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ボーリング孔とは、地面に垂直または水平に掘られた細い縦穴の ことです。ボーリング孔の深さは、わずか数フィートの浅い穴から、数百フィート、あるいは数千フィートもの深さまで伸びる人工的な縦穴まで様々です。ボーリング孔は、掘削井戸やチューブウェルによる水の汲み上げなど、さまざまな目的で建設されます。液体（石油など）、その他の液体（石油など）、または気体（天然ガスなど）の輸送に使用できます。また、地質調査、環境サイト評価、鉱物探査、温度測定、桟橋や地下ユーティリティの設置のためのパイロット孔、地熱設備、または二酸化炭素回収・貯留などの不要物質の地下貯蔵にも使用できます。
技術者や環境コンサルタントは、地盤調査や環境サイト評価（いわゆるフェーズII ESA）の一環として掘削されるあらゆる種類の穴を総称して「ボーリング孔」という用語を使用します。これには、土壌サンプル、水サンプル、岩石コアを採取するため、現場サンプリング装置を設置するため、あるいはモニタリング井戸やピエゾメーターを設置するために掘削される穴が含まれます。ボーリング孔から採取されたサンプルは、物理的特性を調べたり、さまざまな化学成分や汚染物質の濃度を評価したりするために、多くの場合、研究所で試験されます。
一般的に、水井戸として使用される掘削孔は、垂直管（ケーシング）と井戸スクリーンを設置して、掘削孔の崩落を防ぐことで完成します。これはまた、地表からの汚染物質が掘削孔に侵入するのを防ぎ、設置されたポンプが砂や堆積物を吸い込むのを防ぐ効果もあります。石油や天然ガスの井戸も同様の方法で完成しますが、通常はより複雑な構造になっています。
代理変数（気候）で詳しく説明されているように、さまざまな深さでのボーリング孔温度測定値を効果的に「逆算」（行列方程式を解くための数学的公式）することで、過去の地表温度を推定することができます。
プラスチック製のPEXパイプで作られた熱交換器を備えた小径のボーリング孔の集合体は、天然岩盤の中に季節の変わり目に熱や冷気を蓄えるために使用できます。この技術は季節熱エネルギー貯蔵と呼ばれています。この技術に使用できる媒体は、砂利から岩盤まで多岐にわたります。ボーリング孔の数は数個から数百個まであり、実際の深さは50メートルから300メートル（150フィートから1,000フィート）に及んでいます。[ 1 ] [ 2 ]
ボーリング掘削には長い歴史があります。少なくとも漢王朝（ 紀元前202年 ～ 紀元後220年）の時代には、中国人は鉱業やその他のプロジェクトに深層ボーリング掘削を使用していました。イギリスの中国学者で歴史家のマイケル・ローウェは、ボーリングサイトは最大600メートル（2,000フィート）の深さに達する可能性があると述べています。[ 3 ] KSトムは掘削プロセスについて次のように説明しています。「中国の深層掘削方法は、掘削ツールを水牛や牛で回転させながら、梁に飛び乗ったり飛び降りたりしてドリルビットに衝撃を与えることで行われました。」[ 4 ]これは、1860年代にカリフォルニアで石油を抽出するために使用された方法と同じです（つまり、「彼女を蹴り倒す」）。 [ 4 ] [ 5 ]河北省興隆で発見された西漢王朝の青銅鋳造所の近くには、 100メートル（330フィート）の深さに達する広大な採掘エリアを持つ鉱山坑道がありました。坑道と部屋には、木製の枠、はしご、鉄製の道具が完備されていた。[ 6 ] [ 7 ]紀元前1世紀までに、中国の職人は鋳鉄製のドリルビットを作り、掘削者は最大1,500メートル（4,900フィート）の深さのボーリング孔を掘削することができた。[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]西暦11世紀までに、中国人は最大900メートル（3,000フィート）の深さのボーリング孔を掘削することができた。ボーリング孔の掘削は時間がかかり、長期間を要するものであった。孔の深さが様々であったため、1つの井戸の掘削にはほぼ10年かかることもあった。[ 4 ]ヨーロッパと西洋が古代中国のボーリング孔掘削技術に追いつき、匹敵するようになったのは19世紀になってからのことであった。[ 10 ] [ 5 ]
長年にわたり、世界最長の掘削孔はロシアのコラ超深度掘削孔でした。2011年から2012年8月までは、ロシアのサハリン島沖にある長さ12,345メートル（40,502フィート）のサハリン-IオドプトゥOP-11井戸が記録を保持していました。[ 11 ]チャイヴォZ-44延長リーチ井戸は、 2012年8月27日に世界最長の掘削孔の称号を獲得しました。Z-44の総測定深度は12,376メートル（40,604フィート）です。ただし、ERD井戸は、大きな水平変位のため、コラ掘削孔よりも浅くなっています。 2023年7月、中国は深井戸の掘削を開始した。1つは四川盆地で、深さ10,520メートル（34,510フィート）に達すると予想されており、もう1つはタリム盆地で、深さ11,100メートル（36,400フィート）が計画されている。[ 12 ] [ 13 ]
掘削作業員は、掘削リグまたは手動式リグを使用して掘削孔を掘削する。掘削孔を掘削するための機械や技術は、製造元、地質条件、および目的によって大きく異なる。海底掘削の場合、海底に支えられた浮体式ユニットまたはプラットフォームが掘削リグとして使用される。
特に発展途上国では、多くの井戸が今でも手作業で掘られています。掘削は、シャベル、つるはし、バールなどの基本的な道具を使った手作業から始まります。作業員は、円を描くように土を層ごとに掘り進め、きれいな形の穴を作ります。この作業は時間がかかり、大変な労力を要し、チームワークと連携が必要です。壁の崩壊を防ぎ、水質を確保するために、井戸はレンガ、石、コンクリートリングなどの材料で裏打ちされます。この補強により、井戸の構造が維持され、汚染を防ぐことができます。底には、堆積物が水に入り込むのを防ぐために、コンクリートの台やスラブが設置されることがあります。井戸の上部は、破片や汚染から保護するために蓋がされます。[ 14 ]
20世紀後半以降、アフリカでは掘削井戸が農村部における飲料水改善の主要な供給源の一つとなっている。アフリカ大陸における水不足の問題を解決するため、政府、利害関係者、国際機関、非政府組織は近年、農村部全体で掘削井戸プロジェクトに多額の投資を行い、水質の改善にも取り組んでいる。[ 15 ]
人口増加、国際開発目標達成に向けた取り組み、そして淡水源としての地下水の認識の高まりは、アフリカにおける掘削井戸の拡大を推進してきた主な要因または原動力である。