油井管（OCTG）

油井管（OCTG） は、特定の用途に応じた荷重条件にさらされるドリルパイプ、ケーシング、チューブで構成されるシームレス圧延製品のファミリーです。(深井戸の概略図については図 1 を参照)。

の ドリルパイプ ドリルビットを回転させ、掘削液を循環させる、継ぎ目のない重いチューブです。長さ 30 フィート (9 メートル) のパイプ セグメントがツール ジョイントで連結されています。ドリル パイプは、掘削による高トルク、自重による軸方向の張力、掘削液の排出による内部圧力に同時にさらされます。さらに、これらの基本的な荷重パターンに、非垂直または偏向掘削による交互の曲げ荷重が重なる場合があります。
ケーシングパイプ ボーリング孔の内側にはケーシングが敷かれています。ケーシングは、自重による軸方向の張力、流体の排出による内部圧力、周囲の岩石層による外部圧力を受けます。ケーシングは、特に、汲み上げられた油やガスのエマルジョンによる軸方向の張力と内部圧力にさらされます。
チューブは、油井から石油やガスを輸送するパイプです。チューブセグメントは通常、約 30 フィート (9 メートル) の長さで、両端にねじ接続があります。

酸性使用条件下での耐食性は、特にケーシングとチューブにとって非常に重要な OCTG 特性です。

一般的なOCTG製造プロセスには以下が含まれます（すべての寸法範囲は概算です）

外径 21 ～ 178 mm のサイズに対応する連続マンドレル圧延プロセスとプッシュベンチプロセス。
外径140～406mmのサイズのプラグミル圧延。
外径 250 ～ 660 mm のサイズのクロスロールピアシングおよびピルガーローリング。
これらのプロセスでは、通常、溶接パイプに使用されるストリップおよびプレート製品に慣例的な熱機械加工処理ができません。したがって、合金含有量を増やし、焼き入れや焼き戻しなどの適切な熱処理を組み合わせて、高強度のシームレスパイプを製造する必要があります。

図1. 深井戸完成の概略図

パイプの肉厚が厚くても完全なマルテンサイト組織という基本要件を満たすには、良好な焼入れ性が必要です。従来の熱処理可能な鋼で良好な焼入れ性を実現するために、Cr と Mn が主な合金元素として使用されています。ただし、良好な硫化物応力割れ (SSC) 耐性の要件により、それらの使用が制限されます。Mn は連続鋳造中に偏析する傾向があり、大きな MnS 介在物を形成して水素誘起割れ (HIC) 耐性を低下させる可能性があります。Cr レベルが高いと、粗い板状の形態を持つ Cr7C3 析出物が形成され、水素コレクターおよび亀裂イニシエーターとして機能します。モリブデンとの合金化により、Mn および Cr 合金化の制限を克服できます。Mo は Mn および Cr よりもはるかに強力な硬化剤であるため、これらの元素の量を減らしてもその効果を簡単に回復できます。

従来、OCTG グレードは炭素マンガン鋼 (強度レベル 55 ksi まで) または Mo を含むグレード (0.4% Mo まで) でした。近年、深井戸掘削や腐食攻撃を引き起こす汚染物質を含む貯留層により、水素脆化や SCC に耐性のある高強度材料に対する強い需要が生じています。高度に焼き入れされたマルテンサイトは、高強度レベルで SSC に最も耐性のある構造であり、0.75% は降伏強度と SSC 耐性の最適な組み合わせを生み出す Mo 濃度です。