掘削作業と暴噴対策
全国ボーリング技術協会
株式会社INPEXドリリング
堀本 誠記
2024年 4月25日
複写、複製、再配布については、禁止させて頂きます。

次第
Ⅰ．暴噴防止装置とは
Ⅱ．浅部掘削時の検討会

Ⅲ．事例紹介2

全国ボーリング技術協会
・ボーリングにより地球深部の情報を正確・詳細に知ることで、科学、資源、防災、環境などの分野で社会に大きく貢献することを目的として、ボーリング技術の更なる向上を目指して活動しています。
会員数：正会員28社、賛助会員30社（2024年3月31日時点）
掘削会社、サービス会社、コンサル会社、商社、資機材関連会社ほか

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全国ボーリング技術協会

Ⅰ．暴噴防止装置とは（１）暴噴防止装置（Blow Out Preventer：BOP）の役割
坑井掘削中または坑井仕上げ作業中に、暴噴の徴候があったときに、坑井を密閉し噴出防止作業を行うために坑口の上に取り付ける装置をいう。
（２）BOPの種類
BOPは、ドリル・ストリングやケーシング・ストリングが坑内につられているときに、これを外側から締めつけてアニュラスを密閉するアニュラー BOP 、パイプ・ラム、並びにパイプを切断するシェアー・ラムと、パイプ・ストリングがないときに坑口を密閉するブラインド・ラムがあるが、各種作業に応じた坑井内のパイプ径に対応するためや、安全のため、数種類の BOP を組み合わせ BOP スタックとして使用されることが多い。

（JOGMEC掘削用語集抜粋）

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（２）BOPの種類
1）アニュラータイプBOP
一般的にBOPの上段に設置される。坑井内パイプの有無、サイズに係わらず坑井を密閉できるようにパッキングユニット（シール、坑井内のパイプ形状に併せて坑井を密閉することができる）として強化ゴムのリングを用いている。
パッキングユニットは使用環境により、天然ゴム(通常環境）、ネオプレン(ウォーターベースマッド）、合成ゴム(オイルベースマッド)がある。

SHENKAI カタログより抜粋

石油技術協会 作井技術委員会作井マニュアル分科会 掘削用語集抜粋

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（２）BOPの種類
2）ラムタイプBOP
シールを組み込んだ金属製物体(ラムボディ)をパイプの両側から押し付けることにより坑井を密閉する。ラム(ラムボディ、トップシール、パッカーから構成されているラムBOPのシール部分）の形状によりパイプラム(ラムボディの中央部分が半円に抉られており、この径と等しいサイズのパイプのみ坑井を密閉できる)、バリアブルラム、ブラインドラム、シアーラムほかに分類される。ラム
BOPはボンネットを開放することで、使用するラムを簡単に交換することができる。
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石油技術協会 作井技術委員会作井マニュアル分科会 掘削用語集抜粋

SHENKAI カタログより抜粋

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（３）BOP作動のための機器
１）アキュムレーターユニット（クロージングユニット）
BOPを迅速に開閉することができるように、常時操作に必要な量の作動流体を蓄圧しておく装置。通常3000psiまで蓄圧し、使用用途によって作動流体の圧力を制御することができる。
使用する暴噴防止装置の数等により用意するアキュムレーターボトル(作動流体を蓄圧状態で保存するために内部に窒素ガスが充填されたダイヤフラムを有する蓄圧ボトル)の数が変わる。
ボトル内の圧力が一定の値まで下がると、電気式ポンプが作動して自動的に設定値まで昇圧7 する仕組みとなている。石油技術協会 作井技術委員会作井マニュアル分科会 掘削用語集抜粋全国ボーリング技術協会

（４）その他の暴噴対策機器
１）インサイドBOP
揚降管作業に暴噴が発生した際、ドリルパイプ(ドリルカラー)内部からの噴出を抑えるためにドリルパイプ等に接続するBOPである。またボールバルブ、チェックバルブを持っており泥水循環が可能な構造になっている。一度ロックされたインサ
イドBOPは、リリースツールを用いロックスクリューを回し解除する必要がある。

石油技術協会 作井技術委員会作井マニュアル分科会 掘削用語集抜粋

２）フロートサブ（バックバルブ内臓）
ビットサブもしくはDHM上に取り付けるサブで、このサブの中には「バックバルブ」がセットすることができ、ストリングス管内からの噴出を防ぐことができる。
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Ⅱ．浅部掘削時についての検討会
実 施 日 ：2023年10月17日
参加会社：１６社
・掘削会社（深度2,000m(最終坑径8-1/2”)掘削可能）
・掘削関係サービスカンパニー（検層、探査ほか）
そ の 他 ：2段目以降浅部掘削時に使用するBOP（21-1/4*2000#）を所有会社は「８社ないし9社」あり

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（１）地熱井でのBOP設置・使用の考え方
噴出が起きたときに、・坑口を密閉することが主目的である。
・長期間の密閉ではなく、坑内抑圧作業ができる時間を確保する。
→リグフロアでの注水作業ができる環境を作る。
・密閉後、坑内に注水(圧入）すれば、短期間で抑圧は可能(坑内を冷却する）。
→密閉後は坑口圧力を監視し、圧力状況に合わせてポンプ操作をする。
・逸泥対策セメント降下待機中は、安全な位置まで編成を揚管して、坑内状況によっては、BOPを密閉した上でセメント硬化待機を行う。
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噴出事例と作業上の注意

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当社が地熱井掘削で使用しているBOP
アニュラーBOP
ケーシングサイズ
20”
13-3/8”

BOPサイズ(API)21-1/4”13-5/8”

ワーキング圧力2000 psi
3000 psi

BOPサイズ(API)13-5/8”

ワーキング圧力3000 psi

ラムタイプBOP
ケーシングサイズ
13-3/8”12

Ⅲ．事例紹介（逸泥対策中の噴出）〇逸泥発生状況と時系列
・深度70m付近までケリー掘削、18-5/8”CSG設置、CSGセメンチング実施、BOP設置、17-1/2”坑掘削編成組立・降下、掘削実施
・掘削深度269m付近にて全量逸泥、285mまで捨て穴掘削(LC 7-12kl/hr)➤Nz 270m LC対策セメンチング(約40mコラム) 1回実施、DOC、掘削継続
・掘削深度899m付近でザク揚げ中に全量逸泥、905mまで捨て穴掘削同中、LCMスポット・膨潤待機、埋没テスト等実施(水位測定：水位降下確認)➤それ以浅では2-6kl/hrのLCは発生していたが、自然閉塞していた➤Nz 850m LC対策セメンチング(約40mコラム) 1回実施
・WOC中に噴出が発生
・BOPを閉め、アニュラス部および管内より抑圧注水実施して、抑圧完了
13事例紹介（坑内図解）
深度269m付近の逸泥対策

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事例紹介（坑内図解）

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事例紹介（その後の対応）
・セメント頭部確認：897m付近（OE編成にて確認）
・深度263mまでOE編成揚管(浅部分の再発の可能性を確認する作業）
・LCM13kl送入、深度156mまで揚管 水位測定 GL-53m LCM膨潤待機
・坑内温度測定（リグ付きユニット使用 500m,300m,250m)➤シングルショットにて、正2本、逆1本
・OE編成ノズル深度 350m HiVis 13klスポット
・第1回セメンチング（Nz 219m）実施、深度156mまで揚管、WOC、水位測定 GL-110m、ケリー接続/BOP密閉→開放、補水、水位降下確認
・第2回セメンチング（Nz 210m）実施、深度156mまで揚管、WOC、水位測定 GL-60m、ケリー接続/BOP密閉 TOC 206m、DOC・掘進、逸泥対策、13-3/8”CSGセット、CSGセメンチング（比重調整他対応）

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事例紹介（作業上の注意点）
・袖注水（ブリードライン注水）ポンプの適宜確認➤水中ポンプ使用時の電源トリップ→注水していると思っていてもポンプが停止して注水出来ずに噴出発生→注水ピット(タンク)の水位降下の確認→水中ポンプが停止したが解る機器を付ける(パトランプ点灯ほか）
・袖注水量の把握➤事例のように、浅部逸泥対策後に深部掘削時に逸泥層に遭遇することで、水頭が浅部のポテンシャルより降下した場合、噴出の可能性がある。

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ご清聴ありがとうございました。

本資料は蒸気噴出事故防止に資するため、日本地熱協会と独立行政法人エネルギー・金属鉱物機構が共催した勉強会で用いられた資料であり、本資料の内容に関係して発生した直接的及び間接的な損害に対し、開催者及び講師、協力者は責任を負うものではありません。
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