特許 7264793 井戸の補修方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-04-17

(45)【発行日】2023-04-25

(54)【発明の名称】井戸の補修方法

(51)【国際特許分類】

   E21B 43/10 20060101AFI20230418BHJP

【ＦＩ】

E21B43/10

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2019206092

(22)【出願日】2019-11-14

(65)【公開番号】P2021080634

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-07-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000157108

【氏名又は名称】関東天然瓦斯開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123788

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100127454

【弁理士】

【氏名又は名称】緒方 雅昭

(72)【発明者】

【氏名】前田 篤志

(72)【発明者】

【氏名】川向 晃

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孔二

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１５０４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２９３２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－１６７９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭３６－０２３７０７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特表２０１７－５００２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１０２６１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｂ １／００－４９／１０

Ｇ０１Ｎ １／００－ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

坑の内部にケーシングパイプが設けられ、前記坑の下部区間の坑壁と前記ケーシングパイプとの間に下部アニュラス部が、前記坑の上部区間の坑壁と前記ケーシングパイプとの間に上部アニュラス部が設けられ、前記上部アニュラス部と前記下部アニュラス部が遮水体によって仕切られ、前記上部アニュラス部に前記ケーシングパイプの内部空間に接続された接続配管が設けられた井戸を、前記上部アニュラス部のセメンチングを行うことによって補修する方法であって、
前記セメンチングを行うことは、
前記接続配管の前記内部空間との接続を遮断することと、
前記接続配管に前記上部アニュラス部と連通する開口を形成することと、
前記接続が遮断された前記接続配管にセメントを注入し、前記開口を通して前記上部アニュラス部に前記セメントを充填することと、を有する、井戸の補修方法。

【請求項2】

前記井戸は前記下部区間に生産層が位置する生産井であり、予め、前記生産井の近傍に位置する還元井から排出される還元水が前記生産井の上部アニュラス部に侵入しているか否かの評価を行い、前記還元水が侵入していると判断された場合に前記上部アニュラス部のセメンチングを行う、請求項１に記載の井戸の補修方法。

【請求項3】

前記井戸は前記下部区間に還元層が位置する還元井であり、予め前記遮水体の遮水性能の評価を行い、前記遮水性能が不良と判断された場合に前記上部アニュラス部のセメンチングを行う、請求項１に記載の井戸の補修方法。

【請求項4】

前記上部アニュラス部に、前記ケーシングパイプの内部空間と接続される他の接続配管が設けられており、
前記評価は、
前記他の接続配管の前記内部空間との接続を遮断することと、
前記他の接続配管に前記上部アニュラス部と連通する開口を形成することと、
前記還元井の水位を変動させることと、
前記他の接続配管の水位を測定することと、
前記還元井の水位と前記他の接続配管の水位の相関関係を求めることと、を有する、請求項２または３に記載の井戸の補修方法。

【請求項5】

前記評価は、
前記還元井の水位を変動させることと、
前記接続配管の水位を測定することと、
前記還元井の水位と前記接続配管の水位の相関関係を求めることと、を有する、請求項２または３に記載の井戸の補修方法。

【請求項6】

前記接続配管の前記開口は、前記接続配管の内部に挿入した高圧旋回ノズルから前記接続配管の内壁に高圧水を噴射することによって形成される、請求項１から５のいずれか１項に記載の井戸の補修方法。

【請求項7】

前記接続配管は前記ケーシングパイプとの接続部の近傍に曲がり部を有し、前記接続配管の前記接続を遮断することは、前記接続配管に前記曲がり部を通過しない部材を投入し、その後遮水材を前記接続配管に投入することによって行われる、請求項１から６のいずれか１項に記載の井戸の補修方法。

【請求項8】

前記接続の遮断は、前記ケーシングパイプとの接続部をパッカーで閉鎖し、その後遮水材を前記接続配管に投入することによって行われる、請求項１から６のいずれか１項に記載の井戸の補修方法。

【請求項9】

前記接続配管はガスリフト用吹込管である、請求項１から８のいずれか１項に記載の井戸の補修方法。

【請求項10】

前記上部アニュラス部のセメンチングを行った後、前記上部アニュラス部に注入されたセメントの遮水性能を評価し、前記遮水性能が不良と判断された場合に前記上部アニュラス部の別の場所にセメンチングを行う、請求項１から９のいずれか１項に記載の井戸の補修方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は井戸の補修方法に関する。

【背景技術】

【0002】

石油、天然ガスなどの採掘は通常、立坑に設置されたケーシングパイプを用いて行われる。具体的には、立坑を生産層の深さまで掘削し、生産層の位置に開口の形成されたケーシングパイプを立坑に設置する。このような井戸は生産井と呼ばれる。生産井からは、原油や天然ガスを含むとともに液体が採取される。液体の採取によって発生する可能性のある地盤沈下を防止するため、原油や天然ガスが分離された液体（還元水）が、生産井の近傍に設けられた還元井に戻されることがある。還元井は生産井と同様、立坑に設置されたケーシングパイプを備えており、還元水はケーシングパイプの還元層の位置に設けられた開口から還元層に注入される。還元層は、砂層、礫層などの透水性の高い地層で形成されている。還元井のコストを抑えるため、還元層は生産層の上方に設定される場合がある。

【0003】

生産井では、坑壁とケーシングパイプとの間に空間（アニュラス部）が形成されている。このため、還元水は還元層を通って生産井に達し、生産井のアニュラス部を通って上昇する可能性がある。同様に、還元井では、坑壁とケーシングパイプとの間に空間（アニュラス部）が形成されており、還元水は還元井のアニュラス部を通って上昇する可能性がある。このため、還元層の上方に清水層があると、還元水が清水層に混入し、還元水に塩分が含まれていると清水層を汚染する可能性がある。清水層は農業用水などとして用いられることがあり、清水層の汚染はできるだけ防止することが望ましい。

【0004】

従って、アニュラス部が還元水の清水層への侵入経路となることを防止するため、アニュラス部にセメントを充填することが望まれる。アニュラス部にセメントを充填する方法として、ケーシングパイプの内側からセメントを充填する方法が考えられる。特許文献１には、トンネルの背面の空洞にセメントと増量材と水とを含む主材を注入する方法が開示されている。トンネルの内部に可塑化材の供給装置と、主材と可塑化材を混合して注入材を作る混合装置と、注入材の注入管が設置され、注入材が注入管によってトンネルの背面の空洞に注入される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１２－１８０７２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に開示された方法を井戸に応用することでアニュラス部にセメントを充填することは、原理上可能である。例えば、セメントの供給設備を地上に配置し、アニュラス部に注入管を配置することでアニュラス部にセメントを充填することができる。しかし、ケーシングパイプにセメント注入用の穴をあける必要があること、注入管を穴に接続する必要があること、セメント注入後に穴を塞ぐ必要があることなど、多くの課題があり、現実的ではない。これに対し、アニュラス部にセメントの注入管を下ろし入れることができれば、アニュラス部に直接セメントを充填することが可能である。しかし、アニュラス部が狭隘である場合、注入管を下ろし入れることは困難である。

【0007】

本発明は、狭隘なアニュラス部にもセメントを充填することが可能な井戸の補修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】

【0008】

本発明の井戸の補修方法は、坑の内部にケーシングパイプが設けられ、坑の下部区間の坑壁とケーシングパイプとの間に下部アニュラス部が、坑の上部区間の坑壁とケーシングパイプとの間に上部アニュラス部が設けられ、上部アニュラス部と下部アニュラス部が遮水体によって仕切られ、上部アニュラス部にケーシングパイプの内部空間と接続された接続配管が設けられた井戸を、上部アニュラス部のセメンチングを行うことによって補修する方法である。セメンチングを行うことは、接続配管の内部空間との接続を遮断することと、接続配管に上部アニュラス部と連通する開口を形成することと、接続が遮断された接続配管にセメントを注入し、開口を通して上部アニュラス部にセメントを充填することと、を有する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、狭隘なアニュラス部にもセメントを充填することが可能な井戸の補修方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】生産井とその近傍に設けられた還元井とを示す概念図である。

【図2】第１の実施形態に係る生産井の補修方法の手順を示すフロー図である。

【図3】接続配管を閉塞し接続配管に穿孔する工程を示す概念図である。

【図4】遮水材の投入方法を示す概念図である。

【図5】接続配管に水位測定用の開口を形成する方法を示す概念図である。

【図6】第１の実施形態における侵入水の流れを示す概念図である。

【図7】接続配管にセメント注入用の開口を形成する方法を示す概念図である。

【図8】セメンチング工程を示す概念図である。

【図9】第２の実施形態に係る還元井の補修方法の手順を示すフロー図である。

【図10】第２の実施形態における侵入水の流れを示す概念図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の井戸の補修方法の実施形態について説明する。図１は、生産井１とその近傍に設けられた還元井２１とを示す概念図である。生産井１は天然ガスを採掘可能な井戸であり、生産井１の周囲には天然ガスを含む生産層４１が存在している。生産層４１から採取した液体を、天然ガス成分を除いた後に地中に戻すため、生産層４１の上方に還元層４２が設けられている。還元層４２に注入される液体を還元水という。還元層４２の上方には清水層４３が存在している。還元層４２と清水層４３は透水性の高い砂層ないし礫層であり、生産層４１と還元層４２の間及び還元層４２と清水層４３の間には透水性の低い層４４（例えば、シルトや粘土を主体とする泥岩層）が存在している。

【0012】

生産井１においては、生産層４１とその上層とを貫通する坑２が掘削され、坑２の内部にケーシングパイプ３が設けられている。生産層４１の上層、すなわち生産層４１と地表面Ｇとの間の層（以下、非生産層４５という）は上述の還元層４２や清水層４３を含んでいる。坑２とケーシングパイプ３は、生産層４１と非生産層４５とを貫通している。生産層４１の深さ位置では、ケーシングパイプ３の側壁に天然ガスを採取するための多数の開口４が設けられている。非生産層４５の深さ位置では、ケーシングパイプ３の側壁に開口４は設けられていない。坑壁５とケーシングパイプ３との間にはアニュラス部６（環状の空間）が設けられている。アニュラス部６の下部は通常、地下水が充填されており、アニュラス部６の上部は通常、空気層が形成されている。アニュラス部６の生産層４１の直上に、セメントなどの遮水性能の高い材料で形成された遮水体７が設けられている。遮水体７はアニュラス部６の一部を埋める環状の構造体であり、ケーシングパイプ３の設置時に設けられる。遮水体７はアニュラス部６を上部アニュラス部６Ａと下部アニュラス部６Ｂとに分割する。すなわち、坑２の下部区間の坑壁５とケーシングパイプ３との間に下部アニュラス部６Ｂが、坑２の上部区間の坑壁５とケーシングパイプ３との間に上部アニュラス部６Ａが設けられる。下部アニュラス部６Ｂは生産層４１と連通し、上部アニュラス部６Ａは還元層４２及び清水層４３と連通している。遮水体７は、生産層４１の天然ガスを含む液体が、アニュラス部６を通って還元層４２や清水層４３に流出することを防止する。これによって、天然ガスの採取効率を高め、且つ清水層４３の汚染を防止することができる。遮水体７はケーシングパイプ３の下部支持構造物としても機能する。地表面Ｇ付近にも遮水体８が設けられている。遮水体８はアニュラス部６の地下水が地上に流出することを防止するとともに、ケーシングパイプ３の上部支持構造物として機能する。

【0013】

還元井２１においては、還元層４２とその上層とを貫通する坑２２が掘削され、坑２２の内部にケーシングパイプ２３が設けられている。坑２２とケーシングパイプ２３は、還元層４２とその上層とを貫通している。還元層４２の上層は清水層４３を含んでいる。坑２２とケーシングパイプ２３は、還元層４２とその上層を貫通している。還元層４２の深さ位置では、ケーシングパイプ２３の側壁に還元水を還元層４２に注入するための多数の開口２４が設けられている。還元層４２の上層では、ケーシングパイプ２３の側壁に開口２４は設けられていない。坑壁２５とケーシングパイプ２３との間には生産井１と同様のアニュラス部２６が設けられている。アニュラス部２６の還元層４２の直上に、生産井１と同様の構造の遮水体２７が設けられている。遮水体２７はアニュラス部２６を上部アニュラス部２６Ａと下部アニュラス部２６Ｂとに分割する。すなわち、坑２２の下部区間の坑壁２５とケーシングパイプ２３との間に下部アニュラス部２６Ｂが、坑２２の上部区間の坑壁２５とケーシングパイプ２３との間に上部アニュラス部２６Ａが設けられる。下部アニュラス部２６Ｂは還元層４２と連通し、上部アニュラス部２６Ａは清水層４３と連通している。遮水体２７は還元井２１に注入された還元水がアニュラス部２６を通って清水層４３に流出することを防止する。これによって、還元水を還元層４２に閉じ込め、且つ清水層４３の汚染を防止することができる。遮水体２７はケーシングパイプ２３の下部支持構造物としても機能する。地表面Ｇ付近にも遮水体２８が設けられている。遮水体２８はアニュラス部２６の地下水が地上に流出することを防止するとともに、ケーシングパイプ２３の上部支持構造物として機能する。

【0014】

生産井１の上部アニュラス部６Ａには、ケーシングパイプ３の内部空間１１と接続された第１及び第２の接続配管９，１０が設けられている。第１及び第２の接続配管９，１０は塩ビ管で形成されている。第１及び第２の接続配管９，１０はケーシングパイプ３との接続部１４（図４参照）の近傍に曲がり部１２を有する、概ねＬ字型のパイプである。第１及び第２の接続配管９，１０はガスリフト用吹込管である。ガスリフト用吹込管はメタンなどのガスをケーシングパイプ３内に吹き込むために用いられる。生産層に遊離ガスが多く含まれる井戸では、遊離ガスの圧力がケーシングパイプ内で解放され、遊離ガスが膨張する。これによって、ケーシングパイプ内の液体の見掛けの比重が低下し、膨張したガスが上昇エネルギーを発生させる。このような井戸は、外部からのエネルギーの供給がなくても液体がケーシングパイプ内を上昇するため、自噴井と呼ばれる。これに対して、遊離ガスが少ない井戸あるいは遊離ガスがない井戸では上述の効果が得られないため、高圧のガスをケーシングパイプ内に吹き込み、自噴井と同様の状態を意図的に作り出している。このような井戸はガスリフト井と呼ばれる。生産井１が自噴井かガスリフト井かは掘削するまで不明であるため、生産井１にはガスリフト用吹込管が予め設けられている。ガスリフト用吹込管はケーシングパイプ３と比べて小径であり、一例では内径２５ｍｍ程度である。ガスリフト用吹込管はケーシングパイプ３にテープなどで固定され、ケーシングパイプ３の設置時にケーシングパイプ３とともに坑２内に吊り下ろされる。上部アニュラス部６Ａと下部アニュラス部６Ｂの径方向寸法はガスリフト用吹込管の設置スペースを考慮して決定されるため、一例では３０ｍｍ程度と非常に狭隘である。

【0015】

還元井２１にも、ケーシングパイプ２３の内部空間３１と接続された第１及び第２の接続配管２９，３０が設けられている。還元井２１の第１及び第２の接続配管２９，３０は生産井１の第１及び第２の接続配管９，１０と同様の構成を有している。還元井２１の還元能力は目詰まりなどによって低下することがある。還元井２１の第１及び第２の接続配管２９，３０は、こうした際に気体を注入することによって還元井２１を洗浄するために設けられている。第１及び第２の接続配管２９，３０を用いて気体を吹き込むと、還元井２１は生産井１と同様の挙動を示す。すなわち、還元層４２から流体が開口部２４を通じてケーシングパイプ２３に流れ込み、ガスリフトによって地上まで上がってくる。この際、開口部２４や還元層４２を目詰まりさせていた固体成分が剥離、上昇し、坑２２の外部に排出される。従って、還元井２１の第１及び第２の接続配管２９，３０もガスリフト用吹込管である。

【0016】

以上説明した生産井１及び還元井２１では、還元井２１に注入された還元水の一部が清水層４３に達し、清水層４３を汚染する可能性がある。還元水が清水層４３に達する経路として、２つの経路Ｐ１，Ｐ２が考えられる。第１の経路Ｐ１は、生産井１の近傍に位置する還元井２１に注入された還元水が、ケーシングパイプ２３の開口２４と下部アニュラス部２６Ｂと還元層４２とを通って、生産井１の上部アニュラス部６Ａに侵入し、生産井１の上部アニュラス部６Ａを通って、清水層４３に達する経路である。還元水は還元層４２以外の経路を通って生産井１に達することもあり得る。第２の経路Ｐ２は、還元井２１に注入された還元水が、ケーシングパイプ２３の開口２４と下部アニュラス部２６Ｂと劣化した遮水体２７とを通って、還元井２１の上部アニュラス部２６Ａに侵入し、還元井２１の上部アニュラス部２６Ａを通って清水層４３に達する経路である。これらの事態を防止するため、第１の実施形態では、生産井１の上部アニュラス部６Ａのセメンチングを行うことによって、生産井１を補修する。第２の実施形態では、還元井２１の上部アニュラス部２６Ａのセメンチングを行うことによって、還元井２１を補修する。以下、これらの実施形態について説明する。

【0017】

（第１の実施形態）
図２は生産井１の補修方法、すなわち第１の経路Ｐ１を遮断する方法の手順を示すフロー図である。生産井１の補修方法は、予め、還元水が生産井１の上部アニュラス部６Ａに侵入しているか否かの評価を行う工程（侵入水評価工程）と、生産井１の上部アニュラス部６Ａにセメンチングを行う工程（セメンチング工程）と、セメンチング評価工程と、セメンチング評価工程の結果に応じて実施する再セメンチング工程と、に分かれる。

【0018】

まず、侵入水評価工程について説明する。図３に示すように、第２の接続配管１０の下部に遮水材１３を投入し、ケーシングパイプ３の内部空間１１との接続を遮断する（ステップＳ１）。図４（ａ）には遮水材１３の投入方法を示している。予め、第２の接続配管１０に、曲がり部１２を通過しない寸法を有する部材５１を投入する。部材５１の材質や形状は特に限定されないが、本実施形態では塩ビ製の円柱片を用いている。部材５１は曲がり部１２に留まり、曲がり部１２の流路断面を局所的に減少させる。遮水材１３としては粒状のベントナイトを用いる。ベントナイトは水分を吸収することで膨張するため、遮水材１３として好適に用いることができる。ベントナイトの一部は曲がり部１２を通過し、ケーシングパイプ３との接続部１４からケーシングパイプ３に落下する可能性があるが、ベントナイトは徐々に曲がり部１２に蓄積し、最終的に円筒形の部材５１の周囲の隙間を埋める。

【0019】

図４（ｂ）には遮水材１３の他の投入方法を示している。まず、パッカー６１をケーシングパイプ３内に吊り下ろし、第２の接続配管１０のケーシングパイプ３との接続部１４をパッカー６１で閉鎖する。パッカー６１は気体によって膨張する膨張部６２と、膨張部６２を支持する支持部６３とを有し、気体は支持部６３に設けられた気体供給ライン（図示せず）を通って膨張部６２に供給される。気体によって膨張した膨張部６２は接続部１４を封鎖する。この状態で第２の接続配管１０の上部開口から遮水材１３を投入する。遮水材１３としてはセメントを用いることが好ましい。この際、予め、第２の接続配管１０の下部（鉛直部の曲がり部１２の直上）に後述の方法によって開口１０Ａを形成することが望ましい。第２の接続配管１０に存在している液体（第２の接続配管１０には接続部１４を通してケーシングパイプ３の内部空間１１の液体が侵入している）が開口１０Ａから排出されるため、セメントを効率的に第２の接続配管１０の下部に充填することができる。その後水を注入しセメントを押し込むことが好ましい。これは次に形成する水位測定用の開口１６をセメントで封鎖しないため、及び水位計１５の設置スペースを確保するためである。セメントが十分に硬化した後、膨張部６２の気体を抜き、パッカー６１をケーシングパイプ３から吊り上げる。図４（ａ）に示す方法は図４（ｂ）に示す方法と比べて、使用する設備が簡易であること、第２の接続配管１０に高い圧力を掛ける可能性が小さいこと、などの長所を持つ。図４（ｂ）に示す方法は図４（ａ）に示す方法と比べて、より確実に第２の接続配管１０の下部に遮水材１３を充填できるという長所を持つ。

【0020】

次に、第２の接続配管１０の遮水材１３で閉塞された部分より上方、且つ上部アニュラス部６Ａの水位Ｌ２より下方に水位測定用の開口１６を形成する（ステップＳ２）。上部アニュラス部６Ａの地下水が開口１６を通じて第２の接続配管１０に流入し、第２の接続配管１０の水位が上部アニュラス部６Ａの水位と一致する。第２の接続配管１０に水位計１５（図６参照）を挿入する。水位計１５で水位を測定することによって、上部アニュラス部６Ａの水位を測定することができる。

【0021】

第２の接続配管１０の開口１６は、第２の接続配管１０の内部に設置した高圧旋回ノズル７１から高圧水を噴射することによって形成される。図５に第２の接続配管１０に開口１６を形成する方法を示している。高圧旋回ノズル７１は高圧水を供給するホース７２に接続されている。地上からホース７２を第２の接続配管１０に挿入することによって、高圧旋回ノズル７１を第２の接続配管１０の内部の所定に深度に設置することができる。高圧旋回ノズル７１の深度は第２の接続配管１０に挿入されたホース７２の長さから知ることができる。上述のように第２の接続配管１０は塩ビ管で作成されているため、高圧水の圧力と噴射時間とを制御することで、側壁に容易に開口１６を形成することができる。以上の工程によって、ケーシングパイプ３の内部空間１１と接続されていた第２の接続配管１０は、ケーシングパイプ３の内部空間１１から遮断され、上部アニュラス部６Ａと連通する。なお、第２の接続配管１０のケーシングパイプ３の内部空間１１との接続を遮断する工程と、第２の接続配管１０に開口１６を形成する工程はどちらを先に実施してもよいが、水位測定用の開口１６が遮水材１３で閉塞されることを防止するため、前者の工程を先に実施するほうが好ましい。

【0022】

次に、侵入水評価、すなわち、侵入水が存在しているか、より具体的には、還元層４２に注入した還元水が生産井１の上部アニュラス部６Ａに侵入しているか否かの評価を行う（ステップＳ３）。図６（ａ）は還元井２１に注入された還元水が還元層４２を通って生産井１の上部アニュラス部６Ａに侵入している状況を示している。図６（ｂ）は還元井２１に注入された還元水が生産井１の上部アニュラス部６Ａに侵入していない状況を示している。前述の通り、第２の接続配管１０の水位Ｌ２は生産井１の上部アニュラス部６Ａの水位と一致している。上部アニュラス部６Ａの水位は、周辺の地層や地下水の分布状況に応じた所定の水位（自然水位）となっている。同様に、還元井２１のケーシングパイプ２３の水位Ｌ１も自然水位となっている。

【0023】

まず、還元井２１のケーシングパイプ２３に水を注入する。注入する水は特に限定されず、例えば地下水、水道水などの水を用いることができる。同時に第２の接続配管１０の水位を水位計１５で測定する。図６（ａ）に示すように、還元井２１のケーシングパイプ２３の水位の上昇（水位Ｌ１→Ｌ３）に伴って第２の接続配管１０の水位が上昇（水位Ｌ２→Ｌ４）すれば、生産井１の上部アニュラス部６Ａが、還元層４２を介して還元井２１と接続されていると判断される。図６（ｂ）に示すように、ケーシングパイプ２３の水位が上昇しても（水位Ｌ１→Ｌ３）、第２の接続配管１０の水位が不変、またはケーシングパイプ２３の水位変動に対してわずかな変動しか示さなければ、生産井１の上部アニュラス部６Ａが、還元層４２を介して還元井２１と接続されていないと判断される。図６（ｂ）に示す状況はいくつかの理由によって生じると考えられる。一例として、還元水は還元層４２を全方向に均一に拡散するのではなく、地層の透水係数の異方性や断層等の影響で、特定の方向に浸透することが考えられる。第２の接続配管１０の水位の上昇とケーシングパイプ２３の水位の上昇との間にはある程度の時間差が生じるため、還元井２１と生産井１の距離、地層の状況などを考慮して、ケーシングパイプ２３の水位を変動させてからしばらくの間水位計１５の測定を行うことが望ましい。

【0024】

さらに、ケーシングパイプ２３への注水を停止することで、ケーシングパイプ２３の水位を低下させることが望ましい。これは、ケーシングパイプ２３の水位の上昇が、降雨やそれに伴う地下水レベルの変動、地下水流量の変動などの自然現象によって生じている可能性があるためである。ケーシングパイプ２３の水位を上下に変動させることで、自然現象による水位の変動の影響を排除することができる。ケーシングパイプ２３の水位の低下に連動して第２の接続配管１０の水位が低下すれば、侵入水が存在しているとの判断の信頼性がより高められる。同様に、ケーシングパイプ２３の水位の低下が第２の接続配管１０の水位と連動していない場合、侵入水が存在していないとの判断の信頼性がより高められる。このように、還元井２１のケーシングパイプ２３の水位と第２の接続配管１０の水位の相関関係を求めることによって、還元層４２に注入した還元水が生産井１の上部アニュラス部６Ａに侵入しているか否かを評価することができる。

【0025】

侵入水が存在していると判断された場合、以下の方法によって生産井１の上部アニュラス部６Ａのセメンチング（セメンチング工程）を行う。侵入水が存在していないと判断された場合、生産井１の補修は不要であり、生産井１の上部アニュラス部６Ａのセメンチングは行わない。

【0026】

生産井１の上部アニュラス部６Ａのセメンチング工程について説明する。セメンチング工程には第１の接続配管９を用いる。図７に示すように、まず、第２の接続配管１０と同様の方法で第１の接続配管９に遮水材１７を充填し、第１の接続配管９とケーシングパイプ３の内部空間１１との接続を遮断する（ステップＳ４）。次に、第２の接続配管１０と同様の方法で、第１の接続配管９の遮水材１７で閉塞された部分より上方にセメント注入用の開口１８を形成する（ステップＳ５）。図示は省略するが、セメント注入用の開口１８は、第１の接続配管９の複数の深さ位置に設けることが好ましい。すなわち、ある深さ位置で高圧水の噴射によって開口１８を形成した後、高圧旋回ノズル７１の深さ位置を変え、再び同じ作業を行う。多数のセメント注入用の開口１８が形成されるため、セメントの充填効率が高められ、且つセメンチングの信頼性が向上する。セメンチングに要する時間も短縮される。以上の工程によって、ケーシングパイプ３の内部空間１１と接続されていた第１の接続配管９は、ケーシングパイプ３から遮断され、上部アニュラス部６Ａと連通する。

【0027】

次に、図８に示すように、第１の接続配管９にセメントを注入し、セメント注入用の開口１８を通して上部アニュラス部６Ａにセメントを充填する（ステップＳ６）。第１の接続配管９の開口１８の向きは特に限定されない。開口１８はケーシングパイプ３と対向していてもよいし、坑壁５と対向していてもよい。セメント注入用の開口１８から供給されたセメントは上部アニュラス部６Ａ内を沈降し、所定時間の経過後に固化し、上部アニュラス部６Ａの下部空間に新たな遮水体１９を形成する。セメントは第１の接続配管９のセメント注入用の開口１８を埋める程度の量を充填することが望ましい。これによって、セメントを上部アニュラス部６Ａの全周に行き届かせ、セメンチングの信頼性を高めることができる。セメントは第２の接続配管１０の水位測定用の開口１６に達しない程度の量を充填する。これによって、次に述べるセメンチング評価工程で第２の接続配管１０を再利用することができる。第１の接続配管９にセメントを注入した後、第１の接続配管９に水を注入することが好ましい。これによって、第１の接続配管９の内部のセメントを押し出すことができる。また、後述する再セメンチング工程で、第１の接続配管９を使って再びセメントを注入することができる。

【0028】

上部アニュラス部６Ａにセメントを充填した後、上部アニュラス部６Ａに注入されたセメント（遮水体１９）の遮水性能を評価する（セメンチング評価工程）（ステップＳ７）。この工程は、第２の接続配管１０を用いて、上述の侵入水評価（ステップＳ３）と同様の方法で行うことができる。還元井２１のケーシングパイプ２３の水位の変動に伴って第２の接続配管１０の水位が変動しなければ、セメント（遮水体１９）の遮水性能が良好であると判断され、生産井１の補修は終了する。セメント（遮水体１９）の遮水性能が不良と判断された場合は、上部アニュラス部６Ａの別の場所にセメンチングを行う（再セメンチング工程）（ステップＳ８）。具体的には、第１の接続配管９の、すでに形成したセメント注入用の開口１８の上部に、セメント注入用の新たな開口を形成し、同様の手順でセメンチングを行う。第１及び第２の接続配管９，１０の他に他の接続配管が設けられている場合は、他の接続配管を用いて同様の工程を繰り返してもよい。

【0029】

水位測定とセメンチングは同じ接続配管を用いて実施してもよい。例えば、第１の接続配管９を用いて上部アニュラス部６Ａの水位を測定し、同じ第１の接続配管９を用いて上部アニュラス部６Ａのセメンチングを実施してもよい。セメントは水位測定用の開口１６から注入することができる。水位測定用の開口１６がセメントで閉塞された場合は、第２の接続配管１０に水位測定用の開口を形成し、この開口を用いてセメンチング評価工程を実施する。あるいは、第２の接続配管１０を用いて上部アニュラス部６Ａの水位測定と上部アニュラス部６Ａのセメンチングを行ってもよい。

【0030】

（第２の実施形態）
次に、還元井２１の補修方法について説明する。図９は還元井２１の補修方法、すなわち第２の経路Ｐ２を遮断する方法の手順を示すフロー図である。還元井２１の補修方法は、予め、還元井２１の遮水体２７の遮水性能を評価する工程（遮水体の遮水性能評価工程）と、還元井２１の上部アニュラス部２６Ａにセメンチングを行う工程（セメンチング工程）と、セメンチング評価工程と、セメンチング評価工程の結果に応じて実施する再セメンチング工程と、に分かれる。セメンチング工程以降の工程は第１の実施形態とほぼ同様であるため、ここでは遮水体性能評価工程を中心に説明する。なお、図３，７，８には本実施形態で参照する符号を括弧書きで示している。

【0031】

まず、図３に示すように、第１の実施形態と同様にして、第２の接続配管３０の下部に遮水材３３を投入し、ケーシングパイプ２３の内部空間３１との接続を遮断する（ステップＳ１０１）。次に、第２の接続配管３０の遮水材３３で閉塞された部分より上方、且つ上部アニュラス部２６Ａの水位Ｌ２より下方に水位測定用の開口３６を形成する（ステップＳ１０２）。上部アニュラス部２６Ａの地下水が開口３６を通じて第２の接続配管３０に流入し、第２の接続配管３０の水位が上部アニュラス部２６Ａの水位と一致する。第２の接続配管３０に水位計１５を挿入する。水位計１５で水位を測定することによって、上部アニュラス部２６Ａの水位を測定することができる。第２の接続配管３０の開口３６は、第１の実施形態と同様、高圧旋回ノズル７１を用いて形成することができる。本実施形態においても、第２の接続配管３０のケーシングパイプ２３の内部空間３１との接続を遮断する工程と、第２の接続配管３０に開口３６を形成する工程はどちらを先に実施してもよい。

【0032】

次に、遮水体２７の遮水性能の評価、すなわち還元水が還元井２１の上部アニュラス部２６Ａに侵入しているか否かの評価を行う（ステップＳ１０３）。第２の接続配管３０の水位Ｌ２は還元井２１の上部アニュラス部２６Ａの水位と一致している。ケーシングパイプ２３は開口２４を介して下部アニュラス部２６Ｂと連通している。遮水体２７の遮水性能が不十分である場合、ケーシングパイプ２３の還元水が下部アニュラス部２６Ｂと遮水体２７を通って上部アニュラス部２６Ａに侵入する。遮水体２７の遮水性能が大幅に劣化している場合は、上部アニュラス部２６Ａの水位はケーシングパイプ２３の水位と一致することもあり得るが、遮水体２７の遮水性能がある程度維持されている場合、上部アニュラス部２６Ａの水位はケーシングパイプ２３の水位と一致していない可能性もある。

【0033】

まず、還元井２１のケーシングパイプ２３に水を注入し、第２の接続配管３０の水位を水位計１５で測定する。注入する水は特に限定されず、例えば地下水、水道水などの水を用いることができる。同時に第２の接続配管３０の水位を水位計１５で測定する。図１０（ａ）は還元井２１のケーシングパイプ２３の還元水が還元井２１の上部アニュラス部２６Ａに侵入している状況を示している。この図に示すように、ケーシングパイプ２３の水位の上昇（水位Ｌ１→Ｌ３）に伴って第２の接続配管３０の水位が上昇すれば（水位Ｌ２→Ｌ４）、ケーシングパイプ２３が、遮水体２７を介して上部アニュラス部２６Ａと接続されていると判断される。図１０（ｂ）は還元井２１のケーシングパイプ２３の還元水が還元井２１の上部アニュラス部２６Ａに侵入していない状況を示している。この図に示すように、ケーシングパイプ２３の水位が上昇しても（水位Ｌ１→Ｌ３）、第２の接続配管１０の水位が不変、またはケーシングパイプ２３の水位変動に対してわずかな変動しか示さなければ、還元井２１の上部アニュラス部２６Ａが、遮水体２７を介してケーシングパイプ２３と接続されていないと判断される。第２の接続配管１０の水位の上昇とケーシングパイプ２３の水位の上昇との間には、第１の実施形態よりは短いとはいえ、ある程度の時間差が生じるため、ケーシングパイプ２３の水位を変動させてからしばらくの間水位計１５の測定を行うことが望ましい。さらに、第１の実施形態と同様の理由から、ケーシングパイプ２３の水を抜き、ケーシングパイプ２３の水位を低下させてもよい。このように、ケーシングパイプ２３の水位と第２の接続配管３０の水位の相関関係を求めることによって、遮水体２７が十分な遮水性能を有しているか否かを評価することができる。

【0034】

遮水体２７の遮水性能が不良と判断された場合、第１の実施形態と同様の方法によって還元井２１の上部アニュラス部２６Ａのセメンチングを行う（ステップＳ１０４～Ｓ１０６）。遮水体２７の遮水性能が良好と判断された場合、還元井２１の補修は不要であり、還元井２１の上部アニュラス部２６Ａのセメンチングは行わない。還元井２１の上部アニュラス部２６Ａのセメンチングは第１実施形態と同様の方法によって行うことができる。さらに、上部アニュラス部２６Ａにセメントを充填した後、第１の実施形態と同様の方法によって上部アニュラス部２６Ａに注入されたセメント（新たな遮水体３９）の遮水性能を評価する（セメンチング評価工程）（ステップＳ１０７）。ケーシングパイプ２３の水位の変動に伴って第２の接続配管３０の水位が変動しなければ、セメント（遮水体３９）の遮水性能が良好であると判断され、還元井２１の補修は終了する。セメント（遮水体３９）の遮水性能が不良と判断された場合は、第１実施形態と同様の方法によって上部アニュラス部２６Ａの別の場所にセメンチングを行う（再セメンチング工程）（ステップＳ１０８）。本実施形態でも、水位測定とセメンチングは同じ接続配管を用いて実施することができる。

【0035】

上述の実施形態は以下の利点を有する。まず、本実施形態では、既存のガスリフト用吹込管を利用するため、ケーシングパイプ３，２３自体に穿孔する必要がない。このため、ケーシングパイプ３，２３の健全性に悪影響を及ぼすことがない。次に、本実施形態では、上部アニュラス部６Ａ，２６Ａに侵入する侵入水が存在しているか否かを予め評価している。侵入水が存在していないと判断されればセメンチングを行う必要がないため、無駄な工事を回避することができる。さらに、本実施形態では、セメンチング後に再度同様の評価を行っている。セメンチングが成功したか否かを知ることができ、不成功の場合は追加のセメンチングを実施することができる。

【符号の説明】

【0036】

１ 生産井
２，２２ 坑
３，２３ ケーシングパイプ
５，２５ 坑壁
６Ａ，２６Ａ 上部アニュラス部
６Ｂ，２６Ｂ 下部アニュラス部
７，８，１９、２７，２８，３９ 遮水体
９，１９ 第１の接続配管
１０，３０ 第２の接続配管
２１ 還元井
４１ 生産層
４２ 還元層
４３ 清水層
４５ 非生産層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】