ドリルパイプ

ドリルパイプは、掘削装置で使用される中空の薄壁の鋼鉄またはアルミニウム合金製のパイプです。中が空洞になっているため、掘削流体がビットを通して穴に送り込まれ、環状部に戻ります。さまざまなサイズ、強度、壁厚がありますが、通常は長さが 27 ～ 32 フィートです (範囲 2)。最大 45 フィートのより長い長さのものもあります (範囲 3)。

背景

ドリルステムは、地殻の深さ数マイルを超える長さにわたって掘削トルクを伝達するように設計する必要があり、また、内部と外部（またはその逆）の圧力差に耐えることができ、さらに、より深いコンポーネントの総重量を支えるのに十分な強度を備えている必要があります。深い井戸の場合、これには高価な焼き入れ鋼管が必要であり、所有者は井戸の完成後にそれらを再利用するためにかなりの労力を費やします。

使用済みのドリルステムは、現場または現場外で検査されます。検査現場では、超音波テストや球面計に似た改良型機器を使用して金属疲労による欠陥を特定し、将来の掘削中にドリルステムが破損するのを防ぎます。ドリルパイプは、ほとんどの場合、プレミアムクラスと見なされ、残体壁 (RBW) が 80% です。検査で RBW が 80% 未満であると判断されると、パイプはクラス 2 または「イエローバンド」パイプと見なされます。最終的に、ドリルパイプはスクラップとして等級付けされ、赤いバンドでマークされます。

ドリルパイプは、ドリルストリング全体の一部です。ドリルストリングは、ドリルパイプと、ビットに最も近い管状の部分であるボトムホールアセンブリ(BHA) の両方で構成されます。BHA は、より厚い壁の重量級ドリルパイプ (HWDP) と、外径が大きく、ドリルビットに重量を与え、掘削アセンブリに剛性を与えるドリルカラーで構成されます。その他の BHA コンポーネントには、泥モーター、掘削中測定 (MWD) 装置、スタビライザー、およびさまざまな特殊なダウンホールツールが含まれます。ドリルステムには、ドリルストリング全体と、上部のドリルパイプに回転とトルクを与えるケリーが含まれます。

掘削リグの図については、「掘削リグ（石油）」を参照してください。

製造工程

現代のドリルパイプは、ボックスツールジョイント、ピンツールジョイント、チューブの少なくとも 3 つの個別の部品を溶接して作られています。ドリルパイプ製造業者は、製鉄所からグリーンチューブを受け取ります。次に、チューブの端を据え込み、端の断面積を増やします。チューブの端は、外部据え込み (EU)、内部据え込み (IU)、または内部および外部据え込み (IEU) することができます。標準的な最大据え込み寸法は API 5DP で指定されていますが、据え込みの正確な寸法は製造業者の専有物です。据え込み後、チューブは熱処理プロセスを経ます。ドリルパイプの鋼は、一般的に、高い降伏強度 (135 ksi が一般的なチューブの降伏強度) を達成するために焼き入れおよび焼き戻しされます。

ツールジョイント (コネクタ) も、製造元ではグリーンチューブとして受け取ります。焼き入れおよび焼き戻し熱処理の後、ツールジョイントはボックス (メス) およびピン (オス) ネジに切断されます。ツールジョイントの最小降伏強度 (SMYS) は、通常、チューブの 135 ksi ではなく 120 ksi です。通常、ツールジョイントはチューブよりも硬いため、接合部で疲労破壊が発生する可能性が高くなります。接続部の SMYS が低いほど、疲労耐性が高くなります。強度の高い鋼は、通常、より硬く、より脆いため、ひび割れが発生しやすく、その後の応力亀裂の伝播が起こりやすくなります。

チューブとツールジョイントは、回転慣性またはダイレクトドライブ摩擦溶接を使用して溶接されます。ツールジョイントが高速回転している間、チューブは固定されています。次に、ツールジョイントが回転している間、ツールジョイントはチューブのアップセット端にしっかりと押し付けられます。この相互作用中の熱と力によって、2 つが溶接されます。「ラムホーン」または余分な材料が除去されると、溶接線は顕微鏡でしか見えなくなります。慣性摩擦溶接は、従来の実証済みの方法です。ダイレクトドライブ摩擦溶接は、1 秒間に最大 1,000 回制御および監視されるため、完全な熱処理、焼き入れ、焼き戻しの手順を必ずしも必要としない高品質の溶接が実現します。

参考文献

アンダーソン、ロバート O. (1984)。石油産業の基礎。ノーマン、オクラホマ：オクラホマ大学出版局。ISBN 0-585-19475-0。 ドリルステムの設計と動作限界に関する推奨プラクティス。ノーマン、オクラホマ：アメリカ石油協会。1998 年。