珪質堆積岩の連続機械プロファイリングのための油圧回転掘削プロセスのデジタル化

Scientific Reports volume 13、記事番号: 3701 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

油圧回転掘削は、固体地球の研究に不可欠な情報とコアサンプルを提供します。 実際の現場掘削データを記録し、水圧式回転コアリングプロセスを分析することは、困難ではありますが、地球物理学と地質学における膨大な掘削情報の利用に有望です。 この論文は、掘削プロセスモニタリング(DPM)技術を採用し、深さ108mの掘削孔に沿って珪質堆積岩のプロファイリングを行うために、変位、推力圧力、上向き圧力、回転速度の4つのパラメータをリアルタイムで記録します。 107 の線形ゾーンによるデジタル化の結果は、表層堆積物 (盛土、黄土、砂利質土壌)、泥岩、シルト質泥岩、砂岩、細かい砂岩を含む掘削された地質材料の空間分布を表します。 0.018 ～ 1.905 m/min の範囲で変化する一定の掘削速度は、掘削された地質材料の現場でのコアリング抵抗を示します。 さらに、一定の掘削速度により、土壌から硬い岩までの強度品質を識別できます。 6 つの基本強度品質等級の厚さ分布は、すべての堆積岩と 7 つの土と岩の個々の種類ごとに示されています。 この論文で決定された原位置強度プロファイルは、掘削孔に沿った地盤材料の原位置機械的挙動を評価および評価するために使用でき、地層および地下構造の空間分布を決定するための新しい機械ベースの評価を提供できます。 同じ地層でも深さが異なると機械的挙動が異なる可能性があるため、これらは重要です。 この結果は、デジタル掘削データによる継続的な現場機械プロファイリングのための新しい定量的測定を提供します。 この論文の発見は、現場地盤調査の改善とアップグレードのための新しく効果的な方法を提供する可能性があり、研究者や技術者に現在の掘削プロジェクトの事実データをデジタル化して利用するための新しいツールと貴重な参考資料を提供することができます。

掘削、特に油圧回転コア掘削は、固体地球上の地球物理学的および地質学的研究にコアサンプルと関連情報を提供するための一般的かつ不可欠かつ重要な作業です1。 世界中の固体地球観測所のデジタル化が進む中、関連する掘削情報はますます学際的な研究の焦点となっています2。 フリンチャムら。 は、地震波屈折データと水圧回転コアリングプロセスからのコアサンプルの物理的状態を使用して、花崗岩の尾根の下の地下構造を推測しました3。 アレンら。 100.6メートルの掘削孔に沿ったコアサンプルの実験室試験結果により、断層コアと損傷ゾーンの両方を覆う厚さ30メートルの変質ゾーンの存在が明らかになりました4。 掘削孔から抽出されたコアサンプルの実験室測定は、ダウンホールの機械的および地球物理的特性の変化を定量化するために広く使用されています5、6、7。

しかし、多くの掘削孔の実験室コア測定といくつかの現場試験は、特に地球物理学研究がしばしば焦点を当てている一部の複雑な地質環境下では、法外に費用がかかり、物流上困難になる可能性があります3。 実際、掘削自体も地質材料特性の現場測定とみなすことができます8、9、10。 掘削プロセスの副産物としての掘削速度（または貫通速度）などの掘削パラメータに関する大量の事実データは収集および活用されていません。 機械的および地球物理学的情報が含まれる場合があります。 事実データを使用した掘削プロセスのデジタル化は困難ですが、固体地球の研究には有望です。

何人かの研究者は掘削情報の研究に焦点を当てました。 リゾら。 彼らは、ドリル穴からのデジタル電気信号を使用して透水係数の分布を特定しました11。 現場のひずみ情報は、4 ゲージのボアホールひずみ計 (FGBS)12 によって監視および分析されました。 掘削中測定（MWD）技術は、石油および鉱山の科学および工学において、貫通速度、推力圧力、および回転速度の掘削パラメータを測定するために使用されました13、14、15。 ユエら。 掘削プロセスモニタリング（DPM）技術を発明し、事実データの測定と分析におけるリアルタイムシリーズ手法を開発しました10、16。