JPH01131789A

JPH01131789A - ボーリング孔中間部に於ける逸水・湧水の止水工事用プラグと止水工法

Info

Publication number: JPH01131789A
Application number: JP28901387A
Authority: JP
Inventors: Katsutoshi Okochi; 勝敏大河内; Seizo Kamata; 鎌田　精三
Original assignee: SEKISO KK; Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: SEKISO KK; Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 1987-11-16
Filing date: 1987-11-16
Publication date: 1989-05-24
Anticipated expiration: 2010-12-06
Also published as: JPH07113317B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明はボーリング孔中間部に於ける逸水・湧水の止
水に関する。

「従来の技術」石油、地熱及び金属の探査や土木、建築の基礎杭の構築
にあたっては、ボーリングを行なう。

その際、ボーリング孔壁の崩壊を防止するため、泥水を
孔内に満水して孔壁を安定させて掘削を行なうが、掘削
中に孔壁の亀裂から地下水の湧水や、岩盤中の亀裂への
泥水の逸水が発生する。特に石油、地熱等にあっては、
少なくともＧ　Ｌ　−５００〜５．０００ｍと掘削深度
が深（、ボーリング中に各所で頻繁に逸水・湧水が起き
る。

このような逸水・湧水が起きる箇所としては、ボーリン
グ先端（孔底）とボーリング孔壁（孔の中間部）である
。

尚、湧水が生じる場合とは例えばケーシングの裏込めに
て形成されるコンクリート壁がコンクリートのまわり込
み不充分にて空隙を有して脆弱であった場合、地下水が
当該脆弱部の孔壁破損によってボーリング孔内に侵入し
たり、又は泥水によって形成された止水孔壁膜が地下水
圧〉泥水圧の場合に破損されて地下水が孔内に侵入した
りすることに由る。

これ等の事態により泥水の漏失、希釈化が起こり、孔壁
安定がそこなわれる。

かかる逸水・湧水が孔底部で発生した場合は対策は比較
的容易である。何故ならば対策は、当該逸水・湧水箇所
の孔空間を止水材の止水層で充満させ、当該止水層を逸
水・湧水の亀裂内部にまで及ぼすとしてなり、止水後は
、当該孔空間に形成した止水層を掘削して穿孔を続ける
ものであり、孔底という受座を有する条件下にてこの部
に止水材を単純に送り込みさえすれば、自動的に孔底上
に止水層が形成されるからである。

しかし、孔中間部で逸水・湧水が発生した場合には畝上
受座が存在しないので、せっかく供給する止水材が下方
に流れ去ってしまう。

そこで、孔中間部での逸水・湧水に対しては、当該部に
受座としての栓を設けることが必要となる。

従来に於ける当該部の手段としてはＵＳＰ２．９７８．
０２９に提案の装置が採用されている。

以下、これを第３図〜第８図にて紹介する。

第３図〜第５図は当該装置の作動手順図、第６図は第３
図の態様に於ける要部拡大詳示図、第７図は第６図中７
〜７矢視図、第８図は第５図の態様に於ける要部拡大詳
示図で、装置１０は内部に配管ストリング１３を配設し
たケーシング１２内のワイヤー線電導体１１に懸吊され
ている。

前記配管ストリングとケーシング間の環はパッカー１４
により密封されている。第３図図示の通り、装置ＩＯは
パッカ一部分１５と取付工具部分１６とを有す。パッカ
一部分１５は膨張性のあるパッカースリーブ１７と伸張
可能なスリップアーム１８から成っている。取付工具部
分１６は中空のハウジング１９を備え、該中空ハウジン
グ１９は最初その下端部に位置決めされた脆性のディス
ク若しくはプレート２０と、シャーピン２５（第６図参
照）により易壊性プレート２０から間隔を置いて取付け
られたホールドダウンピン２４を有するパッカープラグ
若しくはシール２３に着脱自在に取付けられたカップパ
ッカー２２を備える可動プラグ装置２１と、該装置２１
と易壊性プレート２０との間に配設されたセメントスラ
リ２６と、該装置２１と間隔を置いて位置するピストン
２７と、ピストン２７と装置２１との間に配設されたセ
メントスラリ２８と、ピストン２７上に配置された発火
充填剤２９とを格納している。導体１１は発火充填剤２
９内に延びることによって発火を容易にする。

パッカースリーブ１７を膨張させスリップアーム１８を
セットするために発火充填剤２９を着火させ、第４図に
一層明確に図示されているようにガス３０を発生させ、
同ガスは膨張中にピストン２７を下部方向へ移動させる
。このピストン２７の運動はセメントスラリ２８と、装
置２１と、セメントスラリ２６を下部方向へ押して、易
壊性プレート２０の破裂とセメントスラリ２６のパッカ
ースリーブ１７内への運動を引き起こす。

この作用は、第６図、第８図にはっきり描かれているか
ら、同図について以下述べる。

複数個のカラー３２（うち上部のカラーのみ第６図に図
示）によって膨張可能なスリーブ１７がパッカーマンド
レル３１に固定されている。

マンドレル３１は孔３３とポート３４を備えており、後
者はスリップアーム１７により包囲される。マンドレル
３１の上端部はせん断ピン３５（第７図参照）によりハ
ウジング１９の下、端部に着脱自在に接続される。孔３
３はハウジング１９の内側下端部と流動的に連通し、０
リングシール３６を設けることによって、ハウジング１
９とマンドレル３１との間の接続部を密封するようにな
っている。

スリップアーム１８は３７において旋回自在にマンドレ
ル３１に接続され、引込まれた時にマンドレル３１内に
形成されるスロット内に配置される。マンドレル３１に
は板ばね４５が固定され、ケーシングの壁と外側で係合
させるために鋸歯状となっているスリップアーム１８の
下方自由面を傾斜させる働きをする。スリップアーム１
８の上端部はハウジング１９の下端部の外側表面に対し
て支えられる。マンドレル３Ｉの内側表面上には孔３３
の通路に沿って肩４０が形成され、装置２１のための座
を提供する。

同様にして、孔３３に沿ってラッチ表面４１が設けられ
、第８図に示す如く、装置２１が肩４０上に配座すると
きにホールドダウンピン２４と係合するようになってい
る。同図においてはせん断ピン３５はせん断を終えてい
る。セメントスラリ２６はパッカースリーブ１７を膨張
させ、スプリング４５はスリップアーム１８の鋸歯状の
端部外側方向に偏倚させている。

また、セメントスラリ２８は膨張したパッカー１７によ
り形成されたプラグ上に配置されている。

作動についてはまず第３図と関連して述べる。

工具１０は配管ストリング１３を通ってその下端部外部
にケーシング内（工具はその代わり制限されないケーシ
ング内を走行してもよい）の所望の深さまでワイヤ線１
１上に下降する（あるいは作業によってはバイブストリ
ング上を走行できる）。その後、装填発火剤２９は従来
の穿孔装置の場合と同じ方法で点火される。もし工具が
パイプストリング上を走行するならば、落下した「ゴー
デビル」により動作するパーカッション形式の発火剤を
使用することができる。第４図に描かれている如く、発
火剤の発火により作り出された膨張ガス３０は、ピスト
ン２７を下部方向に動かしてセメントスラリ２８と、装
置２１と、セメントスラリ２６を下部方向に変位させる
が、その運動は易壊性プレート若しくはディスク２０を
破裂させる。装置２１はセメントスラリ２６の量がパッ
カー１７の大きさに比例するように（パッカーの大きさ
自体は栓をされるケーシングの寸法に応じて選択される
）、セメントスラリ２６内に配置される。バンカー１７
を膨張させるに十分なセメントを用いてパッカー１７を
破裂させずにケーシング１２の壁と緊密な接触を形成す
るようにする。第６図により明確に図示されているよう
に、ハウジング１９の下端部を経由して孔３３へ、また
穿孔３４を経てパッカースリーブ１７の内側へセメント
スラリ２６が押し込まれる。カップパッカー２２が肩３
９を係合すると、十分な量のセメントスラリ２６がパッ
カースリーブ１７を満たしケーシングに打栓する。ガス
３０が更に膨張するとピン２５がせん断し、パッカープ
ラグ２３を肩４０上のその配座へ運動させ、第８図に示
す如く、孔３３を密封する。この位置でホールドダウン
ピン２４がラッチ４１と係合し、該ラッチはパッカーシ
ール２３を通路若しくは孔３３内でロックする。スケー
ル２３はセメーントをスリーブ１７内に保持し、パッカ
ースリーブが確実に膨張状態にとどまるように働きを行
う。ガスが連続して膨張すると、内部圧が大きくなって
シェアピン３５のせん断がひき起され、その結果、パッ
カ一部分１５と取付工具部分１６が分離される。

ハウジング１９の下部部分が取外されると、スプリング
４５によってスリップアーム１８が外側方向に移動して
、ケーシングの壁と係合する。セメントの残り部分は移
動して、セメントより充填されたパッカープラグ上に載
置するコラム（栓）を形成する。

「発明が解決しようとする問題点」しかるに、畝上コラムはスリップアーム１８．　　マン
ドレル３１等の金属部材が埋殺しされており、栓配設に
続いてなされる既述の止水後にとり行なわれる再掘削（
リーミング）の際、掘削刃を破損させる他、深度が深く
なった場合に施工性に難点があることと、施工時間（セ
ット）に多大の時間がかかるし、又、装置が大きく、−
式で５００ｋｇ程の重量になる事や高価なため回収（装
置上半部）しなければならず、施工性や価格の点で多く
の問題点がある。

「問題点を解決するための手段Ｊ＋　　ｒ作用Ｊ本発明
は畝上の事情に鑑みなされたものでその要旨とするとこ
ろは、掘削刃で切断容易な木又は樹脂等よりなる止水薬
液注入用ロッドの先端に圧水で脱嵌可に装着されるとこ
ろの芯棒に掘削刃で切断容易な樹脂、木、竹又は繊維質
のｍ　ｐＪＪ？Ｏ）網体等よりなるブラシ材を巻付けて
なるプラグを止水薬液注入用ロッド先端に装着して逸水
・湧水箇所下位まで押し込み、次いで粒状物を投下して
該プラグのブラシ材に係止堆積させ、該ロッドに圧水を
送ってプラグを分離し、かかる粒状物層に対して該ロッ
ドを介して止水薬液を注入して固結化させて固結層を形
成して該逸水・湧水間隙の目詰めをし、しかる後リーミ
ングを行なうとして、リーミングの際に掘削刃を破損さ
せるおそれが全く無く、簡易、迅速にセット出来、軽量
、低価格であり、さらに回収作業が一切不要な止水手段
を提供した点にある。

「実施例」以下、これを図に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明のプラグの俯撤図、第２図ａ〜ｅは本発
明の止水玉程手順図である。

第１図に於いて、図中５０は木、樹脂等の掘削刃が作用
して切断容易な材料よりなる芯棒で、その上端は止水薬
液注入用ロッド先端に嵌着されるが、その度合は該ロッ
ドに圧水が供給されると脱嵌する程度のものである。

図中５１は当該芯棒５０に巻き付けられた掘削刃で切断
容易な樹脂、木、竹又は繊維質の細棒や網体等よりなる
ブラシ材である。

しかして、ボーリング孔に対する押し込み弐のプラグ５
２を構成するもので、その長さはブラシ材５１部でボー
リング孔壁面との間で所望のフリクション作用による止
着効果が期し得るように設定される。

第２図ａ　−ｅは以上プラグ５２を用いた止水工程を示
し、ボーリング孔５３の逸水・湧水箇所５４下位にまで
プラグ５２を止水薬液注入用ロッド５５の先端に取り付
けて押し込む。

該ブラシ材部５１に係止堆積する例えば直径３〜１０　
ｍｍ程度、比重１．２以上の掘削刃で破砕可能なガラス
球や焼成粘土等よりなるところの粒状物５６を投下し、
プラグ５２上に粒状物５６が堆積してなる幹部を形成す
る（ａ）。

ロッド５５に圧水を送り込み、該幹部の踏ん張りを利用
してプラグ５２を脱嵌させる（ｂ）。

次いで、当該幹部に対してロッド５５を介してセメント
、モルタル又は止水薬液等の固結材５７を供給する（Ｃ
）。

固結材５７は粒状物５６並びにブラシ材５１を芯にして
固結層５９を孔内に形成し、既述の如くこの際に該逸水
・湧水箇所５４の間隙は目詰めされる（ｄ）。

掘削機５８による再掘削（リーミング）が行なわれ、該
固結層５９は切削除去され開孔される（ｅ）。

尚、以上の逸水・湧水箇所５４への浸透性に優れる固結
材としての止水薬液として採用され得るものの１つに、
イソシアネート系の薬液がある。このものは水に溶けな
い疏水性のポリイソシアネート化合物を主成分とするも
ので地中の水と反応して水に不溶性のポリ尿素ゲル物を
生成する１液性の薬液である。

すなわち水と反応してゲル化するが、水に希釈されて流
されることがなく、注入された薬液の全量が必ず確実に
ゲル化するとともに地下水や孔井内に溶けて泥水を汚染
することはないという特性を有している。

薬液の反応及びゲルタイムは触媒の量によってコントロ
ールすることができる。しかしこれはあくまでも水分と
接触した後の反応が始まる時間をコントロールするもの
で水分と接触するまではまったく反応は生じない。

もう１つの特徴は薬液が水と接触した後に反応が始まる
とすぐにゲル化するのではなく、まず炭酸ガスを発生し
て気泡混りの液体状になり、その後次第にゲル化するこ
とである。

すなわち水分と接触した後所定の時間が経過すると反応
が始まり炭酸ガスが発生し、その圧力によって地盤中の
微細な亀裂に薬液が浸透していく。

反応は薬液の先行する部分から進行するため、最先行部
分からゲル化して亀裂を封鎖する。その後は後続する薬
液が順次亀裂を充填して、必要な範囲の空隙を確実に封
鎖する。

なお周辺の圧力が高くなると炭酸ガスの発生は抑制され
気泡が微細になるためゲル物の見掛は上の体積は小さく
なるが、その代わりにゲル物は緻密になり強度は大きく
なる。

「発明の効果」以上の如く構成される本発明は以下列挙の諸効果が奏さ
れる。

（１）安価である。　（使い捨てであるが、従来品の損
料と比べても比較にならない程に安い。）（２）使い方が簡単で、特別な装置がいらない。（従来
品は圧力によって膨張させているため、装置が必要且つ
大がかりである。）（３）施工が簡単で施工時間が短い。

（４）後作業の注入（セメント又は薬液）が手待ちをし
なくて引き続き作業ができ、固結後の孔内リーミングも
同様に待つことなくできる。

（従来のパッカーは回収式のため回収に大変な時間（５
〜６時間）を必要とする。）（５）大がかりな装置でなく、軽量、コンパクトのため
取扱い、運搬が楽である。特に石油、地熱井戸の場合は
運搬に支障がある海や山岳であるので好適である。

（６）使い捨てなので回収の必要がな（作業上極めて簡
易となる。

（７）リーミングが何んらの支障なく行なうことが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラグの俯徹図、第２図ａ〜ｅは本発
明の止水工程手順図、第３図〜第８図は従来手段の説明
図である。５０・・・芯棒、　５１・・・ブラシ材部、　５２・・
・プラグ、５３・・・ボーリング孔、　５４・・・逸水
・湧水箇所、　５５・・・ロッド、　５６・・・粒状物
、　５７・・・固結材、　５８・・・掘削機、　５９・
・・固結層。ズ一４りへ０５０−一一毛・１奉　　　５１−一一ブラジオｆ番′Ｐ
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１ｔ−５４−−−上水・シ勇ギ康す打　５５−−一口づ
ド　　　５６一−−谷１ｉ才ケ　５７−−−碩（参メオ
５８−−−λＡ肖リイ芦’＜　　　５９−御一同ｊｌｚ
−ｋａ、　　　　　ｂ、　　　　　ｃ、　　　　　ｄ、
　　　　　ｅ。りらΩθ　カ色ろｔぢ急り蛎

Claims

【特許請求の範囲】

（１）掘削刃で切断容易な木又は樹脂等よりなる止水薬
液注入用ロッドの先端に圧水で脱嵌可に装着されるとこ
ろの芯棒に掘削刃で切断容易な樹脂、木、竹又は繊維質
の細棒や網体等よりなるブラシ材を巻付けてなることを
特徴とするボーリング孔中間部に於ける逸水・湧水の止
水工事用プラグ。
（２）掘削刃で切断容易な木又は樹脂等よりなる止水薬
液注入用ロッドの先端に圧水で脱嵌可に装着されるとこ
ろの芯棒に掘削刃で切断容易な樹脂、木、竹又は繊維質
の細棒や網体等よりなるブラシ材を巻付けてなるプラグ
を止水薬液注入用ロッド先端に装着して逸水・湧水箇所
下位まで押し込み、次いで粒状物を投下して該プラグの
ブラシ材に係止堆積させ、該ロッドに圧水を送ってプラ
グを分離し、かかる粒状物層に対して該ロッドを介して
止水薬液を注入して固結化させて固結層を形成して該逸
水・湧水間隙の目詰めをし、しかる後リーミングを行な
うとしてなることを特徴とするボーリング孔中間部に於
ける逸水・湧水の止水工法。