JPH09507544A

JPH09507544A - 地層にボーリング孔を開ける方法

Info

Publication number: JPH09507544A
Application number: JP7518849A
Authority: JP
Inventors: ハートマン，ロビン・アドリアヌス; モルダー，エルビラ・ヘンドリカ
Original assignee: シエル・インターナシヨナル・リサーチ・マートスハツペイ・ベー・ヴエー
Priority date: 1994-01-13
Filing date: 1995-01-12
Publication date: 1997-07-29
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: EP0738366A1; SA95150439B1; NZ278873A; CN1138887A; WO1995019490A1; OA10306A; CA2181065C; RO116916B1; EG20665A; NO962916D0; DE69500989T2; CA2181065A1; AU684894B2; RU2131975C1; MY112792A; UA42755C2; DE69500989D1; US5541517A; CN1056906C; DK0738366T3

Abstract

(57)【要約】本発明は、地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対して選択された方向に延びるボーリング孔を、地層の中に開けるための方法を提供する。この方法は、複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段を配置することを含む。前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段が、第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに配置されている。この測定手段は前記の電磁界を測定するように操作され、測定された電磁界から、第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含む電磁界の成分が確定される。前記の少なくとも二つの成分から、隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータが確定される。

Description

【発明の詳細な説明】地層にボーリング孔を開ける方法本発明は、地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対して選択された方向に延びるボーリング孔を、地層の中に開けるための方法及びシステムに関する。炭化水素探査及び生産産業界では、他のボーリング孔を介して水蒸気または水を注入することによって坑井（wellbore）の一つからの石油の産出量を増加するために、複数本の隣接ボーリング孔の掘削が望ましいことがある。例えば産出坑井が水平方向に延びているときには、この下方に選択された距離で産出坑井に平行な一本または複数本の注入ボーリング孔を掘削することが望ましい。石油産出中に、水蒸気が注入ボーリング孔を介して地層の中に注入して、これにより地層を通じる石油の流れ抵抗を減らし、石油を産出坑井の方へ追い込む。米国特許第３７２５７７７号には、ケーシングつきボーリング孔（cased bore hole）までの距離と方向を隣接ボーリング孔から得られた磁界測定値を使用して確定するための方法が示されている。例えば、単一の海洋プラットフォーム（of fshore platform）から噴出（blowout）に対処するかまたは複数のボーリング孔を掘削する場合には、現存する坑井の正確な位置を知ることが望まれよう。このような既存の坑井またはボーリング孔は、ケーシング（casing）磁化の規則的周期性を有すると推定される。反復計算を用いて、以前に掘削されてケーシングを施されたボーリング孔の位置が確定される。しかしながら、既存の坑井の最終近似位置のみが得られる。欧州ＥＰ−２４７６７２−Ａには、隣接するボーリング孔の間の距離を確定する方法が開示されている。この資料に記載の方法は、以前に掘削された坑井における噴出の場合に採用され、これによっていわゆるリリーフ井（relief well）が掘削され、これは噴出井の中に重液（heavy liquid）をポンプで流入できるように選択された深さで噴出井に交差する。この方法では、ケーシング部分の正確な磁極強度（magnetic polestrength）値を知らなければならない。入り組んだモノポール（monopole）及びダイポール（dipole）磁場機能のフーリェ級数に関する複雑な計算の結果として、振幅／波数（wave number）スペクトルが導出される。このようなスペクトルによって上記の距離の確定が可能になる。しかしながら、この方法を適用してこのようなスペクトルを得ることを可能にするには、多数の測定データが必要で、結果としては平均距離（mean distance）を得るだけである。さらに米国特許第４６４０３５２号から、一つは産出井として使用され、他の一つは注入井（injection well）として使用される、一対のボーリング孔を操作することが知られている。これらのボーリング孔は実質的に平行であり、そして取り組む問題は明らかに、透過率の低いゾーンからの経済的に実現可能な石油生産を含むことに関するものであった。しかしながら、この資料からは、どのようにボーリング孔が掘削されて方向づけられたかは明らかではない。本発明に関しては、全く異なった問題を解決しなければならない。一対のボーリング孔の場合には、新しいボーリング孔が掘削されることになると直ちに、利用可能な隣接ボーリング孔のすべての方向データを有することが有利であることは明らかになろう。しかしながら、いかにしてボーリング孔の方向を正確に制御し、同時に欠点を克服し、そして上に示したように方法の複雑な演算を回避するかという問題が残っている。本発明の目的は、地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対して選択された方向に、ボーリング孔を地層の中に開ける改善された方法を提供することである。本発明の他の一つの目的は、地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対して選択された方向に、ボーリング孔を地層の中に開ける改善されたシステムを提供することである。本発明による方法は、 − 複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段を配置すること、 − 第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに、前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段を配置すること、 − 前記の電磁界を測定するように測定手段を操作すること、 − 測定された電磁界から、第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含む電磁界の成分を確定すること、及び − 前記の少なくとも二つの成分から、隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータを確定すること、を含む。電磁界の二つの成分は、第二ボーリング孔における深さｄ_i と第一ボーリング孔との間の距離の関数である式として書くことができる。この距離は、第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な前記の方向に沿った距離の成分で書くことができる。ある適当な方法で電磁界の二つの成分のための式を組み合わせることによって、深さｄ_iにおける測定手段と第一ボーリング孔との間の距離の成分を計算することができる。第二ボーリング孔における様々な深さｄ_i におけるこれらの成分を確定することによって、方向パラメータを計算することができる。電磁気源手段によって誘導された電磁界が適当ないずれの波長も有することができ、本発明において使用されるべき適当な電磁界は一つまたは複数の永久磁石によって誘導される磁界を形成することを理解されたい。本発明によるシステムは − 複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って配置されるべき、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段、 − 第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに配置されるべき、前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段、 − 前記の電磁界を測定するように測定手段を操作するための手段、 − 測定された電磁界から、第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含む電磁界の成分を確定するための手段、 − 前記の少なくとも二つの成分から、隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータを確定するための手段、を含む。第一ボーリング孔が隣接ボーリング孔である場合には、ボーリング孔を有効に掘削することができ、第二ボーリング孔は掘削中のボーリング孔を形成する。少なくとも二つの成分の前記の方向が実質的に互いに垂直であることは好ましく、方向パラメータは前記の二つの成分の比を確定することによって決定される。前記の二つの成分の比の確定は、Ｂ_1,i／Ｂ_2,i＝ｓ_1,i／ｓ_2,iを適用することを含むのが適当である。ただし、Ｂ_1,iとＢ_2,iは、深さｄ_iにおける前記の方向に沿ったそれぞれの電磁界強度成分であり、ｓ_1,iとｓ_2,iは、電磁界測定手段と第一ボーリング孔との間の距離の前記の方向に沿ったそれぞれの成分である。前記のボーリング孔の長さに沿った複数の位置における電磁気源手段の有効な配置は、前記のボーリング孔を通じて前記の電磁気源手段を動かすことによって達成することができる。電磁気源手段が電磁コイルを含むことは有利である。これから本発明を、例を用いて添付の図面を参照してさらに詳しく説明する。第１Ａ図と第１Ｂ図は、ボーリング孔の掘削と方向づけのときに従来使用されている座標系の配置を示す概略図である。第２Ａ図と第２Ｂ図は、従来の地球固定座標系（earth fixed coordinate sys tem）内における二つの区別された平面におけるベクトル成分を確定するための、例示的な測定状態を示す図である。第１Ａ図と第１Ｂ図に、従来から使用されている座標フレームすなわち座標系の使用状況を示す。第１Ａ図には、地球固定デカルト基準フレーム（earth fixe d Cartesian reference frame）ＮＥＶ（北・東・垂直）が示され、ここではボーリング孔１の一部分が示されている。Ｎ方向を地理的（geographical）方向または磁気方向のいずれにしてもよい。世界中のあらゆる他の場所について、両フレーム間の差がよく定義されている。第１Ｂ図には、ボーリング孔１の一部分の拡大図を示す。ボーリング孔１は中心軸すなわちボーリング孔軸２の周りの円筒として示されている。一般に、この軸に沿って深さの値がとられ、孔に沿った深さと呼ばれることが多い。点ｉについては、該当する深さｄ_iが定義され、通常は地表面から前記の点ｉまでのボーリング孔軸２に沿った距離としてとられる。したがって、深さ値の数列を、・・・ｄ_i-2、ｄ_i-1 、ｄ_i、ｄ_i+1、ｄ_i+2・・・として表すことができる。第１Ｂ図では、例示的な深さｄ_i-1とｄ_iが示されている。例えば、ボーリング孔に沿った深さｄ_iについて、二つの座標フレームの関連方向が示されている。垂直なＶは、第１Ａ図に関して示されるように地球固定ＮＥＶフレームからとられる。一般にデカルトＸＹＺフレームが、ボーリング孔１に置かれた測定装置の上に固定されたものとしてとられる。このフレームで、Ｚは下向き孔の方向にボーリング孔軸２に沿ってとられ、ＸとＹはこれに対応してとられる。さらに、深さｄ_iにおいて、ハイサイド（high-side）（ＨＳ）の方向とハイサイド右（ＨＳＲ）の方向が示されているが、これらは当業者には周知である。ＨＳはＺとＶを通る垂直平面にＺとＶに直角をなし、したがって水平である。一般の場合、成分を数学的に適切にとることができる場合には、他のあらゆる座標フレームを使用できることは、当業者には明らかなことであろう。したがって、一般に二つの座標システムが含まれる。第一のシステムＣは第一ボーリング孔と上記のような予め決定された方向に関し、第２のシステムＤは第二ボーリング孔に関するものである。このようなフレームでは、位置はパラメータｓで示される。例えば、第二ボーリング孔はＣにおいてｓ_Oにその出発点を有する。一般の場合では、ＤにはＢ_D，_iとｇ_D，_iで示される。さらに一般的には、この適用に関連して、変数が添字ｉを備えるときには、この変数は問題のボーリング孔における深さｄ_iにおいてとられる。第２Ａ図と第２Ｂ図に、本発明で適用されるような従来の座標フレームのための例示的な測定状況を示す。第２Ａ図に、ＮＥＶ座標フレームのＮＥ平面を示す。フレームの原点には、ＮＥ平面から下方を指しているＶベクトルの矢印の尾が向かっている。第一ボーリング孔１０と第二ボーリング孔２０のＮＥ平面上の正投影（orthogonal projection）を示す。第一ボーリング孔１０の方向とＮ方向との間の角度は、方位角（azimuth-angl e）Ａとして知られる。例えば第二ボーリング孔２０のための所定の方向がＮＥ平面において点線１０ａで示された平行な方向である場合には、この第２Ａ図ではボーリング孔２０は前記の方向から偏差角（deviation angle）ΔＡだけずれている。第二ボーリング孔２０における一点と第一ボーリング孔１０との間の距離は、水平面でとられるときは側距離（lateral distance）３０，１と呼ばれる。第２Ｂ図に、Ｖを通り水平ＮＥ平面におけるベクトルＨを通るＮＥＶ座標フレームにおける垂直断面すなわち垂直面を示す。フレーム原点には、ＨＶ面として示される前記の面から上を指しているＥベクトルの矢印の先端が向かっている。第一ボーリング孔１０と第二ボーリング孔２０のＨＶ平面における正投影が示されている。第一ボーリング孔１０の方向とＶ方向との間の角度は傾斜角（inclination-an gle）Ｉを形成する。例えば、ＨＶ面において点線１０ｂで示すように、第二ボーリング孔２０の所定の方向が平行な方向である場合には、この第２Ｂ図では、ボーリング孔２０は前記の方向から僅かに上方へ偏差角ΔＩだけずれている。第二ボーリング孔２０における一点と第一ボーリング孔１０との間の距離は、垂直面でとられるときは上向き距離４０，ｕと呼ばれる。第二ボーリング孔２０が掘削されるべき選択された方向として、ボーリング孔１０に平行な方向が選択される。したがって、ＮＥ平面内とＨＶ平面内の前記の平行な方向の正投影、すなわちそれぞれ１０ａ、１０ｂは、ボーリング孔１０の正投影と平行である。どの方向も選択できることは当業者には明白であろう。第一ボーリング孔１０に隣接して第二ボーリング孔２０を掘削しているときに選択された方向に到達するために、適当な測定を行って必要な計算と確定を実施し、ボーリング孔掘削作業を制御しなければならない。第一ボーリング孔１０はボーリング孔間距離(interborehole distance)にわたって測定されるのに適した磁極強度を有する磁化されたケーシング部分を備えているので、磁界ベクトルＢの磁界成分Ｂ_x、Ｂ_y、Ｂ_zを、第二ボーリング孔２０内に配置された測定器具に固定された上記のＸＹＺ座標フレームのＸ、Ｙ、Ｚ軸に沿って整列された一組の磁力計を用いて、第二ボーリング孔２０から測定することができる。前記の磁界成分は一般に磁極強度成分と地磁界成分から構成される。さらにまた、ボーリング孔測定器具内に一組の加速度計を適ｇ_zを測定して、傾斜データの確定を可能にすることは、よく知られた技法である。意外なことに、重力加速度成分と磁界成分のみを有して、磁界成分は非較正（ non-calibrated）磁極強度値のみを含み、本発明によって特に方位角と傾斜角を導き出すことができ、第二ボーリング孔の傾斜掘削作業に関する正確な制御操作を可能にすることが明白になった。あらゆる深さｄ_iにおけるＢ_xi、Ｂ_yi、Ｂ_zi、ｇ_xi、ｇ_yi、ｇ_ziの値を測定した後に、第二ボーリング孔２０の傾斜角と方位角を、例えば米国特許第４１６３３２４号に示されているように確定することができる。この事例では、第二ボーリング孔２０の確定された角度は、この深さｄ_iにおいて（Ｉ＋ΔＩ）_i及び（Ａ＋ΔＡ）_iである。前記の角度と磁界成分から、次の方法によってΔＡ_i値とΔＩ_i値が得られる。上で得られたような傾斜角とハイサイド角により、第１Ｂ図に図示されている簡単な方法で、ハイサイド（ＨＳ）成分とハイサイド右（ＨＳＲ）成分を得ることを可能にする。こうして、取り扱うべき磁界成分はＢ_x、Ｂ_y、Ｂ_zからＢ_HS、Ｂ_HSR、Ｂ_zに変更される。掘削作業と磁界測定は明らかに第一ボーリング孔の特性に結合されるので、さらなる確定手順と計算手順は、ベクトル成分とこれらに密接に関連するボーリング孔間距離に集中する。したがってこれは、上述の角度の他に、第一ボーリング孔に対する上向き方向と横方向における成分と距離が確定されることを意味する。前記の方向はそれぞれ第一ボーリング孔のＨＳ方向とＨＳＲ方向とに一致し、これらはそれぞれ第２Ａ図と第２Ｂ図における点線４０と３０に沿って方向づけられている。第２Ａ図と第２Ｂ図の１０ａと１０ｂとしてそれぞれ示されている平行な方向などの、所定の方向に近い第二ボーリング孔２０のための任意の掘削方向については、第２Ａ図におけるΔＡ方向も第２Ｂ図におけるΔＩ方向も多分、それぞれ第２Ｂ図におけるＨＶ平面または第２Ａ図におけるＮＥ平面の該当する第一ボーリング孔投影との空間的整合（spatial alig nment）にはない。したがって、第２Ｂ図に示すような（９０°−（Ｉ＋ΔＩ））にわたる第一回転を行い、水平なＮＥ平面における成分を求めて、明白な方位基準（azimuthal reference）を提供する。Ｂ_HSRはそれ自体ＮＥ平面にあるので、第２Ｂ図に示すようなＢ_zとＢ_HSのみが（９０°−（Ｉ＋ΔＩ））回転を受けて、下記の成分を得る。Ｂ’_z＝Ｂ_zｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）（１）、及びＢ’_HS＝−Ｂ_zｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）（２）。Ｂ’_zとＢ’_HSも第２Ｂ図に示す。ここでＮＥ平面に達したので、第２Ａ図に新しい状況を略図で示す。上に説明したように、すでに水平面に位置したＢ_HSR、及びＢ’_zが示されているが、Ｂ’_Hz はこの水平面から上方に向いたとして考えなければならない。このＮＥ平面では、ΔＡにわたるさらなる回転が実施される。すなわち第二ボーリング孔のＨＳＲ方向から第一ボーリング孔のＨＳＲまたは横（１）方向に実施される。こうして下記の成分が結果として得られる。Ｂ”_z＝Ｂ’_zｃｏｓΔＡ−Ｂ_HSRｓｉｎΔＡ（３）、及びＢ’_HSR＝Ｂ₁＝Ｂ’_zｓｉｎΔＡ＋Ｂ_HSRｃｏｓΔＡ（４）、両成分とも第２Ａ図に示す。さらなるステップで、明らかな傾斜基準が得られる。（９０°−Ｉ）にわたる回転が行われて第２Ｂ図の線１０ｂに達し、こうして得られた成分は方位と既に空間的に整列している。Ｂ”_zとＢ’_HSに適用されるこの回転は下記の結果となる。Ｂ'''_z＝Ｂ”_zｓｉｎＩ−Ｂ’_HSｃｏｓＩ（５）、及びＢ”_HS＝Ｂ_u＝Ｂ”_zｃｏｓＩ＋Ｂ’_HSｓｉｎＩ（６）、こうして上向き（ｕ）方向の成分が得られる。（４）と（６）のそれぞれのＢ₁とＢ_uにおいて、最初のＢ_HS、Ｂ_HSR、Ｂ_zに置き代えることができ、下記が得られる。Ｂ₁＝［Ｂ_zｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）］ｓｉｎΔＡ＋Ｂ_HSR ｃｏｓΔＡ（７）、及びＢ_u＝｛［Ｂ_zｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）］ｃｏｓΔＡ−Ｂ_HS _R ｓｉｎΔＡ｝ｃｏｓＩ＋｛−Ｂ_zｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）｝ｓｉｎＩ（８）。この事例では単に小さな偏差のみを仮定する。さらなる確定のために、これは ΔＡは小さいことを意味し、したがって近似値ｃｏｓΔＡ＝１及びｓｉｎΔＡ＝ ΔＡを採用する。この近似値とよく知られている基礎的三角法を適用すると、結果として下記が得られる。Ｂ₁＝［Ｂ_zｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）］ΔＡ＋Ｂ_HSR （９）、及びＢ_u＝Ｂ_zｓｉｎΔＩ＋Ｂ_HSｃｏｓΔＩ−Ｂ_HSRｃｏｓＩΔＡ（１０）。通常、測定された成分、すなわち順次Ｂ_HS、Ｂ_HSR、Ｂ_zフレームに移されてＢ_u とＢ₁を作るＢ_x、Ｂ_y、Ｂ_zは、を含む。上向き及び横方向におけるよく画定された磁極強度成分Ｂ_p，_u、Ｂ_p，_lに到達するために、測定された成分を地磁従来、地磁界は、地球上のほとんどの箇所で知られている北と垂直の方向それぞれにおけるその成分Ｂ_NとＢ_Vによって特徴づけられる。一般に、これらのＢ_N とＢ_VをＩ−Ａ座標系に対して周知の回転にかけることによって、ＨＳ、ＨＳＲ、及びＺ方向における下記の成分が得られる。Ｂ_E，_HS＝−Ｂ_vｓｉｎＩ＋Ｂ_NｃｏｓＡｃｏｓＩ（１２）、Ｂ_E，_HSR＝−Ｂ_NｓｉｎＡ（１３）、及びＢ_E，_Z＝Ｂ_vｃｏｓＩ＋Ｂ_NｃｏｓＡｓｉｎＩ（１４）。特に、それぞれ１２と１３の上向き（ｕ，ＨＳ）と横（ｌ，ＨＳＲ）方向における成分を、Ｉ−Ａ座標系についても得られと組み合わせて、前記のよく画定された磁極強度成分を得ることができる。を使用すると、下記の磁極強度成分が得られる。Ｂ_p，_u＝Ｂ_zｓｉｎΔＩ＋Ｂ_HSｃｏｓΔＩ−Ｂ_HSRｃｏｓＩΔＡ＋Ｂ_vｓｉｎＩ− Ｂ_NｃｏｓＩｃｏｓＡ（１５）、及びＢ_p，_l＝｛Ｂ_zｓｉｎ（Ｉ＋ΔＩ）＋Ｂ_HSｃｏｓ（Ｉ＋ΔＩ）｝ΔＡ＋Ｂ_HSR＋Ｂ_N ｓｉｎΔＡ（１６）。第一ボーリング孔のケーシング部分の磁極強度に関しては、下記が注目される。すなわち大抵の場合には、ケーシング部分は、産出井のケーシングを形成するためにボーリング孔の中に配置する前に帯磁される。その結果、一連の磁極が得られ、これらの各一対は棒磁石として機能する。このようなケーシングは、例えば噴出のときにリリーフ井を掘削しなければならないときに、マーク（mark）として使用されるのに適している。しかし、上に説明したように、ボーリング孔の中にケーシング部分を配置しているときに乱暴な作業条件が発生する。したがって、よく画定されたケーシングの帯磁は実質的にゆがめられる。さらに、磁気材料は地磁界を受ける。場所と方向に応じて、材料はそれ自体が帯磁されるか、またはすでに与えられた帯磁が変更される。この観点から、多くの場合、ケーシング部分の本当の帯磁値は未知であることが明らかになる。一方、実質的に直線に沿った棒磁石として対となると想定されるケーシング部分は、基礎物理学で周知の一連の磁気単極としての近似を可能にする。これは、各深さｄ_iについて、横及び上向きの磁極強度の磁界値が次の式で表されることを意味する。ただし、Ｐ_kは第一ボーリング孔に沿った位置ｚ_kにおける磁極強度であり、（ｚ−ｚ_k）はｚ_kとｚ＝０との間の距離であり、ｚ＝０は、第一ボーリング孔と第二ボーリング孔内の測定器具との間の最も接近した点である。本発明によれば、次の式が得られる。Ｂ_p，_1i／Ｂ_p，_ui＝１_i／ｕ_i （１９）こうして、この関係は磁極強度値Ｐ_kからは独立である。第２Ａ図と第２Ｂ図を再び参照すると、角度ΔＡ、ΔＩについて、深さｄ_iにおける横及び上向きの距離は次のように書くことができる。ｌ_i＝ｌ_i-1＋（ｄ_i−ｄ_i-1）・ΔＡ（２０）、及びｕ_i＝ｕ_i-1＋（ｄ_i−ｄ_i-1）・ｓｉｎΔＩ（２１）、ただし、ΔＡは小さくて、ｌ_i-1とｕ_i-1は先の測定点ｄ_i-1 における横及び上向きの距離である。簡単な形式で深さｄ_iについて（１５）と（１６）を書き直すと、次のようになる。Ｂ_p,ui＝Ｂ_u1・ΔＡ＋Ｂ_u2 （１５’）、及びＢ_p,1i＝Ｂ₁₁・ΔＡ＋Ｂ₁₂ （１６’）そして（１９）から（２１）までを採用すると、次の結果が得られる。上の式から、 − ΔＩは傾斜角Ｉと（Ｉ＋ΔＩ）から決定され、これらの角度は加速度計を使用して周知の方法で求めることができ、 − ΔＡは上に示したように決定されるので、明らかに、ｄ_iにおける第二ボーリング孔のすべての方向データを得ることができる。本発明の次のステップでは、上に示したような得られた方向データを予め決定された方向のデータと比較しなければならない。これは、得られたΔＡとΔＩは所定の範囲ΔＡ_OとΔＩ_Oを超えてはならないことを意味する。ΔＡ_OとΔＩ_Oは１０° 以下であることが好ましい。この比較に応じて、ボーリング孔掘削作業をそこまでは追従する方向で続けることができるか、または横方向、上向き方向、または両方向に修正しなければならない。上に示した座標系Ｃ及びＤの代わりに、何らかの適当な一組の座標系を使用することもできる。例えば、単にＣの代わりに従来型のＮＥＶフレームをとることができる。さらにまた、個別にＤの代わりに、ＸＹＺフレームまたは円柱座標もとることができる。同じ方法で、上に説明したようなＩ、Ａ、ＨＳ、ＨＳＲは通常のパラメータであるが、方向パラメータα_iを選択することができる。さらに別の実施例で、本発明の方法がケーシング部分の帯磁の強度と方向を決定可能にすることは有利である。こうして、帯磁の実質的なゆがみまたは偏差もしくはその両方が、ケーシング条件に対して有用な情報を提供することができる。さらにまた、ボーリング孔掘削作業の開始時に磁極強度が知られている場合には、本発明の方法は得られた方向データに関するチェック手順を可能にするという有利性があるので、前記の強度に密接に依存して掘削作業を実施することができる。何らかの理由で、第二ボーリング孔の選択された方向が第一ボーリング孔のそれと平行でない場合には、上に説明した何らかの方法を適用することができる。選択された方向を準備するために再度Ａ角度とＩ角度を設定し、（１９）を採用することによって、本発明の方法を極めて有利に適用することができる。この場合には、ボーリング孔間の距離は磁極強度の測定可能性の点から、あまりに大きくなってはならないことを理解すべきである。この技術分野では、ケーシングの形式に応じて、１８０００μＷｂまでの磁束を有する磁極強度を得ることができ、２μＴという低い磁束密度の測定を可能にする。これは、横または上向きの距離が約３０ｍを越えないことが好ましいことを意味する。本発明の好ましい一実施例では、１_i／ｕ_i≦１である。こうして、ΔＡの決定誤差の結果は、（１９）からわかるように最小になる。さらに、上に説明したような本発明の方法は、正確に知られた位置を有し、第一ボーリング孔から測定されるように適合された磁極強度を有する帯磁したケーシング部分を備えた、第一ボーリング孔の近くのケーシングのない第二ボーリング孔の方向と位置を確証するために使用することができる。この場合、明らかに、ボーリング孔掘削中の測定は既に掘削されたボーリング孔からの測定によって代わられる。上記の他に、上に説明したような本発明の方法を、正確に知られた位置を有するケーシングのない第二ボーリング孔から測定されるように適合された磁極強度を有する帯磁したケーシング部分を備えた、ケーシングのある第一ボーリング孔の方向と位置を確定するために使用することができる。例えば、第二ボーリング孔がジャイロ（gyro）掘削制御法によって正確に掘削されるときには、逆の作業方法が適用可能である。本発明の方法が、所望の生産レベルに達するために水蒸気注入を必要とすることが多いケツ岩質砂岩（shaly-sand）層に、いくつかの孔を掘削する場合に採用されるのは有利である。本発明の様々な変更は、上記の説明から当業者には明白になろう。添付の特許請求の範囲の中に、このような変更を含めることにする。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年１月５日【補正内容】請求の範囲１．地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を、地層の中で確定するための方法であって、複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段を配置すること、第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに、前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段を配置すること、前記の電磁界を測定するように測定手段を操作すること、測定された電磁界から、電磁界の成分を確定すること、及び隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータを決定することであり、電磁界の前記の成分が第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含み、前記の方向パラメータが前記の少なくとも二つの成分から決定されることを特徴とする前記の方向パラメータを決定する方法。２．第一ボーリング孔が隣接ボーリング孔を形成し、第二ボーリング孔が掘削中のボーリング孔を形成する請求の範囲第１項に記載の方法。３．少なくとも二つの成分の前記の方向が実質的に互いに垂直であり、方向パラメータは前記の二つの成分の比を確定することによって決定される請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。４．前記の二つの成分の比は、Ｂ_1,i／Ｂ_2,i＝ｓ_1,i／ｓ_2,iで確定され、ただし、Ｂ_1,iとＢ_2,iは深さｄ_iにおける前記の方向に沿ったそれぞれの電磁界強度成分であり、ｓ_1,iとｓ_2,iは電磁界測定手段と第一ボーリング孔との間の距離の前記の方向に沿ったそれぞれの成分である請求の範囲第３項に記載の方法。５．電磁気源手段が、前記のボーリング孔を通じて前記の電磁気源手段を動かすことによって、前記のボーリング孔の長さに沿った複数の位置に置かれている請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方法。６．前記の電磁気源手段が電磁コイルを含む請求の範囲第５項に記載の方法。７．電磁気源手段が、第一ボーリング孔の中に設置されたケーシングを含み、ケーシングは第一ボーリング孔の長さに沿った複数の位置で磁化されている請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方法。８．電磁気源手段によって誘導される電磁界の前記の成分を確定するために、測定された電磁界を地磁界について修正する請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の方法。９．隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す前記の方向パラメータが、前記のボーリング孔の方位角間の差である請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の方法。１０．隣接ボーリング孔に実質的に平行に延びるように前記のボーリング孔を作る請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項に記載の方法。１１．前記のボーリング孔が実質的に水平面内で延びている請求の範囲第１項から第１０項のいずれか一項に記載の方法。１２．電磁界の前記の成分を確定するステップがデカルト座標系ＸＹＺにおける電磁界の成分を確定することを含み、ここでＺは第二ボーリング孔の縦軸に沿って方向づけられる請求の範囲第１項から第１１項のいずれか一項に記載の方法。１３．隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す前記の方向パラメータが、前記のボーリング孔がさらに掘削される方向を決定するために使用される請求の範囲第１項から第１２項のいずれか一項に記載の方法。１４．地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を、地層の中で確定するためのシステムであって、複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って配置されるべき、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段、第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに配置されるべき、前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段、前記の電磁界を測定するように測定手段を操作するための手段、測定された電磁界から、電磁界の成分を確定するための手段、及び隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータを確定するための手段であり、電磁界の前記の成分が第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含み、方向パラメータを決定するための前記の手段が前記の少なくとも二つの成分から方向パラメータを決定することを特徴とするシステム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者モルダー，エルビラ・ヘンドリカオランダ国、エヌ・エル−2288・ヘー・デー・レイスウエイク、フオルメルラーン・６

Claims

【特許請求の範囲】１．地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対して選択された方向に延びるボーリング孔を、地層の中に作るための方法であって、複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段を配置すること、第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに、前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段を配置すること、前記の電磁界を測定するように測定手段を操作すること、測定された電磁界から、第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含む電磁界の成分を確定すること、及び前記の少なくとも二つの成分から、隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータを確定することを含む方法。２．第一ボーリング孔が隣接ボーリング孔を形成し、第二ボーリング孔が掘削中のボーリング孔を形成する請求の範囲第１項に記載の方法。３．少なくとも二つの成分の前記の方向が実質的に互いに垂直であり、方向パラメータは前記の二つの成分の比を確定することによって決定される請求の範囲第１項または第２項に記載の方法。４．前記の二つの成分の比の確定は、Ｂ_1,i／Ｂ_2,i＝ｓ_1,i／ｓ_2,iを適用することを含み、ただし、Ｂ_1,iとＢ_2,iは深さｄ_iにおける前記の方向に沿ったそれぞれの電磁界強度成分であり、ｓ_1,iとｓ_2,iは電磁界測定手段と第一ボーリング孔との間の距離の前記の方向に沿ったそれぞれの成分である請求の範囲第３項に記載の方法。５．電磁気源手段が、前記のボーリング孔を通じて前記の電磁気源手段を動かすことによって、前記のボーリング孔の長さに沿った複数の位置に置かれている請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方法。６．前記の電磁気源手段が電磁コイルを含む請求の範囲第５項に記載の方法。７．電磁気源手段が、第一ボーリング孔の中に設置されたケーシングを含み、ケーシングは第一ボーリング孔の長さに沿った複数の位置で磁化されている請求の範囲第１項から第４項のいずれか一項に記載の方法。８．電磁気源手段によって誘導される電磁界の前記の成分を確定するために、測定された電磁界を地磁界について修正する請求の範囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の方法。９．隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す前記の方向パラメータが、前記のボーリング孔の方位角間の差を形成する請求の範囲第１項から第８項のいずれか一項に記載の方法。１０．隣接ボーリング孔に実質的に平行に延びるように前記のボーリング孔を作る請求の範囲第１項から第９項のいずれか一項に記載の方法。１１．前記のボーリング孔が実質的に水平面内で延びている請求の範囲第１項から第１０項のいずれか一項に記載の方法。１２．電磁界の前記の成分を確定するステップがデカルト座標系ＸＹＺにおける電磁界の成分を確定することを含み、ここでＺは第二ボーリング孔の縦軸に沿って方向づけられる請求の範囲第１項から第１１項のいずれか一項に記載の方法。１３．隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す前記の方向パラメータが、前記のボーリング孔がさらに掘削される方向を決定するために使用される請求の範囲第１項から第１２項のいずれか一項に記載の方法。１４．地層の中に形成された隣接ボーリング孔に対して選択された方向に延びるボーリング孔を、地層の中に作るためのシステムであって、複数の位置にあるボーリング孔の第一孔の中に、その長さに沿って配置されるべき、前記のボーリング孔の第二孔に達する電磁界を誘導する電磁気源手段、第二ボーリング孔の中の選択された深さｄ_iに配置されるべき、前記の電磁界を測定することが可能な電磁界測定手段、前記の電磁界を測定するように測定手段を操作するための手段、測定された電磁界から、第一ボーリング孔の縦軸に実質的に垂直な方向に少なくとも二つの成分を含む電磁界の成分を確定するための手段、及び前記の少なくとも二つの成分から、隣接ボーリング孔に対するボーリング孔の方向を示す方向パラメータを確定するための手段、を含むシステム。１５．実質的に図面を参照してこれまでに説明された方法。１６．実質的に図面を参照してこれまでに説明されたシステム。