(57)【要約】  海底掘削作業において海底試錐孔の部分を分析するのに用いられるダウンホール検層ツール及び方法が提供される。ダウンホール検層ツールは、電力システム、並びに、好ましくは試錐孔の壁を分析する少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含むセンサを収容する水中シャーシを有する。好ましくは磁気的に作動する、自動的に作動するスイッチは、ダウンホール検層ツールが海底掘削リグの指定の部分に位置しないときには（例えばツールが試錐孔を横切る使用時に）電力システムからセンサに電力を提供し、ダウンホール検層ツールが海底掘削リグの指定の部分に位置するときには（例えばダウンホールツールが使用時でないときには）電力を除去する。
2015520313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底掘削作業の海底試錐孔において用いられるダウンホール検層ツールであって、
電子部品及びセンサを含む電力システムを備える水中シャーシ、並びに
前記電力システムから前記電子部品に対して電力を選択的に提供する、自動的に作動するスイッチ
を備え、
前記センサは、少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含み、前記自動的に作動するスイッチは、当該ダウンホール検層ツールが海底掘削作業の海底掘削リグの指定の部分に位置付けられているときには前記電子部品からの電力を除去し、当該ダウンホール検層ツールが海底掘削リグの指定の部分に位置付けられていないときには前記電子部品に電力を提供するように作動する、ダウンホール検層ツール。
【請求項２】
前記自動的に作動するスイッチは、磁気源に近接することによって作動する磁気スイッチを含む、請求項１に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項３】
前記磁気源は、前記海底掘削リグの指定の部分に位置付けられる、請求項２に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項４】
前記磁気源は前記掘削リグのダウンホール検層ツール格納ラックに隣接して位置付けられる、請求項２又は３に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項５】
前記磁気スイッチは通常は開いており、前記磁気源の磁場によって閉じられる、請求項２〜４のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項６】
前記磁気スイッチは、少なくとも１つのトランジスタを含む自動的に作動するスイッチの回路の一部であるリードセンサである、請求項２〜５のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項７】
前記トランジスタは電源に電気的に接続されており、前記リードセンサは前記トランジスタを切り換え、前記電子部品に電力を選択的に提供する、請求項６に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項８】
前記電子部品は前記センサと通信するデータ転送システムを含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項９】
前記センサは、前記試錐孔の壁の測定を行う放射状測定用センサを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１０】
前記ダウンホール検層ツールのセンサは、温度センサ、比抵抗センサ、及び自然ガンマセンサの少なくともいずれか１つを更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１１】
前記比抵抗センサは誘導伝導率センサである、請求項１０に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１２】
前記誘導伝導率センサは、二重コイル誘導伝導率センサ、及びコイルフォーカス誘導伝導率センサのいずれか一方である、請求項１１に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１３】
前記水中シャーシは、前記海底掘削リグの対応する嵌合部分に解放可能に固定される嵌合部分を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１４】
前記嵌合部分は、前記ダウンホール検層ツールをワイヤラインシステムに嵌合させるラッチヘッドを含む、請求項１３に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１５】
前記嵌合部分は、前記ダウンホール検層ツールをドリルストリングに嵌合させるアダプタを含む、請求項１３に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１６】
前記電力システムはバッテリを含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１７】
前記バッテリは充電式であり、前記電力システムはバッテリ充電システムを更に含む、請求項１６に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１８】
前記バッテリ充電システムは前記バッテリを前記海底掘削リグから誘導的に充電する、請求項１７に記載のダウンホール検層ツール。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツールを備える海底掘削リグ。
【請求項２０】
海底掘削作業においてダウンホール検層ツールを使用するシステムであって、
電力システム、センサ及び自動的に作動するスイッチを有する、海底試錐孔を横切るダウンホール検層ツールであって、前記センサは少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含み、前記自動的に作動するスイッチは、前記電力システムからダウンホール検層ツールのセンサに電力を選択的に提供する、ダウンホール検層ツール
を備え、
前記自動的に作動するスイッチは、海底掘削リグの指定の部分を離れると前記ダウンホール検層ツールを起動し、前記海底掘削リグの指定の部分に入ると前記ダウンホール検層ツールを起動解除するように構成されている、システム。
【請求項２１】
海底掘削作業においてダウンホール検層ツールを使用する方法であって、
海底試錐孔を横切らせるようにダウンホール検層ツールを選択するステップ、
海底掘削リグの指定の部分から前記選択したダウンホール検層ツールを操作するステップ、及び
前記ダウンホール検層ツールの自動的に作動するスイッチを自動的に作動し、掘削リグの指定の部分を離れると前記ダウンホール検層ツールを起動し、前記海底掘削リグの指定の部分に入ると前記ダウンホール検層ツールを起動解除するステップ
を含む、方法。
【請求項２２】
前記方法は、
前記ダウンホール検層ツールをワイヤラインに接続するステップ、
前記ダウンホール検層ツールを、ドリルストリングを通して前記海底試錐孔を下降させるステップ、
前記ダウンホール検層ツールを最も下のドリルストリングの受け入れ部分に着座させるステップ、
前記ワイヤラインを分離して後退させるステップ、及び
前記ドリルストリングが前記試錐孔から取り出されるときに前記ダウンホール検層ツールにおいて測定を行うステップ
を更に含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ダウンホール検層ツールは、少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含むセンサを有する、請求項２１又は２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ダウンホール検層ツールは前記試錐孔の壁の放射状の測定を行う、請求項２１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記ダウンホール検層ツールは、請求項１〜１８のいずれか一項に記載のダウンホール検層ツールである、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海底掘削リグからダウンホール検層ツールを展開及び作動する装置、システム及び方法に関する。特に、本発明は、限定はされないが、ダウンホールの岩質を判断するために使用することができる海中ダウンホール検層ツールを自動的に作動させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
本明細書における背景技術への言及は、そのような技術がオーストラリア又は他の国において共通一般知識を構成することを認めるものと解釈されるべきではない。
特にかなり深い水域（例えば１０００ｍ〜３０００ｍ超）における海底掘削は比較的複雑であり、時間がかかり、費用のかかる作業である。海底掘削リグを有する、遠隔操作される海底システムが、「アンビリカル」ラインによって海上の船又はプラットフォームに通常は接続されて、そ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、海底に試錐孔を掘削することが可能なドリルストリングを含むドリルヘッド支持構造等の、種々の構成要素を支持するフレームを備えている。
【０００３】
特に厄介であるとみなされる海底掘削の１つの特徴は、海底鉱床の岩質を判断することにある。通常、岩質は、コア試料を掘削し、採取し、分析することによって判断される。コア試料は通常、ドリルストリングの端部のコアバレルを用いて採取される。
【０００４】
しかしながら、コアバレルが満たされると、次にコアバレルからコア試料を回収しなければならない。これには通常、コア試料を取り出す度にドリルストリング全体を回収することを伴う。このように、コア試料を取り出すことに関連する時間及び費用によって、深いボアのコア掘削が実現困難になる。
【０００５】
これらの問題を緩和するために、ドリルロッド及びコアバレルの格納領域、並びに、掘削中に満杯のコアバレルと空のコアバレルとを交換するプロセスを提供すること等によって、幾つかの努力がなされてきた。この場合、ドリルストリング全体を回収することなく、より深いボアにわたって複数のコア試料を採取し、各コア試料を採取することができる。そのプロセスはより迅速であるが、依然として複雑であり、時間及び費用がかかると考えられている。更に、コア試料を失った場合（例えば破損や損傷を受けるか、物理的に失う）、試錐孔の少なくとも一部の岩質が不明となる。
【０００６】
コア試料に関連する更なる問題は、概して、コア試料を回収して分析するまで、試錐孔の岩質が分からないことである。この時間遅延は、重大である場合があり、試錐孔の特性を理解する上でかなり非効率的である。時間遅延の１つの結果、試錐孔が多くの場合に、掘削作業中に最適な「孔の端部」（ＥＯＨ）深さを越えて穴あけされる。この結果、掘削時間及び資源が無駄になる。
【０００７】
試錐孔内に下降されるダウンホール検層ツールに試錐孔の岩質を分析させることが検討されている。ダウンホール検層ツールのオンオフを切り替えることでダウンホール検層ツールが連続的に稼働しないようにできることが望ましく、連続的な稼働によって電力使用が増大するだけではなく、干渉をもたらす可能性がある。増大した電力使用は、バッテリ給電式のダウンホール検層ツールにとって特に問題であり、この場合、ツールは、バッテリを充電するために海面に取り出す必要がある。
【０００８】
海底に位置付けられるツールに対して物理的に作動する電源スイッチを設けることが実用的であるとは考えられない。そのような深さにおける可動部品が望ましくないだけではなく、スイッチを遠隔に作動する手段を有することも問題となり得る。例えば、可能性としてはロボットアームを掘削リグに設け、スイッチを作動することができるが、これにより、更に掘削リグの費用及び複雑さが増す。更に、作業者が使用前又は使用後にスイッチを作動し忘れる場合、重要な資源が無駄になる可能性が高い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、上述した不都合点若しくは問題の１つ又は複数を克服若しくは改善するか、又は、有用な代替案を少なくとも提供する、海底ドリルリグアセンブリからダウンホール検層ツールを展開及び作動する装置、システム及び方法を提供することである。
【００１０】
本発明の他の好ましい目的は、以下の説明から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によると、海底掘削作業の海底試錐孔において用いられるダウンホール検層ツールであって、
電力システム及びセンサを含む電子部品を備える水中シャーシ、並びに
電力システムから電子部品に対して電力を選択的に提供する、自動的に作動するスイッチ
を備え、
センサは、少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含み、自動的に作動するスイッチは、ダウンホール検層ツールが海底掘削作業の海底掘削リグの指定の部分に位置付けられているときには電子部品からの電力を除去し、ダウンホール検層ツールが海底掘削リグの指定の部分に位置付けられていないときには電子部品に電力を提供するように作動する、ダウンホール検層ツールが提供される。
【００１２】
自動的に作動するスイッチは、磁気源に近接することによって作動する磁気スイッチを含む。磁気源は、好ましくは、海底掘削リグの指定の部分に位置付けられる。更により好ましくは、磁気源は、掘削リグのダウンホール検層ツール格納ラックに隣接して位置付けられる。
【００１３】
磁気スイッチは通常は開いており、磁気源の磁場によって閉じられる。磁気スイッチは好ましくはリードセンサである。リードセンサは、少なくとも１つのトランジスタを含む自動的に作動するスイッチの回路の一部である。トランジスタは電源に電気的に接続されており、磁気的に作動するスイッチは、トランジスタを切り換え、電子部品に電力を選択的に提供する。
【００１４】
電子部品はセンサと通信するデータ転送システムを含む。センサは、放射状測定用センサ、すなわち試錐孔の壁の測定を行うセンサを含む。
ダウンホール検層ツールのセンサは、温度センサ、比抵抗センサ、及び／又は自然ガンマセンサを更に含むことができる。好ましくは、比抵抗センサは、二重コイル誘導伝導率センサ、コイルフォーカス（ｃｏｉｌ−ｆｏｃｕｓｅｄ）誘導伝導率センサ、又は何らかの他の形態の誘導伝導率センサである誘導伝導率センサである。自然ガンマセンサは深さの相関に用いられる。
【００１５】
水中シャーシは、海底掘削リグの対応する嵌合部分に解放可能に固定される嵌合部分を含む。水中シャーシは、センサ、データ転送システム及び電力システムを収容する。自動的に作動するスイッチは、ダウンホール検層ツールに位置付けられ、ここで、電力システムはバッテリを含む。
【００１６】
データ転送システムは、センサから受信したデータを格納するデータ格納部を含むことができる。データ転送システムは、要求された時点において送信するためにデータを格納することができる。
【００１７】
ダウンホール検層ツールはプロセッサを更に含むことができる。プロセッサは、センサ、データ転送システム、及び／又は電力システムと通信する。プロセッサはセンサからの未加工データを処理することができる。データ転送システムはこの場合、プロセッサを介してセンサと通信し、プロセッサから処理済みのセンサデータを受信する。
【００１８】
電力システムはバッテリを含む。電力システムは、電力転送システムも含むことができる。バッテリは、複数のより小さいバッテリを含むことができる。電力転送システムは、海底掘削作業の掘削リグの動力部分等の外部電源から電力を転送する。
【００１９】
バッテリは充電可能であるものとすることができ、電力システムはバッテリ充電システムを更に含むことができる。バッテリ充電システムは、電力転送システムから、又は誘導的にバッテリを充電することができる。バッテリ充電システムは、自動的に作動するスイッチによって作動させることもできる。代替的には、自動的に作動するスイッチは、バッテリ充電システムが検出されると、好ましくは誘導充電場が検出されると、作動する。
【００２０】
ダウンホール検層ツールの嵌合部分はダウンホール検層ツールをワイヤラインシステム又はドリルストリングに固定する。ダウンホール検層ツールの嵌合部分がワイヤラインシステムに固定される場合、嵌合部分はラッチヘッドを含む。ダウンホール検層ツールの嵌合部分がドリルストリングに固定される場合、嵌合部分はアダプタを含む。アダプタは、ダウンホール検層ツールを、ドリルストリングのボトムホールアセンブリとして接続する。ダウンホール検層ツールは、ワイヤラインシステムに接続される嵌合部分、及びドリルストリングに接続される嵌合部分を有することができる。
【００２１】
ワイヤラインシステムは、ドリルストリングが試錐孔内にある間に、掘止深度において、ドリルストリングを通してダウンホール検層ツールを下降させ、検層ツールをラッチ解除して、ドリルストリングの一部、好ましくはボトムホールアセンブリ部分によって受け入れるように用いることもできる。ダウンホール検層ツールの少なくともセンサ部分は、ドリルストリングの底部から突出する。この場合、ドリルストリングは、試錐孔から海底ドリルリグまで通常通り取り出され、その間、ダウンホール検層ツールは、ドリルストリングとともに上昇するにつれてセンサからの試錐孔のボア壁に関するデータを記録する。
【００２２】
好ましくは、水中シャーシは６ｍ未満の長さであり、１５０ｍｍ未満の外径を有する。更により好ましくは、水中シャーシは３ｍ未満の長さであり、７５ｍｍ未満の外径を有する。本発明の形態は、好ましくは２ｍ未満の長さであり、５０ｍｍ以下の外径を有する。
【００２３】
本発明の第２の態様によると、上記したダウンホール検層ツールを備える海底掘削リグが提供される。
本発明の第３の態様によると、海底掘削作業においてダウンホール検層ツールを使用するシステムであって、
電力システム、センサ及び自動的に作動するスイッチを有する、海底試錐孔を横切るダウンホール検層ツールであって、センサは少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含み、自動的に作動するスイッチは、電力システムからダウンホール検層ツールのセンサに電力を選択的に提供する、ダウンホール検層ツール
を備え、
自動的に作動するスイッチは、海底掘削リグの指定の部分を離れるとダウンホール検層ツールを起動し、海底掘削リグの指定の部分に入るとダウンホール検層ツールを起動解除するように構成されている、システムが提供される。
【００２４】
本発明の第４の態様によると、海底掘削作業においてダウンホール検層ツールを使用する方法であって、
海底試錐孔を横切らせるようにダウンホール検層ツールを選択するステップ、
海底掘削リグの指定の部分からダウンホール検層ツールを操作するステップ、及び
ダウンホール検層ツールの自動的に作動するスイッチを自動的に作動し、掘削リグの指定の部分を離れるとダウンホール検層ツールを起動し、海底掘削リグの指定の部分に入るとダウンホール検層ツールを起動解除するステップ
を含む、方法が提供される。
【００２５】
ダウンホール検層ツールを使用する方法は、好ましくは、
ダウンホール検層ツールをワイヤラインに接続するステップ、
ダウンホール検層ツールを、ドリルストリングを通して海底試錐孔を下降させるステップ、
ダウンホール検層ツールを最も下のドリルストリングの受け入れ部分に着座させるステップ、
ワイヤラインを分離して後退させるステップ、及び
ドリルストリングが試錐孔から取り出されるときにダウンホールツールにおいて測定を行うステップ、の少なくともいずれか１つを更に含む。
【００２６】
ダウンホール検層ツールは試錐孔の壁の放射状の測定を行う。ダウンホール検層ツールは、少なくとも導電率センサ及び磁化率センサを含むセンサを有する。海底掘削作業においてダウンホール検層ツールを使用するシステム及び方法におけるダウンホール検層ツールは、前述したような検層ダウンホール検層ツールである。
【００２７】
ダウンホール検層ツールは、遠隔操作される機構によって海底掘削作業の海底掘削リグに固定及び切断される。遠隔操作される機構は、海面の船又はプラットフォームから操作される。
【００２８】
本発明の更なる特徴及び利点は、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
専ら例として、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して以下でより十分に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】試錐孔に位置付けられるドリルストリングを含む海底掘削作業を示す図。
【図２】水中ワイヤラインウィンチを用いてダウンホール検層ツールを試錐孔内に下降させる海底掘削リグを示す図。
【図３ａ】ドリルストリング内に下降されるダウンホール検層ツールを示す図。
【図３ｂ】ドリルストリングのボトムホールアセンブリの位置にある、図３ａのダウンホール検層ツールを示す図。
【図３ｃ】ドリルストリングが取り外されるときに測定を行う、図３ａのダウンホール検層ツールを示す図。
【図４】ダウンホール検層ツール格納領域を含む海底掘削リグの一部を示す側面図。
【図５】自動的に作動するスイッチの電子回路の概略図。
【図６】ダウンホール検層ツールを示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、海水面１４の下の海底１２に位置する海底掘削作業１０の図を示している。海底掘削作業１０は、海水面１４の下の種々の深さに位置することができるが、通常は、海底１２は、海水面１４の１０００ｍ超下にあり、多くの場合、海水面１４のおよそ３０００ｍ下にある。
【００３１】
海底掘削作業１０は、「アンビリカル」ケーブル２０によって海面の船又はプラットフォーム１８に接続されている海底掘削リグ１６を有する。アンビリカルケーブル２０は、海底掘削リグ１６に電力、制御及び遠隔測定を提供する。通常、掘削リグ１６は、アンビリカルケーブル２０を介して、海面の船又はプラットフォーム１８から遠隔に給電及び操作される。海面の船又はプラットフォーム１８は海水面１４に位置するものとして示されているが、海面の船又はプラットフォームは、陸上等の他の場所に位置することもできる。
【００３２】
海底掘削リグ１６は、試錐孔２６内のドリルストリング２４に接続されているドリルヘッドアセンブリ２２を有する。掘削作業中に、ドリルヘッドアセンブリ２２は、ドリルストリング２４の、試錐孔２６の穴開けを制御する。典型的なドリルストリング２４は、掘削流体を、ドリルストリング２４の先端部２４’にあるボトムホールアセンブリのドリルビット（図示せず）に送る導管を有する。図６に関して更に詳細に記載されるダウンホール検層ツール１００（図１には示さず）も、ドリルストリング２４の先端部２４’にあるボトムホールアセンブリとして固定し、試錐孔２６の壁に隣接する海底鉱床の岩質を判断することができる。
【００３３】
図２は、試錐孔２６内においてダウンホール検層ツール１００を操作する代替的な方法を示している。ダウンホール検層ツール１００をドリルストリング２４のボトムホールアセンブリとして固定する代わりに、ダウンホール検層ツール１００は、水中のワイヤラインウィンチ３０によって上げ下げされるワイヤライン２８に固定される。ワイヤライン２８と掘削リグ１６の他の部分との間の、例えばアンビリカル２０への電気的接続は、電気的なスリップリング３２によって提供することができる。代替的には、ワイヤラインは単に機械的なものであり、試錐孔２６内におけるダウンホール検層ツール１００の上げ下げにのみ用いることができる。
【００３４】
図３ａ〜図３ｃは、試錐孔２６内においてダウンホール検層ツール１００を操作するまた別の方法を示している。図３ａに示されているように、ダウンホール検層ツール１００は、嵌合部分１１２を介してワイヤライン２８に接続され、ワイヤラインウィンチ３０によって試錐孔２６内へ下降される。ワイヤラインウィンチ３０は、ドリルストリング２４を構成する複数のドリルロッド２４’’の内部を通してダウンホール検層ツール１００を下降させる。図３ａ〜図３ｃに示されているのは３つのドリルロッド２４ａ，２４ｂ，２４ｃであり、符号２４ａは、ドリルロッドフットクランプ３４によって受け入れられる最も上のドリルロッド２４’’を示し、符号２４ｂは、中間のドリルロッド２４’’を示し、符号２４ｃは、ドリルストリング２４の先端部２４’においてダウンホール検層ツール１００受け入れ部分３６を有する最も下のドリルロッド２４’’を示している。
【００３５】
図３ｂは、下降位置にあるダウンホール検層ツール１００を示しており、下降位置では、ダウンホール検層ツール１００は最も下のドリルロッド２４ｃの受け入れ部分３６によって受け入れられる。ワイヤライン２８の端部のワイヤラインコネクタ２８’がダウンホール検層ツール１００の嵌合部分１１２から切り離され、ワイヤラインウィンチ３０は、ワイヤライン２８を上昇させてドリルストリング２４から出す。ダウンホール検層ツール１００は、センサを含む大部分がダウンホールストリング２４の端部から突出した状態で、最も下のドリルロッド２４ｃの受け入れ部分３６に着座する。これによって、ドリルストリング２４によって妨げられるか又は干渉されることなく、ダウンホール検層ツール１００内のセンサが試錐孔２６の壁に対して測定を行うことが可能となる。
【００３６】
図３ｃは、ワイヤラインウィンチ３０がワイヤライン２８を上昇させてドリルストリング２４から完全に出した後で、試錐孔２６から取り出されるドリルストリング２４を示している。ドリルストリング２４が上昇するにつれて、個々のドリルロッド２４’’が格納のためにストリングから取り外される。図３ｃに示されているように、最も上のドリルロッド２４ａは、ドリルストリングから既に取り外されており、海底掘削リグ１６に格納されている。ドリルストリングの上昇中、ダウンホール検層ツール１００はアクティブであり、試錐孔２６の壁の放射状の測定を得る。ドリルストリング２４が試錐孔２６から完全に取り出されると、次に、ダウンホール検層ツール１００を回収することができ、また適切な時点でセンサデータをダウンロードすることができる。
【００３７】
海底掘削リグ１６の一部が図４に示されており、ダウンホール検層ツール格納ラック２００の形態の、掘削リグ１６の指定の保管部分を示している。図４はまた、スピンドル２０２を有するドリルヘッド２２を示している。ダウンホール検層ツール等のツールをラック２００から操作し、スピンドル２０２に取り付けられるドリルストリング２４にツールを装着することができるツールアーム２０４が設けられている。ドリルヘッド２２は、ドリルストリング２４及び検層ツールを試錐孔２６内で制御するために、制御可能な速度及び力で鉛直に移動させることができる。ツールアーム２０４は、ダウンホール検層ツール１００をワイヤライン２８と嵌合するように所定位置に操作するために用いることもできる。
【００３８】
図６に関してより詳細に説明するように、ダウンホール検層ツール１００はバッテリ給電式であり、スイッチ１５２を有する。そのスイッチ１５２は自動的に作動するスイッチである。ダウンホール検層ツール１００の自動的に作動するスイッチ１５２は、ダウンホール検層ツール１００が、ツールラック２００内に格納されているときに起動解除され（すなわち実質的に動力を使用しない）、次に使用のためにツールラック２００から出されると起動するように作動する。
【００３９】
好ましい実施形態では、自動的に作動するスイッチは、ツールラック２００に隣接して、ダウンホール検層ツール１００がツールラック２００内に位置するときに、ダウンホール検層ツール１００のスイッチの位置に直接隣接して位置付けられる磁石２０６によって磁気的に作動する。スイッチ１５２は、ツールラック２００に隣接する磁石に近接しているときに作動し、それによってツール１００を自動的に起動解除する。
【００４０】
ダウンホール検層ツールは、ツールラック２００内に位置するときに充電することができる。誘導充電デバイス（図示せず）をツールラック２００に又はツールラック２００に隣接して設けることができる。海底のドリルリグ１６からの電力を用いて、誘導充電デバイスは、誘導コイルによって電磁場を作り出す。ダウンホール検層ツール１００が誘導充電デバイスに近接して位置する場合、ダウンホールツール１００のバッテリ内の又はバッテリに少なくとも電気的に接続されている第２の誘導コイルが、電磁場を電荷に変換し、バッテリを充電する。磁気スイッチの代替案として、誘導充電場の検出を代わりに用いて自動的に作動するスイッチを作動させることができる。
【００４１】
図５は、好ましい自動的に作動するスイッチの回路のレイアウト５００を示している。回路５００は、４つのレジスタ（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）、リードスイッチ５１０、並びにＭＯＳＦＥＴ５１２，５１４の形態の２つのトランジスタを含む。リードスイッチ５１０は通常は開いており、ツールラック２００に隣接する磁石２０６等によって磁場に晒されると閉じる。回路５００は、１８セルバッテリパック５０２の形態の電源に直接接続される。
【００４２】
通常、リードスイッチは、限られた量の電流（例えば０．１Ａ）が通ることを可能にする。回路５００は、磁場に対する良好な感度を有するリードスイッチ５１０を、バッテリパック５０２からの電流を過度に制限することなく使用することを可能にする。好ましい実施形態では、回路５００は、リードスイッチ５１０が開いているときに約７．５Ａの電流が通ることを可能にする。
【００４３】
好ましい実施形態では、リードスイッチ５１０が開いているとき、すなわち磁場に晒されていないとき、ＶｉｎとＶｏｕｔとの間で測定された抵抗は０．０２２６Ω〜０．０２８Ωである。リードスイッチ５１０が閉じているとき、すなわち磁場に晒されているとき、ＶｉｎとＶｏｕｔとの間で測定された抵抗は４．８ＭΩ〜２４ＭΩである。リードスイッチ５１０が閉じているときの抵抗が高いために、Ｖｏｕｔを通って流れる電流があったとしても最小になる。
【００４４】
図６は、好ましいダウンホール検層ツール１００を示している。ダウンホール検層ツール１００は、試錐孔２６を横切る形状である高圧ハウジングの形態の水中シャーシ１１０を有する。シャーシ１１０は嵌合部分１１２を有し、且つ、１つ又は複数のセンサ、センサと通信するデータ転送システム、並びに、センサ及びデータ転送システムに電力を提供する電力システムを収容する。詳細には、ダウンホール検層ツール１００は、バッテリパック１５０、電源スイッチ１５２、電子機器部分１７０、自然ガンマセンサ１７２、導電率センサ１７４、磁化率センサ１７６、及び外部温度センサ１７８を有する。電子機器部分１７０は、プロセッサ及びデータ格納メモリを含む。
【００４５】
ダウンホール検層ツール１００の嵌合部分１１２は、ドリルストリング２４及びワイヤライン２８の双方に接続可能である。これは、図１、図２又は図３ａ〜図３ｃに関して記載した方法のいずれかを用いてダウンホール検層ツール１００が試錐孔２６を横切るとともに測定を行うことを可能にする。最も好ましくは、ダウンホール検層ツール１００は、図３ａ〜図３ｃに関連して記載した方法で用いられ、この場合、ダウンホール検層ツール１００は、ワイヤライン２８を用いてドリルストリング２４を通して下降し、次に、試錐孔２６の壁の測定を行いながらドリルストリング２４とともに上昇する。
【００４６】
使用前に、ダウンホール検層ツール１００は掘削リグ１２のツール格納ラック２００内に位置付けられている。自動的に作動するスイッチ１５２は、ツールラック２００に隣接する１つ又は複数の磁石によって開かれたままである（すなわち、回路５００において、リードスイッチが閉じられ、ダウンホール検層ツール１００がオフにされ、電力を節減する）。ダウンホール検層ツール１００を使用することが望ましい場合、ダウンホール検層ツール１００を選択してツールラック２００から取り出す。ダウンホール検層ツール１００がラックから取り出されると、スイッチ１５２は、ツールラック２００に隣接する磁場から取り出されて、自動的に作動して閉位置になる（すなわち、回路５００において、リードスイッチが開いてダウンホール検層ツール１００がオンになる）。ダウンホール検層ツールは次に、試錐孔２６において用いるためにスイッチ１５２によって自動的に起動される。
【００４７】
自動的に起動されるダウンホール検層ツール１００を次に、試錐孔２６内へ下降させ、海底鉱床の岩質を判断するために用いることができる測定を提供することができる。
ダウンホール検層ツール１００が図１に示されているようにドリルストリング２４に接続されている場合、ツールアーム２０４が、ダウンホール検層ツール１００の嵌合部分１１２をドリルストリング２４の先端部２４’に接続し、それによって、ダウンホール検層ツール１００はボトムホールアセンブリとして展開される。ダウンホール検層ツール１００が（図２及び図３ａに示されているように）ワイヤライン２８に接続されている場合、ワイヤラインウィンチ３０が試錐孔２６の上に位置決めされ、ダウンホール検層ツール１００は試錐孔２６を下降する。
【００４８】
ダウンホール検層ツール１００が図３ａ〜図３ｃに示されているようにドリルストリング２４の受け入れ部分３６に着座する場合、ワイヤラインウィンチ３０が、ダウンホール検層ツール１００を受け入れ部分３６内に下降させ、ダウンホール検層ツール１００の嵌合部分１１２から切り離され、ワイヤライン２８を後退させてドリルストリング２４から出す。次に、ダウンホール検層ツール１００は、通常のドリルストリング回収作業中に試錐孔２６を上に横切るときに測定を行い、データを記録する。最も下のドリルロッド２４ｃがドリルロッドフットクランプ３４に位置付けられると、ワイヤライン２８を用いてダウンホール検層ツール１００に接続するとともにダウンホール検層ツール１００を操作してツール格納領域２００に戻すことができ、ここで、ダウンホール検層ツール１００は、磁石２０６の磁場の存在下で自動的に作動するスイッチ１５２によって自動的に電源が切られる。
【００４９】
ダウンホール検層ツール１００のセンサは、試錐孔２６の壁の特性を測定し、通常はプロセッサを介してデータをデータ転送システムに通信する。データ転送システムは、後日（例えば回収時に）送信するためにデータを格納する。センサからのデータは、試錐孔の分析対象セクションの岩質を判断するために用いることができるダウンホール地球物理学的特性を提供する。
【００５０】
磁化率センサからのデータは、海底の塊状硫化物及び非鉱化基盤火山岩の領域を判断するために用いることができる。変成火山岩及び硫化物は、高温で損なわれる磁化率を有し、従って、磁化率センサを用いて、非鉱化基盤火山岩に達したときに、対象の領域を見分け、「孔の端部」を判断することができる。
【００５１】
図６のダウンホール検層ツール１００は、掘削リグ１６への専用の電力線又は通信線を有しない。従って、ダウンホール検層ツール１００は、掘削リグ１６内に格納されているときには、誘導的に充電することができる充電式バッテリによって給電される。代替的には、ダウンホール検層ツール１００は海面において充電することができる。通常、ダウンホール検層ツール１００はオンボードメモリに局所的にデータを格納するが、音響伝達等の既存のデータ伝達技法を用いるか又はアンビリカルケーブルを介してデータを送信することができる。
【００５２】
ダウンホール検層ツール１００により終了すると、ダウンホール検層ツール１００は試錐孔２６から後退して、掘削リグ１２のツールラック２００内に戻される。ダウンホール検層ツールがツールラック内に戻されると、ツールラック２００に隣接する磁石２０６からの磁場の存在によって、自動的に作動するスイッチ１５２が作動して開く（すなわち回路５００内のリードスイッチ５１０が閉じる）。このプロセスは、バッテリ残量を節減し、またダウンホール検層ツールがもたらし得る何らかの干渉を防止するために、ダウンホール検層ツール１００を自動的に起動解除する。
【００５３】
有利には、ダウンホール検層ツール１００は、試錐孔２６の迅速で比較的容易な岩質の分析を提供する。ダウンホール検層ツール１００は、対象の領域、及びコアが失われた領域においても用いることができる。ダウンホール検層ツール１００からデータを読み出すことは、コア試料を回収して分析しなければならないことよりも大幅に負担が少ない。試錐孔の岩質のデータを受信する時間が短縮されることは、掘削作業を終了する、すなわち「孔の端部」を判定する上で高い信頼性を更に提供し、これによって効率を高めることで作業費用が減少する。ダウンホール検層ツール１００の使用は、コア試料と併せて用いることができるか、又は十分な情報が提供される場合には、完全にコア試料に取って代わる。
【００５４】
ダウンホール検層ツールがツールラックから（それぞれ）取り出されるとき及び元に戻されるときにダウンホール検層ツールを自動的に起動及び起動解除する自動的に作動するスイッチの使用は、有利には、ダウンホール検層ツールの電力消費を減少させる。ダウンホール検層ツールは通常は使用のためだけにツールラックから取り出されるため、自動的に作動するスイッチは、ダウンホール検層ツールを、使用時に、又は使用しようとしているときにのみ起動させる。これによって、ダウンホール検層ツールのバッテリの寿命が向上するとともに全体的な電力消費が減少する。
【００５５】
磁気によって切り換えられる回路５００は、有利には、バッテリパック５０２から供給することができる電流を過度に制限することなく磁気的に高感度のリードスイッチ５１０を使用することを可能にする。更に、回路５００は、始動時のリードスイッチ５１０のバーンアウトを回避する。
【００５６】
センサ及び嵌合部分の特定の組み合わせを含むダウンホール検層ツールの構成要素の特定の組み合わせを記載した。これらの特定の組み合わせは本発明の好ましい実施形態であるが、センサ及び／又は嵌合部分の他の組み合わせも使用することができる。
【００５７】
本明細書では海底掘削リグについて言及したが、これは必ずしも静止掘削リグである必要はなく、例えば遠隔操作無人探査機（ＲＯＶ）の形態の操作可能なドリルリグであってもよい。
【００５８】
本明細書における海底（ｓｅａｆｌｏｏｒ，ｓｅａｂｅｄ）、海中等への言及は、専ら便宜上なされ、例えば湖底を有する湖等の他の水域にも同様に適用可能である。
本明細書では、第１の及び第２の、左及び右、上部及び底部等の形容詞は、任意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か又は示唆することなく、１つの要素又は動作を別の要素又は動作から区別するために単に用いることができる。文脈が許せば、整数又は構成要素又はステップ（等）への言及は、その整数、構成要素又はステップのうちの１つにのみ限定されるものと解釈されるべきではなく、その整数、構成要素又はステップ等のうちの１つ又は複数であり得る。
【００５９】
本発明の種々の実施形態の上記の記載は、関連する分野の当業者への説明のために提供されている。その説明は、網羅的であるか、又は本発明を単一の開示される実施形態に限定することを意図するものではない。上述したように、本発明に対する多くの代替形態及び変形形態が上記教示の当業者には明らかであろう。従って、幾つかの代替的な実施形態を具体的に説明したが、他の実施形態が当業者に明らかであるか又は比較的容易に発展されるであろう。本発明は、本明細書において説明された本発明の全ての代替形態、変更形態及び変形形態、並びに、上記で記載した本発明の主旨及び範囲内に入る他の実施形態を包含することが意図される。
【００６０】
本明細書において、「備える」（‘ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ’，‘ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ’）、「含む」（‘ｉｎｃｌｕｄｅｓ’，‘ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ’）という用語又は同様の用語は、非排他的包含を意味することが意図され、それによって、要素の列挙を含む方法、システム又は装置はそれらの要素のみを含むのではなく、列挙されていない他の要素も含むことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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【国際調査報告】
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