JPS63594A - コアボ−リング法による岩石の破壊じん性値算定法 - Google Patents
コアボ−リング法による岩石の破壊じん性値算定法Info
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing 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
- E21B49/006—Measuring wall stresses in the borehole
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
-
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- E21B49/02—Testing 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 mechanically taking samples of the soil
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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。
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）
乾燥高温岩体を対象とした地熱開発のためには、地下に
熱交換面（き装面）を工学的に設計する必要があり、地
下き裂の挙動を支配する最も基本的な物性値である岩石
の破壊じん性値の把握が不可欠となる。
熱交換面（き装面）を工学的に設計する必要があり、地
下き裂の挙動を支配する最も基本的な物性値である岩石
の破壊じん性値の把握が不可欠となる。
本発明はこのような岩石の破壊じん性値をポーリング法
により評価算定する技術および検層技術に関するもので
ある。
により評価算定する技術および検層技術に関するもので
ある。
（従来の技術）
地下岩石の破壊じん性植を知るための方法に、採取され
たコアについて破壊じん外植試験を行うＩ Ｓ Ｒ
Ｍ （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５ｏｃｉｅｔ
ｙ ｆｏｒ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃ−ｈａｎｉｃｓ）
コア試験法がある。この試験法では、シェブロン切欠き
を有する三点曲げ試験片（ＣＢ）およびショートロッド
試験片（ＳＲ）が採用されている。その試験片形状を第
１図に示す。それぞれの試験片に対する応力拡大係数は
次式で与えられる。
たコアについて破壊じん外植試験を行うＩ Ｓ Ｒ
Ｍ （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５ｏｃｉｅｔ
ｙ ｆｏｒ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃ−ｈａｎｉｃｓ）
コア試験法がある。この試験法では、シェブロン切欠き
を有する三点曲げ試験片（ＣＢ）およびショートロッド
試験片（ＳＲ）が採用されている。その試験片形状を第
１図に示す。それぞれの試験片に対する応力拡大係数は
次式で与えられる。
ＣＢ ： Ｋ＝０．２５（Ｓ／Ｄ）Ｙ′ＣＦ／Ｄ”
（ｉｌＳＲ： Ｋ＝ｆＦ／Ｄ”
ｆ２１ここで、ＤおよびＳは試験片の直径ならびに支
点間距離、Ｆは荷重、Ｙｌｏおよびｒは補正係数である
。ＩＳＲＭコア試験法は試験の難易度の観点から２つの
試験法、すなわちレヘルＩならびにレベル■試験法に分
れている。
（ｉｌＳＲ： Ｋ＝ｆＦ／Ｄ”
ｆ２１ここで、ＤおよびＳは試験片の直径ならびに支
点間距離、Ｆは荷重、Ｙｌｏおよびｒは補正係数である
。ＩＳＲＭコア試験法は試験の難易度の観点から２つの
試験法、すなわちレヘルＩならびにレベル■試験法に分
れている。
（発明が解決しようとする問題点）
レベルＩ試験法の破壊じん性評価の考え方は、き裂端で
のに値が一定でき裂が伝播するものと仮定し、補正係数
Ｙ′ｏならびにｆが最小となる点、すなわち最大荷重Ｆ
□８でもって破壊じん性の評価点とすることである。こ
こに、この評価点に対応するき裂長さａｃは試験片形状
のみに依存する。
のに値が一定でき裂が伝播するものと仮定し、補正係数
Ｙ′ｏならびにｆが最小となる点、すなわち最大荷重Ｆ
□８でもって破壊じん性の評価点とすることである。こ
こに、この評価点に対応するき裂長さａｃは試験片形状
のみに依存する。
この方法により、それぞれの試験で得られる破壊じん外
植は ＣＢ ： Ｋｃ＋＋＝Ａ、＝、Ｆｏ、／Ｄ”
（３）ＳＲ： Ｋ３Ｒ＝２４−ＯＦ−ａ−／ Ｄ１’
（４）ここに ＾、１１１＝０．２５（ｓ／ｎ） （７，３４＋ ２
８．６（ａｏ／Ｄ） ＋ ３９．４（ａｏ／Ｄ）Ｊレベ
ル■試験法では、レベル■試験でｇｑ 価すれた破壊じ
ん外植（にｅｆｉ＋ Ｋ３１１）に対して非線形性補正
を行う。ここでは限界き裂長さａｃに対応する荷重ＦＣ
を除荷コンプライアンス法に基づき評価することが提案
されている。第２図に示すように、数回の負荷−除荷を
繰返された荷重−荷重点変位曲線（Ｆ−δＦ）を用いて
、負荷段階Ｆ、に対応する試験片コンプライアンスとし
て、点Ｈと負荷曲線上の点しく負荷０．５ Ｆ＋（に対
応）を通る直線の傾きとして定義する。この線形化コン
プライアンスに基づき評価点Ｆ、ならびに非線形補正係
数ｐを求め、非線形補正された破壊じん外植ＫＣをＣＢ
ならびにＳＲ試験片に対して次式を用いて評価する。
植は ＣＢ ： Ｋｃ＋＋＝Ａ、＝、Ｆｏ、／Ｄ”
（３）ＳＲ： Ｋ３Ｒ＝２４−ＯＦ−ａ−／ Ｄ１’
（４）ここに ＾、１１１＝０．２５（ｓ／ｎ） （７，３４＋ ２
８．６（ａｏ／Ｄ） ＋ ３９．４（ａｏ／Ｄ）Ｊレベ
ル■試験法では、レベル■試験でｇｑ 価すれた破壊じ
ん外植（にｅｆｉ＋ Ｋ３１１）に対して非線形性補正
を行う。ここでは限界き裂長さａｃに対応する荷重ＦＣ
を除荷コンプライアンス法に基づき評価することが提案
されている。第２図に示すように、数回の負荷−除荷を
繰返された荷重−荷重点変位曲線（Ｆ−δＦ）を用いて
、負荷段階Ｆ、に対応する試験片コンプライアンスとし
て、点Ｈと負荷曲線上の点しく負荷０．５ Ｆ＋（に対
応）を通る直線の傾きとして定義する。この線形化コン
プライアンスに基づき評価点Ｆ、ならびに非線形補正係
数ｐを求め、非線形補正された破壊じん外植ＫＣをＣＢ
ならびにＳＲ試験片に対して次式を用いて評価する。
ここに
地下熱交換面の設計のためには、地下岩石の破壊じん外
植の深さに亘る把握が必要であるが、採取されたコアを
用いて破壊じん性試験を行うこのＩＳＲＭコア試験法で
は１個のコアの試験にも相当の労力と時間がかかり、地
下における多数の位置での破壊じん外植の把握には適し
ていない。
植の深さに亘る把握が必要であるが、採取されたコアを
用いて破壊じん性試験を行うこのＩＳＲＭコア試験法で
は１個のコアの試験にも相当の労力と時間がかかり、地
下における多数の位置での破壊じん外植の把握には適し
ていない。
以上述べたように、従来法のＩｓＲＭコア試験法では深
さに亘って連続的に地下岩石の破壊じん外植を算定する
手法は考えられていない。
さに亘って連続的に地下岩石の破壊じん外植を算定する
手法は考えられていない。
（問題点を解決するための手段）
本発明の目的は、コアリング時に収集されるポーリング
データの情報から破壊じん外植を簡便に、また深さに亘
って連続的に算定する方法を開発したものである。この
方法によると坑井掘さく時に地下岩石の破壊じん外植を
オンラインで得ることも可能であり、本発明は乾燥高温
岩体を対象とした地熱開発において重要な基礎技術とな
りうる。
データの情報から破壊じん外植を簡便に、また深さに亘
って連続的に算定する方法を開発したものである。この
方法によると坑井掘さく時に地下岩石の破壊じん外植を
オンラインで得ることも可能であり、本発明は乾燥高温
岩体を対象とした地熱開発において重要な基礎技術とな
りうる。
本発明の構成に必要な要件は、坑井堀さく時のポーリン
グデータを収集し、ビットの種類や寸法、掘さく条件お
よび掘進率などの情報を用いて、地下岩石の破壊じん外
植を算定する方法である。
グデータを収集し、ビットの種類や寸法、掘さく条件お
よび掘進率などの情報を用いて、地下岩石の破壊じん外
植を算定する方法である。
本発明はコアボーリングに使用するビットフェイスの幅
Ｂと、フェイスストーンの列数εをａｌ１１定し、この
値を演算器の記憶回路に記憶しておく工程と、既知深さ
でコアを採取し、このコア採取位置のビット回転数Ｎ、
ビットの給圧Ｑ、ビットの掘削率Ｌとを測定し、採取し
たコアについてＩＳＲＭ法により破壊じん性試験を行い
、このコア採取位置のコアの破壊じん外植Ｋｌｅを決定
し、この測定により既知となったコア採取位置のビット
回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記のＫＩＣとよりの演
算を演算器で行い、得られた有効給圧係数の値りを記憶
回路に記憶させておく工程と、コアボーリングを行い岩
盤に対して連続掘慇しながら地下の各位置のピント回転
数Ｎ、給圧Ｑ、掘慇率Ｃと求め、この得られ値の各信号
を演算器に送り、先に記憶しておいた有効給圧係数りと
を前記式により演算し、地下の各位置の未知の岩石の破
壊じん外植ＫＩＣを演算決定する工程との結合よりなる
ことを特徴とするコアボーリング法による岩石の破壊じ
ん外植算定法にある。
Ｂと、フェイスストーンの列数εをａｌ１１定し、この
値を演算器の記憶回路に記憶しておく工程と、既知深さ
でコアを採取し、このコア採取位置のビット回転数Ｎ、
ビットの給圧Ｑ、ビットの掘削率Ｌとを測定し、採取し
たコアについてＩＳＲＭ法により破壊じん性試験を行い
、このコア採取位置のコアの破壊じん外植Ｋｌｅを決定
し、この測定により既知となったコア採取位置のビット
回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記のＫＩＣとよりの演
算を演算器で行い、得られた有効給圧係数の値りを記憶
回路に記憶させておく工程と、コアボーリングを行い岩
盤に対して連続掘慇しながら地下の各位置のピント回転
数Ｎ、給圧Ｑ、掘慇率Ｃと求め、この得られ値の各信号
を演算器に送り、先に記憶しておいた有効給圧係数りと
を前記式により演算し、地下の各位置の未知の岩石の破
壊じん外植ＫＩＣを演算決定する工程との結合よりなる
ことを特徴とするコアボーリング法による岩石の破壊じ
ん外植算定法にある。
（発明の具体例）
（１）岩石の堀さくモデルと破壊じん外植算定法コアリ
ングビットとして用いられるダイヤモンドビットにはサ
ーフェイスビットとインプレグネートビットがある。サ
ーフェイスビットの模式図を第３図に示す。また、サー
フェイスビットのフェイスストーンの植込の状態を示し
たのが第４図である。第４図かられかるように、フェイ
スストーンは規則的に線状をなして植込まれている。こ
こでは、内周から外周に亘って線状に植込まれたフェイ
スストーンの列を岩石を掘さくするための１枚の刃とし
て考える。ビットフェイスの幅をＢ、線状に植込まれた
フェイスストーンの列数をε、ビットにかかる全荷重、
すなわち給圧をＱとすると、フェイスストーンの１列の
ビットフェイス単位幅あたりの荷重ｑは次式で与えられ
る。
ングビットとして用いられるダイヤモンドビットにはサ
ーフェイスビットとインプレグネートビットがある。サ
ーフェイスビットの模式図を第３図に示す。また、サー
フェイスビットのフェイスストーンの植込の状態を示し
たのが第４図である。第４図かられかるように、フェイ
スストーンは規則的に線状をなして植込まれている。こ
こでは、内周から外周に亘って線状に植込まれたフェイ
スストーンの列を岩石を掘さくするための１枚の刃とし
て考える。ビットフェイスの幅をＢ、線状に植込まれた
フェイスストーンの列数をε、ビットにかかる全荷重、
すなわち給圧をＱとすると、フェイスストーンの１列の
ビットフェイス単位幅あたりの荷重ｑは次式で与えられ
る。
ここに、ｈは給圧Ｑのうち実際にフェイスストーンにか
かる荷重の割合を示す量であり、有効給圧係数と名付け
る。
かる荷重の割合を示す量であり、有効給圧係数と名付け
る。
コアリング時に、岩石の掘さく面８には多数の微小き裂
９が存在する。岩石を均質等方弾性体と考え、この微小
き裂９を半無限弾性体表面における表面に垂直な縁き裂
としてモデル化することにする。二次元的に考えたフェ
イスストーンの列のモデル化した刃と縁き裂を第５図に
、集中荷重ｑが作用する刃の移動にともなう岩石の掘さ
く過程の模式図を第６図に示す。すなわち、第６図ｆａ
）のように集中荷重ｑが掘さく面８上を縁き裂９に向っ
て近づくと第６図（ｂｌに示すように、縁き裂９は先端
から屈折して前方に水平前方き裂１０が進展する。荷重
が縁き裂９を通過して第６図（Ｃ）の位置にくると、今
度は逆に後方に向って水平後方き裂１１が進展し、以前
に進展した水平前方き裂１０と合体して、その部分の岩
石が剥落する。その後、さらに荷重ｑが移動すると、同
様のき裂進展と剥落をくり返しく第６図（ｄ）、第６図
（ｅ））、岩石は掘さくされる。
９が存在する。岩石を均質等方弾性体と考え、この微小
き裂９を半無限弾性体表面における表面に垂直な縁き裂
としてモデル化することにする。二次元的に考えたフェ
イスストーンの列のモデル化した刃と縁き裂を第５図に
、集中荷重ｑが作用する刃の移動にともなう岩石の掘さ
く過程の模式図を第６図に示す。すなわち、第６図ｆａ
）のように集中荷重ｑが掘さく面８上を縁き裂９に向っ
て近づくと第６図（ｂｌに示すように、縁き裂９は先端
から屈折して前方に水平前方き裂１０が進展する。荷重
が縁き裂９を通過して第６図（Ｃ）の位置にくると、今
度は逆に後方に向って水平後方き裂１１が進展し、以前
に進展した水平前方き裂１０と合体して、その部分の岩
石が剥落する。その後、さらに荷重ｑが移動すると、同
様のき裂進展と剥落をくり返しく第６図（ｄ）、第６図
（ｅ））、岩石は掘さくされる。
荷重が縁き裂９を通過直後、縁き裂９の先端から後方に
向う水平後方き裂１１の進展を検討するためには、縁き
裂９の端での応力拡大係数を求めなければならない。第
５図のように、長さａの二次元禄き裂の肩部に集中荷重
ｑが存在する場合、ｘ、（き裂９の端でのモードＩおよ
びモード■の応力拡大係数に１．ＫＩＩは次式で与えら
れる。
向う水平後方き裂１１の進展を検討するためには、縁き
裂９の端での応力拡大係数を求めなければならない。第
５図のように、長さａの二次元禄き裂の肩部に集中荷重
ｑが存在する場合、ｘ、（き裂９の端でのモードＩおよ
びモード■の応力拡大係数に１．ＫＩＩは次式で与えら
れる。
′Ｉ−０″′■″′１°３５ ゛）き裂進展は、き
裂の先端近傍の周応力の特異性の強さの最大値が破壊じ
ん外植を越えたときに、き裂先端から最大値を取る方向
に生じるというＥｎｄｏｇａｎ−Ｓｉｈのき裂進展に関
するフライテリオンに基づくと、周応力の特異性の強さ
の最大値におよびき裂進展方向と縁き裂９の延長線との
なす角θ（第５図）は次式で与えられる。
裂の先端近傍の周応力の特異性の強さの最大値が破壊じ
ん外植を越えたときに、き裂先端から最大値を取る方向
に生じるというＥｎｄｏｇａｎ−Ｓｉｈのき裂進展に関
するフライテリオンに基づくと、周応力の特異性の強さ
の最大値におよびき裂進展方向と縁き裂９の延長線との
なす角θ（第５図）は次式で与えられる。
式（７）を式（８）に代入することにより次式が得られ
る。
る。
式（９）より求まる周応力の特異性の強さの最大値Ｋが
岩石の破壊じん外植に１ｃを越えると縁き裂９は進展す
る。すなわち、 Ｋ ” ＝ Ｋ Ｋ ＋ ｃ ” ＯＣｌ０）第７
図にき裂長さａに対するＫと破壊じん外植ＫＩＣの関係
を模式的に示した。第７図かられかるようにき裂長さａ
が小さくなるにしたがい、Ｋ′″は大きくなる。岩石の
剥落の生じる確立かに０に比例すると考えると、き裂長
さａで剥落が生じるときの確立密度関数は となり、剥落の生じるき裂長さの平均値ａ、はここに、
ａｏは式（１０１の等号が成立するときのき裂長さであ
り、次式によって与えられる。
岩石の破壊じん外植に１ｃを越えると縁き裂９は進展す
る。すなわち、 Ｋ ” ＝ Ｋ Ｋ ＋ ｃ ” ＯＣｌ０）第７
図にき裂長さａに対するＫと破壊じん外植ＫＩＣの関係
を模式的に示した。第７図かられかるようにき裂長さａ
が小さくなるにしたがい、Ｋ′″は大きくなる。岩石の
剥落の生じる確立かに０に比例すると考えると、き裂長
さａで剥落が生じるときの確立密度関数は となり、剥落の生じるき裂長さの平均値ａ、はここに、
ａｏは式（１０１の等号が成立するときのき裂長さであ
り、次式によって与えられる。
式（６）、 ＋９１． ＱＯ）および０２）を用いて式
０１）を計算すればε′Ｂ′ＫＩＣ′ したがって、単位時間当りの掘進長、すなわち掘進率り
は ここに、Ｎは単位時間あたりのビットの回転数である。
０１）を計算すればε′Ｂ′ＫＩＣ′ したがって、単位時間当りの掘進長、すなわち掘進率り
は ここに、Ｎは単位時間あたりのビットの回転数である。
弐〇〇から破壊じん外植ＫＩＣは次式のように得られる
。
。
さて、破壊じん外植の算定の手順を第８図に従って説明
する。第８図において測定開始に先立って、ビットフェ
イスの幅Ｂ１フェイスストーンの列数εの測定をしてお
く。ここで上述の有効給圧係数りが未知であるか既知で
あるかにより次の２つの場合に分れる。
する。第８図において測定開始に先立って、ビットフェ
イスの幅Ｂ１フェイスストーンの列数εの測定をしてお
く。ここで上述の有効給圧係数りが未知であるか既知で
あるかにより次の２つの場合に分れる。
（ｉ）有効給圧係数が未知の場合ニー
この場合には、まず第１図に示すコアを用いて破壊じん
性試験を行い、破壊じん外植ＫＩＣを得る。
性試験を行い、破壊じん外植ＫＩＣを得る。
求めた破壊じん外植ＫＩＣとフェイ幅Ｂ、フェイススト
ーンの列数εの値およびコア採取位置のビット回転数Ｎ
、給圧Ｑ、堀掘進りを式０５）に代入すれば有効給圧係
数りを求めることができる。その値りと地下の各位置の
ビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘進率りを用いれば、式（Ｉ
ｓ）から地下岩石の破壊じん外植ＫＩＣが決定できる。
ーンの列数εの値およびコア採取位置のビット回転数Ｎ
、給圧Ｑ、堀掘進りを式０５）に代入すれば有効給圧係
数りを求めることができる。その値りと地下の各位置の
ビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘進率りを用いれば、式（Ｉ
ｓ）から地下岩石の破壊じん外植ＫＩＣが決定できる。
（ｉｉ）有効給圧係数が既知の場合；−このときは、Ｂ
、εの値および地下の各位置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ
、掘進率りを用いて、直接式α５）から地下岩石の破壊
じん外植ＫＩＣが決定できる。
、εの値および地下の各位置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ
、掘進率りを用いて、直接式α５）から地下岩石の破壊
じん外植ＫＩＣが決定できる。
上述の（ｉ）、（ｉｉ）の場合の破壊じん外植の算定法
のフローチャートを第８図に示す。
のフローチャートを第８図に示す。
（ＩＩ）具体的通用例
東北大学へ幡平実験フィールドでの坑井の掘さくにより
得られた地下の３位置のコアについて、ＩＳＲＭコア試
験法を用いて求めた破壊じん外植と本発明の方法により
求めた破壊じん外植との比較を試みた。コアリングには
ワイヤーラインコアビットＨＱＩＯＩが用いられた。ビ
ットの外径は１０１ｍｍ 、内径は６８ｍｍであり、ダ
イヤモンド鋳込量は４５ＣＴである。コアの岩種および
コアリング時の堀さく条件、掘進率を第１表に示す。
得られた地下の３位置のコアについて、ＩＳＲＭコア試
験法を用いて求めた破壊じん外植と本発明の方法により
求めた破壊じん外植との比較を試みた。コアリングには
ワイヤーラインコアビットＨＱＩＯＩが用いられた。ビ
ットの外径は１０１ｍｍ 、内径は６８ｍｍであり、ダ
イヤモンド鋳込量は４５ＣＴである。コアの岩種および
コアリング時の堀さく条件、掘進率を第１表に示す。
第１表 コアの岩種およびコアリング時の掘さく’ｊｋ
４＋、 ！５隻率各コアについて、Ｉ Ｓ ＲＭコア試
験法を用いて求めた破壊じん外植に１ｏを表２に示す。
４＋、 ！５隻率各コアについて、Ｉ Ｓ ＲＭコア試
験法を用いて求めた破壊じん外植に１ｏを表２に示す。
これらの値および表１に示したビット回転ｉＮ、給圧Ｑ
、掘進率りを弐ａつに代入し、各コアに対する有効給圧
係数りを計算した。なお、Ｂは１６．５ｍｍ、εは５４
である。その結果、有効給圧係ｉｈの平均値として０．
３４を得た。第１表の各値と有効給圧係数りの平均値を
式０５）に代入すると、本発明の方法による地下の３位
置の破壊じん外植の算定値が第２表のように得られる。
、掘進率りを弐ａつに代入し、各コアに対する有効給圧
係数りを計算した。なお、Ｂは１６．５ｍｍ、εは５４
である。その結果、有効給圧係ｉｈの平均値として０．
３４を得た。第１表の各値と有効給圧係数りの平均値を
式０５）に代入すると、本発明の方法による地下の３位
置の破壊じん外植の算定値が第２表のように得られる。
第２表 破壊じん外信のＩＳＲＭコア試験法による実験
値と本発明の方法による算定値 （効 果） 乾燥高温岩体を対象とした地熱開発は、我が国はもとよ
り世界的にも将来必ず重要となろう。このためには、地
下に熱交換面すなわちき装面を工学的に設計する必要が
あり、地下き裂の挙動を支配する最も基本的な物性値で
ある岩石の破壊じん外信の把握が不可欠となる。火山国
である我が国の地殻のもつ熱エネルギーは突出しており
、外国に先んじて開発する必要があると同時に、その優
先性を外国に対し法的に明確化することは、我が国の産
業の基盤強化に特に重要であると言える。
値と本発明の方法による算定値 （効 果） 乾燥高温岩体を対象とした地熱開発は、我が国はもとよ
り世界的にも将来必ず重要となろう。このためには、地
下に熱交換面すなわちき装面を工学的に設計する必要が
あり、地下き裂の挙動を支配する最も基本的な物性値で
ある岩石の破壊じん外信の把握が不可欠となる。火山国
である我が国の地殻のもつ熱エネルギーは突出しており
、外国に先んじて開発する必要があると同時に、その優
先性を外国に対し法的に明確化することは、我が国の産
業の基盤強化に特に重要であると言える。
本発明は上記の如き目的達成のための有用なる岩石の破
壊じん外植算定法を提供し、自動演算器を使用してポー
リングの掘繋の間にその掘繋の諸情報（Ｂ、 ε、Ｎ
、Ｑ、Ｌ）を測定しながら、各掘係位置における岩石の
破壊じん外信ＫＩＣを連続的に測定する方法及び手段を
提供し、岩石の破壊じん外信ＫＩＣを極めて容易に、自
動演算することにより、複雑な手計算をして求めること
なく連続して自動計測し、記録し得られるようにした点
で工業上火なる効果がある。
壊じん外植算定法を提供し、自動演算器を使用してポー
リングの掘繋の間にその掘繋の諸情報（Ｂ、 ε、Ｎ
、Ｑ、Ｌ）を測定しながら、各掘係位置における岩石の
破壊じん外信ＫＩＣを連続的に測定する方法及び手段を
提供し、岩石の破壊じん外信ＫＩＣを極めて容易に、自
動演算することにより、複雑な手計算をして求めること
なく連続して自動計測し、記録し得られるようにした点
で工業上火なる効果がある。
第１Ａ図、第１Ｂ図、第１Ｃ図、第１Ｄ図は試験片の正
面図、断面図、斜視図、−部所面図、 第２図は荷重−荷重点変位曲線図（Ｆ−δ、）図、 第３図はダイヤモンドビットの斜視図、第４図はそのダ
イヤモンドビットのフェースストンの植込状態を示す断
面図、 第５図はフェースストンの刃と縁き裂との関係を示す模
式図、 第６図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ）
、 （ｅ）は重荷の移動方向と縁き裂９、水平前方き裂
１０、水平後方き裂１１との進展状態の関係を示す図、
第７図はき裂長さａと周応力の特異性の強さの最大値に
、に＋ｃとの関係を示す特性図、第８図は本発明の破壊
じん外信ＫＩＣを求める演算器のフローチャート図、 第９図は４１１１定器の一例を示す図である。 １・・・ダイヤモンドコアピント ２・・・シャンク ３・・・ゲージストーン４
・・・フェイスストーン ５・・・キツカーストーン６
・・・水溝 ７・・・マトリックス８・・
・ポーリングによるｊＦＡＭ面 ９・・・縁き裂 １０・・・水平前方き裂１
１・・・水平後方き裂 第６図 第７図 Ｏ さ粟策でａ 手続補正書 昭和６１年 ９月 ９日 特許庁長官 黒 １） 明 ａ 殿１、事件の表
示 昭和６１年特許願第１４１３５８号 ２、発明の名称 コアボーリング法による岩石の破壊じん外植算定法３、
補正をする者 事件との関係 特許出廓人 東 北 大 学 長 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」 「発明用１−「図面の簡
単な説明」の欄、図面 Ｘｌ、明細書第１頁第４行〜
第２頁第８行間を下記の通り訂正する。 ［２、特許請求の範囲 １、 コアボーリングに使用するビットのビットフェイ
スの幅Ｂと、フェイスストーンの列数εを測定し、この
値を演算器の記憶回路に記憶しておく工程と、既知深さ
でコア採取し、このコア採取位置のビット回転数Ｎ、ビ
ットの給圧Ｑ、ビットの掘削率Ｌとを測定し、採取した
コアについてＩＳＲＭ法により破壊じん性試験を行い、
このコア採取位置のコアの破壊じん外植ＫＩＣを決定し
、この測定により既知となったコア採取位置のピント回
転数Ｎ、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記のに１．とよりの演算
を′／？Ｊ算器で行い、得られた有効給圧係数の値りを
記憶回路に記ｉ（５させてお（工程と、コアボーリング
を行い岩盤に対して連続１ｒＡ’ＪＵしながら地下の各
位置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、堀、進、率旦とを求め
、この得られ値の各信号を演算器に送り、先に記４１で
おいた有効給圧係数りとを前記式により演算し、地下の
各位置の未知の岩石の破壊じん外植ＫＩＣを演算決定す
る工程との結合よりなることを特徴とするコアボーリン
グ法による岩石の破壊じん外植算定法。」 ２、明細書第３頁第１行中「破壊じん外植試験」を「破
壊じん性試験」と訂正する。 ３、同第５頁（５）式を下記の通り訂正する。 「 」 ４、同第６頁第２行中「本発明の目的は、」を「本発明
は、」と訂正する。 ５、同第６頁第１３行中「ピントフェイス」を「ビット
のビットフェイス」と訂正する。 ６、同第７頁第７行中「掘慇率Ｃ」を「掘進率Ｌ」と訂
正する。 ７、同第１０頁（７）式を下記の通り訂正する。 ８、同第１０頁第４行中「Ｅ７」をｒＥ、ｉと訂正する
。 ９、同第１０頁第６行中ｒＫＪを「マ」と訂正する。 １０、同第１０頁第９行〜第１１行間を下記の通り訂正
する。 弐（７）を式（８）に代入することにより次式が得られ
る。」１０、同第１０頁（９）弐を下記の通り訂正する
。 １１、同第１０真下から３行目ｒＫＪを「π」と訂正す
る。 １２、同第１１頁第５行、第７行中「確立」を「確率」
と訂正する。 １３、同第１２頁（１＝ｌ）式を下記の通り訂正する。 」 １４、同第１２真下から２行目「フェイ幅Ｂ」を「フェ
イス幅Ｂ」と訂正する。 １５、同第１３真第１２行及び第１３行間に下記を加入
する。 ［第９図は本発明によるポーリング法による岩石破壊じ
ん性値計測システムの実施の一例を示す図である。図中
１２はボーリングマシンで、これにはビット回転計１３
、給圧計１４、掘進計１５、深度計１６が設けられ、ビ
ット回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘進率り、深度りの各信号をビ
ットの掘慇進度に応じて演算器２１に送るようになって
いる。 本発明においてはコアボーリングに使用するビットのビ
ットフェイスの幅Ｂと、フェイスストーンの列数εを予
め１７の個所で測定し、この値を演算器の記・１ｇ回路
に記ｔｇシておく。 既知深さでコア採取し、このコア採取位置のビット回転
数Ｎ、ピントの給圧Ｑ、ビットの掘削率Ｌとを測定し、
採取したコアについてＩＳＲＭ法により破壊じん性試験
を行い、このコア採取位置のコアの破壊じん性（ｌｆｆ
Ｋ ＋ ｃを回路１９で決定し、上記回路１８における
測定により既知となったコア採取位置のビ、ト回転数Ｎ
、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記の１９の試験により決定され
たＫＩＣとより回路２０での演算を演算器で行い、得ら
れた有効給圧係数の値りを演算器２１の記憶回路に記憶
させておく。 次に実際のコアボーリングを行い岩盤に対して連続掘り
しながらボーリングマシン１２に取付けたビット回転計
１３、給圧計１４、掘進計１５、深度計１６とより地下
の各位置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、堀掘進り及び深度
りとを求め、この得られた値の各信号Ｎ、 Ｑ、 Ｌ
、 Ｄを演算器に送り、先に記４１ しておいた有効給
圧係数りとを前記式０５）により演算し、地下の各位置
の未知の岩石の破壊じん外植ＫＩＣを演算決定するので
ある。」 １６、同第１４頁下より９行目「表２」を「第２表」と
訂正する。 １７、同第１４頁下より８行目「表１」を「第１表」と
訂正する。 １８、同第１６頁第１３行中「−部所面図、」を「断面
図、」と訂正する。 １９、同第１６頁第１７行〜第１８行中「フェーススト
ン・・・・・・断面図、」を「フェースストーンの植込
状態を示す図面、」と訂正する。 ２０、同第１６頁第１９行中「フェースストン」を「フ
ェースストーン」と訂正する。 ２１、同第１７頁第１行中「重荷」を「荷重」と訂正す
る。 ２２、同第２頁第１８行及び第１９行間に下記を加入す
る。「なお、岩石の破壊じん外植とは材料の破壊に対す
る強さの程度を示す物性定数である。」２３、図面中東
９図を別紙の通り訂正する。
面図、断面図、斜視図、−部所面図、 第２図は荷重−荷重点変位曲線図（Ｆ−δ、）図、 第３図はダイヤモンドビットの斜視図、第４図はそのダ
イヤモンドビットのフェースストンの植込状態を示す断
面図、 第５図はフェースストンの刃と縁き裂との関係を示す模
式図、 第６図（ａ） 、 （ｂ） 、 （ｃ） 、 （ｄ）
、 （ｅ）は重荷の移動方向と縁き裂９、水平前方き裂
１０、水平後方き裂１１との進展状態の関係を示す図、
第７図はき裂長さａと周応力の特異性の強さの最大値に
、に＋ｃとの関係を示す特性図、第８図は本発明の破壊
じん外信ＫＩＣを求める演算器のフローチャート図、 第９図は４１１１定器の一例を示す図である。 １・・・ダイヤモンドコアピント ２・・・シャンク ３・・・ゲージストーン４
・・・フェイスストーン ５・・・キツカーストーン６
・・・水溝 ７・・・マトリックス８・・
・ポーリングによるｊＦＡＭ面 ９・・・縁き裂 １０・・・水平前方き裂１
１・・・水平後方き裂 第６図 第７図 Ｏ さ粟策でａ 手続補正書 昭和６１年 ９月 ９日 特許庁長官 黒 １） 明 ａ 殿１、事件の表
示 昭和６１年特許願第１４１３５８号 ２、発明の名称 コアボーリング法による岩石の破壊じん外植算定法３、
補正をする者 事件との関係 特許出廓人 東 北 大 学 長 ４、代理人 ６、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」 「発明用１−「図面の簡
単な説明」の欄、図面 Ｘｌ、明細書第１頁第４行〜
第２頁第８行間を下記の通り訂正する。 ［２、特許請求の範囲 １、 コアボーリングに使用するビットのビットフェイ
スの幅Ｂと、フェイスストーンの列数εを測定し、この
値を演算器の記憶回路に記憶しておく工程と、既知深さ
でコア採取し、このコア採取位置のビット回転数Ｎ、ビ
ットの給圧Ｑ、ビットの掘削率Ｌとを測定し、採取した
コアについてＩＳＲＭ法により破壊じん性試験を行い、
このコア採取位置のコアの破壊じん外植ＫＩＣを決定し
、この測定により既知となったコア採取位置のピント回
転数Ｎ、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記のに１．とよりの演算
を′／？Ｊ算器で行い、得られた有効給圧係数の値りを
記憶回路に記ｉ（５させてお（工程と、コアボーリング
を行い岩盤に対して連続１ｒＡ’ＪＵしながら地下の各
位置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、堀、進、率旦とを求め
、この得られ値の各信号を演算器に送り、先に記４１で
おいた有効給圧係数りとを前記式により演算し、地下の
各位置の未知の岩石の破壊じん外植ＫＩＣを演算決定す
る工程との結合よりなることを特徴とするコアボーリン
グ法による岩石の破壊じん外植算定法。」 ２、明細書第３頁第１行中「破壊じん外植試験」を「破
壊じん性試験」と訂正する。 ３、同第５頁（５）式を下記の通り訂正する。 「 」 ４、同第６頁第２行中「本発明の目的は、」を「本発明
は、」と訂正する。 ５、同第６頁第１３行中「ピントフェイス」を「ビット
のビットフェイス」と訂正する。 ６、同第７頁第７行中「掘慇率Ｃ」を「掘進率Ｌ」と訂
正する。 ７、同第１０頁（７）式を下記の通り訂正する。 ８、同第１０頁第４行中「Ｅ７」をｒＥ、ｉと訂正する
。 ９、同第１０頁第６行中ｒＫＪを「マ」と訂正する。 １０、同第１０頁第９行〜第１１行間を下記の通り訂正
する。 弐（７）を式（８）に代入することにより次式が得られ
る。」１０、同第１０頁（９）弐を下記の通り訂正する
。 １１、同第１０真下から３行目ｒＫＪを「π」と訂正す
る。 １２、同第１１頁第５行、第７行中「確立」を「確率」
と訂正する。 １３、同第１２頁（１＝ｌ）式を下記の通り訂正する。 」 １４、同第１２真下から２行目「フェイ幅Ｂ」を「フェ
イス幅Ｂ」と訂正する。 １５、同第１３真第１２行及び第１３行間に下記を加入
する。 ［第９図は本発明によるポーリング法による岩石破壊じ
ん性値計測システムの実施の一例を示す図である。図中
１２はボーリングマシンで、これにはビット回転計１３
、給圧計１４、掘進計１５、深度計１６が設けられ、ビ
ット回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘進率り、深度りの各信号をビ
ットの掘慇進度に応じて演算器２１に送るようになって
いる。 本発明においてはコアボーリングに使用するビットのビ
ットフェイスの幅Ｂと、フェイスストーンの列数εを予
め１７の個所で測定し、この値を演算器の記・１ｇ回路
に記ｔｇシておく。 既知深さでコア採取し、このコア採取位置のビット回転
数Ｎ、ピントの給圧Ｑ、ビットの掘削率Ｌとを測定し、
採取したコアについてＩＳＲＭ法により破壊じん性試験
を行い、このコア採取位置のコアの破壊じん性（ｌｆｆ
Ｋ ＋ ｃを回路１９で決定し、上記回路１８における
測定により既知となったコア採取位置のビ、ト回転数Ｎ
、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記の１９の試験により決定され
たＫＩＣとより回路２０での演算を演算器で行い、得ら
れた有効給圧係数の値りを演算器２１の記憶回路に記憶
させておく。 次に実際のコアボーリングを行い岩盤に対して連続掘り
しながらボーリングマシン１２に取付けたビット回転計
１３、給圧計１４、掘進計１５、深度計１６とより地下
の各位置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、堀掘進り及び深度
りとを求め、この得られた値の各信号Ｎ、 Ｑ、 Ｌ
、 Ｄを演算器に送り、先に記４１ しておいた有効給
圧係数りとを前記式０５）により演算し、地下の各位置
の未知の岩石の破壊じん外植ＫＩＣを演算決定するので
ある。」 １６、同第１４頁下より９行目「表２」を「第２表」と
訂正する。 １７、同第１４頁下より８行目「表１」を「第１表」と
訂正する。 １８、同第１６頁第１３行中「−部所面図、」を「断面
図、」と訂正する。 １９、同第１６頁第１７行〜第１８行中「フェーススト
ン・・・・・・断面図、」を「フェースストーンの植込
状態を示す図面、」と訂正する。 ２０、同第１６頁第１９行中「フェースストン」を「フ
ェースストーン」と訂正する。 ２１、同第１７頁第１行中「重荷」を「荷重」と訂正す
る。 ２２、同第２頁第１８行及び第１９行間に下記を加入す
る。「なお、岩石の破壊じん外植とは材料の破壊に対す
る強さの程度を示す物性定数である。」２３、図面中東
９図を別紙の通り訂正する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、コアボーリングに使用するビットフェイスの幅Ｂと
、フェイスストーンの列数εを測定し、この値を演算器
の記憶回路に記憶しておく工程と、既知深さでコア採取
し、このコア採取位置のビット回転数Ｎ、ビットの給圧
Ｑ、ビットの掘進率Ｌとを測定し、採取したコアについ
てＩＳＲＭ法により破壊じん性試験を行い、このコア採
取位置のコアの破壊じん性値Ｋ＿Ｉ＿Ｃを決定し、この
測定により既知となったコア採取位置のビット回転数Ｎ
、給圧Ｑ、掘削率Ｌと上記のＫ＿Ｉ＿Ｃとより 式 Ｋ＿Ｉ＿Ｃ＝０．３４６√（Ｎ／εＬ）・（ｈＱ／
Ｂ）の演算器で行い、得られた有効給圧係 数の値ｈを記憶回路に記憶させておく工程と、コアボー
リングを行い岩盤に対して連続掘鑿しながら地下の各位
置のビット回転数Ｎ、給圧Ｑ、掘鑿率Ｃとを求め、この
得られ値の各信号を演算器に送り、先に記憶しておいた
有効給圧係数ｈとを前記式により演算し、地下の各位置
の未知の岩石の破壊じん性値Ｋ＿Ｉ＿Ｃを演算決定する
工程との結合よりなることを特徴とするコアボーリング
法による岩石の破壊じん性値算定法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141358A JPS63594A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | コアボ−リング法による岩石の破壊じん性値算定法 |
| US07/016,362 US4759214A (en) | 1986-06-19 | 1987-02-19 | Method for determining fracture toughness of rock by core boring |
| DE8787301548T DE3771132D1 (de) | 1986-06-19 | 1987-02-23 | Verfahren zur bestimmung der widerstandsfaehigkeit von steinen gegen bruch durch kernbohren. |
| EP87301548A EP0250059B1 (en) | 1986-06-19 | 1987-02-23 | Method for determining fracture toughness of rock by core boring |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61141358A JPS63594A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | コアボ−リング法による岩石の破壊じん性値算定法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63594A true JPS63594A (ja) | 1988-01-05 |
| JPH0434675B2 JPH0434675B2 (ja) | 1992-06-08 |
Family
ID=15290121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61141358A Granted JPS63594A (ja) | 1986-06-19 | 1986-06-19 | コアボ−リング法による岩石の破壊じん性値算定法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4759214A (ja) |
| EP (1) | EP0250059B1 (ja) |
| JP (1) | JPS63594A (ja) |
| DE (1) | DE3771132D1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5577636A (en) * | 1994-06-10 | 1996-11-26 | Yoshida Kogyo Co., Ltd. | Multi-tube container having breakable connections at both ends thereof |
| JP2007519841A (ja) * | 2004-01-30 | 2007-07-19 | アーロン，アン，ヴィクトロヴナ | 余掘最適化および振動低減のための選択された変動ピッチを有する耐トラッキング性土中掘削ビット |
| CN103590824A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 经过多段压裂改造后的致密气藏水平井的产能计算方法 |
| JP2017025617A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 国立大学法人東北大学 | コアビット |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2734315B1 (fr) * | 1995-05-15 | 1997-07-04 | Inst Francais Du Petrole | Methode de determination des conditions de forage comportant un modele de foration |
| CA2679415C (en) * | 2006-03-07 | 2014-01-14 | Ground Modelling Technologies Ltd. | Rock core logging |
| CN112945700B (zh) * | 2021-03-19 | 2022-10-04 | 中南大学 | 各向异性岩石的断裂判定方法 |
| CN114577609B (zh) * | 2022-03-18 | 2023-06-16 | 天津大学 | 一种现场测量原位岩石ⅰ型断裂韧度的方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2555275A (en) * | 1946-05-20 | 1951-05-29 | Core Recorder Inc | Art of well drilling |
| US3440875A (en) * | 1967-06-20 | 1969-04-29 | Continental Oil Co | Method for determining the stress anisotropy in a horizontal plane |
| US3907034A (en) * | 1974-01-28 | 1975-09-23 | Jr George O Suman | Method of drilling and completing a well in an unconsolidated formation |
| FR2485616B1 (fr) * | 1980-06-27 | 1986-02-28 | Pk I | Systeme de commande automatique d'un appareil de forage du sol par rotation |
| GB8411361D0 (en) * | 1984-05-03 | 1984-06-06 | Schlumberger Cambridge Researc | Assessment of drilling conditions |
| US4697650A (en) * | 1984-09-24 | 1987-10-06 | Nl Industries, Inc. | Method for estimating formation characteristics of the exposed bottomhole formation |
-
1986
- 1986-06-19 JP JP61141358A patent/JPS63594A/ja active Granted
-
1987
- 1987-02-19 US US07/016,362 patent/US4759214A/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-23 EP EP87301548A patent/EP0250059B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-23 DE DE8787301548T patent/DE3771132D1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007519841A (ja) * | 2004-01-30 | 2007-07-19 | アーロン，アン，ヴィクトロヴナ | 余掘最適化および振動低減のための選択された変動ピッチを有する耐トラッキング性土中掘削ビット |
| CN103590824A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-19 | 中国石油天然气股份有限公司 | 经过多段压裂改造后的致密气藏水平井的产能计算方法 |
| CN103590824B (zh) * | 2013-10-21 | 2016-02-10 | 中国石油天然气股份有限公司 | 经过多段压裂改造后的致密气藏水平井的产能计算方法 |
| JP2017025617A (ja) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 国立大学法人東北大学 | コアビット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0434675B2 (ja) | 1992-06-08 |
| EP0250059A3 (en) | 1989-01-25 |
| EP0250059A2 (en) | 1987-12-23 |
| US4759214A (en) | 1988-07-26 |
| DE3771132D1 (de) | 1991-08-08 |
| EP0250059B1 (en) | 1991-07-03 |
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