地熱井用セメント（GWC)について
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セメントは常温下では水和反応の進行に伴い強度増加•
但し、230F(110℃)に達すると数週間強度増加、その後減衰。•
高温下における強度減衰の要因・化学反応 ：CSH=ケイ酸カルシウム水和物が多孔質のAlpha-Dicalcium Silicate Hydrate(珪酸二カルシウム（２CaO/SiO2)）に変化
•
脱水シリカフラワー(高温安定剤)を30 ~ 40%添加すると
• Alpha-Dicalcium Silicate Hydrateの生成を防止
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その代わり、Xonotliteを生成。（高強度、低空隙率）初期スラリーデザイン 推定データ
マッドロギング
地層圧力 地層破壊強度
ラボテスト
コンピューターデザイン
セントラライザースペーシング
スラリー量
スペーサーデザイン ポンプレート
ﾜｲﾔﾗｲﾝﾛｷﾞﾝｸﾞ/LWD 坑底温度
坑内容量 地層圧力 坑内方位傾斜
セメンチングジョブ
セメンチング計画策定の流れ
地層とCSGの間隙をセ メントで置換するのは簡 単でない。セントラライ ザーでスタンドオフを確 保したり、スペーサーを 用いたり工夫が必要。
温度上昇によるケーシングの伸び：
ΔL＝12x10 x L x ΔT[℃]
地熱井では温度変化によ るケーシングの伸縮をセ メントで抑制するのが一 般的。2重管区間に泥水が トラップされないような セメンチング区間の設定 が重要。
セメントスラリー試験
• 要求される特性と試験
• シックニングタイム
（例：40Bc,50Bc,70Bc）
セメントが流動性を失うまでの時間
• 粘性
• プラスチックヴィスコシチー(PV)
• イールドポイント(YP)
• 比重
• 脱水
• 差圧1000psi,30分における脱水量
• 遊離水
• 圧縮強度
影響する要因
• セメントの種類
• 水比
• 添加剤
• 温度
• 圧力
• 水の性質
セメンチングのスラリーデザイン
セメンチング区間、アニュラス間隙容量⇒スラリー量 地層圧のコントロール ⇒スラリー比重 地層温度、高圧ガス層等の有無 ⇒スラリー種類
必要なスラリー量をミキシングし、坑内に送る時間（ポンピング時間）を 計算、その間セメントが流動性を保つようThickening Time（TT)を調整す る。TT試験の40Bcに達する時間が、ポンピング時間より大きい（最低でも
＋１時間）ようにスラリーを調整する。ポンピングを中断した場合には、
ラボ試験のTTより早くスラリーは流動性を失うので注意が必要。
実際にミキシングに使用する溶解水を用い、事前にラボ試験を行っておく ことが重要。
Thickening Time (TT)ラボ試験例
• 青色ラインがコンシステン シー（Bc)の経時変化
• 想定する地下の温度、圧力 条件下で回転するパドルに 掛る抵抗を測定。
40Bcに達する時間をポンプ 可能な時間（TT)とするのが 一般的。
温度はTTに大きな影響を与え るので、地下の循環温度の設 定が非常に重要。
TT：4:29(40Bc)
圧力(psi）
スラリー温度（℉)
コンシステンシー(Bc）
ボンディング評価7”Liner
CBL(Cement Bond Log)の例
生産層上層
生産層下層
仕上げ後、パーフォレーショ ン孔から坑内にビハインド
CSG
の泥水が流入排泥時に
8.6KL
の泥水回収（パッカー下泥水量の約
8
倍）⇒ CBL
での判断は難しい 場合ありコミュニケーションテスト 実施の是非？
PKR
PKR
ボンディングの評価
リークオフテスト手法を用いたシューボンド評価
リークオフポイントAまで加圧せず、
圧力の立ち上がり勾配でシュー周り にセメントが在るか判断可能
ポンプレートを大きくしてもケーシング加圧テストラインより大 きく勾配が傾いている場合は、大きなチャネルが存在する可能性 が高い
チャネルなし
チャネルあり
５．傾斜掘り
キックオフポイント (KOP)
偏距
増角率（deg/30m, deg/100ft) 垂直深度
TVD
沿角区間 増角区間
水平区間 垂直区間
増角区間 地上
地下
増角区間
Long Radius:2-6度/30m程度
Medium Radius:6-50度/30m程度まで Short Radius：それ以上
傾斜掘り、水平掘りの用語
傾斜掘り計画の策定
ターゲットと坑口位置が決定したら、プロファイルを決定する
KOP、増角率、減角率、沿角区間を設定する
＊増角区間は掘進率の良いところに設定
但し未固結の砂礫層はあまり好ましくない
＊KOP、増角率、減角率、沿角区間の組み合わせを変えると 傾斜掘り計画は無数に作成可能
＊大深度の大偏距井の場合は浅部の増角率が小さいほどトルクとド ラッグが小さくなる。
＊ターゲットは点でなく、範囲で設定する。⇒掘進中の不必要な方 位・傾斜の修正を回避することで屈曲(tortuosity）の小さい坑井を 掘削することが可能になる。
方位基準の北
Grid North（地図の北）
Magnetic North(磁北）
True North(真北）
磁北偏差 Magnetic Declination 磁北の真北からのズレ
グリッド偏角Grid Convergence Grid Northの真北からのズレ
測定深度・傾斜・方位・測定データ とともに、方位基準の北を記録して おくことが重要
MWDやシングルショットは磁北を基 準に測定される。磁北は年が経つと 変動する。隣接井との衝突の危惧が ある場合は、北の基準や座標軸を確 認し、必要であれば変換して、計画 を策定する。
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傾斜測定に関係する誤差
傾斜測定結果には様々な要因 による誤差が含まれる。
測定ポイント
計算上の坑跡 測定点における真の
坑跡の存在範囲
測定深度、測定器と坑井のアライ ンメントのズレ、測定機器の精度 により誤差が生じる。傾斜と方位 でも精度に差がある。火成岩中の 測定では磁気を帯びた鉱物を多く 含むため、磁気干渉を受け方位測 定の精度が低下することが多い。
⇒坑井が真に存在する範囲は左の ような”不確定性楕円”で示すこと ができる。
傾斜掘りの基本原理
泥水
回転
メ-カｰカタログよ り
ステアラブルモーター編成を用いた例 ベンドを有する掘進編成を一定方位 に指向して掘削すると緩やかに屈曲 した坑井が出来上がる。ストリング を回転すると真っ直ぐに掘進する。
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典型的なダウンホールモーター
ベント スタビライザー
High Side
Low Side
TOOL FACE Angle
主な傾斜･方位の測定方法
－MWD（Measurement While Drilling）
• マッドモーター上に接続したセンサーが傾斜･方 位等を測定
• データは泥水を介した圧力パルス、あるいは電 磁波を用いリアルタイムに地表伝送
• 方位･傾斜に加えて、地層評価データを伝送する 技術もある －LWD (Logging While Drilling)
マッドモーター
MWD・LWD
ビット
ダウンホールモーターを使った編成
L
2L
1α
ビット、ベント部、
モーター上のスタビの 配置でスライディング での曲がり方がだいた い決まる。
ビット
定性的には・・・
ベント角を大きくするほど、角度変化傾向が大 きくなる。
L1、L2を短くするほど、角度変化傾向が大きく なる。
モーター上のスタビのサイズが小さいほど、角 度変化傾向が大きくなる。
ただし、地層の影響は小さくないので、周辺坑 井での実績が重要になる。
⇒掘り進みたい方向にビットを指向しても、
地層のアップディップ側に曲がったりする。
17-1/2”坑スライディングの計算例
WELLPLAN®(表記のないDCは9-5/8”OD)
0.75°
-2
-2
-2
1.50° -2
0.75°
-2
-8
0.75°
-2
-2 8"
0.75°
-2
-2
0.75°
-2
2,734 5,919 3,325 1,490 1,678 3,035
サイドフォース
マイナス数 字はスタビ の17-1/2”
からのアン ダーゲージ
（x1/16”）
サイドフォースが 大きいほど、
大きく曲が る
ウィージャボードを使ったTool Faceの向き設定方法
•
傾斜3度⇒5度に増角• 20度方位転換を行う
⇒TooL場合
Faceを
ハイサイドから45度に設置
下側目盛りに現在の傾斜角をとり、そこを中心に方位転換後の傾斜角５の半径で、
方位転換角Δε20度の円弧を想定。円弧の終点βと中心ゼロを結んだ線が外周と ぶつかるところの目盛がハイサイドからのTool Faceの設定位置。
同心円内の中心からβまでの長さが総角度変化を示す。
ウィージャボードを使ったTool Faceの向き設定方法
•
傾斜3度⇒5度に増角• 20度方位転換を行う
⇒TooL場合
Faceを
ハイサイドから45度に設置
演習問題：現在1200mを掘進中（ビット位置で傾斜６度、方位ＭN20 度と推定）、傾斜6度のまま方位をＭN80度まで転換したい。
TOOL
FACEの向きはハイサイドから何度に設定すればよいか？
通常のロータリーBHAの挙動
スタビライザーの配置、掘削パラメータ等に よって、ビットのサイドフォースを変化させ ある程度増角や減角をコントロールできる。 BHAの（変形）挙動は「はり理論」の応用に
よって求められる。
地層の影響は無視できないほど大きい。
方位のコントロールは基本的にできない。沿角編成（基本）
DCがなるべくたわまないようにスタビ
ライザーを配置する。
スタビライザーはフルゲージが基本。
9m長さの
ドリルカラー スタビライザー
増角編成
ニアスタビとNo.2スタビの間隔を広げる と、増角編成となる。
スタビライザーはフルゲージが基本。
減角編成
No.１スタビライザーをビットから離す
と減角傾向となる。
WELLPLAN ® での計算例
960 1,437
-199 -177 236 246
1 -1,083
-1,018 -604
5 7 2 8
4 9 6 3
UG
UG
8"DC
サイド フォース
17-1/2” 坑、傾斜 30 °、 WOB = 10ton
サイドフォース
＋が増角－が減角
－70－
TAD（Torque & Drag)
トルク＆ドラッグ はドリルストリン グと坑壁との摩擦 によって生じる。
引張りが大きくド グレグが大きいほ どトルクとドラッ グは大きくなる。
ドグレグ：
坑井の急激な曲がり
DLS（Dogleg Severity) 掘削長30m当たりの坑 心変化角度で程度を表 現する。