JPH11326313A - 地層評価計測を最適化するドリルモ―ドの判定のための装置および方法 - Google Patents
地層評価計測を最適化するドリルモ―ドの判定のための装置および方法Info
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- JPH11326313A JPH11326313A JP11045081A JP4508199A JPH11326313A JP H11326313 A JPH11326313 A JP H11326313A JP 11045081 A JP11045081 A JP 11045081A JP 4508199 A JP4508199 A JP 4508199A JP H11326313 A JPH11326313 A JP H11326313A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V3/00—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
- G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
-
- 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
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
- G01V1/00—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting
- G01V1/40—Seismology; Seismic or acoustic prospecting or detecting specially adapted for well-logging
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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
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 地層の評価計測を最適にするドリルモードを
判定する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 回転ドリル操作の途中に、ドリルストリ
ングの一部が静止している自然休止の状態が多数存在す
る。休止には、ドリルパイプ接続、循環時間、フィッシ
ング操作等が含まれる。これらの休止が、地層評価計測
を得るために使用される。ドリル環境は通常はノイズが
多いが、これらの計測には、長時間を要し、静かな環境
が望ましい。ドリルモードを識別し、データ収集手順を
制御するために、泥流れ、ビット上の重さあるいはドリ
ルストリングの動きを感知する種々の技術を、単独又は
組合せで利用できる。
判定する方法及び装置を提供する。 【解決手段】 回転ドリル操作の途中に、ドリルストリ
ングの一部が静止している自然休止の状態が多数存在す
る。休止には、ドリルパイプ接続、循環時間、フィッシ
ング操作等が含まれる。これらの休止が、地層評価計測
を得るために使用される。ドリル環境は通常はノイズが
多いが、これらの計測には、長時間を要し、静かな環境
が望ましい。ドリルモードを識別し、データ収集手順を
制御するために、泥流れ、ビット上の重さあるいはドリ
ルストリングの動きを感知する種々の技術を、単独又は
組合せで利用できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、穴によって横切
られた地層(formation)の特性値を計測する装置及び方
法に関し、特に、地層の評価計測を最適にするドリルモ
ードを判定する装置及び方法に関する。
られた地層(formation)の特性値を計測する装置及び方
法に関し、特に、地層の評価計測を最適にするドリルモ
ードを判定する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】穴を掘っているときに下向きの穴を計測
するためのものとして、ドリル中の計測（ＭＷＤ）シス
テム及び／又はドリル中のロギング（記録）（ＬＷＤ;
Logging-while-drilling）システムが知られている。こ
れらは、その地層の抵抗率やその地層からの自然ガンマ
線放出等の有用なパラメータや特性を計測する。穴の下
の方におけるこれらの計測値を表す信号は、泥パルス遠
隔計測器によって地表まで中継され、ドリルストリング
内の圧力パルスの情報を符号化して、泥の流れを制御す
る。パルスは泥の中を通って地表まで登ってきて、ここ
で検出されて復号化され、穴の下方の計測値が、地表で
ほとんどリアルタイムでの観察や解読に利用される。ま
た他の技術として、ドリルストリングが穴から取り出さ
れるまでの間、これらの計測値を一時的に蓄積するのに
十分なメモリを有するコンピュータを穴の下で使用する
のも有用である。
するためのものとして、ドリル中の計測（ＭＷＤ）シス
テム及び／又はドリル中のロギング（記録）（ＬＷＤ;
Logging-while-drilling）システムが知られている。こ
れらは、その地層の抵抗率やその地層からの自然ガンマ
線放出等の有用なパラメータや特性を計測する。穴の下
の方におけるこれらの計測値を表す信号は、泥パルス遠
隔計測器によって地表まで中継され、ドリルストリング
内の圧力パルスの情報を符号化して、泥の流れを制御す
る。パルスは泥の中を通って地表まで登ってきて、ここ
で検出されて復号化され、穴の下方の計測値が、地表で
ほとんどリアルタイムでの観察や解読に利用される。ま
た他の技術として、ドリルストリングが穴から取り出さ
れるまでの間、これらの計測値を一時的に蓄積するのに
十分なメモリを有するコンピュータを穴の下で使用する
のも有用である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】オーバン(Orban)らの
米国特許第5,130,950号、マーチン・リューリング(Mart
in Leuling)の米国特許第5,241,273号、ピーター・Ｄ・
レイト（Peter D. Wraight）の米国特許第5,017,778
号、ハルドーセン(Haldorsen)らの米国特許第5,148,407
号、ピーターセン(Petersen)らの米国特許第5,585,556
号、ゼズギナー(Sezginer)らの米国特許第5,705,927号
は、ＭＷＤツールを開示し、これらは、核磁気共鳴、音
響学的、地震学的、原子核、または電磁気学的な計測方
法を採用している。先行文献に開示されたツールは、そ
れらをＭＷＤ及び／又はＬＷＤに応用する上で制限とな
る欠点を有する。音響、抵抗率、原子核、電磁気学的、
そして地震学的な計測は、ドリルのノイズから直接的影
響を受ける。たとえば、地表で発生される音響エネルギ
は通常、きわめて大きいが、ドリルビットで検出しなけ
ればならないエネルギはきわめて小さいことがありう
る。それは、地下の地層の中の幾何学的な広がりと音波
の減衰による。多くの場合、ドリルのノイズは、地表か
ら地下のＭＷＤ検出器へ伝わる音波エネルギに比べて桁
違いに大きい。また、ＭＷＤ及びＬＷＤ核磁気共鳴計測
は、ツールの鉛直方向及び横方向の動きに直接影響され
る。たとえば、Ｔ1とＴ2の計測値を得るために必要な時
間のゆえに、計測周期の間に地層特性値が変化すること
もありうる。これらの要因は、ＭＷＤ及び／又はＬＷＤ
計測に悪い影響を与える。
米国特許第5,130,950号、マーチン・リューリング(Mart
in Leuling)の米国特許第5,241,273号、ピーター・Ｄ・
レイト（Peter D. Wraight）の米国特許第5,017,778
号、ハルドーセン(Haldorsen)らの米国特許第5,148,407
号、ピーターセン(Petersen)らの米国特許第5,585,556
号、ゼズギナー(Sezginer)らの米国特許第5,705,927号
は、ＭＷＤツールを開示し、これらは、核磁気共鳴、音
響学的、地震学的、原子核、または電磁気学的な計測方
法を採用している。先行文献に開示されたツールは、そ
れらをＭＷＤ及び／又はＬＷＤに応用する上で制限とな
る欠点を有する。音響、抵抗率、原子核、電磁気学的、
そして地震学的な計測は、ドリルのノイズから直接的影
響を受ける。たとえば、地表で発生される音響エネルギ
は通常、きわめて大きいが、ドリルビットで検出しなけ
ればならないエネルギはきわめて小さいことがありう
る。それは、地下の地層の中の幾何学的な広がりと音波
の減衰による。多くの場合、ドリルのノイズは、地表か
ら地下のＭＷＤ検出器へ伝わる音波エネルギに比べて桁
違いに大きい。また、ＭＷＤ及びＬＷＤ核磁気共鳴計測
は、ツールの鉛直方向及び横方向の動きに直接影響され
る。たとえば、Ｔ1とＴ2の計測値を得るために必要な時
間のゆえに、計測周期の間に地層特性値が変化すること
もありうる。これらの要因は、ＭＷＤ及び／又はＬＷＤ
計測に悪い影響を与える。
【０００４】ノイズの多いドリル環境において、従来の
ツールは、核磁気共鳴、音響学的、電磁気学的、原子
核、地震学的計測値を得るが、これらの計測値は、ツー
ルの鉛直方向及び横方向の動き及びドリルのノイズの影
響を直接受ける。ＭＷＤ及びＬＷＤのいずれのツール
も、ドリルモードを判定せず、したがって、地層評価計
測値を最適化するためにデータ収集手順を修正すること
をしない。
ツールは、核磁気共鳴、音響学的、電磁気学的、原子
核、地震学的計測値を得るが、これらの計測値は、ツー
ルの鉛直方向及び横方向の動き及びドリルのノイズの影
響を直接受ける。ＭＷＤ及びＬＷＤのいずれのツール
も、ドリルモードを判定せず、したがって、地層評価計
測値を最適化するためにデータ収集手順を修正すること
をしない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記従来技術の課題は、
地層評価計測を最適化するようにドリルモードを決定す
るこの発明の装置及び方法によって解決される。ドリル
ストリングは、一つのＭＷＤツール又は一つのＬＷＤツ
ール又は複数のツールを含み、地層内に穴を開ける。標
準的な回転ドリル操作には、ツールが静止状態のまま維
持される自然な休止が多数含まれる。たとえば、ドリル
パイプの新しい部分をトリルストリングに取り付けるた
めの接続時間と、泥が循環してドリルパイプは恐らく回
転している循環時間と、ドリルストリングが止められて
ドリリングが再開される前に自由にされる必要のあるフ
ィッシング時間あるいは不調時間と、である。これらの
自然休止は、通常のドリル操作を妨げること無しに起こ
るもので、これらが、地下の地層の地層評価計測をする
ために利用される。前記地層評価計測は、核磁気共鳴、
地震学的、音響学的、原子核又は電磁気学的計測等であ
って、長時間を要し、静かな環境で行うのが望ましい。
ドリルストリングの一部を静止状態に維持するべく意図
的な休止を開始してもよい。
地層評価計測を最適化するようにドリルモードを決定す
るこの発明の装置及び方法によって解決される。ドリル
ストリングは、一つのＭＷＤツール又は一つのＬＷＤツ
ール又は複数のツールを含み、地層内に穴を開ける。標
準的な回転ドリル操作には、ツールが静止状態のまま維
持される自然な休止が多数含まれる。たとえば、ドリル
パイプの新しい部分をトリルストリングに取り付けるた
めの接続時間と、泥が循環してドリルパイプは恐らく回
転している循環時間と、ドリルストリングが止められて
ドリリングが再開される前に自由にされる必要のあるフ
ィッシング時間あるいは不調時間と、である。これらの
自然休止は、通常のドリル操作を妨げること無しに起こ
るもので、これらが、地下の地層の地層評価計測をする
ために利用される。前記地層評価計測は、核磁気共鳴、
地震学的、音響学的、原子核又は電磁気学的計測等であ
って、長時間を要し、静かな環境で行うのが望ましい。
ドリルストリングの一部を静止状態に維持するべく意図
的な休止を開始してもよい。
【０００６】地層評価計測を最適化するように休止期間
を利用するために、この発明では、穴の下方の条件を検
出し、操作のドリル処理モードを判定し、データ収集手
順を修正する。穴の下方の検出される条件には、泥流れ
と、ドリルストリングの加速度と、ドリルストリングの
曲がりと、ビットの上の重さと、ドリルストリングの回
転とが含まれる。ドリル処理モードは、ドリリングと、
スライディングと、トリッピングと、循環と、フィッシ
ングと、短いトリップ（上向き及び下向き）と、ドリル
パイプ接続とが含まれる。
を利用するために、この発明では、穴の下方の条件を検
出し、操作のドリル処理モードを判定し、データ収集手
順を修正する。穴の下方の検出される条件には、泥流れ
と、ドリルストリングの加速度と、ドリルストリングの
曲がりと、ビットの上の重さと、ドリルストリングの回
転とが含まれる。ドリル処理モードは、ドリリングと、
スライディングと、トリッピングと、循環と、フィッシ
ングと、短いトリップ（上向き及び下向き）と、ドリル
パイプ接続とが含まれる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１において、ドリルストリング
１０は、相当な長さのドリルパイプ１２とドリルカラー
１４とを含み、穴１６内に置かれている。ドリルストリ
ング１０の下端のドリルビット１８は、モータアセンブ
リ２０の出力シャフトによって回転せられる。モータア
センブリ２０は、ドリルストリング１０のチャネルを通
じて下方に循環されるドリル流体または泥によって駆動
される。ドリル流体は、ドリルビット１８内の複数のジ
ェットを通ってドリルストリング１０を出て、ドリルス
トリング１０と穴１６の周囲の間の領域を上向きに循環
する。モータアセンブリ２０は、動力部２２（ロータ／
ステータまたはタービン）と、小さな曲がり角（典型的
には０．５〜２°）をなす曲がりサブアセンブリ２４と
を含む。従来から知られているように、ビット１８が泥
モータ２０だけで駆動される（ドリルストリングは回転
しない）とき、ビット１８は、ドリルストリング１０が
向いているツール面方向によって決定される方向に逸れ
る（以下、「スライディング」という）。ほぼ直線状に
穴を開けたい場合は、ドリルストリング１０と泥モータ
２０の両方をそれぞれ適当な速さで回転させる。
１０は、相当な長さのドリルパイプ１２とドリルカラー
１４とを含み、穴１６内に置かれている。ドリルストリ
ング１０の下端のドリルビット１８は、モータアセンブ
リ２０の出力シャフトによって回転せられる。モータア
センブリ２０は、ドリルストリング１０のチャネルを通
じて下方に循環されるドリル流体または泥によって駆動
される。ドリル流体は、ドリルビット１８内の複数のジ
ェットを通ってドリルストリング１０を出て、ドリルス
トリング１０と穴１６の周囲の間の領域を上向きに循環
する。モータアセンブリ２０は、動力部２２（ロータ／
ステータまたはタービン）と、小さな曲がり角（典型的
には０．５〜２°）をなす曲がりサブアセンブリ２４と
を含む。従来から知られているように、ビット１８が泥
モータ２０だけで駆動される（ドリルストリングは回転
しない）とき、ビット１８は、ドリルストリング１０が
向いているツール面方向によって決定される方向に逸れ
る（以下、「スライディング」という）。ほぼ直線状に
穴を開けたい場合は、ドリルストリング１０と泥モータ
２０の両方をそれぞれ適当な速さで回転させる。
【０００８】ドリル中に地層を評価するように設計され
たツール３２（ＬＷＤ）、ドリル中にドリルストリング
の特性を取るツール（ＭＷＤ）またはこれら両方の組み
合わせ（ＬＷＤ／ＭＷＤ）は、ドリルストリング１０に
接続されている。ドリルストリング１０に複数のツール
３２が接続されるものも、この発明概念に含まれる。Ｌ
ＷＤツール又はＬＷＤとＭＷＤの両方の特徴を組み合わ
せたツールは、地下の地層の核磁気共鳴、地震、音響、
電磁気あるいは原子核特性を計測するように動作する。
このような能力を持つ典型的なツールは、たとえば米国
特許第5,055,787号、第5,017,778号、第5,448,227号、
第5,280,243号、第5,148,407号に開示されている。前述
の、ドリル中に地層を評価する技術は、当業者に広く知
られている。
たツール３２（ＬＷＤ）、ドリル中にドリルストリング
の特性を取るツール（ＭＷＤ）またはこれら両方の組み
合わせ（ＬＷＤ／ＭＷＤ）は、ドリルストリング１０に
接続されている。ドリルストリング１０に複数のツール
３２が接続されるものも、この発明概念に含まれる。Ｌ
ＷＤツール又はＬＷＤとＭＷＤの両方の特徴を組み合わ
せたツールは、地下の地層の核磁気共鳴、地震、音響、
電磁気あるいは原子核特性を計測するように動作する。
このような能力を持つ典型的なツールは、たとえば米国
特許第5,055,787号、第5,017,778号、第5,448,227号、
第5,280,243号、第5,148,407号に開示されている。前述
の、ドリル中に地層を評価する技術は、当業者に広く知
られている。
【０００９】典型的なＭＷＤツール３２は、このような
穴の下方の条件を、ビットの重さ、ビットにかかるトル
ク、穴の傾き及び方位角、泥の抵抗率、穴の圧力及び温
度、その他の、ドリルビットが貫通する地下の地層の特
性として計測する。ＭＷＤツール３２は、地表の遠隔計
測器へ、実質的にリアルタイムで情報を送る。ドリルス
トリング１０を通してポンプで流下せられるドリル泥
は、泥流れを調節して圧力パルスの流れを生成する装置
を通り抜ける。この圧力パルスは地表の変換器で検出さ
れる。弁の操作は、ツール３２内の検出器からの計測デ
ータを受信するカートリッジからの電気信号に応じて制
御装置によって調節される。このようにして、ある期間
内に地表で検出される圧力パルスは、穴の下方での特定
の計測に直接関連付けられる。前記泥パルス遠隔計測技
術は、当業者に広く知られている。泥パルス遠隔計測シ
ステムの他のタイプのもの（たとえば、正パルス、負パ
ルス、または正パルスと負パルスの組合せを作るシステ
ム）もこの発明とともに使用できる。
穴の下方の条件を、ビットの重さ、ビットにかかるトル
ク、穴の傾き及び方位角、泥の抵抗率、穴の圧力及び温
度、その他の、ドリルビットが貫通する地下の地層の特
性として計測する。ＭＷＤツール３２は、地表の遠隔計
測器へ、実質的にリアルタイムで情報を送る。ドリルス
トリング１０を通してポンプで流下せられるドリル泥
は、泥流れを調節して圧力パルスの流れを生成する装置
を通り抜ける。この圧力パルスは地表の変換器で検出さ
れる。弁の操作は、ツール３２内の検出器からの計測デ
ータを受信するカートリッジからの電気信号に応じて制
御装置によって調節される。このようにして、ある期間
内に地表で検出される圧力パルスは、穴の下方での特定
の計測に直接関連付けられる。前記泥パルス遠隔計測技
術は、当業者に広く知られている。泥パルス遠隔計測シ
ステムの他のタイプのもの（たとえば、正パルス、負パ
ルス、または正パルスと負パルスの組合せを作るシステ
ム）もこの発明とともに使用できる。
【００１０】検出器サブアセンブリ２６は、検出器、回
路基板、電池及びその他の同様の部品類を収容し、ドリ
ルストリング１０に含まれている。検出器サブアセンブ
リ２６は、ドリルストリング１０の回転方向、横方向、
軸方向の動きを検出する磁気計測器及び／又は加速度計
を含む。検出器サブアセンブリ２６は、たとえばツール
３２に接続され、又はこれと一体のツールの一部を構成
する。上部安定器２８が配置され、その位置で、ツール
ストリングを穴のほぼ中央に配置させるようになってい
る。下部安定器３０は、モータ出力シャフト及びビット
１８の回転を安定化させるように配置されている。
路基板、電池及びその他の同様の部品類を収容し、ドリ
ルストリング１０に含まれている。検出器サブアセンブ
リ２６は、ドリルストリング１０の回転方向、横方向、
軸方向の動きを検出する磁気計測器及び／又は加速度計
を含む。検出器サブアセンブリ２６は、たとえばツール
３２に接続され、又はこれと一体のツールの一部を構成
する。上部安定器２８が配置され、その位置で、ツール
ストリングを穴のほぼ中央に配置させるようになってい
る。下部安定器３０は、モータ出力シャフト及びビット
１８の回転を安定化させるように配置されている。
【００１１】標準的な回転ドリルの操作には、ツール３
２を動かさない自然な休止状態が多数含まれる。すなわ
ち、ドリルパイプ１２の新しい部分をドリルストリング
１０に付加するときの接続時間、ドリルパイプ１２は回
転していてもしていなくてもよいが、泥が循環される循
環時間、ドリルストリング１０が固着し、ドリル動作を
再開する前に自由にしなければならないときのフィッシ
ング時間すなわち振動時間(jarring time)である。この
発明によれば、通常のドリル操作を妨げることなしに生
じるこれらの自然な休止が、地層評価計測に利用され
る。評価計測には、一つまたは複数のツール３２が使用
される。上記休止は長時間を要し、すなわち、核磁気共
鳴、地震、音響、あるいは電磁気学的計測等の静かな環
境を利用できる。あるいは、ドリル操作中の自然な休止
を待つ代わりに、意図的に休止を始めてドリルストリン
グの一部分を静止状態に保持することも可能である。
２を動かさない自然な休止状態が多数含まれる。すなわ
ち、ドリルパイプ１２の新しい部分をドリルストリング
１０に付加するときの接続時間、ドリルパイプ１２は回
転していてもしていなくてもよいが、泥が循環される循
環時間、ドリルストリング１０が固着し、ドリル動作を
再開する前に自由にしなければならないときのフィッシ
ング時間すなわち振動時間(jarring time)である。この
発明によれば、通常のドリル操作を妨げることなしに生
じるこれらの自然な休止が、地層評価計測に利用され
る。評価計測には、一つまたは複数のツール３２が使用
される。上記休止は長時間を要し、すなわち、核磁気共
鳴、地震、音響、あるいは電磁気学的計測等の静かな環
境を利用できる。あるいは、ドリル操作中の自然な休止
を待つ代わりに、意図的に休止を始めてドリルストリン
グの一部分を静止状態に保持することも可能である。
【００１２】休止期間中は、ドリル操作によって生じる
ノイズと振動が取り去られ、地層に対してツール３２が
静止状態に保持され、地層の特性は計測周期の間変化し
ないことから、改良された地層評価計測が実現される。
ドリルパイプ接続の間隔が規則的であることから、品質
管理が可能であり、規則的な深さ間隔で校正を行うこと
ができる。地層評価計測を最適化するように休止間隔を
利用するために、穴の下方の条件を検出し、操作モード
を判定する必要がある。操作モードには、たとえば、ド
リリング、スライディング、トリッピング、循環、接
続、短いトリップ、フィッシングが含まれ、休止期間中
に静止計測を行うために、データ収集手順を修正する。
ドリルストリング１０内に含まれるアイテム、たとえば
検出器、回路基板、電池及び磁気計測器及び／又は加速
度計が、ドリルモードを判定するために利用される。こ
れらのアイテムは、ツール３２または検出器サブアセン
ブリ２６内にあってもよい。これらのアイテムは、ドリ
ルストリング１０内のどこにあってもよい。
ノイズと振動が取り去られ、地層に対してツール３２が
静止状態に保持され、地層の特性は計測周期の間変化し
ないことから、改良された地層評価計測が実現される。
ドリルパイプ接続の間隔が規則的であることから、品質
管理が可能であり、規則的な深さ間隔で校正を行うこと
ができる。地層評価計測を最適化するように休止間隔を
利用するために、穴の下方の条件を検出し、操作モード
を判定する必要がある。操作モードには、たとえば、ド
リリング、スライディング、トリッピング、循環、接
続、短いトリップ、フィッシングが含まれ、休止期間中
に静止計測を行うために、データ収集手順を修正する。
ドリルストリング１０内に含まれるアイテム、たとえば
検出器、回路基板、電池及び磁気計測器及び／又は加速
度計が、ドリルモードを判定するために利用される。こ
れらのアイテムは、ツール３２または検出器サブアセン
ブリ２６内にあってもよい。これらのアイテムは、ドリ
ルストリング１０内のどこにあってもよい。
【００１３】検出器サブアセンブリ２６またはツール３
２の中で、デジタル論理を含む回路基板は、ドリル処理
モードを自動的に判定するために、穴の下方の条件計測
を単独でまたは組合せとして使用する。
２の中で、デジタル論理を含む回路基板は、ドリル処理
モードを自動的に判定するために、穴の下方の条件計測
を単独でまたは組合せとして使用する。
【００１４】表１
【００１５】表１において、「あり」は、そこに示した
穴下方の条件で検出されるドリル処理モードを表し、
「なし」は、そこに示した穴下方の条件で検出されない
ドリル処理モードを表し、「非該当」は、そこに示した
穴の下方の条件で判断できないドリル処理モードを表わ
す。「1」を付して示したドリル処理モードは、これら
のモードを区別するためには、流れ、加速度、ビット上
の重さ、回転、または曲がりの計測及び／または、履歴
を必要とすることを表す。
穴下方の条件で検出されるドリル処理モードを表し、
「なし」は、そこに示した穴下方の条件で検出されない
ドリル処理モードを表し、「非該当」は、そこに示した
穴の下方の条件で判断できないドリル処理モードを表わ
す。「1」を付して示したドリル処理モードは、これら
のモードを区別するためには、流れ、加速度、ビット上
の重さ、回転、または曲がりの計測及び／または、履歴
を必要とすることを表す。
【００１６】図２は、ドリルモードを決定するための代
表的なフローチャートを示す。ツール３２は、穴の下方
の条件、たとえば、泥の流れ、加速度（軸方向及び横方
向）、動き（回転方向及び横方向）、ビット上の重さ、
及び曲がり、を検出する。当業者にはわかるように、こ
の発明の方法によれば、一つか複数の穴下方条件計測値
を与えられたとき、そのドリルモードを判定することが
できる。フローチャートは、ドリルモードを判定する要
素となる穴下方の条件の計測値の数及びタイプによっ
て、変化する。
表的なフローチャートを示す。ツール３２は、穴の下方
の条件、たとえば、泥の流れ、加速度（軸方向及び横方
向）、動き（回転方向及び横方向）、ビット上の重さ、
及び曲がり、を検出する。当業者にはわかるように、こ
の発明の方法によれば、一つか複数の穴下方条件計測値
を与えられたとき、そのドリルモードを判定することが
できる。フローチャートは、ドリルモードを判定する要
素となる穴下方の条件の計測値の数及びタイプによっ
て、変化する。
【００１７】図２の例では、泥流れ、回転及び加速度の
穴下方条件計測を与えられたときにドリルモードを判定
する方法を示す。ステップ１１０で、一つの検出アイテ
ムが泥流れを検出する。バスを通じての電力低下又はデ
ータ伝送を検出するために、ツール間の出力バス及び通
信バスに接続された回路基板が使用され、これにより、
操作のモードによって生じる休止の信号を出す。この休
止のときには、ドリルストリングの一部が静止した状態
で保持される。すなわち、ドリルパイプ接続、短いトリ
ップ（上向き及び下向き）、トリッピング、又はフィッ
シング操作のときである。連続的な操作、すなわち、ド
リリング、スライディング、あるいは泥流れ循環のモー
ドを検出するために、泥流れ又は泥モータシャフト回転
の計測のために圧力検出器を使用してもよい。
穴下方条件計測を与えられたときにドリルモードを判定
する方法を示す。ステップ１１０で、一つの検出アイテ
ムが泥流れを検出する。バスを通じての電力低下又はデ
ータ伝送を検出するために、ツール間の出力バス及び通
信バスに接続された回路基板が使用され、これにより、
操作のモードによって生じる休止の信号を出す。この休
止のときには、ドリルストリングの一部が静止した状態
で保持される。すなわち、ドリルパイプ接続、短いトリ
ップ（上向き及び下向き）、トリッピング、又はフィッ
シング操作のときである。連続的な操作、すなわち、ド
リリング、スライディング、あるいは泥流れ循環のモー
ドを検出するために、泥流れ又は泥モータシャフト回転
の計測のために圧力検出器を使用してもよい。
【００１８】泥流れが検出された場合は、検出アイテム
は、ドリルストリング１０の回転動作を検知する（ステ
ップ１２０）。ツール面の向きが、検知器サブアセンブ
リ２６又はＭＷＤツール３２内の磁気計測器及び／又は
加速度計によって計測される。泥流れのある場合、回転
の動きの存在は、連続操作のモード、すなわち、ドリリ
ング又は泥流れ循環を示唆する。一方、泥流れがある場
合、回転の動きがないということは、スライディング又
は泥流れの循環に起因する。ドリルストリングの回転の
動きを検出するだけでは、たとえば、ドリルパイプが静
止したままの泥流れ循環等に、操作モードを確定できな
い。
は、ドリルストリング１０の回転動作を検知する（ステ
ップ１２０）。ツール面の向きが、検知器サブアセンブ
リ２６又はＭＷＤツール３２内の磁気計測器及び／又は
加速度計によって計測される。泥流れのある場合、回転
の動きの存在は、連続操作のモード、すなわち、ドリリ
ング又は泥流れ循環を示唆する。一方、泥流れがある場
合、回転の動きがないということは、スライディング又
は泥流れの循環に起因する。ドリルストリングの回転の
動きを検出するだけでは、たとえば、ドリルパイプが静
止したままの泥流れ循環等に、操作モードを確定できな
い。
【００１９】回転の動きを検出した場合、加速度計は、
ドリルストリング１０の横方向の加速度を検出する（ス
テップ１３０）。横方向の加速度が存在する場合、操作
モードはドリリングであると判定される（ステップ１４
０）。横方向の加速度が存在しない場合、操作モードは
泥流れ循環であると判定される（ステップ１５０）。ス
テップ１２０で回転の動きが検出されない場合、加速度
計は、ドリルストリング１０の横方向加速度を検出する
（ステップ１６０）。横方向の加速がある場合は、操作
モードはスライディングと判定される（ステップ１７
０）。横方向の加速がない場合は、操作モードは泥流れ
循環と判定される（ステップ１８０）。
ドリルストリング１０の横方向の加速度を検出する（ス
テップ１３０）。横方向の加速度が存在する場合、操作
モードはドリリングであると判定される（ステップ１４
０）。横方向の加速度が存在しない場合、操作モードは
泥流れ循環であると判定される（ステップ１５０）。ス
テップ１２０で回転の動きが検出されない場合、加速度
計は、ドリルストリング１０の横方向加速度を検出する
（ステップ１６０）。横方向の加速がある場合は、操作
モードはスライディングと判定される（ステップ１７
０）。横方向の加速がない場合は、操作モードは泥流れ
循環と判定される（ステップ１８０）。
【００２０】ステップ１１０で泥流れが検出されない場
合、加速度計等の検出アイテムは、ドリルストリング１
０の軸方向加速度を検出する（ステップ１９０）。ある
条件の下で泥流れが停止したときでも、ドリルパイプは
軸方向の動きをする、たとえば、ドリルストリングの上
端のケリー(kelly)を引き出す。泥流れがない場合、ス
テップ２００における軸方向加速度の存在は、連続的操
作、すなわち、トリッピング又は短いトリップ（上向き
又は下向きの）のモードを示唆する。一方、泥流れがな
い場合、ステップ２１０における軸方向加速度の不在
は、ドリルパイプ接続すなわち、操作のフィッシングモ
ードに依存する。ステップ２００及び２１０で特定され
た操作のモードをさらに識別するためには、流れ、加速
度及び回転の計測のさらなる計測及び／又は履歴が必要
である。
合、加速度計等の検出アイテムは、ドリルストリング１
０の軸方向加速度を検出する（ステップ１９０）。ある
条件の下で泥流れが停止したときでも、ドリルパイプは
軸方向の動きをする、たとえば、ドリルストリングの上
端のケリー(kelly)を引き出す。泥流れがない場合、ス
テップ２００における軸方向加速度の存在は、連続的操
作、すなわち、トリッピング又は短いトリップ（上向き
又は下向きの）のモードを示唆する。一方、泥流れがな
い場合、ステップ２１０における軸方向加速度の不在
は、ドリルパイプ接続すなわち、操作のフィッシングモ
ードに依存する。ステップ２００及び２１０で特定され
た操作のモードをさらに識別するためには、流れ、加速
度及び回転の計測のさらなる計測及び／又は履歴が必要
である。
【００２１】この発明において、ドリルカラーにおける
歪ゲージ等の検出アイテムは、ビット上の重さ、曲がり
又はねじりを検出する。ゲージは、連続的操作すなわち
ドリリングもしくはスライディング、又は、ドリルパイ
プ接続、泥流れ循環、短いトリップ（上向き又は下向
き）、又はトリッピングによって生じる休止間隔の信号
を出す（ステップ２１０又は２４０）。ビット上の重
さ、ねじり、あるいは曲がりの検出は、ある種の操作モ
ードを確定しない。たとえば、ドリルパイプが静止状態
を保持するフィッシング操作の場合である。
歪ゲージ等の検出アイテムは、ビット上の重さ、曲がり
又はねじりを検出する。ゲージは、連続的操作すなわち
ドリリングもしくはスライディング、又は、ドリルパイ
プ接続、泥流れ循環、短いトリップ（上向き又は下向
き）、又はトリッピングによって生じる休止間隔の信号
を出す（ステップ２１０又は２４０）。ビット上の重
さ、ねじり、あるいは曲がりの検出は、ある種の操作モ
ードを確定しない。たとえば、ドリルパイプが静止状態
を保持するフィッシング操作の場合である。
【００２２】ドリリングモード、たとえばドリル操作中
の休止、を自動的に判定した後に、ツール３２は、検出
されたドリリングモードに適した収集モードを利用し
て、核磁気共鳴、地震、音響、原子核又は電磁気学的計
測を行う。休止期間中にできる地層計測には多数の有用
な方法がある。ツール３２がＮＭＲ計測を行う場合、ツ
ールのＮＭＲ計測を最適化するべく、休止期間を利用す
ることができる。好ましくは、休止期間はツール３２を
調整するために使用する。ツール３２の上に磁気の破片
が集まったことにより、場Ｂ0の変化は予測できない
か、又は、温度変化によって、より予想可能である。ツ
ールが静止しているときはツール３２の調整が比較的容
易であり、鞍点が使用されるか又は傾いた形状が使用さ
れるかによって、異なる方法で達成される。
の休止、を自動的に判定した後に、ツール３２は、検出
されたドリリングモードに適した収集モードを利用し
て、核磁気共鳴、地震、音響、原子核又は電磁気学的計
測を行う。休止期間中にできる地層計測には多数の有用
な方法がある。ツール３２がＮＭＲ計測を行う場合、ツ
ールのＮＭＲ計測を最適化するべく、休止期間を利用す
ることができる。好ましくは、休止期間はツール３２を
調整するために使用する。ツール３２の上に磁気の破片
が集まったことにより、場Ｂ0の変化は予測できない
か、又は、温度変化によって、より予想可能である。ツ
ールが静止しているときはツール３２の調整が比較的容
易であり、鞍点が使用されるか又は傾いた形状が使用さ
れるかによって、異なる方法で達成される。
【００２３】鞍点形状については、ＮＭＲ信号はω0＝
γＢ0で鞍点で最大値を取る。ラーマー(Larmor)周波数
を探すべく周波数を変えて調べてみることによって、同
じ形状と体積が感度領域として保証される。傾斜ツール
については、非ラーマー周波数探索が必要又は可能であ
る。計測はいつも共鳴周波数でなされ、時間のかかるラ
ーマー周波数探索が回避される。傾斜計測に対する欠点
は、Ｂ0が変化するに連れて感度領域の体積が変化する
場合は、修正が必要かもしれない点である。この傾斜ツ
ールにおける問題を解決できる可能性の一つは、次の各
ステップからなる。
γＢ0で鞍点で最大値を取る。ラーマー(Larmor)周波数
を探すべく周波数を変えて調べてみることによって、同
じ形状と体積が感度領域として保証される。傾斜ツール
については、非ラーマー周波数探索が必要又は可能であ
る。計測はいつも共鳴周波数でなされ、時間のかかるラ
ーマー周波数探索が回避される。傾斜計測に対する欠点
は、Ｂ0が変化するに連れて感度領域の体積が変化する
場合は、修正が必要かもしれない点である。この傾斜ツ
ールにおける問題を解決できる可能性の一つは、次の各
ステップからなる。
【００２４】１． 最大の信号を得るべく、９０°及び
／又は１８０°パルス持続時間ｔ90及びｔ180を変化さ
せることによって、ある与えられた周波数ω0について
のパルス持続時間を最適化する。たとえば１８０°パル
スについて、 π＝・・・・ ここに、関数ｆ（ｔ）及び関数Ｆは既知である。この式
から、感度体積内のＢ1が得られる。 ２． アンテナで信号を誘導する小さな注入ループを使
用し、受信器電子回路の既知のゲインを修正して、受信
路の全体ゲインを決定することによって、あるいは、小
さなピックアップループ内のアンテナの信号の強さを計
測することによって、アンテナの品質係数Ｑを決定す
る。 ３． Ｂ1∝ＱＩφ（ｒ） （ただし、φ（ｒ）は磁場
の半径に対する既知の依存性を表す。）であることか
ら、φ（ｒ）を求め、その逆変換として、有効半径を得
て、それからさらに、感度領域の体積を得ることができ
る。
／又は１８０°パルス持続時間ｔ90及びｔ180を変化さ
せることによって、ある与えられた周波数ω0について
のパルス持続時間を最適化する。たとえば１８０°パル
スについて、 π＝・・・・ ここに、関数ｆ（ｔ）及び関数Ｆは既知である。この式
から、感度体積内のＢ1が得られる。 ２． アンテナで信号を誘導する小さな注入ループを使
用し、受信器電子回路の既知のゲインを修正して、受信
路の全体ゲインを決定することによって、あるいは、小
さなピックアップループ内のアンテナの信号の強さを計
測することによって、アンテナの品質係数Ｑを決定す
る。 ３． Ｂ1∝ＱＩφ（ｒ） （ただし、φ（ｒ）は磁場
の半径に対する既知の依存性を表す。）であることか
ら、φ（ｒ）を求め、その逆変換として、有効半径を得
て、それからさらに、感度領域の体積を得ることができ
る。
【００２５】他の例として、ＮＭＲツール３２にＴ2計
測を与えるために、休止の間隔期間を利用することも可
能である。騒音の多いドリル中の環境、特にドリルパイ
プの横方向の動きによって、ＮＭＲ計測は困難である。
ＮＭＲ計測は、本来的に時間のかかるもので、複数のパ
ルスと複数のエコーの長い連なりからなる。この発明で
は、ドリル作業の間の休止期間が、地層データを得るた
めのきわめて良い機会を与えてくれる。
測を与えるために、休止の間隔期間を利用することも可
能である。騒音の多いドリル中の環境、特にドリルパイ
プの横方向の動きによって、ＮＭＲ計測は困難である。
ＮＭＲ計測は、本来的に時間のかかるもので、複数のパ
ルスと複数のエコーの長い連なりからなる。この発明で
は、ドリル作業の間の休止期間が、地層データを得るた
めのきわめて良い機会を与えてくれる。
【００２６】休止期間中の一つの適当な計測は、炭化水
素タイピング(typing)であって、この場合、バルクの炭
化水素特性に応じた計測を行う。これには通常、数秒オ
ーダのＴ1とＴ2を含み、計測時間は、約数十秒間以上で
あって、きわめて長い。ＮＭＲ装置における次に挙げる
Ｔ1とＴ2の計測の例は、Ｒ．アクート（Akkurt）、Ｈ．
Ｊ．ビネガ(Vinegar)、Ｐ．Ｎ．ツツンジャン(Tutunjia
n)、Ａ．Ｊ．ギロリ(Guillory)著の「自然ガス貯槽のＮ
ＭＲログ(NMR Logging of Natural Gas Reservoirs」
（ログ解析(THE LOG ANALYST)1996年11-12月）で与えら
れたものである。
素タイピング(typing)であって、この場合、バルクの炭
化水素特性に応じた計測を行う。これには通常、数秒オ
ーダのＴ1とＴ2を含み、計測時間は、約数十秒間以上で
あって、きわめて長い。ＮＭＲ装置における次に挙げる
Ｔ1とＴ2の計測の例は、Ｒ．アクート（Akkurt）、Ｈ．
Ｊ．ビネガ(Vinegar)、Ｐ．Ｎ．ツツンジャン(Tutunjia
n)、Ａ．Ｊ．ギロリ(Guillory)著の「自然ガス貯槽のＮ
ＭＲログ(NMR Logging of Natural Gas Reservoirs」
（ログ解析(THE LOG ANALYST)1996年11-12月）で与えら
れたものである。
【００２７】表２
【００２８】表３
【００２９】表２において、Ｔ2特性は、エコー間時間
ＴEが約１．２ミリ秒に等しい高傾斜（１７ガウス／ｃ
ｍ）線装置に基づく。引用文献には、全体の収集時間又
はエコーの数が含まれていない。表３で、エコーの数と
して１２００が仮定されており、これは、１．４４秒に
相当し、約３＊Ｔ2（油）データに相当する。
ＴEが約１．２ミリ秒に等しい高傾斜（１７ガウス／ｃ
ｍ）線装置に基づく。引用文献には、全体の収集時間又
はエコーの数が含まれていない。表３で、エコーの数と
して１２００が仮定されており、これは、１．４４秒に
相当し、約３＊Ｔ2（油）データに相当する。
【００３０】表４
【００３１】表５
【００３２】表４において、Ｔ2特性は、エコー間時間
ＴEが約６ミリ秒に等しい低傾斜（１．７ガウス／ｃ
ｍ）ロギングツールに基づく。油とガスの間の分離をよ
くするためにはエコー間時間を増やす。１．７ガウス／
ｃｍの傾斜について、約１０個の分離が得られる。低傾
斜ツールでは拡散が減少するために、Ｔ2特性が異な
る。表５において、全体のエコー数７５０は、約４．５
秒に相当し、約３＊Ｔ2（油）のデータに相当する。信
号対ノイズの比は、全体で平均される全計測数の平方根
の関数として変化するので、これらの計測は数回繰り返
して結果を蓄積するのが望ましい。高傾斜又は低傾斜の
いずれのＮＭＲ装置についても、ドリル環境は、長いＴ
2計測を行うにはノイズが大きすぎる可能性がある。ド
リルパイプ接続、フィッシング操作、又は泥循環などの
休止期間のトリガとなる事象は、改善されたＴ2を得る
機会を与えてくれる。ドリル操作によって引き起こされ
るノイズや振動が、その休止期間中は存在しないからで
ある。
ＴEが約６ミリ秒に等しい低傾斜（１．７ガウス／ｃ
ｍ）ロギングツールに基づく。油とガスの間の分離をよ
くするためにはエコー間時間を増やす。１．７ガウス／
ｃｍの傾斜について、約１０個の分離が得られる。低傾
斜ツールでは拡散が減少するために、Ｔ2特性が異な
る。表５において、全体のエコー数７５０は、約４．５
秒に相当し、約３＊Ｔ2（油）のデータに相当する。信
号対ノイズの比は、全体で平均される全計測数の平方根
の関数として変化するので、これらの計測は数回繰り返
して結果を蓄積するのが望ましい。高傾斜又は低傾斜の
いずれのＮＭＲ装置についても、ドリル環境は、長いＴ
2計測を行うにはノイズが大きすぎる可能性がある。ド
リルパイプ接続、フィッシング操作、又は泥循環などの
休止期間のトリガとなる事象は、改善されたＴ2を得る
機会を与えてくれる。ドリル操作によって引き起こされ
るノイズや振動が、その休止期間中は存在しないからで
ある。
【００３３】他の実施の形態として、休止期間をＮＭＲ
ツール３２におけるＴ1計測に利用することも可能であ
る。Ｔ1は一般に、表面の緩和（リラクセーション）機
構によって制御され、拡散の影響を受けない。したがっ
て、地層のＴ1分布を知ることが望ましく、対応するＴ2
スペクトラムよりも解釈しやすいかもしれない。表２と
表４について述べた待ち時間を変えた二つＴ2の計測を
逆変換して、地層のＴ1を示唆することができる。これ
らの計測は、一つのＮＭＲ実験、たとえば多重待ちステ
ーション収集を使用して行うこともでき、又、地層の二
つの異なる部分について同時に行うこともできる。いず
れの場合も、長い計測時間と、高い信号対ノイズ比の必
要性は、静止計測の必要性を示唆している。
ツール３２におけるＴ1計測に利用することも可能であ
る。Ｔ1は一般に、表面の緩和（リラクセーション）機
構によって制御され、拡散の影響を受けない。したがっ
て、地層のＴ1分布を知ることが望ましく、対応するＴ2
スペクトラムよりも解釈しやすいかもしれない。表２と
表４について述べた待ち時間を変えた二つＴ2の計測を
逆変換して、地層のＴ1を示唆することができる。これ
らの計測は、一つのＮＭＲ実験、たとえば多重待ちステ
ーション収集を使用して行うこともでき、又、地層の二
つの異なる部分について同時に行うこともできる。いず
れの場合も、長い計測時間と、高い信号対ノイズ比の必
要性は、静止計測の必要性を示唆している。
【００３４】他のＴ1計測技術は、逆変換回復である。
逆変換回復は、時間のかかる一連の実験を必要とする。
各実験において、平衡磁化が１８０°パルスによって逆
変換される。変化する回復時間の後に、９０°パルスに
よって磁化が読み出される。この９０°パルスは、部分
的に回復した磁化を横方向の面に回転させて、計測可能
な信号を生成する。これらの実験の間に磁化を緩めて、
Ｔ1に比較して長い待ち時間を入れる必要があることか
ら、これらの実験は非常に長い時間を要し、通常は研究
所の実験でしか実施されない。たとえば各実験の間に５
秒間の待ち時間を置いた一連の３０回の実験には、少な
くとも１５０秒が必要である。ドリルパイプ接続、フィ
ッシング操作、あるいは泥循環等の休止期間を開始させ
る事象は、ツールがその休止期間中静止しているゆえ
に、改善されたＴ1計測を得る好機を与えてくれる。
逆変換回復は、時間のかかる一連の実験を必要とする。
各実験において、平衡磁化が１８０°パルスによって逆
変換される。変化する回復時間の後に、９０°パルスに
よって磁化が読み出される。この９０°パルスは、部分
的に回復した磁化を横方向の面に回転させて、計測可能
な信号を生成する。これらの実験の間に磁化を緩めて、
Ｔ1に比較して長い待ち時間を入れる必要があることか
ら、これらの実験は非常に長い時間を要し、通常は研究
所の実験でしか実施されない。たとえば各実験の間に５
秒間の待ち時間を置いた一連の３０回の実験には、少な
くとも１５０秒が必要である。ドリルパイプ接続、フィ
ッシング操作、あるいは泥循環等の休止期間を開始させ
る事象は、ツールがその休止期間中静止しているゆえ
に、改善されたＴ1計測を得る好機を与えてくれる。
【００３５】ツール３２が音響計測をする場合、ドリル
中鉛直地震プロフィル計測（ＶＳＰＷＤ）を得るために
休止期間を利用することができる。ドリルビットが岩を
砕いて穴を作るとき、ドリル処理によって、音響ノイズ
の広いスペクトラムが生成される。何千フィートも離れ
た地表で地球マイクあるいは水中マイクによって検出す
るには地震周波数におけるノイズレベルが高すぎる。高
周波ではノイズレベルが急激に低下するが、音響周波数
においてもまだ相当なレベルが存在する。ドリル中の音
響計測は、このドリルノイズの影響をまともに受ける。
これは、記録するべき到着した信号またはエコーが小さ
い計測の場合は特に顕著である。ＶＳＰＷＤは、出力の
大きな音源、たとえば空気銃が地表で発せられ、地表か
らドリルビットへ伝播される地震波の伝播時間が、穴の
下方の音響受信器（たとえば、水中マイク又は地震マイ
ク）によって地震波を記録することによって計測する技
術である。地表で発生する音響エネルギは通常きわめて
大きいが、幾何学的な広がりと、表面における音波の減
衰とによって、ビットにおいて検出されなければならな
いエネルギは、きわめて小さいこともありうる。多くの
場合、ドリルノイズは、この地表から送られた信号より
も桁違いに大きいと予測される。したがって、これらの
場合、ＶＳＰＷＤタイプの計測は、ドリル処理が停止し
ているときにだけ可能である。
中鉛直地震プロフィル計測（ＶＳＰＷＤ）を得るために
休止期間を利用することができる。ドリルビットが岩を
砕いて穴を作るとき、ドリル処理によって、音響ノイズ
の広いスペクトラムが生成される。何千フィートも離れ
た地表で地球マイクあるいは水中マイクによって検出す
るには地震周波数におけるノイズレベルが高すぎる。高
周波ではノイズレベルが急激に低下するが、音響周波数
においてもまだ相当なレベルが存在する。ドリル中の音
響計測は、このドリルノイズの影響をまともに受ける。
これは、記録するべき到着した信号またはエコーが小さ
い計測の場合は特に顕著である。ＶＳＰＷＤは、出力の
大きな音源、たとえば空気銃が地表で発せられ、地表か
らドリルビットへ伝播される地震波の伝播時間が、穴の
下方の音響受信器（たとえば、水中マイク又は地震マイ
ク）によって地震波を記録することによって計測する技
術である。地表で発生する音響エネルギは通常きわめて
大きいが、幾何学的な広がりと、表面における音波の減
衰とによって、ビットにおいて検出されなければならな
いエネルギは、きわめて小さいこともありうる。多くの
場合、ドリルノイズは、この地表から送られた信号より
も桁違いに大きいと予測される。したがって、これらの
場合、ＶＳＰＷＤタイプの計測は、ドリル処理が停止し
ているときにだけ可能である。
【００３６】きわめて低いレベルかもしれないエネルギ
を記録する必要のある他の音響計測に穴ソナーがある。
この計測では、底穴アセンブリ上の穴下方に位置する音
源が、地層に音波を送る。これらの波は地層の境界から
反射して、エコーは、やはり底穴アセンブリの上に置か
れた音響受信器によって記録される。エコーの強さは、
反射物から穴への距離、反射物の反射率、音源の強さ、
及び媒体の減衰特性に依存する。穴の下方の音源の出力
は限られているので、多くの場合の反射の強さは、ドリ
ルノイズのレベルよりも低い可能性があり、ソナーエコ
ーは、ドリリングが停止しているときにしか検出されな
い可能性がある。
を記録する必要のある他の音響計測に穴ソナーがある。
この計測では、底穴アセンブリ上の穴下方に位置する音
源が、地層に音波を送る。これらの波は地層の境界から
反射して、エコーは、やはり底穴アセンブリの上に置か
れた音響受信器によって記録される。エコーの強さは、
反射物から穴への距離、反射物の反射率、音源の強さ、
及び媒体の減衰特性に依存する。穴の下方の音源の出力
は限られているので、多くの場合の反射の強さは、ドリ
ルノイズのレベルよりも低い可能性があり、ソナーエコ
ーは、ドリリングが停止しているときにしか検出されな
い可能性がある。
【００３７】ツール３２が電磁気計測をする場合は、深
い読取り電磁気計測を得るために、休止期間を利用する
ことができる。潜在的な適用範囲は、従来の２メガヘル
ツ抵抗率計測から、より低い周波数の抵抗率計測まで、
そして地面貫通レーダまでが含まれる。これらの技術は
高い出力を必要とし、その結果はかなり低い信号にな
る。この発明には三つの重要な効果がある。第１に、ド
リル操作中、穴の下方のタービン及び／又は電池からの
出力の一部が、コンデンサバンクのような蓄電装置に充
電するために使用される。休止期間中に、蓄積されたエ
ネルギは、音響伝送器等の深い読取りＥＭ装置又はその
他の装置にエネルギを供給するために使用される。こう
して、高出力タービン又は高出力電池システムを採用す
る必要なしに、高出力が得られる。第２に、電磁気計測
がなされるとき、比較的長い間隔をおいて配置された複
数の受信器が、深い計測を行うために使用される。これ
らの受信器に記録された低い信号レベルは、ドリル休止
の間に見出される低ノイズ環境を必要とする。第３に、
近傍穴電磁気処理技術は、受信器の位置として、固定さ
れた音源を必要とする。休止中に計測することによっ
て、受信器に対する音源の位置が、固定され、既知のも
のとなる。
い読取り電磁気計測を得るために、休止期間を利用する
ことができる。潜在的な適用範囲は、従来の２メガヘル
ツ抵抗率計測から、より低い周波数の抵抗率計測まで、
そして地面貫通レーダまでが含まれる。これらの技術は
高い出力を必要とし、その結果はかなり低い信号にな
る。この発明には三つの重要な効果がある。第１に、ド
リル操作中、穴の下方のタービン及び／又は電池からの
出力の一部が、コンデンサバンクのような蓄電装置に充
電するために使用される。休止期間中に、蓄積されたエ
ネルギは、音響伝送器等の深い読取りＥＭ装置又はその
他の装置にエネルギを供給するために使用される。こう
して、高出力タービン又は高出力電池システムを採用す
る必要なしに、高出力が得られる。第２に、電磁気計測
がなされるとき、比較的長い間隔をおいて配置された複
数の受信器が、深い計測を行うために使用される。これ
らの受信器に記録された低い信号レベルは、ドリル休止
の間に見出される低ノイズ環境を必要とする。第３に、
近傍穴電磁気処理技術は、受信器の位置として、固定さ
れた音源を必要とする。休止中に計測することによっ
て、受信器に対する音源の位置が、固定され、既知のも
のとなる。
【００３８】以上述べたこの発明の好ましい実施の形態
は、例示として示したものである。ここに示した形態が
すべてというわけでもなく、またこれに限定するつもり
もない。当業者にとって種々の変形が明らかである。こ
こに示した発明の実施の形態は、発明の原理とそれによ
る実際の応用を説明して、他の当業者が種々の実施の形
態について、考えられる適用例としての種々の変形例と
ともにこの発明を理解することができるようにと意図さ
れて、選択され記載されたものである。この発明の範囲
は、特許請求の範囲によって定義されるべきものであ
る。
は、例示として示したものである。ここに示した形態が
すべてというわけでもなく、またこれに限定するつもり
もない。当業者にとって種々の変形が明らかである。こ
こに示した発明の実施の形態は、発明の原理とそれによ
る実際の応用を説明して、他の当業者が種々の実施の形
態について、考えられる適用例としての種々の変形例と
ともにこの発明を理解することができるようにと意図さ
れて、選択され記載されたものである。この発明の範囲
は、特許請求の範囲によって定義されるべきものであ
る。
【図１】 ドリル休止を地層評価計測のために使用する
ＭＷＤツールストリングの好ましい実施の形態を示す
図。
ＭＷＤツールストリングの好ましい実施の形態を示す
図。
【図２】 ドリルモードの判定にこの発明を適用する場
合を表す図。
合を表す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ラルフ ハイドラー アメリカ合衆国 テキサス州 77477 ス タッフォード グローヴ ウェスト ブー ルヴァード 5010−1909 (72)発明者 マーティン イー ポイツ アメリカ合衆国 テキサス州 77479 シ ュガーランド ペリウィンクル コート 4807 (72)発明者 チェンギーズ エズメルソイ アメリカ合衆国 テキサス州 77479 シ ュガーランド パーマー コート 3815
Claims (25)
- 【請求項１】掘削穴の周りの地層の地層評価計測を行う
ためにドリル休止を利用する方法であって、 ａ）ドリルストリングを使用して、前記地層に掘削穴を
掘るステップと、 ｂ）前記掘削穴を掘る作業中に、前記ドリルストリング
の一部がある期間前記地層に対して静止している休止期
間を検出するステップと、 ｃ）前記休止期間中に、前記地層の特性を判定するツー
ルを使用するステップと、 を有することを特徴とする方法。 - 【請求項２】請求項１の方法において、前記ステップ
（ｂ）はさらに、現在の穴下方の少なくとも一つの条件
を検出するステップと、現在のドリル処理モードを識別
するステップと、現在の穴下方の少なくとも一つの条件
と前に識別されたドリル処理モードの履歴とを使用して
休止のタイプを識別するステップと、を含むことを特徴
とする方法。 - 【請求項３】請求項２の方法において、前記ドリルスト
リングはさらにドリルビットを有し、前記穴の下方の条
件は、泥流れと、前記ドリルストリングの加速度と、前
記ドリルストリングの曲がりと、ビットの上の重さと、
前記ドリルストリングの回転と、のうちの少なくとも一
つを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項４】請求項２の方法において、前記ドリル処理
モードは、ドリリングと、スライディングと、トリッピ
ングと、循環と、フィッシングと、短いトリップと、ド
リルパイプ接続と、のうちの少なくとも一つを含むこと
を特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項１の方法において、前記地層特性
は、核磁気共鳴ツールと、地震学的ツールと、音響ツー
ルと、抵抗率ツールと、原子核ツールとのうちの少なく
とも一つのロギングツールを使用して決定することを特
徴とする方法。 - 【請求項６】請求項１の方法において、前記ツールによ
って得られるＮＭＲ計測を最適化するステップをさらに
有することを特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項６の方法において、前記期間中に前
記ツールを調整するステップをさらに有することを特徴
とする方法。 - 【請求項８】請求項７の方法において、最大信号を得る
ためにパルス持続時間を最適化するステップと、アンテ
ナの品質係数を決定するステップと、探索の領域の実効
半径と体積を得るためにＢ１の既知の半径依存性を逆変
換するステップと、を有することを特徴とする方法。 - 【請求項９】請求項１の方法において、前記地層特性
は、横方向の緩和時間または長手方向の緩和時間を有す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】請求項１の方法において、前記地層内の
炭化水素の存在を識別するステップをさらに有すること
を特徴とする方法。 - 【請求項１１】請求項１０の方法において、前記地層内
の油又はガスの存在を識別するステップをさらに有する
ことを特徴とする方法。 - 【請求項１２】請求項１の方法において、前記ステップ
（ｂ）の前に、前記ドリリング処理に割り込む事象のト
リガをかけるステップをさらに有することを特徴とする
方法。 - 【請求項１３】請求項１の方法において、ガンマ線密度
と、中性子多孔性と、パルス中性子多孔性とを識別する
ステップをさらに有することを特徴とする方法。 - 【請求項１４】掘削穴の周りの地層の地層評価計測を行
う装置であって、 ａ）ドリルストリングと、 ｂ）前記地層内に穴を開けるための、前記ドリルストリ
ングに取り付けられたドリル手段と、 ｃ）前記ドリル手段を回転する手段と、 ｄ）前記ドリルストリングを回転する手段と、 ｅ）前記地層に対して前記ドリルストリングの一部があ
る期間静止している休止を検出する手段と、 ｆ）前記期間中に前記地層の特性を判定するツールと、 を有することを特徴とする装置。 - 【請求項１５】請求項１４の装置において、前記ツール
は、核磁気共鳴ツールと、地震学的ツールと、音響ツー
ルと、抵抗率ツールと、原子核ツールとのうちの少なく
とも一つのツールを有することを特徴とする装置。 - 【請求項１６】請求項１４の装置において、前記ツール
で得られたＮＭＲ計測を最適化する手段をさらに有する
ことを特徴とする装置。 - 【請求項１７】請求項１６の装置において、前記最適化
手段は、前記期間中に前記ツールを調整する手段をさら
に有することを特徴とする装置。 - 【請求項１８】請求項１７の装置において、前記調整手
段は、アンテナの品質係数を決定する手段と、探索の領
域の実効半径と体積を得るためにＢ１の既知の半径依存
性を逆変換する手段と、をさらに有することを特徴とす
る装置。 - 【請求項１９】請求項１４の装置において、前記地層内
の炭化水素の存在を識別する手段をさらに有することを
特徴とする装置。 - 【請求項２０】請求項１４の装置において、ガンマ線密
度と、中性子多孔性と、パルス中性子多孔性とを識別す
る手段をさらに有することを特徴とする装置。 - 【請求項２１】データ収集手順を修正する方法であっ
て、 ａ）ドリルストリングを使用して地層内に穴を開けるス
テップと、 ｂ）前記穴を開けるステップの最中に、穴下方の現在の
条件を検出するステップと、 ｃ）現在のドリル処理モードを識別するステップと、 ｄ）前記現在のドリル処理モードに基づいて、データ収
集手順を選択するステップと、 ｅ）前記選択されたデータ収集手順に基づいて、現在の
データ収集手順を修正するステップと、 を有する方法。 - 【請求項２２】請求項２１の方法において、前記現在の
ドリル処理モードを識別するために、穴の下方の複数の
条件と前に検出された穴の下方の条件の履歴とを利用す
るステップをさらに有することを特徴とする方法。 - 【請求項２３】請求項２１の方法において、前記現在の
ドリル処理モードを識別するために、穴の下方の複数の
条件と前に識別されたドリル処理モードの履歴とを利用
するステップをさらに有することを特徴とする方法。 - 【請求項２４】請求項２１の方法において、前記ドリル
ストリングはさらにドリルビットを有し、前記穴の下方
の条件は、泥流れと、前記ドリルストリングの加速度
と、前記ドリルストリングの曲がりと、ビットの上の重
さと、前記ドリルストリングの回転と、のうちの少なく
とも一つを含むことを特徴とする方法。 - 【請求項２５】請求項２１の方法において、前記ドリル
処理モードは、ドリリングと、スライディングと、トリ
ッピングと、循環と、フィッシングと、短いトリップ
と、ドリルパイプ接続と、のうちの少なくとも一つを含
むことを特徴とする方法。
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