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井戸掘りとは、地下水、塩水、天然ガス、石油などの天然資源の抽出、地表から地下貯留層への流体の注入、地下構造の評価や監視のために地面に穴を掘る作業です。地下の物質の性質を調査するための掘削（たとえば金属鉱石の探索）は、ボーリング掘削と表現するのが最も適切です。
最も古い井戸は水井戸で、地下水位が地表に近づく地域で手で掘られた浅い穴で、通常は崩壊を防ぐために内部に石積みまたは木製の壁が張られていました。現代の掘削技術では長いドリルシャフトが使用され、掘削で掘るよりもはるかに狭く深い穴が作られます。
井戸の掘削は手作業でも機械でも行うことができ、必要な機器は非常に単純で安価なものから非常に高度なものまでさまざまです。
管理圧力掘削(MPD) は、国際掘削業者協会 (IADC) によって「坑井全体の環状圧力プロファイルをより正確に制御するために使用される適応型掘削プロセス」と定義されています。MPD の目的は、「坑内圧力環境の限界を確認し、それに応じて環状水圧プロファイルを管理すること」です。
歴史
最古の記録
井戸掘りに関する最も古い記録は、中国で紀元後347年に遡ります。[1]古代中国では、石油は「照明、荷車の車軸や水力式ドロップハンマーの軸受けの潤滑油、墨の炭素源、人間の傷や動物の疥癬の治療薬」として使われていました。 [2]古代中国では、紀元前1世紀までに深井戸掘削機が塩水井戸生産の最前線にありました。古代中国人は高度な沈下井戸を開発し、井戸掘削機を使用し、穴を開けておくために竹製の井戸カバーを使用した最初の文明でした。[3] [4]
現代
現代では、最初のローラーコーンの特許は回転式ロックビットに関するもので、1909年にアメリカの実業家で発明家のハワード・ヒューズ・シニアに与えられた。それは2つの連動するコーンから構成されていた。アメリカの実業家ウォルター・ベノナ・シャープは、ロックビットの開発においてヒューズと非常に緊密に協力した。このビットの成功により、シャープ・ヒューズ・ツール・カンパニーが設立された。1933年に2人のヒューズのエンジニア（そのうちの1人はラルフ・ニューハウス）は、3つのコーンを持つトリコンビットを発明した。ヒューズのトリコンビットの特許は1951年まで有効で、その後、他の会社が同様のビットを製造した。しかし、ヒューズは2000年になっても世界のドリルビット市場の40％を占めていた。多結晶ダイヤモンドコンパクト（PDC）ビットの優れた摩耗性能により、ローラーコーンビットの優位性は徐々に侵食され、今世紀初頭にはPDCドリルビットの収益がローラーコーンビットの収益を上回った。両方のビット タイプの技術は大幅に進歩し、耐久性と岩石の貫通速度が向上しました。これは、業界の経済性と、1930 年代のヒューズの経験的アプローチから、油圧およびカッター配置ソフトウェアの両方に対する現代のドメイン有限要素コードへの変化によって推進されました。
機械掘削におけるドリルビット
ドリルビットの選択に影響する要因には、地質の種類とリグの能力が含まれます。掘削された井戸の数が多いため、適切な選択を行うために、隣接する井戸の情報が最もよく使用されます。ドリルビットには、固定カッターとローラーコーンの 2 種類があります。固定カッタービットには可動部品がなく、岩のせん断、削り取り、または磨耗によって掘削が行われるビットです。固定カッタービットは、多結晶ダイヤモンドコンパクト (PDC)、グリットホットプレスインサート (GHI)、または天然ダイヤモンドのいずれかです。ローラーコーンビットは、より硬い地層用のタングステンカーバイドインサート (TCI)、またはより柔らかい岩用のミルド歯 (MT) のいずれかです。各タイプのドリルビットに使用される製造プロセスと複合材料により、特定の掘削状況に最適です。どのビットにも追加の機能強化を加えることで、ほぼすべての掘削状況で有効性を高めることができます。
ドリル ビットの選択における主な要因は、掘削する地層の種類です。ドリル ビットの有効性は、地層の種類によって異なります。地層には、軟質、中質、硬質の 3 種類があります。軟質地層には、未固結砂、粘土、軟質石灰岩、赤色層、頁岩が含まれます。中質地層には、ドロマイト、石灰岩、硬質頁岩が含まれます。硬質地層には、硬質頁岩、方解石、泥岩、チャート質石灰岩、硬質で研磨性のある地層が含まれます。
2006 年までは、市場シェアは主にHughes Christensen、 Security-DBS ( Halliburton Drill Bits and Services )、 Smith Bits ( Schlumbergerの子会社)、および ReedHycalog ( 2008 年にNational Oilwell Varcoが買収) の間で分割されていました。
2014年までに、ウルテラ（当時はESCO Corp.の子会社）とヴァレル・インターナショナル（スウェーデンのエンジニアリンググループ、サンドビックの子会社）は、米国のビット市場で合わせて約30％のシェアを獲得し、スミス、ハリバートン、ベーカー・ヒューズの歴史的優位性を侵食しました。2010年にスミスを買収したシュルンベルジェ[5]は、ドリルビットを他のツールやサービスとパッケージ化したことで2018年までに国際市場で優位に立つようになり、一方ウルテラ（プライベートエクイティファームのブラックストーン・エナジー・パートナーズとアメリカン・セキュリティーズが所有）はスタークの成長傾向を継続し、スピアーズ・リサーチ[6]とキンバーライト・リサーチによると、米国のドリルビットの市場シェアトップになりました。[7]
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井戸掘り用トリコンビット（中程度の摩耗） -
井戸掘削用PDCビット -
複数のトリコンビット -
トリコンビット -
ドリルビット -
ドリルビットが破損、左側のコーンの部分が欠けている -
泥ログインプロセスは、油井を掘削する際に岩相を調査する一般的な方法です。
ダルビットの等級の評価は、国際掘削業者協会 (IADC) が推進する統一システムによって行われます。石油技術者協会 / IADC 論文 SPE 23938 および 23940 を参照してください。PDC ビットも参照してください。
参照
- 手動井戸掘削方法
参考文献
- ^ Kristiina A. Vogt (2012 年 6 月 25 日)。『持続可能性の解明: レジリエントな環境と社会のための食料、エネルギー、水』。Routledge。p. 47。ISBN 978-1-136-53060-9
石油掘削の最初の記録は西暦347年に中国で記録された
。 - ^ Peter J. Golas (1999年2月25日)。中国の科学と文明：第5巻、化学と化学技術、第13部、鉱業。ケンブリッジ大学出版局。202ページ。ISBN 978-0-521-58000-7。
- ^ マニング、ジョン C. (1996)。応用水文学原理(第 3 版)。プレンティス ホール (1996 年 6 月 24 日発行)。p. 154。ISBN 978-0135655320。
- ^ グリーンバーガー、ロバート (2005)。古代中国の技術。ローゼン出版グループ。pp. 27。ISBN 978-1404205581。
- ^ 「StackPath」。OGJ。2010年2月22日。
- ^ 「レポート」。Spears Research。
- ^ 「MARKET SHARE REPORTS」. KIBERLITE RESEARCH . 2023年1月23日閲覧。
文献
- オーストラリア掘削産業訓練委員会 (1996)。掘削：方法、アプリケーション、管理のマニュアル(第 4 版)。CRC プレス。ISBN 978-1-56670-242-3。
外部リンク
- 掘削装置
- 自動車で井戸を掘る、ポピュラーサイエンス月刊誌、1919年2月、115-116ページ、Googleブックスでスキャン: https://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PT33
- シュルンベルジェ油田用語集
- 石油・ガス井掘削、米国労働省[1]
- アイルランドの井戸掘り [2]
- 「機械式モグラが曲がった井戸を掘る」ポピュラーサイエンス、1942年6月、94～95ページ
- 固定カッタービットへの新しいアプローチのエンジニアリング