JPH0350874B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0350874B2
JPH0350874B2 JP60230391A JP23039185A JPH0350874B2 JP H0350874 B2 JPH0350874 B2 JP H0350874B2 JP 60230391 A JP60230391 A JP 60230391A JP 23039185 A JP23039185 A JP 23039185A JP H0350874 B2 JPH0350874 B2 JP H0350874B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mud
well
wells
drilling
sludge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60230391A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6290495A (ja
Inventor
Hiroaki Niitsuma
Katsuto Nakatsuka
Hiroyuki Abe
Morihiko Takahashi
Hiroshi Sato
Fumihiko Chiba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON JUKAGAKU KOGYO KK
Original Assignee
NIPPON JUKAGAKU KOGYO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NIPPON JUKAGAKU KOGYO KK filed Critical NIPPON JUKAGAKU KOGYO KK
Priority to JP60230391A priority Critical patent/JPS6290495A/ja
Priority to NZ217950A priority patent/NZ217950A/xx
Priority to IT48552/86A priority patent/IT1201078B/it
Publication of JPS6290495A publication Critical patent/JPS6290495A/ja
Priority to US07/291,357 priority patent/US4924950A/en
Publication of JPH0350874B2 publication Critical patent/JPH0350874B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/003Means for stopping loss of drilling fluid
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/008Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by injection test; by analysing pressure variations in an injection or production test, e.g. for estimating the skin factor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地熱井等の坑井掘削方法であり、さら
に詳しくはAE/MA法を利用した坑井掘削方法
である。
〔従来の技術〕
周知の如く地熱井、石油井、天然ガス井又は温
泉井等を掘削する場合、ビツトを回転して掘進す
るが、その際坑底やビツト附近から掘屑をたえず
除去し、これを地上まで搬送して坑井内を清浄に
すると共に、ビツト、ドリルカラー、ドリルスト
リングスを冷却し、かつ、ビツトの回転を円滑な
らしめること並びに坑壁に薄く強靭な不浸透性の
膜を形成せしめるため泥水が使用されている。
また、一般に泥水を使用して坑井を掘削する場
合、ロータリーマシンで掘管、ドリルカラーを介
して先端のビツトを回転し、泥水は掘管内を通し
てビツト先端に供給し、さらにビツト先端から外
部へ流出し、掘管の外側を通して地上へ回収する
ようになつており、回収された泥水は泥水中の掘
り屑を分離除去し、適宜調整剤を加えた後循環し
て使用している。
しかし、泥水を使用して掘削する場合、掘削時
に使用している泥水が喪失する現象、所謂逸泥の
発生することが多々ある。
一般に逸泥が発生する原因としては、粗粒状の
浸透性地層又は先在亀裂に遭遇した場合のほか、
泥水柱による静水圧力、循環のためのポンプ圧又
は降管によつて生ずるサージプレツシヤ等の人為
的圧力によつても発生することが知られている。
このように掘削時に逸泥が発生すると、必要以
上に大量の泥水を供給しなければならず、そのた
め掘削に莫大な費用を必要とするという弊害があ
る。
従来、掘削時に逸泥を生じた場合、坑井内に温
度計を降下し、泥水温度と地層温度とを測定し、
その温度変化から逸泥位置を検知する方法或いは
小型スピンナー装置を坑井内に降下し、スピンナ
ーの回転速度差から逸泥位置を検知する方法等が
知られている。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
従来における坑井掘削時における逸泥位置の検
知は、何れも逸泥が発生した後に採りうる措置で
あり、従つて現実に可成りの泥水を喪失してしま
うという欠点がある。
本発明者等は坑井掘削時における逸泥を予知す
る方法につき研究の結果、坑井掘削時にAE/
MA波を検知しつつ掘削して逸泥の生ずる以前に
これを予知して逸泥防止手段を施して掘削する方
法及びAE/MA波の発生源の位置標定と地下亀
裂の性状評価を行ないつつ掘削する方法を提供す
ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
第1の発明は地熱井、石油井、天然ガス井等の
坑井を掘削するに当たり、観測井に設置したゾン
デを用いて、地下の物質が変形し又は破壊する直
前に発生するAE/MA波を検知して逸泥防止手
段を施すAE/MA法を利用した坑井掘削方法で
ある。
また、第2の発明は地熱井、石油井、天然ガス
井等の坑井を掘削するに当たり、観測井に設置し
たゾンデを用いて、地下の物質が変形し又は破壊
する直前に発生するAE/MA波を検知し、該
AE/MA波を解析手段により解析してAE/MA
波の発生源の位置標定と地下亀裂の性状の判定を
行なうAE/MA法を利用した坑井掘削方法であ
る。
〔作用、効果〕
本発明は以上の如き構成のものからなり、茲に
AE/MA(Acoustic Emission/Microseismic
Activity、以下AEという)法とは、物質が変形
又は破壊する直前に発生する音声帯域及び非音声
帯域の弾性波を検知するものである。
AE法は、金属材料の分野又はプラント構造物、
圧力容器等の非破壊試験等に用いられており、近
年になつて岩石の破壊に伴なうAEが計測され、
室内試験ではAEエネルギーの急増点から巨視亀
裂発生開始点を推定する方法が提案されている
(日本鉱業会誌第100巻、第1151号、1981年1月発
行)。
また、野外におけるAE計測の例としては、地
熱発電に利用している地熱井の水圧破砕における
圧力の上昇と、AE発生との関係についての報告
がある(日本鉱業会誌第98巻、第1129号、1982年
3月発行)。
地殻内におけるAEの検出は、前記報告のほか
各種の報告が発表されており、その概要は地下に
AEゾンデを埋設し、AEゾンデで検知したAEを
メインアンプで増巾し、この波形をデーターレコ
ーダーに記録し、さらにこの波形をA−D変換し
てコンピユーターに入力し、コンピユーター内で
P波とS波の時間差よりAEゾンデとAE発生源ま
での距離を決定できる。前記AEゾンデには三軸
AEゾンデと単軸AEゾンデとがあるが、単一の観
測井で検知できるという点からは三軸AEゾンデ
が望ましい。
また、前記検知したAE波形の振巾の大小又は
リングダウンカウントからAEエネルギーを算出
できる。
他方、前述した通り泥水を用いて坑井を掘削す
るとき、地下亀裂に遭遇した場合又は、坑壁に泥
水柱による静水圧力、循環のためポンプ圧及び降
管によつて生ずるサージプレツシヤ等の人為的圧
力がかゝつた場合坑壁に亀裂を生じ、これが掘削
作業時に徐々に拡大し、終には逸泥を生ずる。
本発明者等は掘削時のAE計測をすることによ
り逸泥の直前からAEが発生することを確認でき
た。即ち、第1の発明はこの逸泥に至らしめるよ
うな亀裂が生ずる直前に発生するAEを探知する
ことによつて、坑井の如何なる深度で逸泥を生ず
るかを予じめ探知することができることを新規に
知見した。
従来は掘削時の逸泥は現実に逸泥が生じた場合
に、逸泥位置を探知できるに過ぎなかつたが、本
発明はAE法を利用することによつて迅速、かつ
正確な逸泥位置を予じめ探知でき、従つて掘削作
業の際生ずる逸泥に伴なう莫大な泥水使用量を防
止すると共に、逸泥対策に費やす時間を大巾に削
減することができる。
以上の如く掘削時の逸泥位置を探知した後、必
要に応じて直ちに逸泥防止策を溝ずればよい。例
えば、掘削時に注入する泥水圧力を直ちに許容範
囲内に低下するか又は泥水の注入を一時停止する
か或いはゴム若しくは繊維物質等の逸泥防止剤を
泥水と共に供給して坑壁の破壊による逸泥を阻止
することができる。また、この場合使用する泥水
の比重を適宜低下して泥水柱圧を低下することも
有効であり、このように逸泥防止後引続き掘進す
れば、何等逸泥することなく掘進を続行すること
ができる。
他方、坑井を掘削し、目的深度付近で地下亀裂
に遭遇して逸泥した場合には、該逸泥を利用して
逸泥層を判定することができる。
茲に逸泥層とは、坑井を掘削し、地下亀裂に遭
遇して泥水の全量が逸泥したときの地下亀裂であ
つて、この場合であつても逸泥層に達する以前
に、即ち逸泥の生ずる直前に前記と同様AEが発
生し始め、逸泥時に累積リングダウンカウントが
急増するのが認められる。
また、前記逸泥層(地下亀裂)は地質調査又は
物理探査等によつても確認できるが、第2の発明
は逸泥によつて直接的に探知することができる。
而して、坑井掘削によつて逸泥層に達した場
合、AE発生源の位置標定をすることによつて該
逸泥層の幾何学的形状が簡単に把握できる。
前記のように逸泥層、即ち地下亀裂の形状の把
握は該地下亀裂が、天然ガス又は地熱蒸気等の貯
留層として利用できるか否かを判断することがで
き、またその地下亀裂が例えば地熱井における還
元する際の所謂還元ゾーンとの係わり合いの有無
をも確認することができるため、さらに掘進を続
行すべきか否か等坑井の掘削に有力な指針を与え
ることができる。
また、本発明はたんに地熱井の掘削のみなら
ず、石油井、天然ガス井又は温泉井等の各種坑井
についても、有効に適用することができる。
以上の如く、第1の発明は坑井を掘削する場合
にAE法を利用することによつて逸泥を未然に防
止することができ、また第2の発明はAE法を利
用してAE波の発生源と、地下亀裂の方向、位置
等の亀裂の性状を判定でき、その結果逸泥を生じ
た逸泥層の幾何学的形状をも適確に把握すること
によつて坑井の掘進を続行するか否かの指針を与
えることができ、従つて坑井掘削時の能率化を図
ることができる。
〔実施例〕
以下本発明の具体的構成を実施例によつて説明
する。
実験例 1 坑井を掘削し、1000m(垂直深度976m)のケ
ーシングをセツトし、該坑井の近傍にAEゾンデ
を設置した観測井(深度30〜50m)を設置し、掘
削中に坑井周辺で発生するAE波を観測し、第1
図の如き結果を得た。尚、第1図中の棒グラフ
(以下第2図及び第3図も同様)は、1分毎のAE
リングダウンカウントであり、また該棒グラフを
結び折線グラフはその累積値を表わしたものであ
る。
また、逸泥の判定は泥水ピツトレベルメーター
による貯泥量の変化及びフローセンサーから検出
される泥水流量の変化によつて行つた。
第1図から明らかなように、17時13分(坑井掘
削深度1306m70cm)掘削中に約10Kl/時の中規模
の逸泥が発生した。
他方、AEは逸泥に先立つ16時10分から16時30
分頃にかけて活性化しており、この時点において
逸泥をひき起すような亀裂の発生のあることが認
められる。また逸泥後AEの累積値(第1図中の
折線)も徐々に増加している。
従つて、この場合泥水柱圧を軽減又は泥水注入
ポンプ圧等を調整し或いは逸泥防止剤をその地点
に投入することによつて逸泥を防止することがで
きる。
実施例 2 深度1300m付近の地下亀裂を目標として坑井を
掘削し、ケーシングセツト(1000m)後、前記地
下亀裂を探知する目的で、前記実験例1と同様
AEゾンデを設置した観測井でAEを観測し、第2
図の如き結果を得た。
第2図から明らかなように、17時13分頃(坑井
掘削深度1330m30cm〜1330m80cm)でピツト荷重
が10tから3〜5tに下るドリリングブレークを伴
う全量逸泥が発生した。
他方、AEは逸泥に先立つ16時20分頃から活性
化しており、全量逸泥時にはAEが急増(第2図
中の折線)しており、その後ピツトレベル貯泥量
低下に伴つてAEが散発的に発生している。尚、
第2図中ピツトレベルメーターによる貯泥量が逸
泥後増加している部分は、泥水の補給による貯泥
量の増加を示している。
即ち、第2図のAE発生状況から地下での亀裂
発達状況を推定すれば、1330m30cm〜1330m80cm
に逸泥をもたらす主亀裂が存在するが、その周辺
にも破壊し易い微視亀裂卓越帯が存在しており、
こゝまで掘削した時点で泥水柱圧等により破壊が
始まりAEが発生する。そして地層の最も弱い部
分に到達した時点で主亀裂を通して泥水が移動し
始め、同時に泥水の流体圧で亀裂を進展させAE
エネルギーが急増するものと考えられる。
従つて、この場合、泥水柱圧を軽減又は泥水注
入ポンプ圧等を調整し或いは逸泥防止剤をその地
点に投入することによつて逸泥を防止することが
できる。
実験例 3 深度1300m付近の地下亀裂を目標として地熱井
を掘削した場合のAE発生と逸泥の状況を第3図
に示した。この場合、13時20分頃に〓上げをし
つゝ掘削を続行した処、13時30分頃泥水の全量が
逸泥した。
他方、AEは13時10分頃から活性化し始め、〓
上げによつてさらに活性化し、逸泥と同時にAE
が急増(第3図中の折線)しているのが認められ
る。この場合、逸泥は地質調査又は物理探査等に
よる地下亀裂と一致しているのが確認された。
第4図及び第5図は、前記地下亀裂と遭遇して
逸泥した場合のホドグラム法によるAE発生点の
位置の分布を示したものであるが、第4図及び第
5図から明らかなように、遭遇した地下亀裂(逸
泥層)は、海抜−580mから−180mまで南々東方
向の上方に1分間で約500m亀裂が進展している
のが認められ、地熱貯留層として充分な規模を有
しているものと判断された。
また、この周辺での生産ゾーンは、海抜−200
m以深であり、熱水を還元するための還元ゾーン
の下限である海抜0mより深く、従つて該地下亀
裂は還元熱水と直接係わるおそれがないことが認
められた。
【図面の簡単な説明】
第1図は坑井掘削時の中規模逸泥における時刻
とAEリングダウンカウントとの関係図、第2図
は坑井掘削時の全量逸泥における時刻とAEリン
グダウンカウントとの関係図、第3図は坑井掘削
時の逸泥層に遭遇したときの時刻とAEリングダ
ウンカウントとの関係図、第4図はホドグラム法
によるAE発生点の平面分布図、第5図は第4図
中−線断面図のAE発生点の垂直分布図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 地熱井、石油井、天然ガス井等の坑井を掘削
    するに当たり、観測井に設置したゾンデを用い
    て、地下の物質が変形し又は破壊する直前に発生
    するAE/MA波を検知して逸泥防止手段を施す
    ことを特徴とするAE/MA法を利用した坑井掘
    削方法。 2 地熱井、石油井、天然ガス井等の坑井を掘削
    するに当たり、観測井に設置したゾンデを用い
    て、地下の物質が変形し又は破壊する直前に発生
    するAE/MA波を検知し、該AE/MA波を解析
    手段により解析してAE/MA波の発生源の位置
    標定と地下亀裂の性状の判定を行なうことを特徴
    とするAE/MA法を利用した坑井掘削方法。
JP60230391A 1985-10-16 1985-10-16 Ae/ma法を利用した坑井掘削方法 Granted JPS6290495A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60230391A JPS6290495A (ja) 1985-10-16 1985-10-16 Ae/ma法を利用した坑井掘削方法
NZ217950A NZ217950A (en) 1985-10-16 1986-10-15 Method of drilling production well utilising acoustic emission/microseismic activity measurement to predict occurrence of, or locate dimensions of, lost circulation zone
IT48552/86A IT1201078B (it) 1985-10-16 1986-10-15 Metodo per trivellare un pozzo utilizzante misure di emissione acustica/attivita microsismica
US07/291,357 US4924950A (en) 1985-10-16 1988-12-29 Method of drilling a well by utilizing AE/MA measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60230391A JPS6290495A (ja) 1985-10-16 1985-10-16 Ae/ma法を利用した坑井掘削方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6290495A JPS6290495A (ja) 1987-04-24
JPH0350874B2 true JPH0350874B2 (ja) 1991-08-05

Family

ID=16907139

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60230391A Granted JPS6290495A (ja) 1985-10-16 1985-10-16 Ae/ma法を利用した坑井掘削方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4924950A (ja)
JP (1) JPS6290495A (ja)
IT (1) IT1201078B (ja)
NZ (1) NZ217950A (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7337660B2 (en) * 2004-05-12 2008-03-04 Halliburton Energy Services, Inc. Method and system for reservoir characterization in connection with drilling operations
JP2010047939A (ja) * 2008-08-20 2010-03-04 Kansai Electric Power Co Inc:The 地盤評価方法および地盤評価装置
US20110220349A1 (en) * 2008-11-19 2011-09-15 M-I L.L.C. Methods for minimizing fluid loss to and determining the locations of lost circulation zones
CN112415628B (zh) * 2019-08-20 2022-07-26 核工业二一六大队 一种砂岩型铀矿取样平面分布图成图方法
CN112211619A (zh) * 2020-11-19 2021-01-12 中国石油天然气集团有限公司 一种长裸眼井段快速确定井漏位置的方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739871A (en) * 1971-07-30 1973-06-19 Senturion Sciences Mapping of earth fractures induced by hydrafracturing
US3865201A (en) * 1974-01-04 1975-02-11 Continental Oil Co Acoustic emission in drilling wells
US4057780A (en) * 1976-03-19 1977-11-08 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Method for describing fractures in subterranean earth formations
US4432078A (en) * 1979-01-17 1984-02-14 Daniel Silverman Method and apparatus for fracturing a deep borehole and determining the fracture azimuth
US4273212A (en) * 1979-01-26 1981-06-16 Westinghouse Electric Corp. Oil and gas well kick detector
US4524434A (en) * 1979-05-21 1985-06-18 Daniel Silverman Method for determining the azimuth and length of a deep vertical fracture in the earth
US4280200A (en) * 1979-05-21 1981-07-21 Daniel Silverman Seismic method of mapping horizontal fractures in the earth

Also Published As

Publication number Publication date
NZ217950A (en) 1989-04-26
IT8648552A0 (it) 1986-10-15
JPS6290495A (ja) 1987-04-24
IT1201078B (it) 1989-01-27
US4924950A (en) 1990-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Haimson The hydrofracturing stress measuring method and recent field results
Hickman et al. In situ stress, natural fracture distribution, and borehole elongation in the Auburn geothermal well, Auburn, New York
US5503225A (en) System and method for monitoring the location of fractures in earth formations
CN104832212B (zh) 基于钻进参数考察巷道松动及应力集中范围的方法
Huang et al. Experimental investigation of the variations in hydraulic properties of a fault zone in Western Shandong, China
Haimson A simple method for estimating in situ stresses at great depths
Haimson et al. Crustal stress in Iceland
Jumabayeva CONTROL OF UNDERGROUND WATER IN THE MINE, DETECTION AND PREVENTION OF RISKS
JPH0350874B2 (ja)
CN201526309U (zh) 地下水文观测孔
JPS6332085A (ja) 坑井掘削監視方法
Larsson et al. Settlements and shear strength increase below embankments-long-term observations and measurement of shear strength increase by seismic cross-hole tomography
CN207779800U (zh) 一种地下洞室围岩时效破裂原位观测结构
Plaisant et al. The Sulcis Fault Lab for experimental studies on CO2 migration through a fault
Golian et al. Advantages of employing multilevel monitoring wells for design of tunnels subjected to multi-aquifer alluvial
Mercado et al. Methods to measure scour depth and the depth of unknown foundations
JPH0350875B2 (ja)
CN105019888A (zh) 一种基于同位素标识的覆岩裂隙导通性探测方法
Lunne et al. Shallow gas problem at Duyong B offshore Malaysia
CN112983496A (zh) 一种井下封堵不良老钻孔的方法
Yu A Deep Rock Cavern Captures Stormwater
Gray et al. Factors influencing caving
Mercado et al. Two new non-destructive methods to measure scour depth and the depth of unknown foundations
Daw et al. Hydrological testing for deep shafts and tunnels.
Wang et al. Case Study of Utilization and Grouting Reconstruction of Top of Ordovician Limestone

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees