(57)【要約】  架橋し得る重合体および架橋剤を含んでなる処理液体を累層中に配置し、処理液体をその場でゲル化させることを含んでなる、掘削孔を取り囲む地下累層の安定化方法であって、処理液体を累層中に配置した後、活性剤液体を井戸の中にポンプ輸送し、重合体を架橋させてゲルを形成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋し得る重合体および架橋剤を含んでなる処理液体を前記累層中に配置し、前記処理液体をその場でゲル化させることを含んでなる、掘削孔を取り囲む地下累層の安定化方法であって、
前記処理液体を前記累層中に配置した後、活性剤液体を井戸の中にポンプ輸送し、前記重合体の架橋およびゲル強度の増加を促進する、ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記活性剤と前記処理液体との間の反応が発熱反応ではない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記架橋し得る重合体が、アクリルアミド官能基を含む重合体である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記重合体が、ポリアクリルアミド、部分的に加水分解されたポリアクリルアミドまたはアクリルアミドとアクリレートの共重合体を含んでなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記重合体が、分子量が約５００，０００の部分的に加水分解された重合体である、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記架橋剤が、反応性遷移金属陽イオンを含む分子または錯体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記架橋剤が乳酸ジルコニウム溶液である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記活性剤が、塩化ジルコニウムまたは酢酸ジルコニウムの溶液を含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記活性剤が、５〜２０％塩化ジルコニウムの海水溶液を含んでなる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記活性剤および／または処理液体がコロイド状シリカを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記処理液体の粘度が３００ｃｐまでである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
井戸掘削方法であって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の安定化処理が前記井戸の掘削中に行われる、方法。
【請求項１３】
前記処理液体および活性剤が、ドリルストリングを通して前記井戸の中に連続的に供給される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記連続的供給が繰り返し行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理液体および活性剤が、スペーサー液体により互いに分離される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記液体が、前記ドリルストリング中に配置された設置工具を使用して問題の区域に供給され、前記ドリルストリングが、前記ドリルストリングが回転する時に掘削孔壁に作用する前記設置工具の外側に形成された構造により、前記井戸の壁を機械的に圧迫しながら、穴を経由して前記液体を前記問題の区域に注入する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記活性剤が下孔貯蔵部中に貯蔵され、前記下孔貯蔵部が、前記ドリルストリングの底部の近くに配置され、かつ活性剤のスラグが掘削液体中に注入されるように配置されている、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記井戸の底部孔の温度が約４℃〜約２５℃である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、井戸または掘削孔を構築する際に地下累層(underground formation)を通して応用することができる、地下累層を強化する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
強化されていない、またはあまり固められていない物質を含む累層を通して井戸または掘削孔を構築しなければならない場合が多い（ここで、用語「強化されていない」とは、本明細書全体を通して、強化されていない、および弱く固められた、またはあまり固められていない累層の両方を意味するために使用する）。そのような物質としては、砂、砂礫粒、または砂岩累層中に一般的に見られる他の鉱物粒子、例えば粘土、長石および雲母、がある。そのような累層の弱い物理的構造は、井戸の掘削、仕上げおよび生産寿命中に多くの問題を引き起こすことがある。
【０００３】
深水環境における浅い、強化されていない砂累層に井戸を掘削する場合に、特別な困難に直面することがある（この場合、「浅い」とは、海底からあまり低くない深さを意味する）。これらの累層は非常に弱いので、累層の破損を回避するためには、井戸の掘削に使用する掘削液の密度をできるだけ低く維持する必要がある。この結果、泥水寛容度が非常に狭くなる、すなわち累層から液が無制限に流入するのを阻止するために掘削液が加えなければならない最小圧と、累層を破損する前に加えることができる最大圧との差が小さくなる。そのような累層を隔離するために、井戸の中にケーシングを設置することができるが、ケーシングの固定には安定した累層が必要である。また、それぞれのケーシングが井戸の直径を減少させ、井戸のコスト増加につながるので、多くのケーシングを設置するのは一般的に好ましくないと考えられている。
【０００４】
強化されていない累層に関連して見られる（系統的ではないが）ことがある現象の一つは、メタンハイドレートの現象である。１９７０年代に、深水掘削計画が、大陸外周部における、ならびに公知の極大陸においても、深水堆積物中にメタンハイドレートが天然に存在し、従来の深水石油およびガス貯留層と関連していることが多いことが発見された。外洋では、堆積物は海底に蓄積する。堆積物の層が蓄積するにつれて、下側の堆積物が固化し、固くなる（強化される）。上側堆積物は軟らかい（強化されていない）ままであり、メタンハイドレートが発見されるのは、特に堆積物のこれらの弱い、不安定な層である。メタンハイドレートの安定性に必要な条件は、水深１０００ｍの海底より２８０ｍまで、または水深４０００ｍでは海底より５７０ｍまでの深度で見られるだけである。
【０００５】
メタンハイドレート累層中に存在する化学的および物理的過程が、地下累層（海洋大陸周辺斜面）の物理的不安定性につながることがある。この物理的不安定性は、強化されていない砂累層を通して井戸を掘削する時に、問題とする累層中にメタンハイドレートが存在しない場合でも、孔の拡大または崩壊の問題を引き起こすことがある（メタンハイドレート環境は、それ自体、強化されていない訳ではないが、強化されていない累層の下に存在することがある、および／またはメタンハイドレート発見と共に不安定になることがある）。場所によっては、メタンハイドレート累層に突き当たった時には掘削作業を中断し、掘削を別の場所に移しているのが現状である。井戸を問題なく掘削できても、井戸の寿命全体を通して、これらの不安定性の問題は起こり得る。
【０００６】
強化されていない累層は、井戸の生産寿命中に他の問題を引き起こすことがある。粒子状物質（砂）が、強化されていない累層から累層液と共に井戸の中に産出することは一般的である。産出する砂は多くの理由から好ましくない。砂は井戸の中に止まり、流路の閉塞または制限につながり、井戸の、重要な液体を産出する能力を下げることがある。砂が小さな粒子径を有するか、または流量が高い場合、砂は上に運び上げられ、仕上げおよび地表装置の広範囲な浸食を引き起こし、これは危険であると共に、交換に経費が掛かる。そのような問題は、大きなドローダウンが存在する場合に特に明らかである。持続的な砂産出は、井戸の近くに空隙を形成することがあり、井戸の崩壊および喪失につながることがある。この問題に対処するための様々な技術は、「砂制御」と呼ばれる。
【０００７】
砂制御のための一連の技術は、「累層強化」と呼ばれることが多く、砂産出を低下させるための累層の化学的処理を包含する。この具体的な一例は、部分的に加水分解されたポリアクリルアミドの食塩水溶液をクロム（Ｃｒ）３＋イオンを使用して架橋させる処理システムを記載する米国特許第５，０８２，０５７号に見られる。この溶液を累層中に実質的に架橋されていない状態で導入し、井戸の産出が始まるまで、架橋のために所定の位置にとどめる。処理液体のレオロジーは、井戸から半径１０ｍまでの累層中に止まるように選択する。部分的に加水分解されたポリアクリルアミドの分子量は、典型的には５００，０００未満であり、この重合体は約７％未満の濃度で使用される。
【０００８】
累層を強化するための他の化学的技術は、米国特許第３，９７８，９２８号、第４，４２７，０６９号、第４，５１２，４０７号および第４，９０３，７７０号に記載されている。米国特許第５，８４９，６７４号には、カルボキシレート含有重合体（アクリルアミド含有重合体、例えば部分的に加水分解されたポリアクリルアミド（ＰＨＰＡ）を含む）および架橋剤、例えば多価金属化合物（乳酸ジルコニウムを含む）、および所望により他の掘削液体材料、例えばクレーおよび重量付与剤、を含んでなる、強化されていない堆積物を安定化させる系が開示されている。この系を混合してから、問題の区域にポンプ輸送し、そこでゲル化させる。
【０００９】
井戸孔中の粒子状物質を処理するための他の技術は、累層破損技術の分野に見られる。破損の際、粒子状物質（プロパント）を破損した累層中に注入し、破損部分を開いた状態に維持し、産出された液体を得るために、井戸中へのより効率的な流路を残しておくのが好ましいことが多い。そのような技術では、ゲル化剤を含む液体中にプロパントを分散させる。水和し得る天然重合体、例えば多糖類、グアーガム等、または水和し得る合成重合体、例えばＰＶＡ、ポリアクリルアミド等を含む様々なゲル化剤を使用できる。架橋剤を使用してキャリヤー液体の粘度を増加する。水溶液中で多価金属イオンを放出できるアルカリ金属化合物、例えばホウ酸塩、ホウ砂、ホウ酸等を架橋剤として使用する。多価イオンの例は、クロム、ジルコニウム、アンチモン、チタン、鉄、亜鉛およびアルミニウムである。架橋剤は、典型的にはゲル化した液体に、液体の０．０１〜１重量％のレベルで加える。ジルコニウム架橋したＣＭＨＰＧ重合体溶液は、高温用途向けのキャリヤー液体として広く使用されている。ジルコニウム架橋した液体は、せん断により容易に分解するので、液体が孔に入るまで架橋を遅延させるための薬品を加える。プロパントを破損部に入れた後、ゲル破壊剤を使用してキャリヤー液体を薄い、低粘度の状態に戻し、キャリヤー液体を地表に戻し、プロパントを所定の位置に残すことができる。
【００１０】
これらの技術を、親水環境にある浅い、強化されていない累層に応用すると、様々な問題が生じる。温度は比較的低いことが多く、掘削中に直面する動的物理的過程により、設置が困難になり、メタンハイドレートの存在により、すべての発熱反応が重大な安定性の問題を引き起こすことがある。
【特許文献１】米国特許第５，０８２，０５７号
【特許文献２】米国特許第３，９７８，９２８号
【特許文献３】米国特許第４，４２７，０６９号
【特許文献４】米国特許第４，５１２，４０７号
【特許文献５】米国特許第４，９０３，７７０号
【特許文献６】米国特許第５，８４９，６７４号
【発明の概要】
【００１１】
本発明の目的は、これらの問題の一部または全部を解決しようとする累層強化技術を提供することである。
【００１２】
本発明は、掘削孔を取り囲む地下累層の安定化方法であって、先ず、架橋し得る重合体および架橋剤を含むゲル形成溶液を累層中に配置し、次いで、重合体の架橋およびゲル強度の増加を促進する活性剤をポンプ輸送することを含んでなる、方法を提供する。
【００１３】
架橋し得る重合体は、アクリルアミド官能基を含む重合体(「アクリルアミド重合体」)でよい。好適なアクリルアミド重合体としては、ポリアクリルアミド（ＰＡ）、部分的に加水分解されたポリアクリルアミド（ＰＨＰＡ）およびアクリルアミドとアクリレートの共重合体がある。分子量が約５００，０００の低分子量重合体が好ましい。これらの重合体は、部分的に加水分解されていてよく、例えば加水分解度が５％でよい。分子量および加水分解度は、必要に応じて選択することができる。好適な重合体溶液は、ｐＨ７、比重１．０３ｇ／ｃｍ３で７％活性重量の重合体を含むことができる。
【００１４】
架橋剤は、反応性遷移金属陽イオンを含む分子または錯体でよい。典型的にはアニオン、酸素原子または水と錯体形成された、または結合したジルコニウム陽イオンが好ましい。乳酸ジルコニウムは、この種の架橋剤として効果的に使用できる。好適な乳酸ジルコニウム溶液としては、ｐＨ１０．５および比重１．１９ｇ／ｃｍ３で６．０〜６．５％ジルコニウム、またはｐＨ６．２および比重１．１９ｇ／ｃｍ３で７．０〜７．４％ジルコニウムの乳酸ナトリウム−ジルコニウム溶液がある。
【００１５】
処理溶液は、粘度が３００ｃｐまででよく、そのような液体は、初期浸透性が比較的低くても累層に浸透することができる。粘度約１００ｃｐの溶液が累層に容易に浸透できる。
【００１６】
活性剤は、処理液体中で架橋を引き起こし、液体をその場でゲル化させるイオンまたは化合物を含む酸溶液でよい。そのような液体の一種は、塩化ジルコニウムの酸性溶液、例えばｐＨ０．５および比重１．０１ｇ／ｃｍ３で５％活性材料の溶液を含んでなる。あるいは、液体は、例えばジルコニウム含有量１５〜１６％、ｐＨ３．５および比重１．２８ｇ／ｃｍ３である酢酸ジルコニウムを含んでなることができる。処理溶液または活性剤は、所望によりコロイド状シリカを例えば約１％のレベルで含むことができる。活性剤は、低温（１５〜４℃）で比較的急速に反応し、この架橋は発熱性の反応ではない。
【００１７】
本発明の方法は、掘削中に行うことができる。そのような場合、処理液体および活性剤は、先ず処理液体、次いで活性剤を、井戸の中にドリルストリング、等を通して連続的にポンプ輸送し、問題とする区域に配置することができる。この処理液体および活性剤の連続を、必要に応じて何度も繰り返すことができる。このようにして、液体スラグの「列」を問題の区域に送達し、処理液体および活性剤のスラグを互いにスペーサー液体（例えば海水）により分離することができる。このようにして、液体を地表からポンプ輸送することができる。
【００１８】
これらの液体は、ドリルストリング中に配置された設置工具を使用して累層に作用させることができ、ドリルストリングは、ドリルストリングが回転する時に掘削孔壁に作用する設置工具の外側に形成された構造により、掘削孔壁を機械的に圧迫しながら、穴を経由して液体を累層中に注入する。
【００１９】
もう一つの設置技術では、活性剤をドリルストリングの底部の近くにある下孔貯留層中に貯蔵し、地表から来る信号に応答して活性剤のスラグを掘削液中に注入する。
【００２０】
累層に対する物理的な損傷を回避するために、液体は、比較的低い圧力、例えば約３バール、で累層中に設置するとよい。
【００２１】
以下に、本発明の代表的な例を、添付の図面を参照しながら、より詳細に説明する。
【発明の詳細な説明および好ましい実施形態】
【００２２】
本発明の方法は、深水環境における強化されていない累層の浅い掘削（典型的には深度７００ｍまで）に特に応用することができる。図１で、掘削装置（図には示していない）が海水面に配置され、ドリルストリング１０が海底１２まで下方に伸びており、そこで浅い累層１４中に掘削している。そのような掘削では、掘削液体がドリルストリング１０の内側を下方に通過し、底部でドリルビット１６を通り、掘削孔２０を経由して海底１２に戻り、掘削した物質を液体と共に運ぶ。浅い累層１４は、強化されていないことが多く、メタンハイドレート環境を含んでなることもある。強化された累層に突き当たるまで、より深く効果的に掘削することは不可能であり、開いた掘削孔がケーシングを必要とする前に掘削できる距離は、コストおよび時間の観点から最適ではない。累層１４を安定化させるために、ドリルストリング１０を通して一連の液体をポンプ輸送する。これらの液体は、処理液体Ｆ１を含んでなり、その後にスペーサーＳおよび活性剤Ｆ２が続く。
【００２３】
処理液体Ｆ１は、ＰＨＰＡおよび例えば乳酸ナトリウム−ジルコニウムの海水溶液を含んでなる。活性剤Ｆ２は、例えば塩化ジルコニウムおよびコロイド状シリカの海水溶液を含んでなる。スペーサーは海水である。
【００２４】
処理液体が井戸の中に入る時、液体の圧力はその一部が累層１４に、例えば１０ｃｍの深さまで浸透するのに十分であるが、実際の浸透深さは、様々であり、より大きくてもよい（下記の実験項参照）。液体Ｆ１の残りは、海底に戻る。井戸の中の温度は比較的低いので、架橋反応は、非常にゆっくりと起こり、累層を支持するためのゲル化は十分に進行しない。処理液体Ｆ１のスラグが通過した後、スペーサーＳがドリルストリング１０から外に通過し、活性剤液体Ｆ２が井戸に入り、累層１４に浸透した処理液体Ｆ１と接触する。これによって、架橋が開始し、処理液体Ｆ１がゲル化し、累層１４を強化する。架橋反応は発熱性ではないので、累層１４中に存在する可能性があるメタンハイドレートは影響を受けず、さらなる物理的不安定性は回避される。
【００２５】
掘削が進行すると、処理液体Ｆ１および活性剤液体Ｆ２のさらなるスラグがドリルストリング１０を通してポンプ輸送され、新たに掘削された累層を強化する。
【００２６】
図１に関して説明する方法は、掘削液の、処理液体を累層中に押し込む圧力および液体の架橋により与えられる強度に依存している。図２および３は、ドリルストリング１０中の、ドリルビット１６のすぐ上に配置することができる設置工具２２を示す。この工具２２は、処理液体Ｆ１または活性剤液体Ｆ２を掘削孔２０の壁に向けることができる校正された注入口２４を有する。同時に、機械的フラップまたは羽根２６が掘削孔の壁に押し付けられ、ドリルストリング１０が回転する時に「漆喰塗り」効果で壁材料を穏やかに圧縮または圧迫し、機械的特性をさらに改良する。
【００２７】
図４および５は、本発明を実行するための別の工具を示す。この場合、貯蔵部３０がドリルストリング１０中のドリルビット１６の近くに配置される。貯蔵部は、ドリルストリング１０およびビット１６を通って通常の様式で流すことができる、中央を通って伸びる流路３４を有する輪状タンク３２を含んでなる。バルブポンプ３６は、液体をタンク３２からバルブ３８を通して流路３４に供給する。ポンプ３６およびバルブ３８の作動を制御するためのバッテリー４０およびタイマー４２が備えられている。制御信号は、地表から流れる液体中の圧力パルスにより、この機構に与えられ、この機構に接続された圧力センサー４４により検出される。
【００２８】
使用中、処理液体Ｆ１はドリルストリング１０を通して通常の様式でポンプ輸送される。適切な時点で、圧力パルスを液体中に発生させ、下孔機構を始動し、活性剤液体Ｆ２のスラグまたは一連のスラグを流れの中に注入する。この手法により、上記のようなスペーサーＳにより分離されたＦ１およびＦ２のスラグを供給する必要性が無くなる。この機構は、図２および３の設置工具で使用できる。
【００２９】
処理液体Ｆ１は、重合体と架橋剤の、望ましい程度の架橋および粘度を得るのに適切な比の混合物を含んでなる。そのような組成物の一種は、加水分解度約５％の低分子量ＰＨＰＡ６〜７重量％の海水溶液を含んでなる。ＰＨＰＡは、典型的には顆粒状の固体であり、混合により海水中に溶解させる。架橋剤、例えばｐＨ１０．５および比重１．１９ｇ／ｃｍ３で６．０〜６．５％ジルコニウム、またはｐＨ６．２および比重１．１９ｇ／ｃｍ３で７．０〜７．４％ジルコニウムの乳酸ナトリウム−ジルコニウム溶液、をＰＨＰＡ溶液と、ＰＨＰＡ４０重量％までの量で混合する。
【００３０】
活性剤液体Ｆ２は、ｐＨ０．５および比重１．０１ｇ／ｃｍ３で５％活性材料を含む塩化ジルコニウムの酸性溶液でよい。あるいは、この液体は、ジルコニウム含有量１５〜１６％、ｐＨ３．５および比重１．２８ｇ／ｃｍ３である酢酸ジルコニウムを含んでなることができる。処理溶液および活性剤は、所望によりコロイド状シリカを例えば約１％のレベルで含むことができる。
【００３１】
液体Ｆ１およびＦ２中の各種成分の混合は、通常の様式で行う。重合体の良好な混合および十分な水和を確保し、良好な架橋を得るための注意が必要である。採用する正確な手段は、地表で液体を混合するのに使用する混合機構によって異なる。
【００３２】
無論、上記の例は、例示のために記載しただけであり、様々な構成成分の正確な形態および濃度は、操作上の必要条件、特に使用の粘度および温度に応じて選択することができる。
【００３３】
本発明の処理液体の性能は、予め決められた浸透性および多孔度を有する、飽和された、強化されていない砂のカラムで液体を試験することにより、実験的に立証される。これらの試験で、合成の強化されていない砂は、様々な粒子径を有する不活性粒子状物質を混合することにより、調製される。両端に細かいメッシュを有するＰＶＣ管（直径４２．６ｍｍ、長さ３００ｍｍ）中に砂を装填する。このように形成された砂コアの浸透性は、充填した管に海水を満たし、圧力をかけ、管からの流量を時間の関数として測定することにより、求められる。浸透性は、Darcyの法則から計算する。多孔度は、充填した管を、乾燥状態および海水で満たした後で計量する。多孔度は、
多孔度（％）＝[（Ｗｗｅｔ−Ｗｄｒｙ／ｄｓｅａｗａｔｅｒＶｄｅａｄ）]／Ｖｃｏｒｅ
から計算され、式中、
Ｗｗｅｔ＝充填した管の、海水で満たした後の重量
Ｗｄｒｙ＝充填した管の乾燥重量
ｄｓｅａｗａｔｅｒ＝海水の密度
Ｖｄｅａｄ＝コア組立構造の上部に捕獲された水の体積
Ｖｃｏｒｅ＝コアの体積
である。
【００３４】
試験には、管を充填し、試験温度（２５℃、８℃、４℃）に一晩保持してから、海水で飽和させる。注入試験の際、初期液体（海水）を多くの細孔容積の処理溶液で置き換え、次いで、その処理溶液自体を活性剤溶液で置き換える。処理溶液の、累層に浸透する能力は、累層の浸透性によって異なる。コア中の液体の有効粘度は、細孔径、形状および分布によって影響される。注入試験に続いて、セルを所望の温度に特定の閉じ込め時間さらす、すなわち強化されたコアを試験温度に維持し、液体を固化させる。
【００３５】
図６ａ〜６ｄは、処理後のコアの一例を示す。強化された部分と強化されていない部分は容易に区別される。強化処理によりおられるコアは、その一部が取扱可能であり（コアの、これらの強化された部分の非制限圧縮強度測定は、機械的プレスを使用して行うことができる）、一部は湿った砂が全く強化されてなく、固有強度が無い（管から押し出すと、砂は液化し、流れる）。強化された区域は、主としてこの実験手順により使用された注入時間のために、砂カラムの上部で得られる。処理液体の浸透は、測定可能な強化された区域、すなわち３〜５ｃｍ、を得るのに十分であるべきである。砂コアは、試験条件に関係なく、下記の３つの分離した区域に分割できる。
・上部：多かれ少なかれ強く強化された区域が、処理溶液が活性剤と反応した後に得られる。
・中間：処理溶液単独で粒子砂と共に存在
・底部：湿った粒子砂
【００３６】
強化された試料をセルから取り出す。コア試料は直径４２ｍｍで長さ６０ｍｍである。標準的な手順を使用し、これらの断片に非制限圧縮強度測定を行う。非制限圧縮強度測定用の試料は、強化されたコア試料を機械的プレスのラムの内側に配置して調製する。このプレス上で行った圧縮強度測定を、海水中、７％ＰＨＰＡ＋１０％乳酸ナトリウム−ジルコニウム、次いで５％ＺｒＣｌ４に対して４℃（▲）、８℃（◆）および２５℃（黒四角）における圧縮強度と浸透性の関係を示す図７に示す。
【００３７】
ゲル強度は、先ず機械的プレスによる粉砕試験により推定する。次いで、使用できる時間内で、より容易に、より簡単に、短時間で行うために、ゲル強度を試験管中で測定する。これらの試験の目的は、最終的なゲル強度を時間で推定することである。処理溶液を管中に注ぎ込み、活性剤、例えばＺｒＣｌ4、と共に振とうするか、またはせん断にかける。次いで、温度にある時間保持する。定期的に（この場合１０分間、１時間、３時間、２４時間）、管を加熱炉から取り出し、ゲルの機械的強度を測定する。
【００３８】
架橋が発達するにつれて、非常に僅かなゲルが小さなマイクロゲルにより形成されていく。より強いゲルの発達は、舌状部分の長さにより測定できるようになる。これらの舌状部分の長さは、それぞれの管を水平に置き、ゲル化している組成物をその平衡長さに流し、その形成された舌状部分の長さを測定することにより求める。ゲル化が時間と共に進行するにつれて、より強いゲルおよびより短い舌状部分が発達する。ゲル強度は、数学的に
％ゲル強度＝（ＴＬ−ｔＬ）ｘ１００／ＴＬ
で表される。式中、ＴＬは試験管長さ（２００ｍｍ）であり、ｔＬは、ゲルが管の全周と接触している地点から、ゲルが広がった最も遠い地点までをミリメートルで測定したゲルの舌状部分の長さに等しい。従って、最強のゲルはゲル強度１００％を有し、最も弱いゲルはゲル強度が０％になるであろう。
図８は、下記の混合物に対するゲル強度と時間の関係をプロットする。
◆＝７％ＰＨＰＡ＋１０％乳酸ナトリウム−ジルコニウム、次いで５％ＺｒＣｌ４を海水中
黒四角＝７％ＰＨＰＡ＋１０％乳酸ナトリウム−ジルコニウム、次いで１０％ＺｒＣｌ４を海水中
▲＝７％ＰＨＰＡ＋１０％乳酸ナトリウム−ジルコニウム、次いで１５％ＺｒＣｌ４を海水中
＊＝７％ＰＨＰＡ＋１０％乳酸ナトリウム−ジルコニウム、次いで２０％ＺｒＣｌ４を海水中
【００３９】
図８から分かるように、海水中１０％ＺｒＣｌ４より上では、ゲルはほとんど直ちに生じ、その後は、曲線間に差がほとんど見られない。５％では、ゲルは２４時間後にも１００％強度に達しない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】深水環境における浅い掘削作業を図式的に示す図である。
【図２】本発明で使用する設置工具を図式的に示す図である。
【図３】図２の線ＡＡで見た断面図である。
【図４】掘削孔中に液体を送達するための別の工具を示すである。
【図５】図４に示す工具の詳細を図式的に示す図である。
【図６ａ】本発明により処理した後の、強化されていない砂のコア試料を示す図である。
【図６ｂ】本発明により処理した後の、強化されていない砂のコア試料を示す図である。
【図６ｃ】本発明により処理した後の、強化されていない砂のコア試料を示す図である。
【図６ｄ】本発明により処理した後の、強化されていない砂のコア試料を示す図である。
【図７】様々な温度で処理するための圧迫強度と浸透性の関係を示す。
【図８】様々な活性剤濃度における、処理液体のゲル強度展開と時間の関係を示す。
【図１】
2007518002.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007518002.tif 000007
【図６ａ】
2007518002.tif 000008
【図６ｂ】
2007518002.tif 000009
【図６ｃ】
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【図６ｄ】
2007518002.tif 000011
【図７】
2007518002.tif 000012
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年8月1日(2005.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋し得る重合体および架橋剤を含んでなる処理液体を前記累層中に配置し、前記処理液体をその場でゲル化させることを含んでなる、掘削孔を取り囲む地下累層の安定化方法であって、
前記処理液体を前記累層中に配置した後、活性剤液体を井戸の中にポンプ輸送し、前記重合体の架橋およびゲル強度の増加を促進する、ことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記活性剤と前記処理液体との間の反応が発熱反応ではない、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記架橋し得る重合体が、アクリルアミド官能基を含む重合体である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記重合体が、ポリアクリルアミド、部分的に加水分解されたポリアクリルアミドまたはアクリルアミドとアクリレートの共重合体を含んでなる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記重合体が、分子量が約５００，０００の部分的に加水分解された重合体である、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記架橋剤が、反応性遷移金属陽イオンを含む分子または錯体である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記架橋剤が乳酸ジルコニウム溶液である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記活性剤が、塩化ジルコニウムまたは酢酸ジルコニウムの溶液を含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記活性剤が、５〜２０％塩化ジルコニウムの海水溶液を含んでなる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記活性剤および／または処理液体がコロイド状シリカを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記処理液体の粘度が３００ｃｐまでである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
井戸掘削方法であって、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の安定化処理が前記井戸の掘削中に行われる、方法。
【請求項１３】
前記処理液体および活性剤が、ドリルストリングを通して前記井戸の中に連続的に供給される、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記連続的供給が繰り返し行われる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記処理液体および活性剤が、スペーサー液体により互いに分離される、請求項１３または１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記液体が、前記ドリルストリング中に配置された設置工具を使用して問題の区域に供給され、前記ドリルストリングが、前記ドリルストリングが回転する時に掘削孔壁に作用する前記設置工具の外側に形成された構造により、前記井戸の壁を機械的に圧迫しながら、穴を経由して前記液体を前記問題の区域に注入する、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
前記活性剤が下孔貯蔵部中に貯蔵され、前記下孔貯蔵部が、前記ドリルストリングの底部の近くに配置され、かつ活性剤のスラグが掘削液体中に注入されるように配置されている、請求項１２〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記井戸の底部孔の温度が約４℃〜約２５℃である、請求項１〜１７のいずれか一項に記載の方法。
【国際調査報告】
2007518002.tif 000014
2007518002.tif 000015
2007518002.tif 000016