JPS5825839B2 - 海洋において方向性ボ−リングを行うための方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は沖合に設けられたプラットホームから導管ケー
シングを所要の曲率および方位を有するように据付け、
沖合における基層に対して方向性ポーリングを容易に行
い得るようになったシステム（方法および構造的特色）
に関する。

炭化水素発生井戸を方向性ポーリングによって形成する
理由は周知である。

たとえば沖合において生産を行わんとする場合には所要
の地域に固定プラットフォームを設け、基層内の炭化水
素を最適の状態で生産するのが普通である。

この固定プラットフォームから複数の井戸がポーリング
される。

言う１でもなく炭化水素堆積物の量および位置は異なる
から、前記基層は生産に利用し得る地質学上の層に応じ
種々の位置において貫通する必要がある。

複数の井戸を有する所定のプラットホームにおいて最大
の生産を行うためには、基層のポーリングは種々の所定
の深さおよび方位に対して行わねばならぬ。

しかしながらポーリング作業の最初の段階においては、
常態では鋼管よりなる比較的直径の大きな表面ケーシン
グが設置される。

沖合ポーリングの場合はこの表面ケーシングは普通１導
管１と称される。

井戸をポーリングするためのケーシングシステムのこの
部分は１水中に孔を明は宵、この孔を通して残余の小さ
なケーシングおよびドリルストリングが設置される。

前記導管の主たる機能は前述の如ぐ１水中に孔を明ける
１と共に、遭遇する土壌の状態に応じて海底から下のあ
る深さのところを密封することである。

常態では前記導管は海底の下方３０．４８９１．４４米
（１００−３００吸）の深さに達する１で設置される。

この導管が設置された後、この導管を通して所要の深さ
玄で残余の小さなケーシングが配置され、かつこれらケ
ーシングを通るドリルストリングによって井戸のポーリ
ングが行われる。

ドリルストリングに特定の方向を与えるために、該ドリ
ルストリングの方向転換を行わせる種々の技術が開発さ
れている。

普通の導管は標準の導管設置技術にしたがって多少共垂
直に配設される。

すべての方向性ポーリングすなわち偏向作業は導管底部
の下方において行われる。

しかしながら最近においては導管を海底の下において彎
曲せしめて所要の方向を与え、ドリルストリングが導管
の端部から出たところで所定の標的位置に向ってポーリ
ングを行うようになすことの利点が認められている。

このような方法によれば種々の利点が得られる。

真直ぐな垂直導管を出た後にポーリングの方向を変換す
ることによって浅い炭化水素層に達することができる。

単一の中央プラットホーム位置から分散して複数のポー
リング作業を行うことができる。

この方法によればなお既存のプラットホームによって前
に設置した導管、すなわち作動中の井戸との衝突を避け
ることができる。

導管の偏向を行わせるためには、本発明の方法とは異な
る方法を含む三つの基本的な特許がある。

米国特許第３，６７０，５０７号（昭和４７年６月２０
日付、テキサユ会社に譲渡されたＭｏｔｔ＆Ｚ ｉ ｏ
ｂ ｅｒの特許）および３，６８７，２０４号（昭和４
７年８月２９日付、シェルオイル会社に譲渡されたＭａ
ｒｓｈａｌｌ他の特許）は共にプラットホーム内に偏向
するようにまたは互いちがいに隔置された一連の案内を
設け、連続的に予じめ彎曲された導管と適合せしめ、ま
たはこのような案内によって導管を押し込んでこれを彎
曲させるようになっている。

なお米国特許第３．６１０．３４０号（昭和４６年１０
月５日付、テキサユ会社に譲渡されたＺｊｏ−ｂｅｒの
特許）には非常に硬く凝固した基層土壌の中に予じめ形
成された孔の中に導管を押込むことによって該導管を偏
倚させる方法が記載されている。

この方法は明らかに土壌の種類によって制限される。

なおこの場合は常に予備ポーリングを行う必要がある。

最初に述べた二つの方法においては一連の案内が使用さ
れ、したがってプラットホームは設計の段階において彎
曲した導管に対して特別に設計せねばならぬ。

すなわち垂直に整合する案内を備えた普通の垂直導管設
置用プラットホームはこれらの方法には使用し得ない。

導管は予じめ彎曲せしめられているから、現場における
所定の曲率からの偏差には自から制限がある。

さらに米国特許第３，４５１，４９３号（昭和４４年６
月２４日付、Ｓｔｏｒｍの特許）には周知の曽傾斜ポー
リング１の典型的な例が示されており、この方法におい
てはポーリングやぐら全体が傾斜せしめられ、方向性ポ
ーリングを行うようになっている。

興味ある在来の特許としては米国特許第３．６１０，３
４６号（昭和４６年１０月５日付、テキサユ会社に譲渡
されたＺｉｏｂｅｒの特許）および第３．６８５．３０
０号（昭和４７年８月２２日付、テキサユ会社に譲渡さ
れたＭｏｔｔの特許）があり、前者の特許においては基
層内に予じめ案内通路が形成されかつケーシングの端部
に後方に引くシュー区画（部材２６）が設けられており
、一方後者の特許においては方向性ポーリングに対する
案内として予じめ彎曲せしめられたプラットホームの基
礎支持脚が使用されている。

なお米国特許第３，５９８，１９０号（昭和４５年２月
３日付、シェルオイル会社に譲渡されたＰｆａｕの特許
）も参照すべきで、この特許においては沖合１ソールト
ドームポーリング法１による偏向ポーリングが使用され
、かつドリルストリングの通路がジエツテング、ホイッ
プストック（傾斜ぐい打ち具）またはひじ継手の如き周
知の装置により地層を通して偏倚せしめられる。

ジェツテングまたはホイップストックによる方向性ポー
リングの典型的な例は次の米国特許に記載されている。

沖合方向性ポーリングに関する他の興味ある例としては
次の如き特許がある。

本発明は沖合のプラットホームから偏向導管を配設する
時に使用されるもので、特にプラットホーム上に一連の
導管案内が設けられ、該案内が垂直に整合しており、す
なわちこれら案内の開口が少なくとも垂直方向に直線を
画定しているような時に好適である。

本発明による好適な方法は導管の底部に該導管の垂直軸
線に対して小さな角度をなすように短い管セグメントを
溶接することによって導管を偏倚させる段階を有してい
る。

真直ぐな垂直導管を、垂直に整合した案内の中に挿入す
る前に、該導管から短い部分を切断し、この部分を真直
ぐな導管の軸線に対して小さな角度をなすように再び溶
接すればいわゆる＋ｌくの字形部材”が得られる。

実験によれば前記のくの字形部材は導管をくい打ちハン
マによって基層土壌を通して打ち込む時に該導管を所定
の方向に偏倚させるっ本発明は垂直に整合したプラット
ホーム案内を通して導管を設置する直前に、第１追加導
管に前述の如き“くの字形部材１を溶接せんとするもの
で、このようなくの字形部材を使用しなければ導管は真
直ぐに打ち込１れるようになる。

所定の標的方向に対する前記くの字形部材の方位は導管
が追加される時に各追加セグメントにペンキによって縦
線を引くことによって維持される。

したがって導管のくの字形部材の底端が海底に達すれば
、このくの字形部材の進む方向が予じめ定められるよう
になる。

この点において普通の打ち込み作業が開始される。

前記くの字形部材によって、導管がその所定の方向に偏
倚することが判った。

遭遇する土壌の種類により、かつ経験および前記くの字
形部材の大きさ、すなわちオフセットによって導管は円
滑な彎曲形を呈するようになり、それによって井戸の仕
上げに必要な小さなケーシングおよび最終的にはドリル
ストリングの設置を容易に行うことができる。

次に添付図面によって本発明の詳細な説明する。

本発明の好適な実施例は沖合に設けられたプラットホー
ｌ、から偏向導管を配置する場合に使用することができ
、特にプラットホーム上に垂直に整合した一連の標準導
管が設けられている場合に好適であるから、このような
場合について説明する。

しかしながら本発明の利点のあるものは前記案内が垂直
に整合していない時にも得られる。

第１図においてはプラットホーム構造１０はガス捷たは
油井戸のポーリング調査を行うために、沖合の水中に部
分的に沈潜された状態で示されている。

基層を完全に調査するために常態ではプラットホーム１
０から半径方向外方に向って単数または複数の井戸がポ
ーリングされる。

海上プラットホームは本質的にデツキ１１を有し、該デ
ツキは下方に延びる脚１２によって水面上に支持されて
いる。

図示のプラットホーム自体は新規なものではなく、沖合
井戸をポーリングするための安定した乗物として周知の
ように設計されたものである。

図には二つの支持脚１２だけしか示されていないが、こ
れは説明上の便宜に過ぎない。

この脚は基層の状態、水深および他の設計上の要因に応
じて適当な数となすことができる。

沖合における水の乱流状態および天候には関りなくプラ
ットホーム１０を常に安定させるために、各脚の間に垂
直に隔置された一連の横控え１２′が連結されている。

これら控えの数はプラットホームを設置する個所の水深
および他の設計上の考慮によって決する。

プラットホームの頂部において、デツキ１１は掘削装置
１６を支持し、該掘削装置はドリルストリングを昇降せ
しめかつこれを懸垂するやぐら巻上げ装置および回転テ
ーブルを有している。

前記デツキの 囲には単数または複数のクレン（図示せ
ず）が隔離され、材料を取扱いかつボートとの間で装備
品の受渡しを行い得るようになっている。

回転テーブルはドリルスｈ ＩＪソング制御的に回転せ
しめ井戸の中に挿入するためのものである。

常態では前記やぐらは全体が垂直となるように配設され
る。

さらに前記やぐらおよび巻上げ装置はデツキの表面上を
水平に移動し、特定のデツキ開口に対して適当に位置決
めされるように装架されている。

掘削装置をデツキ１１に沿って動き得るようにすること
は種々の方向にポーリングを行う時に、拡げられた導管
の任意のものと整合させるために必要である。

プラットホーム１０は導管案内装置１３ａ１３ｄを備え
、下向きに移動し得る常態では真直ぐな導管を受入れか
つ該導管を海底２０に向って垂直下向きに案内するよう
になっている。

各導管案内装置１３は典型的には拡開頂部１５を備えた
円筒形部材１４よりなっている。

導管は普通直径がほぼ４０６．４−９１４．４粍（１６
−３６吋）の細長い鋼管製の円筒形部材によって形成さ
れ。

その長さは普通１５．２４米（５０吸）から１８．２８
米（６０吸）１でとされる。

なお普通は導管１はその下端が海底２０の近くに達する
１でデツキ１１から下方に延ばされる。

この導管はそれが下降せしめられる時にその上端に追加
区画を溶接することによって漸次伸長せしめられるよう
になっている。

第３図に示される如く、本発明によって変型された導管
は短いくの字形部材１ａを有し、このくの字形部材は最
初の導管セグメント１ｂの残余の部分に対し角度αのオ
フセットを形成するように溶接４によって連結されてい
る。

前記くの字形部材の長さは典型的には２，４３米（８１
１１Ｑ）（必要に応じこれより長くも短くもすることが
できる）であり、かつ典型的なオフセットはほぼ１２．
７粍（１／２吋）である。

このオフセットは１２．７粍（１／２吋）から案内１３
によって許される全隙間１での間で変化させることがで
きる。

前記オフセットの大きさはいくつかの要因の関数である
。

最大オフセットを支持する制限的要因は案内１３を通し
て垂直に位置決めした時の導管の外周と、プラットホー
ム案内１３の内面との隙間の大きさである。

常態ではこの間隙はほぼ５０ｊ３粍（２吋）である。

多くの土壌に対してはこのオフセットはほぼ１２．７粍
（１／２吋）で十分であることが判った。

しかしながらこの寸法は対象となる特定土壌によってさ
らに犬となすことができる。

追加オフセットは導管の直径を小さくシ、シたがって案
内の隙間を犬とすることによって得うれる。

もし必要であれば図示の如く導管１の末端に標準駆動シ
ュー２を設けることができる。

導管の底部に短い１くの字形１セグメント１ａを溶接す
ることの他に、導管の回転傾向を阻止しｌたはこれを最
少限度に止めるために、第３図および４図に示される如
くこの導管の軸線と平行となるように、前記くの字形セ
グメントの外部に沿って少なくとも一つの平らな棒鋼３
を溶接することができる。

この追加案内棒の位置は第４図においては点線によって
示された部材３′によって表わされている。

この平らな棒３の寸法は利用し得る案内の隙間によって
制限される。

堅い基層土壌内においてこの平らな棒（単数捷たは複数
）は“キー道１を形成する働らきを有し、これによって
導管１の端部が望１しからざる方向に回転するのが阻止
される。

なおこの案内棒３は１くの字形１セグメント１ａおよび
直線導管１ｂの間の溶接連結部分４を通って延び、この
溶接継手をさらに補強するようになっている（第３図に
おいて点線によって示された案内棒の延長３ａ）。

第２図に全体的に示される如く、本発明の好適な実施例
は導管の底部にその垂直軸線に対して小さな角度αをな
すように短いパイプを溶接することによって該導管の方
向を変える方法よりなっている。

垂直に整合した案内１３ａ−１３ｄ内に垂直な直線導管
を挿入する前に短い区画１ａを切断し、かつこの直線導
管の軸線に対して小さな角度αをなすように再びこれを
溶接し、いわゆる阿くの字形部材“が形成されるように
する。

実験によればこのくの字形部材１ａを設けることによっ
て、導管１をくい打ちハンマーによって基層土壌に打ち
込む時に該導管を垂線２３から所定の方向に向って方向
変換せしめ、次第に犬となる偏向角度△を発生させるこ
とができる。

本発明は垂直に整合するプラットホーム案内１３を通し
て全導管１を設置する前に、最初に追加する導管に”く
の字形部材ｗ１ａを連結することを考えたものであって
、このようにしなければ導管１は真直ぐになる。

所定の標的方向に対するくの字形部材１ａの方位は、導
管１の各セグメントが追加される時に該セグメントにペ
ンキによって垂直線を引くことによって維持される。

最初の垂直線はくの字形部材１ａが指向する方向と同じ
方向の導管の側に引かれ、続いて最初の継目と筋と整合
する各継目にペンキの垂直線が追加される。

したがって導管１のくの字形部材底部１ａが海底２０に
達すればこのくの字形部材１ａが指向する方向が予じめ
定められる。

この点において普通の打ち込み作業が開始される。

くの字形部材はその方位にしたがって導管１の方向を変
換させることが判った。

遭遇する土壌の種類、経験およびくの字形部材すなわち
オフセットの大きさによって、導管１は円滑な曲線を呈
しく第１図の点線によって表わされたエレメント２２）
、これによって小さなケーシング、最終的には井戸の仕
上げ作業に必要なドリルストリングの挿入を容易に行う
ことができる。

第５図に全体的に示される如く、所要の偏倚を行わせる
力は、導管１を打ち込む力と、この時偏倚したくの字形
セグメント１ａに働ら〈基層の抵抗との組合わせであっ
て、この組合わせ力によって偏向方向が決唸る。

遭遇する地層に起因して過大な曲率が生じる時にはこの
曲率を制御する方法がある。

ケーシング１を通して 動的なポーリングを行い、標準
のプロセスにしたがって曲率の大きさを調査することが
できる。

調査によって曲率が過大であることが判った時には導管
１の下の基層土壌をアンダリーマ型のドリル寸たは他の
装置によって該導管１の端部を越えてわずかな距離たけ
穿孔する。

これによって大きな孔すなわち空洞が形成され、かつ導
管１の端部が下方に向う傾向が生じ、所要の標的方向に
したがって曲率を減少させるようになる。

曲率を犬きくせんとする場合には最初の１くの字形部材
７のオフセットαを増加せしめ、それによって曲率半径
が犬となるようにする。

前述の如くくの字形部材１ａの大きさは土壌の資料を研
究すると共に遭遇する種々の土壌に関する現場の経験に
基すいて決められる。

なおある程度の制御はぐい打ちハンマによってパイプに
加えられるエネルギーの量を変えることによっても行う
ことができる。

本発明は特許請求の範囲内において種々の変型を行い得
るものと解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は垂直案内を通して挿入された本発明の導管を有
するプラットホームの側面図で、その１くの字形先端”
が基層を貫通し始める時の状態を示すもので、この場合
の彎曲通路は点線によって表わされている。 第２図は本発明による方法の好適な実施例の７流れ図５
型の線図である。 第３図は本発明による導管の部分的側部垂直断面図で、
その先端に追加された１くの字形７部分を示す。 第４図は導管の水平断面図で、第３図の線４−４に沿っ
て取られたものである。 第５図は本発明において使用される偏向力を示す路線図
である。 図において１は導管、１ａはくの字形部材、１ｂは導管
セグメント、２はシュー、３は棒、３ａは延長部分、４
は溶接、１０はプラットホーム、１１はデツキ、１２は
脚、１２′は横控え、１３ａ−１３ｄは導管案内装置、
１４は円筒形部材、１５は拡開頂部、１６は掘削装置、
２０は海底、２２は彎曲エレメント、２３は垂線である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 海洋水域において方向性ポーリングを行うための偏
   向導管システムを形成する方法において、ａ、追加セグ
   メントによって、端部の開放された導管ケーシングを形
   成する段階と、 ６１本方法によらない時は１つすぐになる導管の末端に
   、端部の開放されたくの字形部分を装着し、縦方向に細
   長い偏向部分にして、導管の外周の片側を通って横方向
   に延びる、端部の開放された偏向部分を形成するように
   なった段階と、Ｃ６前記導管を混線に達する１で下降せ
   しめ、前記くの字形部分を所要の方向に向くように位置
   決めする段階と、 ｄ、前記端部の開放された導管を、前記端部の開放され
   たくの字形部分と共に基層を通して打込み、基層に対す
   る前記導管の入口からその最終偏向位置に至る１での、
   前記くの字形部分の偏向した下側の面に対する基層の作
   用に起因して、前記導管を横方向に偏向させるようにな
   った段階とを有することを特徴とする、海洋において方
   向性ポーリングを行うための方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法において、さらに ｅ、偏向した導管の曲率および方向を確認し、かつ該導
   管の偏向を変えるに必要な補正段階を有している、海洋
   において方向性ポーリングを行うための方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記段
   階゛ｂ”において前記くの字形部分が最初の導管セグメ
   ントの先端を切除し、かつ残った１つすぐな導管の縦方
   向中心軸線に対して小さな角度で偏倚する先端を再び溶
   接することによって形成されるようになっている、海洋
   においテ方向性ポーリングを行うための方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、さらに
   最初の段階に、 前記導管のセグメントの外部に沿って、該導管セグメン
   トの主軸線と平行な、少なくとも一つの突出した平らな
   棒を設け、前記導管が前記軸線の１わりにおいて回転す
   る傾向を最小限に止めまたはこれを阻止するようになっ
   た段階を含んでいる、海洋において方向性ポーリングを
   行うための方法。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、前記段
   階″Ｃ”が、さらに前記導管ケーシングの各追加セグメ
   ントの上に、くの字形部分の方向を表わす記号を連続的
   につける段階を含んでいる、海洋において方向性ポーリ
   ングを行うための方法。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の方法において、前記段
   階″Ｃ”においてくの字形部分の方向性位置決めが、前
   回の導管セグメント（単数または複数）に追加セグメン
   トを追加する時に、各追加セグメントの上にペンキによ
   って縦方向の線を引くことにより、記録されるようにな
   っている、海洋において方向性ポーリングを行うための
   方法。 １ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、もし段
   階″′ｅ″が不充分な曲率を表わした時は、さらに続く
   単数または複数の継ぎ目に偏倚部分を設け、導管の曲率
   を増加させる段階・を含んでいる、海洋において方向性
   ポーリングを行うための方法。 ８ 特許請求の範囲第２項記載の方法において、もし段
   階″ｅ ”が過大な曲率を表わした時は、さらに導管の
   先端の下の地層に該導管の端部を越えて小さな距離にわ
   たり穴を穿ち、導管に下がる傾向を生ぜしめ、曲率を減
   少させるようになった段階を含んでいる、海洋において
   方向性ポーリングを行うための方法。