令和2年度
地熱統括部事業成果報告会

地熱貯留層掘削技術に関する委託研究
地熱井掘削における小型ハイパワーリグ設計・開発
2021年6月
帝石削井工業株式会社
技術企画部 副部長 浦野 剛

目次１） 令和元年度の成果• 小型ハイパワーリグの技術仕様
２） 令和2年度の成果• リグ実機による負荷試験の準備• 負荷試験でのPLC動作確認項目• 負荷試験の実施風景（一部の例）• ミニチュアリグへのPLC移植
4） 3年間のまとめ• 国内掘削業者の意見集約結果
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小型ハイパワーリグの技術仕様① 小型化→林道拡幅や橋梁補強などの付帯工事の低減

 積載14tクラスのトラックにて資機材が運搬可能
 リグ組立に用いるクレーンは80tonクラス
 最終口径8-1/2” 深度2,000m程度の傾斜井掘削が可能
 2,000m²以下の敷地で多様なレイアウトにてリグアップが可能

令和元年度
・リグ全体図面
・製造依頼に必要な資料一式

 エアレーテッド掘削にも対応可能② 自動化・省力化→人材不足の解消、メンテナンスによるダウンタイムの削減

 ダウンタイムが少なく、メンテナンスが容易なACリグ
 リグ制御に使用するPLC（programmable logic controller）等が国内で標準的に使用されている
 PLCは掘削パラメーターのロガー機能を備える

令和2年度
・プログラム完成
・リグ実機で試験

 PLC用のプログラムには自動掘削機能が組み込まれている
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2例）積載14tクラスのトラックにて資機材が運搬可能
積載14tonトラックにて資機材が運搬可能

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3例）リグ組立に用いるクレーンは80tonクラス
80tonクレーンによる櫓組立て (イメージ図)
・ 狭小な敷地で櫓起こし・倒しが不要
・ ボトムセクション据え付けから、トップやミドルセクションをせり上げていく。
Boot strap mast
８０トンクレーン
トップセクション

ボトムセクション

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ミドルセクション

4例）2000m2以下の敷地で多様なレイアウト
80tonクレーンによる櫓組立て (イメージ図)
・ 狭小な敷地で櫓起こし・倒しが不要
・ ボトムセクション据え付けから、トップやミドルセクションをせり上げていく。

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5例）ダウンタイムが少なくメンテナンスが容易 国内標準のPLCなので、書き換えが容易（国内専門技術者で対応可能）
 インバータ不具合時にスタックごと交換可能（ダウンタイムの最小化）

6交換カートCopyright © 2021 Teiseki Drilling Co.,LTD. All Right Reserved.

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（令和2年度）リグ実機による負荷試験の準備
千葉県山武市帝石削井工業敷地内

電機制御ハウス(VFD)
試験用櫓キャビン
リグ運転室（キャビン）

AC-DW
AC-RT

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（令和2年度）負荷試験でのPLC動作確認項目
自動化・省力化に寄与すると思われる
PLC制御プログラムの機能 （21項目）

ロ

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8例）フックブロックの衝突防止機能

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9例）ビット荷重急変時の掘進停止：自動巻き上げ

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10例）ロータリーテーブル逆転防止アクション

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（令和2年度）ミニチュアリグへのPLC移植
PLCプログラム通りにDWやTDSが動くか検証する

縮尺1/50
トップドライブ式

JOGMEC柏崎テストフィールド掘削研修施設に納入・設置(2021年1月)
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（令和2年度）ミニチュアリグの可動パーツ

TDS・昇降・回転

ビット・昇降・回転
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泥水ポンプ
・赤ランプでOn-Off13

（令和2年度）ミニチュアリグのデータ入出力
自動掘削モード画面
ドリラーのモニター画面

データロガー機能

外部入力装置・ビット荷重・トルク・ポンプ圧力・インバータ温度

活用方法：
各社の仕様で新規作成したPLCプログラムの動作検証
実機で発生したPLC不具合を模型で再現して原因究明

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（3年間のまとめ）国内掘削業者の意見集約結果
説明対象者：大型リグを所有する主要12社の役員と担当者27名• アーストラストエンジニアリング、エスケイエンジニアリング、J-POWERハイテック、地熱エンジニアリング、帝石削井工業、ドリコ、JX金属探開、日鉄鉱コンサルタント、
WELMA、冨士ボーリング、三菱マテリアルテクノ、明間ボーリング（１）説明会での質疑応答結果（抜粋）Q：通常のリグと比較して、このリグの「組立・解体」作業日数と必要トラック台数は？
A: 通常の46日間から4日短縮して、42日間になると想定しているが、一方、トレーラーを使わないことによって、トラック台数は75～80台から80～90台に増える予想である。
Q：分解の難しいメインポンプは14トントラックで運搬可能なのか？
A：掘削能力的に8-P-80型を想定しており、ピニオンシャフトの不要部切断（幅減）、ベースの取外し、潤滑油抜取等で、図面上は積載可能と推定しているが実証はしていない。
コメント：ロータリーテーブルを任意の位置で止めることができる機能はとても良い。
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記入式アンケート結果（27名）
Q：プログラミングした自動機能は、日本での地熱開発（掘削）促進に貢献しますか？
貢献する

貢献しない

どちらとも言えない

フックブロックの上限・下限自動停止

2115

異常値での警報・掘進自動停止・腰切り等

1647

データロガー（掘進パラメータ、インバータ等）

2205「貢献しない」、「どちらとも言えない」の主なコメント• フックブロックの上限・下限自動停止機能は、ヒューマンエラー防止にはなるが、これに慣れると従来式リグでの事故につながる恐れあり。（これがあると熟練技術者はいらないと考えるのは早計ではないか？）• 掘進トルクやポンプ圧の異常に応じて、自動的に回転を止めたり、腰切ったりする機能は、精度を高めれば、将来の掘削自動化につながるし、現時点でもドリラーの体調急変時のトラブル防止にはなるが、坑内状況によってはそのような動きをさせない方が良い場合もあるので、組み込む自動機能の内容については各社で検討が必要。
また、これに頼るとドリラーの慢心を招いたり、技量が低下する恐れあり。
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記入式アンケート結果（27名）
Q：インバータをスタックごと交換できる設計は、日本での地熱掘削に貢献しますか？
貢献する

貢献しない

どちらとも言えない2106「どちらとも言えない」の主なコメント• ダウンタイムの削減には貢献するが、予備スタックの常備はコスト増となり、どちらがコスト的に有利になるかは疑問。
Q：ミニチュアリグは、制御プログラムの検証等に役立つと思いますか？
役立つ

役立たない

どちらとも言えない1854「役立たない」、「どちらとも言えない」の主なコメント• 実機テスト前に動きを確認できる点では貢献するが、再現性がどの程度なのかによる。
• 各機能の動きが模型で理解しやすくなるが、かける費用に比して、実利は少ないかも。

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記入式アンケート結果（27名）（２）ACリグは現在3社が保有しており、2社が近々導入（追加）予定である中で、この研究成果（PLCやリグコンセプト）を採用しますか？
採用する

採用しない

どちらとも言えない1049

主なコメント• 海外製はブラックボックス部分が多すぎるので、国産技術での開発に期待しているが、採用時には海外ＡＣリグと機能・費用・信頼性・実績などを比較する必要がある。
• PLCは無くても掘れるので必須ではない。それより小型・軽量・機動性が急務。
その他コメント• 輸送面でリグポンプなど、重量制限の問題がまだクリアされていない。そもそも小型化を追求するしかないのが、おかしい。アクセス道路や敷地面積、開発エリア等に関する規制緩和が先決。
• JOGMECはリグ開発よりも、新規の開発エリアと共に、温泉組合との協力関係を先陣切って取り組まないと開発が進まない。国が早く地熱法を制定することを切望する。
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