SK Engineering
令和元年度 地熱井掘削監督者養成講座

掘削技術概論2020.1.21
エスケイエンジニアリング株式会社
⽇野 智之

令和元年度 地熱井掘削監督者養成講座1

はじめに2

 掘削現場に勤務する監督者は多くに業務を抱えているが、そのなかで掘削作業を進めるため、トラブル解決のための⽅針決定・判断と⾔う重要な責務が有ります。
 “指⽰”、”判断”には根拠が必要で、それを定量化できれば⼰の判断、指⽰に⾃信を持つことができ、かつドリリング クルーに対する説得⼒が増します。
 坑井トラブルを未然に防ぐには基本的な事項を確実に実施することが肝要です。基本事項のおさらいを⽬的とさせて貰います。

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アジェンダ

3⽬次
1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
2. ビット3. 傾斜掘り4. プレッシャー コントロール
5. ケーシング & セメンチング
6. 抑留 & 採揚

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(1) ドリルストリングの基本
ドリルストリングの役割

ドリルストリングは地上の回転駆動システムと坑底のビットを機械的結びつける。
その役割は⼤きく３つが挙げられる。
• 軸⽅向荷重の伝達とサポート – WOB• ねじり荷重の伝達とサポート – RPM• 坑内を綺麗にする、またビット冷却のため掘削流体を送る
ドリルストリングの構成• ケリー、サーフェス セーフティー バルブ• ドリルパイプ• ヘビーウエイト(ウォール) ドリルパイプ• ドリルカラー• スタビライザー、ローラー リーマー
• ドリリングジャー、ショックサブ、バンパーサブ、ジャンクバスケット、アクセレレーター等

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(1) ドリルパイプ

ドリルパイプ① ドリルパイプの役割• 掘削流体の導管• BHA(Bottom Hole Assembly)の吊り下げ• 地表から坑底のビットへの回転伝達

18°エレベーター
ショルダー② 構成部品• 鍛造鋼のシームレス、もしくは押出アルミニウム• ツールジョイントはシームレスパイプの両端に溶接されるボックス トング エリア

ハード フェイシング

③ ドリルパイプの種別
a. サイズ︓外径 2-3/8” – 6-5/8”
b. ⻑さ︓R-I 18ft(5.48m) - 22ft(6.7m)

R-II 27ft(8.2m) – 30ft(9.1m)
R-III 38ft(11.6m) – 45ft(13.7m)
c. グレード︓
グレード

Min. Yield Strength

Avg / Max Yield Strength

E-75

75,00085,000 / 105,000

X-95

95,000110,000 / 125,000

G-105

105,000

120,000 / 135,000

S-135

135,000

145,000 / 165,000※ ⻘数字は、1000psiの最⼩降伏強さ(Min. Yield Strength)を⽰す。

ピン トング エリア

35°エレベーター
ショルダー

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(1) ドリルパイプ
d. 重量︓パイプのサイズに応じて重量範囲が異なる
e. クラス︓
新管

名称の通りの新しいパイプ

プレミアム

パイプの⾁厚の80%以上の物

クラス２

パイプの⾁厚の70%以上の物

クラス３

パイプの⾁厚の70%未満の物※ 凹み、スリップエリアの機械的損傷、応⼒による直径の変形、腐⾷による切れ⽬および溝などのその他詳細についてはAPI RP 7Gの表24(使⽤済みドリルパイプの分類)に明記されている。

④ ドリルパイプアップセット• パイプとツールジョイントを接合する場所はパイプの⾁厚は増している。⾁厚を増すことで接合部におけるパイプの損傷の頻度を軽減している。
• ドリルパイプは、
 IE(Internal upset)︓OD同じ
 EU(External upset)︓ID同じ
 IEU(Internal and External upset

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(1) ドリルパイプ⑤ ツールジョイント• API(American Petroleum Institute_ア

メリカ⽯油協会)では、全てのツールジョ
イント(E、X、G、S)は使⽤されるドリルパイプの等級にかかわらず120,000psiのMin. Yield strength(最⼩降伏強度)を有する。
• APIではツールジョイントのTorsionalstrength(ねじれ強度)は管体のねじれ強度の最⼩80%に設定している。
• 締め付けトルクはピンIDまたはボックスODによって決定される。締め付けトルクはツールジョイントのねじれ強度の60%である。 締め付けトルクを決定するための式は、API RP7Gの付録から得ることができるが、少し複雑なので、ツールジョイントのボックスODおよびピンのIDから推奨される締め付けトルクを決定できるチャート(右表参照)が有る。

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(2) ヘビーウォール(ウエイト)ドリルパイプ••

ヘビーウォールドリルパイプ

ドリルパイプに⽐べ⾁厚でツールジョイントが⻑い
中央部にパッドが有る

ボックス トング エリア21”① ヘビーウォールドリルストリングの役割• ドリルパイプとドリルカラーの間に使⽤する• ドリルパイプの座屈を防⽌する• 圧縮状態で使⽤できる• 傾斜掘りで使⽤される• ドリルカラーの代替として使⽤できる• ドリルパイプを常に引っ張り状態に維持できる• ⼀般的にはWOBには使⽤されない

24”②ヘビーウォールドリルストリングは圧縮状態での使⽤• ヘビーウォールドリルストリングは引っ張りおよび圧縮状態で使⽤することが出来ると⾔われている• しかしながら、メーカーは12-1/4”坑より⼤きな坑径での圧縮状態での使⽤は推奨していない• 経験的には垂直井でも圧縮での使⽤は控えるべき
圧縮で使⽤される場合の経験則

18°エレベーター
ショルダー

ウエアセクション
アップセットノーマルサイズ27”

ピン トング エリア

ツールジョイントのOD + 6” ＞ 坑径 (or 2 x ツールジョイントOD ＞ 坑径)
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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(3) ドリルカラー① ドリルカラーの役割• ドリルストリングの座屈やねじれを防⽌する• 井⼾の⽅向性と傾斜をコントロールする• 井⼾をまっすぐに掘削する• 井⼾のドグレグ、キーシート、レッジ形成リスクを最⼩化する• ケーシングを計画深度まで降下出来る確率を上げる• ビットパフォーマンスの向上• 跳ね上がりの軽減• フィッシング、DSTの坑内機器の⼀部として使⽤する

ドリルカラー

APIドリルカラー サイズ

フィッシュネック

エレベーター リセス

スリップ リセス② ドリルカラーの種類• スリックドリルカラー、スパイラルフォ
リルカラー• 差圧抑留の可能性の有る地層を掘削する
場合は、設置⾯積を最⼩化したスパイラルタイプを選択する
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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(3) ドリルカラー③ ドリルカラーの接続• ドリルカラーは様々なドリルパイプと接続することが出来る• ショルダー部が流体の漏れを防⽌する唯⼀のシールである• 潤滑剤は銅ベースのドープを使⽤する• 接続部分がBHA全体のなかで最も弱い部分である• ドリルカラーの接続は引っ張り、圧縮のサイクルを経て曲げ応⼒を受ける• 不適切な締め付けトルク、不適切または不⼗分な潤滑剤によりゴーリン
グはすべての接続部の接続不良につながる④ ストレスリリーフ機能• ドリルカラーの接続部の応⼒は、ピンの根元とボックスの底部に集中する• ドリルパイプ本体は容易に曲がるため、その接続はDP本体よりも少ない曲げしか受けないが、ドリルカラーはドリルパイプよりもはるかに⾼い剛性を持つため、曲げ応⼒の殆どが接続部に集中する⇒ ストレスリリーフ機能(Stress Relief Groove / Bore Back)

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(3) ドリルカラー④ ストレスリリーフ機能• ストレスリリーフ機能は、疲労⻲裂を緩和する• ボアバックはボックス側の底部でストレス リリー

フ グルーブと同様の⽬的を果たす• ストレスリリーフ機能はNC-38以上で採⽤する必要がある• NC-38より⼩さい接続部では接続部の引っ張りおよびねじれ強さを弱める可能性があるためストレスリリーフ グルーブは推奨されていない• ロートルク フェイスを採⽤することで、通常の締め付けトルクでも通常のフェイスよりも圧縮応⼒を増加させる ⇒ 締め付けトルクを低くすることが可能、⼤きなODの接続で使⽤される⑤ ドリルカラーのねじれ限界• 通常ドリルカラーのトルクは、地上のDPの⽅が⾼いためドリルカラーの接続で制限を受けることはめったにない• APIが推奨する締め付けトルクは全ねじれ応⼒のパーセンテージで制限している

M/U Torque as % of total torque

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン(4) ドリルストリングの設計① ドリルカラーの選定原則• ドリルカラーの選択は、重量と剛性の２つの主要な要素で⽀配される• ⼀般的には、安全に降下出来る最も⼤きな外径のドリルカラーを選択することが良いとされる- 最適なWOBを与える- バックリング(座屈)を抑える為に最⼤の剛性を持たせる- スムーズな⽅向性- 周期的な移動が制限される(坑径とのクリアランスを狭い)• 可能な限り短いBHAにする

引っ張りニュートラル ポイント

圧縮デザイン WOB- 地上でのハンドリング時間の短縮(締め付け数の削減)- 差圧抑留の防⽌(坑壁との接触を最⼩化する)② BHAデザインの基本
BHA重量• 計画されたWOBに対して⼗分であること• 浮⼒を考慮しても⼗分であること• 傾斜を考慮しても⼗分であること• 軸⽅向の荷重のニュートラルポイント(中⽴点)がBHA内にあること※ 設計係数は会社のポリシーとして定めるが、⼀般的には1.15を使⽤* MW = sg

傾斜井の場合は上記DC⻑さをcos α(傾斜⾓)で割る
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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(5) Bending Strength Ratio(曲げ強度⽐)① Bending Strength Ratio• 接続部のピンに対するボックスの相対的な剛性
Zbox = box section modulus
Zpin = pin section modulus
D = ピン・ボックスの外径b = ピン端のボックスねじのねじ根元径
R = ピンの肩から1インチの3/4のピンねじ⼭のねじ根元直径D = 内径② 接続部のBSRの範囲
その他
⾼回転、柔らかい地層を掘削で⼩径のDCを使⽤の場
合(例 12-1/4”坑に8”) 2.25 – 2.75
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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン(6) ドリルパイプの設計① ドリルパイプの選定原則• サイズと重量・強度が適正であること• ⼀般的には可能な限りOD、IDが⼤きいものを選択する- 圧⼒損失が少ない、ビットに対し⼤きなハイドロリクスを与える• ⼀般的には可能な限りOD、IDが⼤きいものを選択する• 計画深度まで掘削可能であること• 全ての重量をサポートすること• 揚げ荷重を考慮しても⼗分な耐⼒があること• ⼗分な内圧、圧潰耐⼒があること---- (1)② 引っ張り設計

PDP

Tsur = 全重量
LDP = ドリルパイプの⻑さ
WDP = ドリルパイプの単位重量
LBHA = ドリルカラーの⻑さ
WBHA = ドリルカラーの単位重量

Ld

BHALBHA• ドリルストリングは、最⼩降伏強度に従って設計されていない!!!

ドリルパイプが降伏に達した場合ドリルパイプは、永久変形する• ドリルパイプの変形損傷を防⽌するために、APIでは最⼤許容設計
荷重(Pa)の使⽤を推奨(上記 (1)式の係数0.9を掛ける)• オーバープル マージンを⾒込む(抑留、揚げ荷重)※ 抑留した際は浮⼒は考慮しない

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン
(7) ドリルパイプの設計③ その他設計

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1. チューブラー & ドリルストリング デザイン

16(8) BHA接続の疲労による障害の防⽌
ドリルストリングの故障の⼤部分はBHAの接続の疲労によるものが多いと⾔われています。 これらのトラブルを減らすために何ができるか︖を理解し実⾏することが重要PROPERTIES• 耐性のあるBHA材料を指定する• 接続部の応⼒の緩和(Boreback box, stress relief)

RIG• 適切な締め付けトルク(ドープの摩擦係数, トルク, トングアングル, トルクゲージのキャリブレーション)• バイブレーション、バウンシングの軽減• ウォッシュアウトの早期検知(ツイストオフは10倍以上⾼くつく)

INSPECTION• 計画通りにインスペクションを実施する• ねじ部の探傷• ID と OD を測定して BSRを決定する

DESIGN(デザイン)• 適切なBSRを選択する• BHA を坑内で安定させる編成を選定する• 振動を抑制する対策を講ずる• 低い剛性⽐をもってBHAを設計する

ENVIRONMENT• 坑径が拡⼤するとより応⼒が掛かる(坑内安定)• 腐⾷速度を抑制する対策を講ずる(性質)

OPERATIONS(実作業)(検査/検収)(環境)

HAVE ʻPRIDEʼ IN YOUR DRILL STRING !
管理者(掘削技⼠)が確認すべきこと• 接続を戻した際にねじの乾燥、泥の付着が多い等
注意深く⾒る• 使⽤しているドープの摩擦係数を理解し、それに応じた締め付けトルクに調整すること(摩擦係数が1.0
では無い場合)• トルクゲージが校正されている事を確認すること• BHAの接続部のシール部、ベベル部に異常がない
ことを確認する• OD や IDに減⾁が無いか確認する

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2. ビット(1) ビットの分類

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2. ビット(2) ビットの種類(ローラーコーンビット)
Milled Tooth Bit

Insert Bit• タングステンカーバイドチッ
プの埋め込み• 硬岩向き• ⾼コスト• 中軟岩質ではチーゼル型（刃先が鋭い）インサートチップ• 硬岩質ではコニカル（円錐型）インサートチップ• Steel製のTooth• 軟岩向き• ジャンクやセメントの浚いにも適している• 低コスト• 焼⼊れやタングステン• カーバイド粉末によるToothの硬装• セルフシャープニング性

SoftMedium

Hard

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2. ビット(3) ベアリングの種類- ローラーベアリング• コロによるベアリング、低コスト、⾼荷重での耐久性は⼩さい• ノンシールド（泥⽔・固形分の浸⼊を防ぐ機構）でも機能できる- シールドローラーベアリング• シールドベアリングは、ローラーベアリングに⽐べ耐久性が⾼い- シールドジャーナルベアリング• ⾦属⾯によるベアリング、⾼コスト、耐久性⼤きいが、⾼速回転には向かず• シールがあって潤滑材に浸されてなければならない• ボディを⾁厚にし、頑丈に出来る
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2. ビット(4) IADCコード• 2つの分類スキームがあり、1つはローラコーン

ビット⽤であり、1つは固定カッタ(ダイヤモンド/PDC)ビット⽤である。
• それぞれの現⾏バージョンは、1987年にSPE(⽯油技術者協会)およびIADC (国際掘削請負業者協会)によって共同で導⼊された。
• 分類スキームは両⽅とも4つの⽂字を使⽤する。
ローラ・コーン・ビットの場合、これは3つの数字と1つの⽂字からなり、ダイヤモンド・ビットは1つの⽂字と3つの数字を使⽤する(ダイヤモンド・ビットは3番⽬の⽂字として1つの⽂字を使⽤することもできる)。

ローラーコーンビット

１桁⽬︓⻭の材料と⻑さ(数字1, 2, 3はMilled toothを⽰し数字が⼤きくなる程固い地層⽤ 数字4, 5, 6, 7, 8はInsertを有するビットで数字が⼤きくなる程固い地層向き)
2桁⽬︓硬度の細分化(数字1, 2, 3, 4は１桁⽬で決定された硬度を更に細分化)
３桁⽬︓軸受け、ゲージ保護(数字1〜7はベアリングのタイプとゲージの保護の有無を定義)
4桁⽬︓その他の特徴

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2. ビット(5) ビットの種類(PDCビット)-

多結晶の人工ダイヤモンドの薄板をBIT回転方向にアレンジして使用
軟質層で高掘進率長寿命が期待できる
衝撃や熱に弱い、硬質岩や火山岩に弱く、張り付きを防止する必要がある
ビット洗浄と冷却のために高フローレートが必要(6) ビットの種類(ナチュラルダイヤモンド ビット)
-研磨性あるいは硬質地層に使用される非常に高価
ダイヤモンドは650度で酸化、875度で黒鉛化するタービンとの併用

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222. ビット(7) ビットのパラメーター• WOB・RPM・Pump Rateの組み合わせ• パラメーターの範囲• 掘進率（ROP)を上昇させる組み合わせ- ドリルオフ テストの実施︓ビットのWOBとRPMの最適な組み合わせを確認し掘進率の最⼤化を図るために以下の場合に⾏われる。
- 新しいビットを降下した際- 地層に変化が有った際- ROPが低下した際• 最適なハイドロリクス(8) ビット使⽤後の評価

012345678

ゲージの測定コーン２点にゲージが当たる様にセットしたうえで、計測し、計測した値に2/3を掛けた値を使⽤する。

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3. 傾斜掘り(1) 傾斜掘り
ターゲットのX-Y座標と垂直深度、坑⼝位置のX-Y座標と標⾼、KOP、増⾓率、坑跡タイプが決まれば、⽬的⽅位、偏距（坑⼝〜ターゲットの⽔平距離）、沿⾓部の傾斜、増⾓終了点の座標を求める。その結果、必要なら、KOP、増⾓率、坑跡タイプを再検討する(2) 傾斜掘り計画計算⽅法
偏距＝D
垂直深度＝V
KOP＝K
増⾓率（°/30 m）＝ a曲率半径R＝（30×180）/（a×π）① 傾斜⾓度
φ＝COS－1《〔R（R－D）＋（V－K）｛（V－K）2＋D2－2DR｝1/2〕/〔（R－D）2＋（V－K）2〕〕② 増⾓終了点
垂直深度︓VD＝K＋Rsinθ
偏距︓MD＝R（1­COSθ）
掘削深度︓DD＝K＋Rθ（ラジアン）③ 全掘削深度
TD＝K＋Rθ＋（V­VD）／COSθ令和元年度 地熱井掘削監督者養成講座

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3. 傾斜掘り(3) ダウンホール モーター••

パワーセクションに泥⽔が流れるとモーターが回りビットが回転する。
モーターはパワーセクションに流れる泥⽔の流量とモーターの回転数が⽐例する- モーターにおける圧⼒損失はトルクに⽐例する
泥⽔の流れの⾺⼒ HP = P×Q÷1,714

P:モーターでの圧⼒損失回転の⾺⼒ HP = 0.001396 × T × N

Q:モーターに流れる泥⽔の流量 [gpm][psi]T:モーター（ビット）に⽣じるトルク [kg・m]
N:モーターの回転数 [rpm]⇒ ビットが地層を掘り始めるとポンプ圧が上昇する。

•リアクティブ トルク(反動トルク)
RT＝t／443（lDP／JDP＋lHW／JHW＋lDC／JDC）×k

RT︓反動⾓［deg］
l︓各ドリルストリングスの⻑さ［m］
t︓ダウンホールモーターのトルク［ft-lb］（各カタログの諸元から求める）
J︓各ドリルストリングの極モーメント
J＝π／32（OD［in］4­ID［in］4）
k︓補正係数
坑内状況に応じて適当な値を代⼊する。
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3. 傾斜掘り(4) 傾斜⽅位測定••

MWD(Measurement WhileDrilling)と⾔われるシステムを⽤いることが⼀般的
マッドパルステレメトリは、流体経路の収縮または開放であり、流体の流れに瞬間的な変化を引き起こします。 流体流路の収縮または開⼝により、表⾯の直⽴型圧⼒マニホールド内の圧⼒変換器で検出できる圧⼒変化が発⽣する。

(5) 北の取り扱い「北」には次の3種類がある•••

磁北（MN）︓
真北（TN）︓座北（GN）︓

磁⼒線の向き北極点の向き
地図上での北ATN = AGN + G

ATN = AMN + D
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3. 傾斜掘り(6)スタビライザーの配置を変えた傾斜のコントロール
スタビライザーの配置を変えた傾斜のコントロール- ビット直上に置かれたスタビライザーはピボット(軸)として機能し、スタビライザーの上のドリルカラーはレバーとして機能する- WOBを与えることでドリルカラーが曲がり、ビットが⽳に強く押し付けられ傾斜が形成される傾を作り出す- 3つの基本概念がある* ⾓度を構築する⽀点原理* ⾓度を保持する安定化原理* ⾓度を落とす振り⼦の原理** ⽅位の制御は困難

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3. 傾斜掘り(6)スタビライザーの配置を変えた傾斜のコントロール
増⾓編成

沿⾓編成

減⾓編成

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4. 圧⼒コントロール(1) 圧⼒のコントロール⽅法
圧⼒コントロール⽅法は⼤きく分けて以下の３種
類-アンダーバランス
MPD(マネージド プレッシャー ドリル)
⽐重を付けた泥⽔の使⽤(2) MPD
CBHP法︓• 掘進中は泥⽔の循環により、坑底には背圧が作⽤している状態ですが、循環を停⽌すると、この分の背圧がなくなる。掘削ウィン
ドウの狭い環境で掘削している場合は、この背圧分がなくなるだ
けでキック（泥⽔の⽔頭圧が不⾜して坑内にガスや油を⼊れてしまうこと）を招くリスクがある。
• CBHPは通常の循環経路とは異なる経路を介して地上から背圧をかけて地層圧に対して不⾜した背圧を補う⼿法• ある程度の範囲で有れば圧⼒の有る地層の掘削でもバライトを使⽤せずに掘削ウィンドウ内で掘進を⾏うことが出来る。
• MPDを採⽤する場合、背圧をかけるためのバックプレッシャーポ
ンプ、流路を絞り圧損を⽣じさせるためのチョークマニフォール
ド、掘進中（パイプの回転や揚降中）も坑内に背圧をかけられるよう、シールを内蔵したローテーティングコントロールデバイス等の専⽤機器のレンタルが必要

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4. 圧⼒コントロール(2) MPD

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5. ケーシング & セメンチング(1) ケーシング
ケーシング設置の⽬的• 坑壁の崩壊防⽌• 流体等の層から層への移動防⽌• 油とガスの⽣産効率を向上させる• 逸泥層の遮断(2) ケーシング デザイン
① 外径
② 重量(⾁厚)③ 材料のグレード④ ねじのタイプ(Long/Short Thread, Buttress, non-API)⑤ ⻑さ(1本あたり)
Range 1: 16 – 25 ft (6m)Range 2 : 25 – 34 ft (9m)Range 3 : 34 – 48 ft (12m)

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5. ケーシング & セメンチング(3) ケーシングセット深度• ⽐重を付けた泥⽔の使⽤地層圧と地層破壊圧を考慮して、最終のケーシングセット深度から決めていく。差圧抑留、坑壁安定にも配慮をする。
• 地層圧勾配と地層破壊圧勾配に「安全係数」を考慮してセット深度を決定する
地層圧(Pore Pressure)︓地層の孔隙に存在する流体圧⼒
地層破壊圧(Fracture Pressure）︓地層にフラクチャーを発⽣させる圧⼒• 最終ケーシングで考えられる予想最⼤地層圧EMWに、以下の安全⽐重を加えた泥⽔⽐重を求め、その泥⽔⽐重で掘削可能な区間を求める(4) ケーシング デザイン
• 圧潰︓ケーシング外側からの負荷に対する耐⼒• 内圧︓ケーシング内側からの負荷に対する耐⼒• 引張︓ケーシングの重さおよび曲げにより縦⽅向の⼒に対する耐⼒

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5. ケーシング & セメンチング(5) ケーシング デザイン
① 圧潰検討
前提条件は、ケーシング設置後、次のセクションを掘削した際に逸泥に遭遇した時に圧潰しない、セメンチング終了後の内外差圧により圧潰しない材質のケーシングを選定する。

逸泥

セメンチング後の差圧② コラプスの⼆軸補正デザインラインをもとにケーシングを選定し、テンションラインから２軸補正を⾏う

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5. ケーシング & セメンチング(5) セメンチング
セメンチング作業は地熱井開発、油・ガスの開発における最も重要な作業であり、セメンチング作業の質
は掘削坑井で引き続きの掘削、⽣産、坑井の健全性に⼤きな影響を及ぼす。
• ケーシングのサポートと保護• 流体の動きを防ぐ(ケーシングの外側の環状空間他への液体の移動を無くす)• ⽣産層とその他の層とのアイソレーションフォーメーション• 腐⾷と侵⾷に対する保護• その他（放棄された井⼾またはゾーンサイドトラッキング）(6) セメンチング計画• 坑径と設置深度• ケーシングの仕様• 坑井の状態(泥⽔、ガス、地質など)• 温度• 泥の特性• ラボのテスト結果• 使⽤する⽔の性質• セメント スラリー量• セメントと添加材の選定• シックニング タイム(セメント スラリーが流動性を失うまでの時間)• 圧縮強度の発現(動きが⽌まってからの時間)
• 流動性
• 脱⽔

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5. ケーシング & セメンチング(7) セメンチング使⽤機材

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5. ケーシング & セメンチング(8) セメンチング⼿順① スペーサー送⼊、ボトムプラグ(バイパスプラグ)投下、セメントスラリー送⼊② ボトムプラグ(バイパスプラグ)がフロートカラーに達すると、ポンプ圧でプラグを破りセメントスラリーがシューから出てる③ 計画量のセメントスラリー送⼊後、トッププラグ(シャットオフプラグ)を投下し、泥でセメントを置き換える④上部プラグ(シャットオフプラグ)がシャットオフバッフルアダプターに達したら圧⼒上昇を確認、終了※セメントで覆う必要のある地層が複数ある場合は、「ステージセメンチング」を実施する

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5. ケーシング & セメンチング(8) ライナー ハンガーセッティングツール抑留トラブル事例
セメンチング終了

逆循・排出
5m ピックアップ

TOC@ 3,361m
TOL@ 3,461m

100m

逆循選択の理由
BOP内に多量のセメントスラリーが上昇する事を嫌うドリリングコントラクターによって拒否

抑留
9-5/8”Shoe@ 3,514m

キャリパーログの結果+ 20% エクセス ボリュームのスラリー送⼊→ 仮に キャリパー通りだとすると、100mカラムのスラリーがライナー上部に余剰分として有る計算となる

Setting Tool の回収を試みたところ、抑留していることが判明する
強引 170kips、トルク 30,000 ft-lbs与える⇒ 離脱不可メカニカル バックオフ実施⇒ 2803m分の5”DP回収⇒ 残り遺留(5”DP 66 jts + Setting Tool)
台⾵が接近のためDP倒管、ハングオフ後 退船

ライナー⻑は1000m以上→ スラリー量が3%少ないだけでスクイズが必要となる可能性が有る→ 多めに送りたい

L/C @ 4,463m
Shoe @ 4,500m

ライナーセメンチング成功= 多めのスラリーを送⼊する

確率論的⼿法

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5. ケーシング & セメンチング(8) ライナー ハンガーセッティングツール抑留トラブル事例
セメンチング作業

余剰セメントスラリーの排出・ スラリーのミキシング & ポンプはミキシングライン・ホッパーの閉塞により再三停⽌

・ 余剰セメントスラリーは逆循にて排出- 既に⼀度 同様の理由でセメントスラリーを排出している- 2回⽬のセメンチングでも何度も排出を決断しかけたが、⼀刻も早くセメンチングを終了し台⾵退船作業に⼊る必要が有った・ スラリーのミキシング & ポンプはミキシングライン・ホッパーの閉塞により再三停⽌- スラリーのミキシング & ポンピングに 2時間を要す- セメント イン プレイスは、ミキシング開始から3時間(ラボテストの結果は、シックニング タイム 5時間5分)- ミキシングライン・ホッパーの閉塞はポンプオペレーターの習熟度 低い事が要因- 再排出は断念、⼀刻も早く台⾵退船作業へ移⾏する必要性が有った、再セメンチングするに必要な資材(添加剤等)も不⾜- 逆循時のポンプ流量は300gpm(1回⽬のセメンチングでの排出は正循でポンプ流量は440gpm)- 排出せずに揚管する選択肢も有ったが、セメント浚いの時間、ライナートップへのダメージ懸念し排除- 正循はBOP内に多量のセメントスラリーが上昇するため実施しなかった- セメンチング前の調泥により泥⽔の粘性は⼗分下がっていた・シックニング タイムが撹拌されながら測定される値であること、よって本作業の様に再三作業を中断しながらミキシングしたスラリーのシックニング タイムは著しく短くなっていることを作業中に認識すべきである。
・余剰セメントの排出については、特に拙劣なミキシングを⾏った際には臨機応変な対応が必要。

・ スラリーは多めに送⼊した(多いケースでライナー上部に100m程度のカラム)- ⻑いライナー区間- オーバーラップ部のシール性を⾼める

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6. 抑留 & 採揚
(1) 抑留事故のメカニズム
抑留の要因は⼤きく分けて3つのカテゴリに分類できる。抑留原因を推定し最適な初動することで解決できる確率が⾼くなる① Geometry(幾何学的要因)• タイプ︓アンダーゲージホール、キーシート、固い編成、棚、バルーニング• 症状︓ドリルストリングを動かすときに問題が発⽣し、1⽅向の動きに影響する• 初期⾏動︓ストリングがスタックしたときと反対⽅向に動かしてみる。徐々に増加引っ張りもし
くは圧縮⼒を増したり、ジャーリング、トルクを与える。
② Solid(固体)• タイプ︓溜まった崩壊ザクや掘削ザク、崩壊、破砕および断層の形成、ジャンク、 セメントブ
ロック、ソフトセメント。
• 症状︓問題は主にストリングを張った時に発⽣し、1⽅向の動きに影響する。多くの場合、不適切なホールクリーニングに関連付けられ、場合循環が制限されます。
• 初期⾏動︓ストリングがスタックしたときと反対⽅向に動かしてみる。徐々に増加引っ張りもし
くは圧縮⼒を増したり、ジャーリング、トルクを与える。 可及的速やかに循環を試みる(逸泥に注意、またジャーのポンプ オープン ⼒に影響を与える)。
③ Differential Sticking(差圧抑留)• 条件︓泥⽔のフィルターケーキで覆われた浸透性の⾼い地層、泥⽔⽐重と地層圧の差が⼤きい、BHAの坑壁との接触⾯積が⼤きい(⻑いドリルカラーセクション)、ストリングの⻑い停管。
• 症状︓ストリングの停管時間(時々⾮常に 短い時間でも抑留する)。循環は可能。
• 初期⾏動︓できるだけ早く最⼤荷重で管動試みる(粘着⼒は時間とともに急速に増加する)、可能
であれば、循環泥⽔⽐重を下げる
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6. 抑留 & 採揚
(2) 抑留事故対策
抑留のトラブル対策費は⾼額であるため、サイドトラック等の⽅針決断のタイミングを良く考える事が⼤切(参考)抑留対策に掛かる費⽤

注)リグレート等に違いがあるので、ここでは他のトラブルに対し相対的にどの程度のインパクトが有るかを⽰す
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6. 抑留 & 採揚
(3) 抑留事故発⽣曜⽇別

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