと対向する側に設けられているが、これに限定されるものではない。ちなみに、この浅部側案内溝４１、浅部側係止溝４２ａ〜４２ｃの角度配置は、上述した浅部側方位設定キー５１並びに浅部側係止片５２ａ〜５２ｃ、並びに深部側方位設定キー５３並びに深部側係止片５４ａ〜５４ｃと同一とされていることが前提となる。この深部側設置部４０ｂには図示しない地震計が上方から、又は下方から設置されることになる。

図１０に示すように、実際に浅部側設置部４０ａ、深部側設置部４０ｂを設置する際には、ロープ３３により互いを連結した上でケーシングパイプ１ａ〜１ｃ内へと吊下げていく。ケーシングパイプ１ａ〜１ｃには、図７に示すように浅部側から深部側にかけて浅部側台座５０ａ、深部側台座５０ｂが順に設けられている。このため、深部側設置部４０ｂは、浅部側台座５０ａを通過させて深部側台座５０ｂに係止させる必要があり、浅部側設置部４０ａは、浅部側台座５０ａに係止させる必要がある。

深部側設置部４０ｂを降下させる場合について以下説明をする。

深部側設置部４０ｂは、先ず深部側台座５０ｂに到達する。このとき、深部側設置部４０ｂにおける深部側案内溝４３を浅部側方位設定キー５１に通過させる。この深部側案内溝４３は上下に貫通されているものであることから、これに嵌め込まれた浅部側方位設定キー５１を通過させることが可能となる。また、径大の深部側係止溝４４ａ〜４４ｃは、それぞれ浅部側係止片５２ａ〜５２ｃに嵌め込まれることになる。深部側設置部４０ｂをさらに降下させることにより、浅部側係止片５２ａ〜５２ｃが深部側係止溝４４ａ〜４４ｃの上端まで到達し、さらに通過溝４５ａ〜４５ｃを通過させることが可能となる。

このように深部側設置部４０ｂは、径小の浅部側方位設定キー５１、浅部側係止片５２ａ〜５２ｃについてはいずれも通過可能な深部側案内溝４３、通過溝４５ａ〜４５ｃが設けられている。このため、深部側設置部４０ｂは、浅部側台座５０ａを通過させることが可能となる。

更にこの深部側設置部４０ｂを降下させると、深部側台座５０ｂへと到達する。このとき、深部側案内溝４３を深部側方位設定キー５３により案内されて方位を設定するとともに、深部側係止溝４４ａ〜４４ｃを深部側係止片５４ａ〜５４ｃにより係止させることにより、これを深部側台座５０ｂに係止させる。この深部側係止溝４４ａ〜４４ｃは、径大となっており、しかも深部側係止片５４ａ〜５４ｃも同様に径大とされていることから互いに係止させることが可能となる。

浅部側設置部４０ａを降下させる場合について以下説明をする。

浅部側設置部４０ａが先ず浅部側台座５０ａに到達する。このとき、浅部側案内溝４１を浅部側方位設定キー５１により案内されて方位を設定するとともに、浅部側係止溝４２ａ〜４２ｃを浅部側係止片５２ａ〜５２ｃにより係止させることにより、これを浅部側台座５０ａに係止させる。この浅部側係止溝４２ａ〜４２ｃは、径小となっており、しかも浅部側係止片５２ａ〜５２ｃも同様に径大とされていることから互いに係止させることが可能となる。

図１１は、最終的に、浅部側設置部４０ａを浅部側台座５０ａに、また深部側設置部４０ｂを深部側台座５０ｂに取り付けた例を示している。本発明では、このようにして地震計がそれぞれ設置された浅部側設置部４０ａ、深部側設置部４０ｂを多段に亘って吊り降ろして、それぞれ台座５０ａ、５０ｂに容易に係合させ、しかもその地震計の方位を正確に合わせることが可能となる。

１ケーシングパイプ
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スリップ戻り防止加工
３０地震計
３９本体部
４０ａ浅部側設置部
４０ｂ深部側設置部
４１浅部側案内溝
４２浅部側係止溝
４３深部側案内溝
４４深部側係止溝
４５通過溝
４６管体
５０台座
５０ａ浅部側台座
５０ｂ深部側台座
５１浅部側方位設定キー
５２浅部側係止片
５３深部側方位設定キー
５４深部側係止片

Claims

地中に設置されたケーシングパイプと、
上記ケーシングパイプにそれぞれ取り付けられた管状の浅部側台座並びに深部側台座と、
地震計がそれぞれ設置されるとともに、上から順に吊下げられた浅部側設置部並びに深部側設置部とを備え、
上記浅部側台座は、浅部側方位設定キーと、複数からなる径小の浅部側係止片とが管体内側に突設され、
上記深部側台座は、深部側方位設定キーと、複数からなる径大の深部側係止片とが管体内側に突設され、
上記浅部側設置部は、上下に貫通した浅部側案内溝と、より径小の浅部側係止溝とを有し、上記浅部側案内溝が浅部側方位設定キーにより案内されて方位が設定されるとともに、上記浅部側係止溝が上記浅部側係止片により係止され、
上記深部側設置部は、上下に貫通した深部側案内溝と、より径大の深部側係止溝並びに上記深部側係止溝の上端から上下に貫通したより径小の通過溝とを有し、上記深部側案内溝が深部側方位設定キーにより案内されて方位が設定されるとともに、上記深部側係止溝が上記深部側係止片により係止されること
を特徴とする地震観測井。
地中にケーシングパイプを設置し、
上記ケーシングパイプの内周壁に、浅部側方位設定キーと複数からなる径小の浅部側係止片とが管体内側に突設された浅部側台座、並びに深部側方位設定キーと複数からなる径大の深部側係止片とが管体内側に突設された深部側台座をそれぞれ取り付け、
地震計がそれぞれ設置され、上下に貫通した浅部側案内溝並びにより径小の浅部側係止溝とを有する浅部側設置部と、上下に貫通した深部側案内溝、径大の深部側係止溝並びに上記深部側係止溝の上端から上下に貫通したより径小の通過溝とを有する深部側設置部とを、上から順に吊下げ、
上記深部側設置部を降下させる際には、深部側案内溝を上記浅部側方位設定キーに通過させるとともに、上記通過溝を上記浅部側係止片に通過させることにより、上記浅部側台座内を通過させ、更に上記深部側案内溝を深部側方位設定キーにより案内されて方位を設定するとともに、上記深部側係止溝を上記深部側係止片により係止させることにより、これを深部側台座に係止させ、
上記浅部側設置部を降下させる際には、上記浅部側案内溝を上記浅部側方位設定キーにより案内させて方位を設定するとともに、上記浅部側係止溝を上記浅部側係止片により係止させることにより、これを浅部側台座に係止させること
を特徴とする地震観測井における地震計の設置方法。