(57)【要約】  柱状試料の海中試験用の装置及び方法が提供される。装置は、ボアホールを掘削し海底から柱状試料を取得する海底掘削リグと、試料が取得された後に試料の一部分を分析する海底掘削リグ上に取り付けられたセンサと、を含む。センサは、好ましくは、ｘ線蛍光センサ、中性子放射化分析センサ、及び／又は磁化率センサを含み、且つ、柱状試料に関するデータをリアルタイムで又は少なくともほぼリアルタイムで水上船舶又はプラットフォームに送る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底からの柱状試料の海中試験用の装置であって、
ボアホールを掘削し海底から試料を取得するように適合された海底掘削リグと、
前記試料が取得された後に該試料の少なくとも一部分を分析する、前記海底掘削リグ上に取り付けられたセンサと、
を有する装置。
【請求項２】
前記センサは、分光センサを有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記分光センサは、ｘ線蛍光センサを有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記分光センサは、中性子放射化分析センサを有する請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記センサは、磁化率センサを有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記試料を受け取り、且つ、該試料を前記海底掘削リグの指定の保存エリアまで移動させる試料移動システムを更に有する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記試料移動システムは、前記海底掘削リグのドリルストリングから前記試料を受け取るブラケットを更に有する請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記ブラケットは、前記センサに隣接した状態で前記試料を移動させるように構成されている請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記センサは、前記試料が前記指定の保存エリア内に配置された際に該試料を分析するように構成されている請求項６乃至８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサは、前記試料の下端部を分析するように前記海底掘削リグ上において位置決めされている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記センサは、前記試料を分析して、その無機物組成及び無機物品位推定値の少なくともいずれか一方を判定する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記センサは、水上支援船舶又はプラットフォームとの通信状態にある請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記センサは、前記水上支援船舶又はプラットフォームと前記海底掘削リグとの間に接続されたアンビリカルケーブルを介して前記水上支援船舶又はプラットフォームとの通信状態にある請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
海底からの柱状試料の海中検査の方法であって、
海底掘削リグを操作して海底から試料を取得するステップと、
前記海底掘削リグ上に取り付けられたセンサによって前記試料の少なくとも一部分を分析するステップと、
を有する方法。
【請求項１５】
前記センサは、分光センサを有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記分光センサは、ｘ線蛍光センサを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記分光センサは、中性子放射化分析センサを有する請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記センサは、磁化率センサを有する請求項１４乃至１７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１９】
前記試料を指定の保存エリアまで移動させるステップを更に有する請求項１４乃至１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記指定の保存エリアは、前記海底掘削リグの指定の保存エリアである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記試料を指定の保存エリアまで移動させるステップは、該試料を、コアバレル内に収容された状態において、前記指定の保存エリアまで移動させるステップを有する請求項１９又は２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記コアバレルは、少なくとも１つの開放端部を有し、且つ、前記センサは、前記コアバレルの開放端部を通じてアクセス可能である前記試料の端部部分を分析する請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記センサは、前記柱状試料の下部部分を分析する請求項１４乃至２２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２４】
前記センサからのデータを水上船舶又はプラットフォームに送信するステップを更に有する請求項１４乃至２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記データは、前記センサから前記水上船舶又はプラットフォームにリアルタイム又はほぼリアルタイムで送信される請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記データは、アンビリカルケーブルを介して送信される請求項２４又は２５に記載の方法。
【請求項２７】
海底からの柱状試料に関係したデータを生成する方法であって、
海底掘削リグを操作して海底から試料を取得するステップと、
前記海底掘削リグ上に取り付けられたセンサによって前記試料の少なくとも一部分を分析するステップと、
前記試料を分析する前記センサから該試料に関係したデータを生成するステップと、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海中試験用の装置及び方法に関する。更に詳しくは、本発明は、限定を伴うことなしに、海底掘削リグ上において取り付けられた、好ましくは、ｘ線蛍光（ＸＲＦ：Ｘ−Ｒａｙ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）及び／又は中性子放射化分析（ＮＡＡ：Ｎｅｕｔｒｏｎ  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）及び／又は磁化率センサなどの分光センサであるセンサを使用した、通常は、柱状試料である海底試料を試験する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書における背景技術に対する参照は、その技術が、オーストラリア国又はその他の地域における一般的な常識を構成していることの是認として解釈してはならない。
特に、かなり深い水域（例えば、海面下１０００〜３０００ｍ以上）における海底掘削は、相対的に複雑であり時間及び費用のかかる作業である。海底掘削リグとの間において、通常は、「アンビリカル」ラインによって水上支援船舶又はプラットフォームに接続された遠隔操作システムが、このような掘削作業に使用されることが知られている。海底掘削リグは、通常、海底にボアホールを掘削する能力を有するドリルストリングを含むことになるドリルヘッド支持構造などの様々なコンポーネントに対する支持を提供するフレームを含む。
【０００３】
特に面倒であると見なされている海中掘削の一態様は、柱状試料の取得及び分析に伴うものである。通常は、ドリルストリングの端部上のコアバレルが、柱状試料を取得するために使用される。コアバレルが一杯になったら、コアバレルから柱状試料を回収しなければならない。通常、コアバレルは、まず、掘削リグまで回収され、次いで、その後に、柱状試料の抽出及び分析のために、水上船舶又はプラットフォームまで搬送される。
【０００４】
一般に、このプロセスに伴う顕著な問題点は、柱状試料の回収及び分析が完了する時点まで海底物質の組成が判明しないという点にある。この時間的遅延は、重大なものとなる可能性があり、且つ、ボアホールの特性の理解に多大な非効率性をもたらすことになる。時間的遅延の１つの結果は、しばしば、ボアホールが、掘削作業において最適な「孔の端部（ＥＯＨ：Ｅｎｄ  Ｏｆ  Ｈｏｌｅ）」深度を過ぎた状態で掘削されるというものである。この結果、掘削時間及び資源が浪費されることになる。
【０００５】
柱状試料が海面において分析される前に最適なＥＯＨ深度の概算を試みる１つの方法は、カメラを掘削リグ上に配置し、これにより、ドリルストリングから取り除かれるのに伴って柱状試料の画像を記録及び送信するというものである。この結果、これらの画像は、柱状試料が最適なＥＯＨ深度を過ぎた状態で掘削されているように見えるかどうかを視覚的に評価するべく試みる適切な資格を有する操作者によって検討することができる。但し、この方式は、カメラ画像が明瞭であると共に視覚的な特徴が操作者によって識別可能である場合にしか機能しない。更には、この方式は、分析のために回収される前に柱状試料を視覚的に検討することに伴う生産性の利益を打ち消しうる人的エラーの弊害を被る可能性がある。又、このような視覚的分析から無機物化品位計測データを判定することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上述の欠点又は問題点のうちの１つ又は複数を克服又は軽減する或いは有用な代替肢を少なくとも提供する海中試験用の装置及び方法を提供することにある。
本発明のその他の好適な目的については、以下の説明から明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、海底からの柱状試料の海中試験用の装置であって、
ボアホールを掘削し海底から柱状試料を取得するように適合された海底掘削リグと、
柱状試料が取得された後に該試料の少なくとも一部分を分析する海底掘削リグ上に取り付けられたセンサと、
を有する装置が提供される。
【０００８】
好ましくは、センサは、ｘ線蛍光センサ及び／又は中性子放射化分析センサ及び／又は磁化率センサなどの分光センサを有する。
好ましくは、試料は、柱状試料である。好ましくは、装置は、試料を受け取って試料を指定の保存エリアまで移動させる試料移動システムを更に有する。好ましくは、指定の保存エリアは、海底掘削リグの指定の保存エリアである。好ましくは、センサは、柱状試料の少なくとも下部部分を分析するように、海底掘削リグ上において位置決めされている。好適な形態においては、センサは、柱状試料の下端部を分析する。
【０００９】
試料移動システムは、好ましくは、海底掘削リグのドリルストリングから試料を受け取るブラケットを更に有する。ブラケットは、好ましくは、自動及び／又は遠隔操作される。ブラケットは、好ましくは、センサに隣接した状態で試料を運動させるように構成されている。或いは、この代わりに、センサは、試料が指定の保存エリア内に配置された際に試料を分析するように構成されている。試料移動システムは、作動した際にブラケットを移動させるアーム又はカルーセルを更に有してもよい。
【００１０】
センサは、好ましくは、試料を分析して試料の無機物組成及び無機物品位推定値を判定する。好ましくは、センサは、水上支援船舶又はプラットフォームとの通信状態にある。好ましくは、センサは、水上船舶又はプラットフォームと海底掘削リグの間に接続されたアンビリカルケーブルを介して水上支援船舶との通信状態にある。
【００１１】
本発明の第２の態様によれば、海底からの柱状試料を海中試験する方法であって、
海底掘削リグを操作して海底から試料を取得するステップと、
海底掘削リグ上に取り付けられたセンサによって試料の少なくとも一部分を分析するステップと、
を有する方法が提供される。
【００１２】
好ましくは、センサは、ｘ線蛍光センサ及び／又は中性子放射化分析センサ及び／又は磁化率センサなどの分光センサを有する。
好ましくは、試料は、柱状試料であり、且つ、好ましくは、海底掘削リグは、ドリルストリングに装着されたコアバレルを使用してボアホールから柱状試料を取得する。好ましくは、方法は、試料を指定の保存エリアまで移動させるステップを更に有する。好ましくは、試料を指定の保存エリアまで移動させるステップは、柱状試料をそのコアバレル内に収容された状態において保存エリアまで移動させるステップを有する。好ましくは、指定の保存エリアは、海底掘削リグの指定の保存エリアである。好ましくは、試料は、試料が水上支援船舶又はプラットフォームに回収される時点まで、そのコアバレル内において留まる。コアバレルは、通常、少なくとも１つの開放端部を有し、且つ、センサは、好ましくは、コアバレルの開放端部を通じてアクセス可能である試料の端部部分を分析する。
【００１３】
好ましくは、センサは、柱状試料の少なくとも下部部分を分析する。好適な形態においては、センサは、柱状試料の下端部を分析する。
試料を（コアバレル内に収容された状態で）指定の保存エリアまで移動させるステップは、好ましくは、試料をブラケットに、通常は、そのコアバレルを介して、係合させるステップを有する。ブラケットは、好ましくは、自動及び／又は遠隔操作される。ブラケットは、好ましくは、センサに隣接した状態で試料を移動させるように構成されている。或いは、この代わりに、センサは、試料が指定の保存エリア内に配置された際に試料を分析するように、構成されている。試料移動システムは、作動した際にブラケットを移動させるアーム又はカルーセルを更に有してもよい。
【００１４】
方法は、好ましくは、センサからのデータを水上船舶又はプラットフォームに送信するステップを更に有する。好ましくは、データは、リアルタイムで又はほぼリアルタイムで送信される。或いは、この代わりに、データは、後の時点において送信されてもよい。方法は、好ましくは、試料の無機物組成及び無機物品位推定値を判定するステップを更に有する。
【００１５】
好ましくは、方法は、分析対象である試料に隣接した状態においてセンサを配置するステップを更に有する。センサは、好ましくは、使用深度について圧力定格を有すると共に圧力試験された防水性ハウジングを有する。防水性ハウジングは、ｘ線蛍光及び／又は中性子透過ウィンドウなどの透過ウィンドウを有してもよい。試料に隣接した状態においてセンサを配置するステップは、好ましくは、試料に向って透過ウィンドウを位置決めするステップを有する。
【００１６】
好ましくは、海底掘削リグは、水上船舶又はプラットフォームから操作される。又、海底掘削リグは、自動化又は部分的に自動化されてもよい。
本発明の更なる特徴及び利点については、以下の詳細な説明から明らかとなろう。
【００１７】
以下、例示を目的としてのみ、添付図面を参照し、本発明の好適な実施形態について更に詳細に説明することとする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ボアホール内において動作する海底掘削リグを含む海底作業の概略図である。
【図２】柱状試料保存エリアと、センサと、を含む海底掘削リグの概略図である。
【図３】センサを使用した海中試験の方法のステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、海面１４下の海底１２上に位置した海底掘削作業１０の概略図を示している。海底掘削作業１０は、海面１４下の様々な深度に位置してもよいが、通常は、海底１２は、海面１４下１０００ｍ超となり、多くの場合に、海面１４下約２０００〜３０００ｍとなる。
【００２０】
海底掘削作業１０は、「アンビリカル」ケーブル２０によって水上支援船舶又はプラットフォーム１８に接続された海底掘削リグ１６を有する。アンビリカルケーブル２０は、海底掘削リグ１６に対して電力、制御、及び遠隔計測を提供する。通常、海底掘削リグ１６は、水上船舶又はプラットフォーム１８から、アンビリカルケーブル２０を介して、電力供給されると共に遠隔操作される。水上支援船舶又はプラットフォーム１８は、海面１４の表面上に位置するものとして示されているが、水上支援船舶又はプラットフォームは、陸上などの別の場所に配置されることも可能である。
【００２１】
海底掘削リグ１６は、ボアホール２６内のドリルストリング２４に対して接続されたドリルヘッド組立体２２を有する。掘削作業において、ドリルヘッド組立体２２は、ボアホール２６を掘削するようにドリルストリング２４を制御する。通常のドリルストリング２４は、掘削流体をドリルストリング２４の先端部２４’に位置した下部ホール組立体のドリルビット（図示せず）まで搬送するコンジットを有する。又、ボアホール２６から柱状試料を取得するべく、コアバレル（図示せず）をドリルストリング２４の先端部２４’において固定することもできる。
【００２２】
図２は、（コアバレル内に収容された）複数の柱状試料４２を保存する柱状試料ラック４０の形態の指定の柱状試料保存エリアを示す海底掘削リグ１６の概略図を示している。海底掘削リグ１６は、ドリルヘッド２２から指定の柱状試料保存エリア４０に移動するのに伴って柱状試料４２’を（そのコアバレルを介して）保持するブラケット４６を有する試料移動システム４４も備える。
【００２３】
ｘ線蛍光センサ（ＸＲＦ）、中性子放射化分析（ＮＡＡ）及び／又は磁化率センサ４８の形態のセンサが、海底掘削リグ１６上に取り付けられている。通常は、ＸＲＦ、ＮＡＡ、又は磁化率センサの形態の単一のセンサが提供されることになる。或いは、この代わりに、ＸＲＦ、ＮＡＡ、及び／又は磁化率センサの組合せが提供されてもよい。複数のセンサを提供することができるが、利便のために、代表として、単一のセンサ４８を参照することとする。
【００２４】
センサ４８は、そのコアバレルの開放端部を通じてアクセス可能である柱状試料４２’の下端部を、即ち、ボアホール２６内において最も低く位置していた柱状試料４２’の端部を、分析するように、位置決めされている。柱状試料４２がボアホール２６から回収されるのに伴って、センサ４８は、柱状試料を分析し、且つ、柱状試料に関する情報を提供する。
【００２５】
センサ４８の場所は、図２においては、柱状試料が試料移動システム４４によって移動するのに伴って、センサが柱状試料４２’を分析するような位置として示されている。しかしながら、センサ４８は、柱状試料がボアホール２６から取り除かれるのに伴って柱状試料４２を分析するべく、ドリルヘッド２２に相対的に近接した状態において取り付けることも可能であり、或いは、この代わりに、柱状試料が保存状態にある際にセンサが柱状試料４２を分析するように、柱状試料ラック４０に隣接した状態において取り付けることも可能である。センサ４８の後者の場所の利点は、柱状試料が保存状態となったら、柱状試料を任意の時点において分析することが可能であり、これにより、都合の良い時点における柱状試料４２の分析が可能となり、且つ、更には、試料の容易な分析が可能となるという点にある。
【００２６】
図３は、海底掘削リグ１６上のセンサ４８を使用した柱状試料４２’の海中試験の方法のステップを示すフローチャートである。まず、海底掘削リグ１６を操作することにより、ボアホールを掘削し海底から試料を取得する（ステップ１００）。試料は、個々のコアバレル内に収容された柱状試料４２’である。試料移動システムが、（そのコアバレル内に収容された状態の）試料を受け取り、且つ、試料を指定の保存エリアに移動させる（ステップ１１０）。ＸＲＦ、ＮＡＡ、及び／又は磁化率センサの形態のセンサ４８が、好ましくは、試料移動システムが試料を受け取った後に、且つ、任意選択により、試料移動システムが試料を指定の保存エリアまで移動させる前に、試料の少なくとも一部分を分析する（ステップ１２０）。
【００２７】
ＸＲＦ、ＮＡＡ、又は磁化率分析からのデータは、リアルタイムで又はほぼリアルタイムで、水上船舶又はプラットフォーム１８に送信される。有利には、本発明は、ボアホール２６からの回収に伴う柱状試料４２の試験を可能にする。海底掘削リグ１６のＸＲＦ、ＮＡＡ、又は磁化率センサ４８は、柱状試料４２の組成及び無機物品位推定値を提供しており、これらを使用することにより、ボアホール２６に関する、特に最適な孔の端部（ＥＯＨ）に到達した時点に関する、知識を高めることができる。この結果、特に、掘削が停止すべき時点を判定することにより、且つ、更には、誤って過剰に早期に掘削を停止させることを防止するという点において、掘削効率が向上することになる。
【００２８】
海底掘削リグ１６上のセンサ４８は、柱状試料４２に関する相対的に迅速なデータ収集及び分析を提供することにより、掘削作業に関する迅速且つ正確な評価の実施を許容し、この結果、十分な情報に基づいた決定をタイムリーに下すことができるように、容易に利用される。ＸＲＦ、ＮＡＡ、又は磁化率センサ４８データを使用することにより、柱状試料４２’の組成及び無機物品位推定値を判定又は推定することが可能であり、この結果、有利には、ボアホール２６の状態に関する有用な情報が得られると共に、特に海底掘削作業を価値あるエリアに合焦させることが可能となる。
【００２９】
通常は、海底掘削リグ１６上に取り付けられる異なるセンサを使用してその他のセンシング及び計測を実施してもよく、且つ、これらは、柱状試料４２及び／又はその環境のその他の特性の判定を支援することになる。
【００３０】
本明細書における海底、海床、海中、又はこれらに類似したものに対する参照は、利便を目的としたものに過ぎず、且つ、例えば、湖底などのように、湖などのその他の水域にも同様に適用可能であろう。
【００３１】
本明細書においては、第１及び第２、左及び右、上部及び下部、及びこれらに類似したものなどの形容詞は、なんらかの実際のそのような関係又は順序を必ずしも必要とする又は意味することなしに、１つの要素又は動作を別の要素又は動作と弁別するためにのみ、使用されている場合がある。文脈が可能とする場合には、完全体又はコンポーネント又はステップ（或いは、これらに類似したもの）に対する参照は、その完全体、コンポーネント、又はステップのうちの１つのみに対する限定として解釈してはならず、むしろ、その完全体、コンポーネント、又はステップなどのうちの１つ又は複数であってもよい。
【００３２】
本発明の様々な実施形態の上述の説明は、当業者に対する説明を目的として提供されている。これは、本発明のすべてを網羅するか又は本発明を単一の開示されている実施形態に限定することを目的としたものではない。上述のように、当業者には、上述の教示内容から、本発明に対する多数の代替形態及び変形形態が明らかとなろう。従って、いくつかの代替実施形態が具体的に議論されているが、その他の実施形態も、明らかとなり、或いは、当業者によって相対的に容易に開発されることになる。本発明は、本明細書において議論されている本発明のすべての代替形態、変更形態、及び変形形態と、上述の本発明の精神及び範囲に含まれるその他の実施形態と、を包含するものとする。
【００３３】
本明細書においては、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、又は「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語、或いは、これらに類似した用語は、要素の列挙を有する方法、システム、又は装置が、それらの要素のみを含むものではなく、列挙されてはいないその他の要素を含んでもよいように、非限定的な包含を意味しているものとする。
【図１】
2015524523.tif 000003
【図２】
2015524523.tif 000004
【図３】
2015524523.tif 000005
【国際調査報告】
2015524523.tif 000006
2015524523.tif 000007
2015524523.tif 000008