ケーシングストリング

掘削技術において、ケーシング ストリングとは、油田パイプを連結した長い部分で、坑井内に降ろされてセメントで固められます。ケーシング パイプの目的は次のとおりです。

• 掘削孔の崩壊を防ぐ
• 地層流体が制御不能な状態で掘削孔に流入するのを防ぐ（噴出）
• 掘削孔内の流体（生産された石油やガス、掘削泥など）が他の地層に流入するのを防ぐ

パイプ セグメント (「ジョイント」と呼ばれる) は、通常、長さが約 40 フィート (12 m) で、両端に雄ネジが付いており、カップリングと呼ばれる短い 2 本の雌ネジ付きパイプで接続されています。(一部の特殊なケーシングは、片方の端に雌ネジが直接機械加工された一体型で製造されています。)

アメリカ石油協会の仕様 5C3 は、外径 (OD) 4.5 インチ (11.43 cm) から 20 インチ (50.80 cm) までの 14 種類のケーシング サイズを標準化しています。^[1]この API 文書と関連する API 文書では、ねじ端仕上げ、壁厚 (さまざまな設計パラメータを満たすために各サイズでいくつかの厚さが用意されており、実際は 1 フィートあたりの標準公称重量によって間接的に指定されています。パイプが厚いほど重いのは明らかです)、および鋼材の強度と特定の化学的特性に関する標準も公布しています。さまざまな設計ニーズを満たすために、ほとんどの OD と壁厚の組み合わせで、40,000 ポンド/平方インチ (276 MPa) から 150,000 ポンド/平方インチ (1,034 MPa) の最小降伏強度までの範囲で「グレード」と呼ばれるいくつかの材料強度が用意されています。最後に、API 出版物では、縦方向の強度 (「ジョイント強度」) と内部 (破裂) および外部 (崩壊) の圧力差に対する耐性に関する最低限の性能を規定しています。

典型的なケーシングは、9-5/8" 53.5# P-110 LT&C Rg 3 と記述されます。外径、1 フィートあたりの重量 (53.5 lbm/ft、つまり壁の厚さは 0.545 インチ、内径は 8.535 インチ)、鋼鉄の強度 (降伏強度 110,000 psi)、端部仕上げ ("長いねじ山と結合")、およびおおよその長さ ("範囲 3" は通常 40 フィートから 42 フィート) を指定します。

ケーシングは、坑井に隣接する地層を保護または隔離するために敷設されます。一般に、1 つの穴サイズのセクションで地表 (または海底) から目標深度までのすべての地層を掘削することはできません。たとえば、淡水含有ゾーン (通常は地表近くにのみ存在) は、掘削後すぐに保護する必要があります。したがって、坑井はセクションごとに掘削され、坑井の各セクションは、ケーシングと呼ばれる鋼管で坑井孔の内側を覆い、このケーシング ストリングと坑井孔壁の間の環状空間 (または少なくとも下部) をセメントで充填することによって密閉されます。次に、次の坑井セクションの掘削が開始されますが、必然的に、新しく設置されたケーシングを通過するビットの直径が小さくなります。

ライナーとは、地表まで伸びないケーシング ストリングのことで、通常はその底から約 300 フィート (91 m) 以内の、以前のケーシング ストリングの内側に設置されたライナー ハンガーから吊り下げられます。明らかなコスト削減以外にも、ライナーを設置することで、井戸の上部でより大きなドリル パイプや生産チューブを使用できるようになります。(欠点は、ケーシングとライナーの重なり合う部分を圧縮セメントで固めて圧力シールするのが難しい場合があることです。)

遭遇する条件（地層の圧力勾配が異なるゾーンなど）に応じて、目標深度に到達するには 3 本または 4 本のケーシング ストリングが必要になる場合があります。ケーシングのコストは、井戸の総コストの 20 ～ 30% を占める可能性があり^[要出典]、失敗すると壊滅的な結果を招く可能性があります。したがって、井戸の要件を満たす経済的なケーシング プログラムを設計する際には、細心の注意を払う必要があります。