(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主剤と硬化剤を１５℃以下で混合することで水中接着性のエポキシ樹脂を作成することと、
１５℃以下の前記エポキシ樹脂に繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材を投入して、前記エポキシ樹脂が前記母材の少なくとも一部を覆う添加剤を作成することと、
前記添加剤の少なくとも一部を凍結させることと、
少なくとも一部が凍結した前記添加剤を泥水またはセメントスラリーに添加することと、
前記添加剤が添加された前記泥水または前記セメントスラリーを坑内に送入することと、を有する、坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法。
【請求項２】
前記添加剤は袋に入れられて冷凍され、冷凍された前記添加剤は前記袋とともに前記泥水または前記セメントスラリーに添加される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
主剤と硬化剤を１５℃以下で混合することで水中接着性のエポキシ樹脂を作成することと、
１５℃以下の前記エポキシ樹脂に繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材を投入して、前記エポキシ樹脂が前記母材の少なくとも一部を覆う前記添加剤を作成することと、
前記添加剤を１５℃以下の液体と混合して混合物を作成することと、
前記混合物の少なくとも一部を凍結させることと、
少なくとも一部が凍結した前記混合物を坑内の泥水、セメントスラリー、地下水または石油に添加することと、を有する、坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法。
【請求項４】
前記混合物の比重は、前記坑内の前記泥水、前記セメントスラリー、前記地下水または前記石油の比重より重い、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記混合物を伸縮性があり球形に膨張可能な容器に収納し、前記容器に充填された前記混合物を球形の形状で凍結させる、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
エポキシ樹脂に繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材を投入して、前記エポキシ樹脂が前記母材の少なくとも一部を覆う添加剤を作成することと、
金属、ガラスまたは陶器で作成された容器に前記添加剤を充填し、前記添加剤が充填された前記容器を、坑内の泥水、セメントスラリー、地下水または石油に投入することと、
前記坑内にドリルを吊り降ろし、前記ドリルで前記容器を破壊し、内部の前記添加剤を前記泥水、前記セメントスラリー、前記地下水または前記石油中に拡散させることと、を有する、坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法。
【請求項７】
エポキシ樹脂に繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材を投入して、前記エポキシ樹脂が前記母材の少なくとも一部を覆う添加剤を作成することと、
水溶性、生分解性または熱分解性のプラスチックからなる容器に前記添加剤を充填し、前記添加剤が充填された前記容器を、坑内の泥水、セメントスラリー、地下水または石油に投入することと、
前記坑内にドリルを吊り降ろし、前記ドリルで前記容器を破壊し、内部の前記添加剤を前記泥水、前記セメントスラリー、前記地下水または前記石油中に拡散させることと、を有する、坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法。
【請求項８】
前記容器に液体を充填し、前記添加剤と前記液体が充填された前記容器の比重を、前記坑内の前記泥水、前記セメントスラリー、前記地下水または前記石油の比重より重くする、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記液体に該液体よりも比重の大きい加重材を加える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記容器は端部に近いほど断面積が減少する形状を有し、前記添加剤と前記液体が充填された前記容器の重心は前記端部側にある、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記エポキシ樹脂は主剤と硬化剤を１５℃以下で混合することで作成され、
前記添加剤は１５℃以下の前記エポキシ樹脂に前記母材を投入することで作成され、
前記添加剤が１５℃以下の前記液体とともに前記容器に充填され、
前記容器に充填された前記添加剤と前記液体の少なくとも一部が凍結され、
少なくとも一部が凍結した前記添加剤と前記液体が充填された前記容器が前記坑内に投入される、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記エポキシ樹脂は主剤と硬化剤を１５℃以下で混合することで作成され、
前記添加剤は１５℃以下の前記エポキシ樹脂に前記母材を投入することで作成され、
前記液体は冷凍して固体にされ、
前記添加剤が前記固体とともに前記容器に充填され、
前記容器に充填された前記添加剤の少なくとも一部が凍結され、
少なくとも一部が凍結した前記添加剤と前記固体が充填された冷凍された前記容器が前記坑内に投入される、請求項８から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記液体は、水、ベントナイト泥水、塩水泥水、海水泥水、リグネート泥水、ＫＣＬマッド、ポリマー泥水、オイルベースマッド、グアーガム水溶液、ＳＢＭ、ＥＭＯＭからなる群から選択された一以上の要素からなる、請求項８から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記添加剤は前記泥水または前記セメントスラリーと同程度の比重である、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記添加剤は前記泥水または前記セメントスラリーより比重が大きい、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記添加剤は前記泥水または前記セメントスラリーより比重が小さい、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
インナーストリングセメンチング、二栓式セメンチング、多段式セメンチング、ライナーセメンチング、スクイズセメンチング、埋立てセメンチングのいずれかに用いられる、請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記坑は立坑である、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
前記坑は横坑である、請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記母材は、ゴム、セラミック、雲母、バライト、ベントナイト、合成樹脂、鉄、アルミニウム、紙、木、水溶性プラスチック、生分解性プラスチック熱分解性プラスチック、ポリブチレンサクシネート、バイオポリエチレン、ポリトリメチレンテレフタレート、バイオポリウレタン、バイオポリカーボネート、バイオマス変性・複合系材料若しくはでんぷん複合・変性系材料の薄片、粒子または粉末、中空シリカ、砂、フッ素またはポリエチレンでコーティングされた砂、ウレタンまたはセラミックまたはナイロンでコーティングされた砂、クルミ殻、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、破砕砂、フェノール樹脂でコーティングされた砂、中空セラミックスからなる群から選択された一以上の要素からなる、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記添加剤は泥水に添加される逸泥防止剤である、請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記添加剤はセメントスラリー、地下水または石油に添加されて坑壁または坑底を塞ぐ、請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
坑の掘削、補修、止水または埋立てのために泥水、セメントスラリー、地下水または石油に添加される添加剤であって、繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材と、前記母材の少なくとも一部を覆う水中接着性のエポキシ樹脂と、を有する添加剤が充填された、金属、ガラスまたは陶器で作成された容器。
【請求項２４】
坑の掘削、補修、止水または埋立てのために泥水、セメントスラリー、地下水または石油に添加される添加剤であって、繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材と、前記母材の少なくとも一部を覆う水中接着性のエポキシ樹脂と、を有する添加剤が充填された、水溶性、生分解性または熱分解性のプラスチックからなる容器。
【請求項２５】
端部に近いほど断面積が減少する形状を有し、重心が前記端部側にある、請求項２３または２４に記載の容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、坑の掘削、補修、止水、埋立てにおいて泥水等に添加される添加剤と、このような添加剤を用いて坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法、さらには添加剤が充填された容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油・天然ガスの坑井や温水管などの立坑の掘削には泥水が用いられる。泥水はベントナイトなどの粘土を水に混ぜて作成され、掘り屑の地上への運搬、坑壁の保護などの目的で立坑に送入される。従って、泥水が立坑から失われると、掘り屑の坑内への滞留や坑壁の崩壊などの原因となり、掘削費の増大をもたらす。地層中の空洞や割れ目、透水層など、坑壁の特定の部位から泥水が立坑の外部に流出する現象は、一般に逸泥といわれる。特許文献１にはパルプ繊維等の繊維材と高吸水性ポリマーの混合物を用いた逸泥防止剤が開示されている。高吸水性ポリマーはその高い膨潤度によって、繊維の間隙を押し広げるように膨潤する。このため、繊維を短時間で分散させ、坑壁の開口を塞ぐことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４―９９６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された逸泥防止剤は坑の内面への結合力が弱く、坑の内面の開口を塞ぐ能力に改善の余地がある。また、坑を補修する場合や廃坑の場合にも、様々な目的により坑の内面の特定の部位を塞ぐ必要性がある。
【０００５】
本発明は泥水、地下水、石油またはセメントスラリーに適用され、坑の内面の開口をより確実に塞ぐことのできる、坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法は、主剤と硬化剤を１５℃以下で混合することで水中接着性のエポキシ樹脂を作成することと、１５℃以下のエポキシ樹脂に繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材を投入して、エポキシ樹脂が母材の少なくとも一部を覆う添加剤を作成することと、添加剤の少なくとも一部を凍結させることと、少なくとも一部が凍結した添加剤を泥水またはセメントスラリーに添加することと、添加剤が添加された泥水またはセメントスラリーを坑内に送入することと、を有している。添加剤は、泥水、地下水、石油またはセメントスラリー中に懸濁状態となって分散する。しかし、添加剤はエポキシ樹脂の水中接着性により、一旦坑壁等の開口に付着するとその状態を保ちながら硬化し、開口を塞ぐ。
【発明の効果】
【０００７】
従って、本発明によれば、坑壁の内面の開口をより確実に塞ぐことのできる、坑を掘削し、補修し、止水しまたは埋立てる方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】掘削中の陸上掘削リグの概略図である。
【図２】掘削中の立坑において逸泥を防止する工法の概要図である。
【図３】廃坑される立坑において坑底を塞ぐ工法の概要図である。
【図４】立坑の浅い部位を遮水する工法の概要図である。
【図５】添加剤を入れた容器を直接坑内に投入する工法の概要図である。
【図６】インナーストリングセメンチングの概要図である。
【図７】二栓式セメンチングの概要図である。
【図８】二段式セメンチングの概要図である。
【図９】ライナーセメンチングの概要図である。
【図１０】スクイズセメンチングの概要図である。
【図１１】埋立てセメンチングの概要図である。
【図１２】トンネルにおいて地下水を遮水する工法の概要図である。
【図１３】容器の様々な形状を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、一般的な陸上掘削リグ１の概略図を示している。地表面Ｇにサブストラクチャ２と呼ばれる架台が設けられ、その上に櫓（やぐら）３（デリックともいう）が形成されている。サブストラクチャ２の下方の地中に管状のケーシングパイプ４が構築され、その内側に地層を掘削するドリル５（ドリルストリングとも呼ばれる）がワイヤ６で吊り下げられている。ワイヤ６はサブストラクチャ２の上面に設置されたドローワーク７から繰り出され、櫓３の頂部に設けられた滑車８を介してドリル５を昇降させることができる。地表面Ｇまたはサブストラクチャ２の上面には泥水を循環させる泥水ポンプ９が設けられている。地表面Ｇには泥水と後述する添加剤を混合し貯蔵するミキシングタンク１２が設けられている。ミキシングタンク１２は配管１３によって泥水ポンプ９と接続されている。
【００１０】
ドリル５は地層を掘削するビット５１と、ビット５１に荷重を加えるドリルカラー５２と、ドリルカラー５２に接続されたドリルパイプ５３と、を有している。ドリルパイプ５３と、これに連結されたドリルカラー５２及びビット５１はドリルパイプ５３の上方に設けられた回転駆動機構（図示せず）によって、中心軸の周りを回転することができる。ドリルカラー５２とドリルパイプ５３は鋼管で形成され、内部は泥水が通る流路となっている。泥水ポンプ９から供給された泥水は地上の配管１０を通りドリルパイプ５３に供給され、回転するビット５１に設けられたノズルから坑底に向けて噴出される。泥水はビット５１で地層を掘削する際に発生する掘り屑を取り込み、ドリル５と坑壁２１の間の環状部２２を上昇し、地上部の配管１１を通って泥水ポンプ９に戻る。配管１１上には掘り屑を除去するための装置（図示せず）が設けられており、泥水ポンプ９は掘り屑が除去された泥水を循環させることができる。
【００１１】
坑壁２１を保護するためにケーシングパイプ４が用いられる。図示の例では外側ケーシングパイプ４ａと内側ケーシングパイプ４ｂが設けられている。まず、外側ケーシングパイプ４ａより大きな径の立坑を掘削し、立坑の内部に外側ケーシングパイプ４ａを設ける。次に、外側ケーシングパイプ４ａを固定するため、外側ケーシングパイプ４ａと坑壁２１の間の環状部２２ａをセメント２３ａで埋める。この作業はセメンチングと呼ばれる。セメンチングはセメントと水の混合物であるセメントスラリー（セメントミルクともいう）を環状部に充填し、セメントスラリーを固化させるプロセスである。次に、外側ケーシングパイプ４ａの内部にドリル５を吊り降ろし、内側ケーシングパイプ４ｂより大きな径の立坑を掘削し、立坑の内部に内側ケーシングパイプ４ｂを設ける。次に、内側ケーシングパイプ４ｂを固定するため、内側ケーシングパイプ４ｂと坑壁２１及び外側ケーシングパイプ４ａの間の環状部２２ｂをセメント２３ｂで埋める。さらにビット５１を交換し、内側ケーシングパイプ４ｂの下方を掘削する。
【００１２】
泥水は、掘削中の掘り屑を取り込み地上に搬送する機能、立坑内部の圧力を調整する機能、坑壁を保護し地層の崩壊を防ぐ機能、ビットの冷却機能などを有している。泥水は水にベントナイトなどの粘土を混ぜて懸濁状態にした液体であるが、これに限定されず一般的に用いられている泥水を広く用いることができる。
【００１３】
泥水は逸泥防止のための添加剤を含んでいる。添加剤は繊維状、粒状、粉末状または薄片状の母材が樹脂で覆われた構成を有している。樹脂は母材を完全に覆っていることが好ましいが、母材を部分的に覆っていてもよい。
【００１４】
母材は、ゴム、セラミック、雲母、バライト、ベントナイト、合成樹脂、鉄、アルミニウム、紙、木、水溶性プラスチック（水溶性ビニロン、水溶性ポバール等）、生分解性プラスチック（ポリグルコール酸、ポリ乳酸等）、熱分解性プラスチック（ポリグリコール酸等）、ポリブチレンサクシネート、バイオポリエチレン、ポリトリメチレンテレフタレート、バイオポリウレタン、バイオポリカーボネート、バイオマス変性・複合系材料、またはでんぷん複合・変性系材料の薄片（チップ）、ゴム、セラミック、雲母、バライト、ベントナイト、合成樹脂、鉄、アルミニウム、紙、木、水溶性プラスチック、生分解性プラスチック（ポリグルコール酸、ポリ乳酸等）、熱分解性プラスチック、ポリブチレンサクシネート、バイオポリエチレン、ポリトリメチレンテレフタレート、バイオポリウレタン、バイオポリカーボネート、バイオマス変性・複合系材料、またはでんぷん複合・変性系材料の粒子、ゴム、セラミック、雲母、バライト、ベントナイト、合成樹脂、鉄、アルミニウム、紙、木、水溶性プラスチック、生分解性プラスチック（ポリグルコール酸、ポリ乳酸等）、熱分解性プラスチック、ポリブチレンサクシネート、バイオポリエチレン、ポリトリメチレンテレフタレート、バイオポリウレタン、バイオポリカーボネート、バイオマス変性・複合系材料、またはでんぷん複合・変性系材料の粉末、中空シリカ、砂、フッ素またはポリエチレンでコーティングされた砂、ウレタンまたはセラミックまたはナイロンでコーティングされた砂、クルミ殻、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、破砕砂、フェノール樹脂でコーティングされた砂、中空セラミックスからなる群から選択された一以上の要素からなる。ここで、生分解性は所定の時間で分解可能であることを意味する。水溶性、加水分解性、熱分解性の何れも同様に所定の時間で分解可能であることを意味する。水溶性プラスチック、生分解性プラスチック及び熱分解性プラスチックは生産層用に好適に用いることができる。
【００１５】
樹脂としては、水中接着性を備えたエポキシ樹脂が好適に用いられる。エポキシ樹脂は水中接着性を有しているため、母材を水中で坑壁や坑底に強固に接着する樹脂として好適に使用できる。
【００１６】
他の樹脂として、酢酸ビニル樹脂系熱可塑性樹脂、ポリビニルアルコール系熱可塑性樹脂、ポリビニルアセタール系熱可塑性樹脂、エチレン・酢酸ビニル樹脂系熱可塑性樹脂、塩化ビニル樹脂系熱可塑性樹脂、アクリル樹脂系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、セルロース系熱可塑性樹脂、α−オレフィン樹脂系熱可塑性樹脂、水性高分子−イソシアネート系熱可塑性樹脂、ユリア樹脂系熱硬化性樹脂、メラミン樹脂系熱硬化性樹脂、フェノール樹脂系熱硬化性樹脂、レゾルシノール樹脂系熱硬化性樹脂、構造用アクリル樹脂系熱硬化性樹脂、ポリエステル系熱硬化性樹脂、ウレタン樹脂系熱硬化性樹脂、ポリアノマティック系−ポリイミド系熱硬化性樹脂、ポリアノマティック系−ポリベンズイミダソール系熱硬化性樹脂、クロロプレンゴム系エラストマー、ニトリルゴム系エラストマー、スチレンブタジエンゴム系エラストマー、ポリサルファイド系エラストマー、ブチルゴム系エラストマー、シリコーン系エラストマー、アクリルゴム系エラストマー、変性シリコーン系エラストマー、ウレタンゴム系エラストマー、これらの混合物、またはこれらとエポキシ樹脂の混合物を用いてもよい。
【００１７】
樹脂の性能としてはＪＩＳ  Ｋ  ７１１３−１９９５に準拠した試験で引張強さが２０Ｎ／ｍｍ２以上、ＪＩＳ  Ｋ  ６８５０−１９９４に準拠した試験で引張せん断接着強さが１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましく、モルタル同士の曲げ接着強度はＪＩＳ  Ａ  ６０２４−１９９８に準拠した試験で４．５Ｎ／ｍｍ２以上（湿潤面接着／水中養生）または４．０Ｎ／ｍｍ２以上（水中接着／水中養生）であることが好ましい。
【００１８】
このような添加剤は母材と液体の樹脂を混合することで作成することができる。添加剤は樹脂で覆われていない母材を含んでいてもよいし、他の目的の添加剤、例えばベントナイトの分散を促進する分散剤などを含んでいてもよい。添加剤は密閉性のある袋で保管することが好ましい。これによって外部の湿度の影響を軽減することができる。
【００１９】
上述の添加剤は逸泥防止剤として用いることができる。図２（ａ）は、坑壁２０１の一部に逸泥経路が存在している立坑の断面図を示している。逸泥は泥水を用いて立坑を掘削している際に生じ得る。逸泥は立坑に送出された泥水の一部または全量が戻らない現象である。従って、泥水の送出量と戻り量を比較することで泥水の発生を検知することができる。逸泥は地層の空洞や割れ目、透水層などが坑壁に面しているところで発生しやすい。図２（ａ）には地層の空洞２０２を模式的に示している。立坑２０３の内部は泥水２０４が充填され、立坑２０３は周囲の地盤２０５と接している。ドリル５のビット５１は空洞２０２の上方にある。
【００２０】
逸泥が発生した場合には、図１に示すように、配管１３に設けられた弁（図示せず）を開き、ミキシングタンク１２に貯蔵された添加剤Ａと泥水２０４の混合物を泥水ポンプ９で送出し、ドリル５のビット５１から坑内に送出する。図２（ｂ）に示すように、添加剤Ａは母材Ａ１と、母材Ａ１を覆う樹脂Ａ２とからなっている。添加剤Ａは泥水とほぼ同じ比重を有しており、泥水２０４中を懸濁状態で浮遊する。エポキシ樹脂は硬化に数時間を要するため、添加剤Ａは投入後もしばらくは懸濁状態を保って泥水中を浮遊する。このため、硬化した添加剤Ａがドリルパイプ５３、ドリルカラー５２またはビット５１に詰まる可能性は小さい。
【００２１】
坑内を浮遊する添加剤Ａは、一旦坑壁に接触するとそのまま坑壁に付着する。添加剤Ａは泥水の流出経路となる空洞２０２にも侵入する。逸泥が生じているときは流出部に向かう泥水の流れが発生しているため、添加剤Ａはこの流れに乗って移動し、泥水の流出経路となる空洞２０２に集まる。母材Ａ１を覆う樹脂Ａ２は数時間後に硬化し、空洞２０２の壁面を覆い逸泥を防止する。一つ一つの添加剤Ａは繊維状、粒状、粉末状または薄片状であるため、微小な空洞２０２の内部にも容易に侵入し、時間とともに硬化して空洞２０２を塞ぐ。
【００２２】
従来の逸泥防止剤は接着力ないし結合力を有していなかったため、空洞を塞いでも、その後の掘削で生じる振動などにより空洞から離脱して逸泥を効果的に防止することができなかった。本実施形態では空洞２０２に侵入した添加剤Ａが、母材を覆う接着性の樹脂により空洞の表面に強固に固着し、添加剤Ａ同士が互いに結合するため、その後の掘削による振動でも空洞２０２から離脱しにくい。
【００２３】
図３（ａ）は、本発明の添加剤が適用される、廃坑される立坑の断面図である。廃坑する際には、図示のように坑底３０１からガスや水、油等の流体３０２が噴出している場合がある。そのため、予め坑内が泥水３０３で置換される。泥水の比重は泥水にバライトなどの高比重の鉱物等を添加することで大きくすることができる。比重の大きい泥水を坑内に充填することで坑底３０１に掛かる柱圧（水頭圧）が増加し、坑底３０１からのガスや水の噴出を抑えることができる。
【００２４】
次に、図３（ｂ）に示すように、ドリルパイプ５３を用いて添加剤を坑内に投入する。添加剤Ａはドリルパイプ５３を用いず地上から投入することもできる。本実施形態では泥水３０３より比重の大きい添加剤ＡＨを用いる。添加剤の比重は母材または接着剤を選択することで調整することができる。例えば比重が大きい鉄をエポキシ樹脂で覆うことで、泥水より比重の大きい添加剤を作成することができる。例えば比重が小さい中空シリカをエポキシ樹脂で覆うことで、泥水より比重の小さい添加剤を作成することができる。
【００２５】
泥水３０３より比重の大きい添加剤ＡＨは自重によって坑底３０１まで沈み、坑底３０１に堆積する。堆積した添加剤ＡＨは相互に結合し合い、硬化して坑底３０１を覆う。従来も、廃坑の際にはセメントスラリーを注入しているが、セメントは硬化すると柱圧を失うため、坑底からのガスや地下水等の噴出を防止することが困難となる場合がある。本実施形態では坑底を水中接着性のある添加剤ＡＨで覆うため、このような現象の発生を抑制することができる。
【００２６】
図４は、立坑の浅い部位の遮水に本発明の添加剤を用いた例を示している。本実施形態では、立坑の下部は側面に開口４０２の形成されたケーシング４０１で形成されており、ガス、石油等の生産物４０３が開口４０２を通して収集される。立坑は様々な地層を貫通して形成されることがある。例えば砂層、礫層などの透水層からは坑内の生成物が流出しやすく、粘土質の地層からは流出しにくい。本実施形態では図４（ａ）に示すように、開口４０２が位置するレベルに透水層４０４があり、生産物４０３が開口４０２を通して透水層４０４に流出している。
【００２７】
このような場合は、図４（ｂ）に示すように、坑内を泥水４０５で置換し、生産物４０３の坑内への流入を防止する。これと同時に、ドリルパイプ５３等の先端に取り付けられた注入パイプ５４を用いて添加剤を坑内に投入する。添加剤の注入口は注入パイプ５４の側面に設けられている。添加剤はケーシング４０１の開口４０２を通じてケーシング４０１の裏側に回り込む。この際、注入パイプ５４の注入口の上下にパッカー５５を設置して、注入口と連通する環状空間の範囲を制限することが望ましい。これによって、注入口の近傍の開口４０２から添加剤を効率よくケーシング４０１の裏側に送り込むことができる。本実施形態では透水層４０４が立坑の浅いレベルに存在しているため、泥水４０５より比重の小さい添加剤ＡＬが用いられる。添加剤ＡＬは浮力によって泥水４０５から分離して泥水４０５の上方に移動し、浅いレベルにある透水層４０４に到達する。これによって、透水層４０４とケーシング４０１の間に生産物の流出を防止ないし緩和する障壁を形成することができる。なお、透水層４０４と注入口が同程度のレベルにある場合、泥水と同程度の比重の添加剤を用いることが望ましく、透水層４０４が注入口より下方にある場合、泥水より比重の大きい添加剤を用いることが望ましい。
【００２８】
上述の実施形態では、添加剤と泥水の混合物をドリルパイプによって坑内に送出しているが、添加剤を入れた容器を直接坑内に投入することもできる。図５（ａ）に示すように、掘削中の立坑の坑壁５０１の下部で逸泥が生じているとする。立坑の内部には泥水５０２が充填されている。図５（ｂ）に示すように、ドリル５を立坑から引き上げ、添加剤が入った容器５０３を立坑に投入する。図５（ｃ）に示すように、添加剤が入った容器５０３は坑底５０４に堆積する。次に図５（ｄ）に示すように、ドリル５を再び立坑に吊り下ろし、回転するビット５１で容器５０３を破壊する。これによって図５（ｅ）に示すように、容器５０３内の添加剤Ａが泥水５０２中に拡散される。その後ドリル５の回転を停止することで、添加剤がドリルパイプから泥水とともに送出されたのと同じ状態（図２（ｂ）に示す状態）が得られる。添加剤が逸泥の発生している部位に速やかに到達するように、ドリル５を回転し続けることもできる。本実施形態によればドリル５から添加剤を投入する必要がないため、ドリルパイプ、ドリルカラーまたはビットに添加剤が詰まるおそれがない。
【００２９】
容器５０３はビットで破壊され得る限りどのような材質、形状のものであってもよい。例えば、容器５０３は鉄、アルミニウム、ブリキなどの金属、紙、ガラス、合成樹脂、陶器で作成することができる。合成樹脂の例としては、アクリル、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＡＢＳ（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合体）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＧＰＰＳ（汎用ポリスチレン）、ＨＩＰＳ（耐衝撃性ポリスチレン）、ＭＳ（変成シリコーン）、ＰＭＭＡ（ポリメタクリル酸メチル（アクリル））、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡ（ポリアミド（ナイロン））、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン（アセタール））、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）などが挙げられる。この他、水溶性ビニロン、水溶性ポバールフィルム（ポリビニルアルコールフィルム）などの水溶性プラスチック、ＰＧＡ（ポリグリコール酸）、ポリ乳酸等の生分解性プラスチック、ＰＧＡ等の熱分解性プラスチックを用いることもできる。容器５０３は母材と同じ材料で作成することもできる。例えば、ケイ素を母材として用いた添加剤を、ケイ素を接着ないし焼結して作成した容器に収容することもできる。後述する伸縮性があり球形に膨張可能な容器を容器５０３の代わりに用いることもできる。
【００３０】
容器５０３の形状についても限定はなく、三方袋、チャック付三方袋、ガセット袋など様々な形状の容器を用いることができる。
【００３１】
本発明の添加剤はセメンチングに適用することもできる。上述の通り、セメントは流動性のある状態で柱圧が生じるが、固化すると失われ、坑底からのガスや水、油等の流体の噴出を防止できない可能性がある。さらに、硬化したセメントにはマイクロアニュラスと呼ばれる、ガスや水、油等の流体の経路となる微小空孔が発生することがある。坑内に流入したガスや水、油等の流体は、セメントのマイクロアニュラスを通ってセメント層を貫通し、地上に噴出する可能性がある。また、硬化中のセメントスラリーはガスや水、油等の流体を容易に通過させるため、セメントスラリー硬化中の流体の地上への噴出や、セメントスラリー硬化後のセメントのキャビティの原因ともなる。
【００３２】
図６は、本発明が適用されるインナーストリングセメンチングのプロセスを示している。図６（ａ）に示すように、インナーストリングセメンチングでは、ケーシングパイプ４の内側のドリルパイプ５３からセメントスラリー６０１を送出する。ドリルパイプ５３からは予めビットを取り外し、セメント注入用のヘッドを取り付けておく。ケーシングパイプ４にはフロートカラー６０３が設けられている。ドリルパイプ５３の下端がフロートカラー６０３に当接することで、セメントスラリー６０１のドリルパイプ５３側方への流出が防止される。セメントスラリー６０１はケーシングパイプ４内を圧送され、ケーシングパイプ４の下端から坑底を回り込んで環状部６０４に充填される。ケーシングパイプ４に残ったセメントは後工程で、ビットによって掘削され除去される。
【００３３】
セメントスラリー６０１には、セメントスラリー６０１よりも比重の大きい添加剤ＡＨとセメントスラリー６０１よりも比重の小さい添加剤ＡＬが添加されている。図６（ｂ）に示すように、セメントスラリー６０１よりも比重の大きい添加剤ＡＨは、自重によってセメントスラリー６０１から分離して坑底６０５に移動する。添加剤ＡＨは坑底で硬化し坑底６０５に固着する。これによって、坑底６０５からのガスや水等の噴出を防止することができる。従って、ガスや水等の流体の硬化中のセメントスラリー中への混入や、流体の地上への噴出を防止することができる。また、セメントスラリー６０１より比重の小さい添加剤ＡＬは、浮力によってセメントスラリー６０１から分離して環状部６０４の上部に移動する。坑底６０５からのガスや水等の噴出は坑底の添加剤ＡＨによって阻止されるが、坑底６０５から僅かに漏出したガスや水等は硬化中のセメントスラリーや硬化したセメントのマイクロアニュラスを通ってセメント層の上方に達する可能性がある。しかし、セメント層の上方の硬化した添加剤ＡＬによって、セメントスラリーやセメント層の上方に達したガスや水等が地上に噴出することをより確実に防止することができる。なお、本実施形態ではセメントスラリー６０１より比重の大きい添加剤ＡＨと、セメントスラリー６０１より比重の小さい添加剤ＡＬとをセメントスラリー６０１に混入しているが、どちらか一方だけをセメントスラリー６０１に混ぜてもよい。
【００３４】
図７は、本発明が適用される二栓式セメンチングのプロセスを示している。二栓式セメンチングではケーシングパイプ自体がセメントスラリーの供給流路として用いられる。図７（ａ）に示すようにケーシングパイプ４が設置された後、図７（ｂ）に示すように一栓７０１が投入され、次にセメントスラリーと泥水の混合防止及びケーシングパイプ４内部の洗浄を目的として先行水７０２が送出され、次いでセメントスラリー７０３が送出される。その後、図７（ｃ）に示すように第二栓７０４が投入され、セメントスラリー７０３を圧送するための置換水（泥水）７０５が送出される。図７（ｄ）に示すように第一栓７０１はケーシングパイプ４の途中に設けられたフロートカラー７０６と係合し、背後圧によって破壊される。この結果、セメントスラリー７０３がケーシングパイプ４内を下降し、坑底を回り込んで環状部７０７に充填される。その後セメントスラリー７０３は硬化する。ケーシングパイプ４に残ったセメントは後工程で、ビットによって掘削され除去される。セメントスラリー７０３には、セメントスラリー７０３よりも比重の大きい添加剤ＡＨとセメントスラリー７０３よりも比重の小さい添加剤ＡＬが添加されている。図７（ｅ）に示すように、坑底の近傍にセメントスラリー７０３よりも比重の大きい添加剤ＡＨが偏在し、環状部７０７の上部にセメントスラリー７０３よりも比重の小さい添加剤ＡＬが偏在する。従って、本実施形態でもインナーストリングセメンチングと同様の効果を奏することができる。
【００３５】
図８は、本発明が適用される二段式セメンチングのプロセスを示している。二段式セメンチングはセメンチングが上下方向に広い範囲で行われるときなどにセメンチング工程を分割するために行われる。まず図８（ａ）に示すように、第１段のセメントスラリー８０１を、プラグ８０２を介して圧送する。図８（ｂ）に示すように、プラグ８０２はケーシングパイプ４の途中に設けられたフロートカラー８０３と係合し、更なる下方への移動が阻止される。セメントスラリー８０１は坑底を回り込んで、ケーシングパイプ４と坑壁の間の環状部８０４ａに充填される。次に、オープニングボム８０５と呼ばれるプラグを投下し、第２段のセメントスラリー８０８を送出する。図８（ｃ）に示すように、オープニングボム８０５はケーシングパイプ４の途中に設けられたステージカラー８０６と係合し、ステージカラー８０６のポート８０７を開く。ポート８０７はケーシングパイプ４の下端部と同様、ケーシングパイプ４と環状部８０４ｂを接続する機能を有しており、第２段のセメントスラリー８０８はポート８０７を通って環状部８０４ｂに回り込む。環状部８０４ｂのポート８０７の下方にはセメンチングバスケット８０９が設けられており、第２段のセメントスラリー８０８のセメンチングバスケット８０９より下方への移動が防止される。セメントスラリー８０１，８０８には、セメントスラリー８０１，８０８よりも比重の大きい添加剤ＡＨとセメントスラリー８０１，８０８よりも比重の小さい添加剤ＡＬが添加されている。従って、図８（ｄ）に示すように、坑底にセメントスラリー８０１，８０８よりも比重の大きい添加剤ＡＨが偏在し、環状部８０４ａ，８０４ｂには３つの添加剤ＡＨ，ＡＬの層が形成される。従って、本実施形態でもインナーストリングセメンチングと同様の効果を奏することができる。なお、三段式以上の多段式セメンチングについても本実施形態と同様に行うことができる。
【００３６】
図９は、本発明が適用されるライナーセメンチングのプロセスを示している。ライナー９０１は、ケーシングパイプ４の下端にライナーハンガー９０２によって懸架される、ケーシングパイプ４より径の小さいケーシングである。まず、図９（ａ）に示すように、ライナーケーシング９０１とセッティングツール９０３をセットし、セッティングツール９０３からセメントスラリー９０４を送出する。ライナー９０１には予めライナープラグ９０５が設置されている。図９（ｂ）に示すように、セメントスラリー９０４はワイパープラグ９０６を介して圧送される。図９（ｃ）に示すように、ワイパープラグ９０６はライナープラグ９０５に当接し、ライナープラグ９０５と一体化して下降ながら、さらにセメントスラリー９０４を押し込む。これによって、セメントスラリー９０４は坑底を回り込んで環状部９０７に充填される。セメントスラリー９０４には、セメントスラリー９０４よりも比重の大きい添加剤ＡＨとセメントスラリー９０４よりも比重の小さい添加剤ＡＬが添加されている。従って、図９（ｄ）に示すように、本実施形態でもインナーストリングセメンチングと同様の効果を奏することができる。
【００３７】
図１０は、本発明が適用されるスクイズセメンチングのプロセスを示している。スクイズセメンチングはセメンチング不良を補修するプロセスである。図１０（ａ）に示すように、施工不良、経年劣化などの理由でセメント１００１に空洞や割れ目１００２が発生したときに、その補修が必要となる場合がある。ここでは、ケーシングパイプ４の側面に、ケーシングパイプ４の裏側の空洞や割れ目１００２と連通する穴ないしクラック１００５が生じているとする。この場合、図１０（ｂ）に示すように補修用パイプ１００３（インジェクションサブともいう）を坑内に投入し、補修用パイプ１００３の側面に設けられた開口から添加剤を含むセメントスラリー１００４を、穴１００５を通してケーシングパイプ４の裏側の空洞や割れ目１００２に圧入する。この際、補修用パイプ１００３の開口の上下にパッカー５５を設置して、開口と連通する環状空間の範囲を制限することが望ましい。これによって、穴１００５から添加剤を効率よくケーシング４の裏側に送り込むことができる。セメントスラリー１００４は硬化して空洞等１００２を塞ぐ。添加剤の比重がセメントスラリーと同程度であれば、添加剤はセメントスラリー中に均等に分散される。添加剤の比重がセメントスラリーより小さければ、添加剤はセメントスラリーから分離して上方に移動する。添加剤の比重がセメントスラリーより大きければ、添加剤はセメントスラリーから分離して下方に移動する。従って、補修用のセメントスラリーが圧入される位置に応じて、どのような添加剤を用いるかを決定することができる。なお、ケーシングに穴やクラックが開いていない場合、または穴やクラックが小さい場合は、セメントスラリー１００４の圧入のための穴をケーシングに穿孔することもできる。
【００３８】
図１１は、本発明が適用される埋立てセメンチングのプロセスを示している。埋立てセメンチングは立坑の廃坑、再生などに用いられる。立坑を廃坑する場合、図１１（ａ）に示すように、坑底にセメントプラグ１１０１と呼ばれる栓を形成し、ガスや水等の噴出を防止する。坑が深い場合、複数の栓を順次形成するため、坑の中間深さや上部に栓が設けられることもある。立坑を再生する場合、図１１（ｂ）に示すように、元の立坑１１０２の途中から新しい立坑１１０３を斜めに分岐させる。この工法は、新しい立坑１１０３が元の立坑１１０２の側方に掘削されるため、サイドトラックと呼ばれる。また、図示は省略するが、立坑の掘削中にビットが抑留した場合は、ビット直上のドリルカラーあるいはドリルパイプを切断し、新たなビットを取り付けて掘削を続行する場合がある。これも立坑の再生と同様、サイドトラックと呼ばれる。いずれの場合も元の立坑１１０２の坑底からのガス、水等の噴出を塞ぐために、埋立てセメンチングが行われる。本実施形態ではセメントスラリーより比重の大きい添加剤が用いられる。従って、坑底にセメントスラリーよりも比重の大きい添加剤ＡＨが偏在し、坑底からのガスや水等の噴出を防止することができる。
【００３９】
埋立てセメンチングは逸泥防止のために用いることもできる。図１１（ｃ）に示すように、逸泥が発生する逸泥層１１０４がある場合、図１１（ｄ）に示すようにセメントスラリー１１０５を送出しセメントプラグを形成することがある。この場合、セメントスラリー１１０５と同程度の比重の添加剤を添加することで、セメントスラリー中の添加剤が逸泥層１１０４に侵入し、逸泥を阻止することができる。
【００４０】
本発明の添加剤は地下水や石油等の油の遮水に応用することもできる。例えば、完成した立坑に地下水が侵入し、立坑からの生産物が地下水とともに流出する可能性がある。これは図２において泥水が地下水に置き換わった状況と同じであるため、図２に示す実施形態と同様の処置をとることができる。添加剤はドリルパイプ等を使って坑内に送出してもよいし、図５で説明した容器に入れて坑内に投入してもよい。添加剤の比重が地下水と同様の比重であれば、添加剤は立坑の広い範囲に分散する。
【００４１】
地下水や油が侵入した立坑を廃坑する場合は、図３と同様の状況にあるため、図３に示す実施形態と同様の処置をとることができる。この場合、地下水や油より比重の大きい添加剤を坑内に投入することで、添加剤を立坑の坑底付近に偏在させることができる。地下水や油が地層の上部にある場合は、図４に示す実施形態と同様、地下水や油より比重の小さい添加剤を坑内に投入することができる。
【００４２】
本発明は以上説明した立坑だけでなく、トンネルやトンネルの先進坑などの横坑や、斜めに延びる坑にも適用することができる。図１２（ａ）はシールドトンネルの側方断面を、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。シールドトンネルはシールド機で地盤を掘削しながらトンネル壁面にセグメント１２０１を取り付けることによって施工される。セグメント１２０１は周方向に例えば６つ設けられている。個々のセグメント１２０１はジャッキ１２０２によって、トンネル前方の施工済みのセグメント１２０１’に圧接される。セグメント１２０１とトンネル壁面１２０８の間には空間１２０３が形成されており、空間１２０３は粘土などの裏込め注入材で埋められる。トンネル壁面１２０８から空間１２０３に地下水が流入する可能性があるため、シールド機の設置空間は、シールド機の外周部のプレート１２０４の先端に設けられたテールシール１２０５によって空間１２０３から分離される。空間１２０３が地下水で充満している場合は、プレート１２０４の内部に設けられた配管１２０６に接続されたノズル部材１２０７によって、添加剤を空間１２０３に送出する。添加剤はトンネル壁面１２０８を覆い、地下水の漏えいを防止ないしは緩和することができる。ノズル部材１２０７はプレート１２０４の頂部と底部と側方の４箇所に設けられている。頂部のノズル部材１２０７ａからは地下水より比重の小さい添加剤が注入され、上部トンネル壁面を地下水より比重の小さい添加剤が効率的に覆うことができる。同様の理由から、底部のノズル部材１２０７ｂからは地下水より比重の大きい添加剤を、側方の２つのノズル部材１２０７ｃからは地下水と同程度の比重の添加剤を注入することが好ましい。
【００４３】
ノズル部材を設ける代わりにセグメントを貫通する貫通孔を設けることもできる。例えば、裏込め注入材を送出するために設けられている貫通孔１２０９を、添加剤の送出のために利用することができる。貫通孔１２０９と接続された配管（図示せず）から添加剤を空間１２０３に供給することで同様の効果を奏することができる。
【００４４】
さらに、本発明は添加剤Ａを冷却し、樹脂Ａ２が硬化するタイミングを遅らせることによって水中接着をより確実に行うことができる。母材Ａ１を覆う樹脂Ａ２が熱硬化性樹脂である場合、坑内の泥水等が高温であると、添加剤Ａを坑内に投入後短時間で樹脂Ａ２の硬化が開始する。樹脂Ａ２が空洞２０２の壁面に付着したときには既に相当程度硬化が進み、壁面への結合力が失われることがある。添加剤が未硬化状態で壁面に付着しないと水中接着ができないため、付着前の硬化反応はできるだけ抑制する必要があるが、あらかじめ添加剤Ａの少なくとも一部を冷凍しておくことで、これが可能になる。
【００４５】
図３に示すようにドリルパイプ５３を用いて添加剤を坑内に投入する場合の手順は以下のとおりである。ここでは樹脂としてエポキシ樹脂を使用する。まず、予冷した主剤と硬化剤を混合する。予冷温度は混合作業に悪影響を及ぼさない範囲でできるだけ低い方が良く、１５℃以下が望ましい。次に、主剤と硬化剤の混合物に母材を投入して添加剤を作成する。この際も、エポキシ樹脂の温度が１５℃以下となるように温度管理を行うことが望ましい。次に、添加剤を袋に入れて冷凍する。袋詰めされた添加剤は０℃以下の温度で冷凍保存される。添加剤を冷凍することで、エポキシ樹脂の硬化が抑えられるとともに、袋詰めされた添加剤が固体状となるため、ハンドリング性も改善される。これらの工程は、工場等の温度管理の容易な施設で行うことが好ましい。現場に移送する際も添加剤は冷凍状態を保つことが望ましい。冷凍された添加剤はミキシングタンク１２で泥水に添加される。袋詰めされた添加剤はそのままミキシングタンク１２に投入することができる。袋としてはビニール袋、紙袋などを用いることができるが、特に生分解性プラスチックからなる袋は坑内で最終的に分解されるため、好適に利用できる。袋を除去して、冷凍された添加剤だけをミキシングタンク１２に投入してもいい。添加剤は全量を冷凍（固化）することが望ましいが、一部だけを冷凍してもよい。添加剤は０℃以下の温度で投入されるため、ミキシングタンク１２内でも、ドリルパイプ５３から坑内に投入される際も、硬化反応が抑制された状態で泥水中を浮遊し、空洞２０２の壁面に付着するため、水中接着を確実に行うことができる。以上は、添加剤を泥水に加えるときの手順であるが、添加剤をセメントスラリーに加える場合も同様である。また、ドリルパイプ５３を用いずに直接添加剤を坑内に投入する場合も、上述の手順で作成された凍結された添加剤を直接坑内に投入することができる。
【００４６】
図５に示すように添加剤を入れた容器５０３を坑内に投入する場合も、同様の手順を取ることができる。ここでは樹脂としてエポキシ樹脂を使用する。この場合の手順を以下に説明する。まず、予冷した主剤と硬化剤を混合し、これに母材を投入して添加剤を作成する。この際も、エポキシ樹脂の温度が１５℃以下となるように温度管理を行うことが望ましい。次に、添加剤を、バライト泥水と呼ばれる液体とともに容器５０３に充填する。容器５０３内に空気層が残らないように、容器５０３を添加剤とバライト泥水で完全に満たすことが好ましい。バライト泥水は加重材であるバライト（重晶石）を含む泥水であり、比重が大きく、容器５０３の比重を高める。容器５０３の比重が小さいと、坑の上方から坑内に自由落下で投入された容器５０３は、泥水中を沈降しないことがある。バライト泥水を容器５０３に充填することで、容器５０３の比重（容器５０３と容器５０３内に充填された添加剤及びバライト泥水とを合わせた重量を容器５０３の体積で割った値）を泥水の比重よりも大きくすることができる。好ましい一例では、容器５０３内の添加剤の体積比は約７５％、バライト泥水の体積比は約２５％である。その後、添加剤とバライト泥水が充填された容器５０３を冷凍する。これにより、容器５０３に充填された添加剤とバライト泥水の少なくとも一部が凍結する（固体となる）。上記工程に代えて、バライト泥水をあらかじめ凍結し（泥水の氷を作成し）、固体化したバライト泥水を添加剤とともに容器５０３に充填し、その後容器５０３を冷凍してもよい。バライト泥水の代わりに水の氷を用いてもよい。
【００４７】
容器５０３に入れる液体は、バライト泥水のほか、水、ベントナイト泥水、塩水泥水、海水泥水、リグネート泥水、ＫＣＬマッド（Ｋ−ポリマーマッド、Ｋ−リグネートマッド）、ポリマー泥水、オイルベースマッド、グアーガム水溶液、ＳＢＭ（Synthetic Base Mud）、ＥＭＯＭ（Enhanced Mineral Oil Base Mud）などでもよい。加重材としては、容器５０３に入れる液体より比重の大きなものが用いられ、バライトの他、硫酸バリウム、鉄粉、ヘマタイト（赤鉄鋼）、岩石、砂、金属塩、高比重水溶液が挙げられる。容器５０３の材料は前述のとおりであるが、特に生分解性プラスチックからなる容器５０３は坑内で最終的に分解されるため、ドリルの損傷を防止することが可能であり、好適に利用できる。
【００４８】
容器５０３に充填された添加剤は０℃以下の温度で冷凍保存される。容器５０３内の添加剤と液体は現場に移送する際も冷凍状態を保つことが望ましい。その後容器５０３が坑内に投入され、前述のようにドリルのビット５１で破壊され、内部の添加剤が坑内に拡散する。容器５０３に充填された液体の熱容量によって、容器５０３を高温の坑内に投入した後もエポキシ樹脂の急激な温度上昇が緩和される。また、容器５０３自体の断熱性もエポキシ樹脂の急激な温度上昇を緩和する。以上は、添加剤を泥水に添加するときの手順であるが、添加剤をセメントスラリー、地下水または石油に添加する場合も同様である。
【００４９】
容器５０３を自由落下で坑内に投入する際、坑内の泥水等の液位が深い場合（例えば、地上から１００ｍ以深に水面がある場合）、容器５０３が水面との衝撃で破壊される場合がある。容器５０３が破壊されると、内部の添加剤が容器５０３から泥水中に流出し、泥水から直接受ける大きな流体抵抗のために泥水中を降下していかない可能性がある。また、泥水の温度が高い場合、エポキシ樹脂が急速に硬化する可能性もある。このため、容器５０３は先端が尖った形状とすることが望ましい。先端から泥水に衝突することで泥水から受ける衝撃力を低減し、容器５０３の破損を防止することができる。図１３には様々な容器５０３の形状を示している。容器５０３の形状は図示の形態に限定されないが、例えば同図（ａ）に示すたがね型（先端が直線状の縁部となっている形状）の端部を備えた形状、（ｂ）に示す半球型の端部を備えた形状、（ｃ）に示す円錐型（または、図示は省略するが角錐型）の端部を備えた形状、（ｄ）に示す二重円錐型（または、図示は省略するが二重角錐型）の端部を備えた形状、（ｅ）に示す両端が半球となった形状、（ｆ）に示すラグビーボール型（長軸を通る任意の断面が楕円形である形状）、（ｇ）に示す角部が面取りされ、または丸められた形状、（ｈ）に示す両側が半球となった筒形状、（ｉ）に示す球形、（ｊ）に示す滴型などが挙げられるが、端部に近いほど断面積が減少する形状である限り、様々な形状を採用することができる。なお、これらの形状の容器５０３は縦坑だけでなく傾斜坑、水平坑でも適用することができる。
【００５０】
容器５０３を自由落下させたときに端部が確実に下方を向くように、添加剤と液体が充填された状態で、容器５０３の重心が端部側にあることが望ましい。例えば、バライト泥水を容器５０３の端部側に充填し、その上から添加剤を充填し、バライト泥水と添加剤を凍結させることにより、容器５０３の重心が端部側に位置させることができる。図１３（ｄ）〜（ｉ）に示すように上下方向に対称形の形状の場合は、重心が上下方向の中心から上方向、下方向のいずれかにずれていればよい。
【００５１】
添加剤とバライト泥水等の液体の混合物を冷凍することで固体状（氷状）となった混合物を坑内に投下することもできる。固体状の混合物だけが投下され、容器５０３は坑内に投下されないため、ドリルのビット５１で容器５０３を破壊する必要がない。従って、ビット５１の損傷などの坑内トラブルが生じにくくなる。固体状の混合物は、例えば上述の容器５０３を用いた方法と同様に作成することができ、混合物が凍結してから混合物を坑内に投下するまでの任意のタイミングで、容器から氷状の混合物を取り出せばよい。混合物全体を凍結させることもできるが、混合物の外形を維持できる限り、混合物を部分的に凍結させることもできる。凍結した混合物をできるだけ大きな塊状のまま坑内の泥水（またはセメントスラリー、地下水、石油）内を落下させるため、氷状の混合物自体を、容器５０３と同様、端部に近いほど断面積が減少し、重心が端部側に位置する形状とすることも好ましい。これによって、混合物が坑内の泥水との衝突の際に破砕されにくくなり、比較的大きな塊状のまま長時間低温に保たれ、樹脂の硬化を遅らせることができる。容器５０３に代えてゴム風船などの伸縮性があり球形に膨張可能な容器を用いることもできる。液状の混合物を充填すると容器が自然に球形に膨張し、そのまま冷凍することで混合物を球形で冷凍することができる。
【００５２】
添加剤をあらかじめ冷凍することで、現場でエポキシ樹脂の主剤と硬化剤を混合する必要がなくなる。現場では冷凍された添加剤を坑内に投入するだけでよいため、現場の作業が低減するとともに、施工不良の可能性も低下する。樹脂の作成、添加剤と樹脂の混合、添加剤の冷凍などはすべて温度管理された工場で行うことができるため、生産性も改善される。
【符号の説明】
【００５３】
４  ケーシングパイプ
５  ドリル
５１  ビット
５２  ドリルカラー
５３  ドリルパイプ
Ａ  添加剤
Ａ１  母材
Ａ２  樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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