ドリルパイプ

ドリルパイプとは何ですか?

ドリルパイプ 石油やガスの掘削に使用されるドリル ストリングスの重要なコンポーネントです。これは、地表からドリル ビットまで伸びる長い管状のパイプで、構造的なサポートを提供しながら、掘削流体 (泥) と機械力をビットに伝達します。

ドリルパイプの機能は何ですか?

掘削流体の輸送ドリルパイプは掘削流体の導管として機能し、ドリルビットの冷却と潤滑、岩石切削物の除去、坑井圧力の維持に不可欠です。
回転運動の伝達ドリルパイプは、地表の回転テーブルまたはトップドライブからの回転運動をドリルビットに伝達し、ビットが岩に穴を開けることを可能にします。
構造的サポートの提供: ドリルストリングに強度と剛性を追加し、地下の地層を貫通する際にドリルビットやその他のコンポーネントをサポートします。
接続コンポーネントドリルパイプは、ドリルカラー、スタビライザー、その他のダウンホールツールを含むドリルストリングのさまざまな部分を接続し、地表から井戸の底まで達する連続アセンブリを形成します。

ドリルパイプにはいくつの種類がありますか?

標準ドリルパイプ
材料: 通常は、AISI 4145H などの高強度鋼または同等グレードで作られています。
デザインドリルカラーに比べて壁が薄く、軸方向およびねじり応力に耐える高い引張強度を備えています。
重量ドリルパイプ（HWDP）
材料: 標準のドリルパイプに似ていますが、壁が厚く、重量が重くなるように設計されています。
デザイン: 標準のドリルパイプとドリルカラー間の移行部として使用され、追加の重量と安定性を提供します。
プレミアムドリルパイプ
材料: 機械的特性を強化した高級鋼または合金で作られています。
デザイン: パフォーマンスと耐久性を向上させる高度な製造プロセスと処理を採用しています。
非磁性ドリルパイプ
材料: 坑内磁気ツールとの干渉を避けるため、非磁性合金で作られています。
デザイン: 磁気干渉を最小限に抑える必要があるアプリケーションで使用されます。

ドリルパイプの仕様と設計は何ですか?

外径（OD）: 井戸の要件と掘削条件に応じて、通常は 2 7/8 インチから 5 1/2 インチの範囲になります。
内径（ID）: 内径により掘削液の循環が可能となります。
壁の厚さ: 強度と重量のバランスを維持しながら、掘削中に発生するストレスに耐えるように設計されています。
長さ: 標準的な長さは通常、ジョイントあたり 30 ～ 40 フィートですが、運用上のニーズに応じてカスタムの長さが使用される場合もあります。
スレッド接続: ドリルパイプは、API (米国石油協会) ねじやプレミアムねじなどのねじ接続を使用して接続され、安全で漏れのない組み立てを保証します。

ドリルパイプの接続とは何ですか?

1. REG（レギュラースタイル接続）

レギュラー スタイル接続 (REG) は、内側のアップセット ドリル パイプを接続するために設計されています。この接続は外径が最も小さいため、内側のドリル パイプの直径はドリル パイプの太い部分よりも小さく、ドリル パイプの太い部分の内径は内径よりも小さくなります。REG 接続は、掘削作業でのビット接続に使用されます。

アメリカ石油協会 (API 5CT) は、ビット接続に対する特殊な用途と適合性のため、REG 接続のすべての仕様を保持しています。

その設計はビット接続の独自の要件と課題に適合しており、多くの掘削専門家に好まれる選択肢となっています。

ドリルビットは掘削ストリングの端にあるため、REG 接続では他の接続タイプと比較してドリルパイプのねじ山の応力集中が軽減されます。これにより疲労破損のリスクが軽減され、全体的な信頼性が向上します。

REG 接続は主にビット接続用であるため、他の掘削アプリケーションや機器構成には適さない場合があります。特殊な設計のため、他の接続タイプと比較すると汎用性が制限されます。

接続構成により、REG 接続を使用する場合、掘削パイプの直径は厚くなった部分の内径よりも小さくなります。これはビット接続では大きな問題にならないかもしれませんが、特定の掘削シナリオでは流体の流量と圧力定格に影響を与える可能性があります。

2. IF（内部フラッシュ接続）

内部フラッシュ (IF) 接続は外径が大きく、外部アプセットまたは内部と外部の厚くなったドリルパイプを接続します。この接続により、パイプ本体の直径と同一またはほぼ等しい内径のドリルパイプジョイントが形成されます。

IF 接続の主な利点の 1 つは、一貫した内径です。これにより、流体の流量が向上し、掘削作業中の制限や閉塞のリスクが軽減され、効率が向上します。

ただし、応力集中の可能性は IF 接続の顕著な欠点です。接続の設計、特に三角形の歯の設計により、局所的に高応力が生じる可能性があります。これにより、時間の経過とともに疲労破損のリスクが高まり、接続の完全性と信頼性が損なわれる可能性があります。

IF 接続に関連する応力集中の問題と、より新しく改良された接続設計の開発により、アメリカ石油協会 (API) は IF 接続を置き換えました。

3. FH（フルホール接続）

フルホール (FH) 接続は、内側と外側の厚くなったドリルパイプを接続し、厚くなった端部の直径と一致する内径を持つドリルパイプジョイントを形成します。接続の内径と外径は、ドリルパイプの内径よりも小さくなっています。

FH 接続には、V-0.065、V-0.05、V-0.040 の 3 つの異なるねじ仕様が用意されており、さまざまな掘削要件と条件に対応するオプションを提供します。この汎用性により、さまざまな掘削作業で広く使用され、ドリル カラーやビットなどの柔軟性と適応性を実現します。

FH 接続の制限の 1 つは、パイプの内径に比べて内径が小さいことです。これは多くの掘削作業では大きな問題にならないかもしれませんが、掘削流体の流量に影響を与える可能性があります。

また、3 つの異なるモデルが提供されているにもかかわらず、FH 接続には他のドリル パイプ接続よりもねじ仕様が少なくなっています。そのため、特定の掘削条件や機器構成への適応性が制限される可能性があり、互換性とパフォーマンスを確保するには慎重な選択が必要です。

4. NC（番号付き接続）

番号付き接続 (NC) は、降伏強度が少なくとも 75,000 PSI 以上のドリル パイプ用に作られており、高強度ドリル パイプと呼ばれることもあります。堅牢な設計と互換性の要件のため、API では高強度ドリル パイプに NC 接続を使用することを推奨しています。

NC は、同じねじ指定のピンとボックスを結合するように設計されており、安全で信頼性の高い接続を保証します。グレード コードが一致している場合は交換可能であり、ねじピッチが類似しており、異なるねじに互換性があります。

NC10 から NC77 までの NC 接続は、さまざまな掘削要件と条件に合わせて、さまざまなサイズと構成を提供します。ねじれ、圧力、およびさまざまな掘削リグの動きに耐えるように設計されており、要求の厳しい掘削作業における耐久性と信頼性を保証します。

ただし、ねじの種類やピッチが一致しないと接続に問題が発生し、接続の整合性と信頼性が損なわれる可能性があります。そのため、ツール ジョイントの製造元に確認して、NC 接続とねじの種類の互換性を確認することが重要です。

NC 接続は汎用性が高く、幅広く使用されていますが、最小降伏強度が 75,000 PSI 以上の高強度ドリル パイプ用に設計されています。そのため、高強度の機器を必要とする特定の掘削作業にのみ適用されます。

ドリルパイプの用途は何ですか?

石油・ガス掘削回転式掘削作業で岩石層を掘削し、炭化水素貯留層に到達するために使用されます。
地質掘削: 土壌や岩石の状態を調べる地質調査に従事します。
井戸掘り: 地下水にアクセスするための井戸を建設するために使用されます。