JPH1113378A

JPH1113378A - 膨張式パッカー装置

Info

Publication number: JPH1113378A
Application number: JP16897197A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Kusunoki; 建一郎楠
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ボーリング孔内の任意の箇所を簡単な操作で
良好に遮水する。耐久性を向上させる。【解決手段】例えば金属から成る膨張可能な容器１６
と、この金属製容器１６内に密封されて液体例えばボー
リング孔内水１２に接触すると膨張して金属製容器１６
を膨らます膨張剤例えば膨張コンクリート２と、金属製
容器１６内の膨張剤２に液体１２を接触させる液体供給
手段１５とを備えて成り、ボーリング孔１７内の任意位
置に金属製容器１６を挿入してから液体１２を供給する
ことによって金属製容器内の膨張剤２を膨らませて金属
製容器１６でボーリング孔１７内を塞ぐようにしてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膨張式パッカー装
置に関する。より詳しくは、本発明は、膨張することで
ボーリング孔の任意の場所を区切り、地熱発電に必要な
逸水部の閉塞や、高温岩体発電に必要な部分的なボーリ
ング孔内水の遮断を行うのに好適な膨張式パッカー装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボーリング孔の任意深さの場所を液密に
区切り、地熱発電に必要な逸水部の閉塞や、高温岩体発
電で必要とされる部分的なボーリング孔内水の遮断等を
行うものとして、膨張式パッカー装置がある。

【０００３】従来の膨張式パッカー装置は、ボーリング
孔内に挿入したゴム製の袋を膨らませることで当該ボー
リング孔内を塞いでいた。つまり、ボーリング孔内の所
定位置にゴム製の袋を設置し、このゴム製袋の中に空気
または水などの流体を供給して当該ゴム製袋を膨張させ
ていた。膨張したゴム製袋は中の圧力によってボーリン
グ孔の内面に密着し、ボーリング孔内水の遮断を行って
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ボーリ
ング孔内を塞ぐ袋としてゴム製のものを使用しているの
で、熱や圧力等により劣化し易く耐久性に劣るという問
題があった。ゴム製袋は、劣化することにより中の水や
空気が抜け、弾力的な膨らみをなくすので、ボーリング
孔を塞ぐことができなくなる。そのため、砂やスチール
製の小さなボール等を孔壁との間に詰めて漏水をできる
だけ少なくするパッカー装置も考えられてはいるが、か
かるパッカー装置では完全に遮水することは困難であっ
た。

【０００５】本発明は、ボーリング孔内の任意の箇所を
簡単な操作で良好に遮水することができ、しかも耐久性
に優れた膨張式パッカー装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、ボーリング孔内に挿入され
て任意の位置で膨張してボーリング孔内を塞ぐ膨張式パ
ッカー装置において、膨張可能な容器と、該容器内に密
封され、液体に接触すると膨張して当該容器を膨らます
膨張剤と、容器内の膨張剤に液体を接触させる液体供給
手段を備えている。

【０００７】したがって、ボーリング孔の所定位置に容
器を設置した後、液体供給手段によって容器内の膨張剤
に液体を接触させると、膨張剤は膨張して内側から容器
を押し広げて膨らませる。膨らんだ容器は、ボーリング
孔の孔壁に密着したパッカーとなる。また、膨張剤は固
化し、その形状を維持する。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の膨張式パッカー装置において、液体供給手段が、容
器の一部に開口を形成してボーリング孔内水を当該容器
内に流入させるように構成されていることを特徴とす
る。この場合、容器の一部に開口を形成すると、ボーリ
ング孔内に溜まっている孔内水が容器内に流入すること
によって膨張剤が容器を膨らませてパッカーとする。

【０００９】ここで、容器としては金属製であることが
好ましい。この場合、熱や圧力等に対し容器の耐久性が
劣ることがない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１に、本発明に係る膨張式パッカー装置
の実施形態の一例を示す。この膨張式パッカー装置は、
膨張可能な容器例えば金属製容器１６と、金属製容器１
６内に密封され、液体１２に接触すると膨張して金属製
容器１６を膨らます膨張剤２と、金属製容器１６内の膨
張剤２に液体１２を接触させる液体供給手段１５を備え
て構成されている。

【００１２】金属製容器１６は、例えば中空部１と該中
空部１の内部空間を密封する蓋部４より構成され、これ
らはアルミニウム等の比較的軟らかい金属で成形されて
いる。この金属製容器１６は、ボーリング用やぐら１４
の真下の岩盤１０に掘削されたボーリング孔１７の内径
よりも僅かに細く形成されている。この金属製容器１６
の中心にはボーリング用掘削機６のボーリング用ロッド
５が貫通しており、当該ボーリング用ロッド５を囲むよ
うに形成された環状空間内には膨張剤２と砂３が密封さ
れている。

【００１３】膨張剤２は、水等の液体に接触すると膨張
する物質、例えば膨張セメントの使用が好ましい。金属
製容器１６内に密封される膨張剤（以下、膨張セメント
という）２と砂３の割合は、中空部１の膨らむ変形量等
を考慮して適宜値に設定されている。膨張セメント２と
砂３の割合は、中空部１内の全ての空間においてほぼ均
等に設定しても良いが、場所によって変化させることが
好ましい。例えば中空部１の長手方向中央をより大きく
膨張させるために、かかる部分の膨張セメント２の割合
を多くすると共に、上下部分の砂３の割合を多くするこ
とが好ましい。

【００１４】液体供給手段１５は、例えば金属製容器１
６の一部に開口を形成してボーリング孔内水１２を当該
金属製容器１６内に流入させるもので、蓋部４に形成さ
れた開口可能部７と、この開口可能部７に連結したワイ
ヤロープ９を巻き取るウインチ１１と、ワイヤロープ９
の捩れを防ぐ捩れ防止器具８を備えて成る。開口可能部
７は、例えばアルミ缶等の飲料用缶容器の開け口のよう
に他の部分よりも薄肉で容易にせん断される輪郭で囲ま
れて形成されている。この開口可能部７にはワイヤロー
プ９が連結されており、ウインチ１１によってワイヤロ
ープ９を巻き上げると開口可能部７がその輪郭に沿って
引き千切られて蓋部４の一部に開口を形成することが出
来る。

【００１５】かかる構成の膨張式パッカー装置は、以下
のようにして使用される。

【００１６】先ず、地上において、中空部１の内方に膨
張セメント２と砂３を詰めた後、金属製容器１６の蓋部
４を閉じて金属製容器１６内を密封する。この場合、中
空部１の長手方向中央が最も大きく膨らむように中空部
１内の中央部に膨張セメント２が多く存在し、上部と下
部に砂３が多く存在するようにする。次に、金属製容器
１６の中心にボーリング用ロッド５を繋ぎボーリング用
掘削機６にセットする。そして、蓋部４に形成した開口
可能部７に、捩れ防止器具８を付けたワイヤロープ９を
連結する。この後、岩盤１０に掘削されたボーリング孔
１７の所望の場所にボーリング用掘削機６を用いてボー
リング用ロッド５に繋いだ金属製容器１６を設置する。
金属製容器１６はボーリング孔１７よりも細いので、ボ
ーリング孔１７の孔壁１３との間からボーリング孔内水
１２を逃がしながらこの中に沈められる。

【００１７】そして、ウインチ１１を駆動させてワイヤ
ロープ９を巻き上げると、開口可能部７が蓋部４から引
き千切られて開口が形成される。この開口からボーリン
グ孔内水１２が金属製容器１６内に流入し、砂３の間に
浸透しながら膨張セメント２に接触する。ボーリング孔
内水１２と接触した膨張セメント２は化学反応を起こし
て膨張し、中空部１を外側へ押し広げて膨らませる。そ
の後、膨張セメント２は固結する。膨らんだ中空部１は
ボーリング孔１７の孔壁１３に密着したパッカーとな
り、上下のボーリング孔内水１２を完全に遮断する。

【００１８】この膨張式パッカー装置では、ボーリング
孔内を塞ぐ中空部１がアルミニウム製であるため、熱や
圧力等によって劣化し難く耐久性に優れている。また、
パッカーが不要になった場合でも、その内側の砂３や固
結した膨張セメント２と共にボーリングビットによって
掘削可能である。

【００１９】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、上述の説明では、ボーリング孔内水１２を
中空部１内に流入させるために蓋部４の一部に開口を形
成する手段として、ワイヤロープ９によって引き千切ら
れる開口可能部７を形成したが、必ずしもこれに限るも
のではない。例えば図３に示すように、蓋部４の一部に
形成した孔４ａを栓１８によって塞ぎ、この栓１８をワ
イヤロープ９によって引き抜くようにしても良く、ある
いは火薬等を遠隔操作によって発火させることで中空部
１の一部に開口を形成するようにしても良い。

【００２０】また、上述の液体供給手段１５では、蓋部
４の一部を開口させることで膨張セメント２にボーリン
グ孔内水１２を供給するように構成していたが、必ずし
もこの構成に限るものではなく、例えば地上からチュー
ブ等によって水等を供給するようにしても良い。

【００２１】また、上述の説明では、本発明に係る膨張
式パッカー装置をボーリング孔に適用していたが、ボー
リング孔以外の孔や地下空間に適用しても良いことは勿
論である。

【００２２】さらに、上述の説明では、膨張セメント２
によって膨らます容器１６としてアルミニウム製のもの
を使用していたが、アルミニウムの他に、軟鉄，銅等の
金属で形成した容器を使用しても良く、更には金属の他
に弾性プラスチックやゴム、弾性を有するセラミック等
で容器を形成しても良いことは勿論である。また、膨張
剤の一例として膨張セメントを例示したが、これに特に
限定されるものではなく、地下水や地質などに悪影響を
与えないものであればどのようなものでも使用可能であ
る。更に、膨張剤と反応する液体としては水の使用が一
般的であるが、特にこれに限定されず、採用する膨張剤
に応じて最適な膨張反応を起こさせる物質が適宜選択さ
れる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の発明の膨張式パッカー装置は、膨張可能な容器
と、該容器内に密封され液体に接触すると膨張して当該
容器を膨らます膨張剤と、容器内の膨張剤に液体を接触
させる液体供給手段とを備えているので、ボーリング孔
内の所定位置に挿入された容器内の膨張剤に液体を供給
して接触させると、その位置で容器が膨らんでパッカー
となり、ボーリング孔を塞ぐ。このパッカーは膨張剤で
容器を膨らませてから固化させているので、例え容器が
劣化しても膨らみが潰れることがなく、熱や圧力等で劣
化し易い環境でも完全に遮水を維持できる。しかも、こ
のパッカーが不要になった場合には、ボーリングビット
等で容易に掘削可能である。

【００２４】また、請求項２記載の膨張式パッカー装置
は、液体供給手段として、容器の一部に開口を形成して
ボーリング孔内水を容器内に流入させるようにしてい
る。この場合、ボーリング孔内の所定位置に配置された
容器を開口させてボーリング孔内の水を導入するだけの
簡単な操作・構造で容器を膨らませることができるの
で、液体供給のための余分な設備を必要とせず、設備費
を安価にできる。

【００２５】更に、請求項３記載の膨張式パッカー装置
は、容器が金属製であるため耐久性に優れ、恒久的にボ
ーリング孔内の任意の箇所を完全に遮水することが可能
であり、地熱発電さらには温泉や地下水採取の際にも問
題となっている逸水部あるいは不必要な地下水の流入部
の閉塞や、高温岩体発電に必要な部分的なボーリング孔
内水の遮断等に役立たせることができる。しかも、この
パッカーは膨張可能な程に軟らかい金属製であるため、
不要になった場合でも、その内側の砂や固結した膨張セ
メントなどの膨張剤と共にボーリングビットによって掘
削可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る膨張式パッカー装置の実施形態の
一例を示す断面図である。

【図２】図１のパッカー装置の使用状態を示す断面図で
ある。

【図３】液体供給手段の他の例を拡大して示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１中空部２膨張セメント（膨張剤）３砂４蓋部１２ボーリング孔内水（液体）１５液体供給手段１６金属製容器（膨張可能な容器）１７ボーリング孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボーリング孔内に挿入されて任意の位置
で膨張して前記ボーリング孔内を塞ぐ膨張式パッカー装
置において、膨張可能な容器と、該容器内に密封され、
液体に接触すると膨張して当該容器を膨らます膨張剤
と、前記容器内の膨張剤に液体を接触させる液体供給手
段とを備えることを特徴とする膨張式パッカー装置。
【請求項２】前記液体供給手段は、前記容器の一部に
開口を形成してボーリング孔内水を当該容器内に流入さ
せることを特徴とする請求項１記載の膨張式パッカー装
置。
【請求項３】前記容器は金属製であることを特徴とす
る請求項１または２記載の膨張式パッカー装置。