JP6672911B2 - Well drilling method, drill pipe and tool joint used in the drilling method - Google Patents

Well drilling method, drill pipe and tool joint used in the drilling method Download PDF

Info

Publication number
JP6672911B2
JP6672911B2 JP2016048983A JP2016048983A JP6672911B2 JP 6672911 B2 JP6672911 B2 JP 6672911B2 JP 2016048983 A JP2016048983 A JP 2016048983A JP 2016048983 A JP2016048983 A JP 2016048983A JP 6672911 B2 JP6672911 B2 JP 6672911B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
casing
steel
tool joint
well
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016048983A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016169593A (en
Inventor
松本 圭司
圭司 松本
慎 宮島
慎 宮島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp filed Critical Nippon Steel Corp
Publication of JP2016169593A publication Critical patent/JP2016169593A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6672911B2 publication Critical patent/JP6672911B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、坑井の掘削方法、その掘削方法に用いられるドリルパイプ及びツールジョイントに関する。   The present invention relates to a well drilling method, a drill pipe and a tool joint used in the drilling method.

油井やガス井等に代表される坑井(炭化水素井)の掘削作業では、地下数千メートルに及ぶ垂直又は湾曲の円形坑道を形成する。坑井の掘削には、ドリルストリングが用いられる。ドリルストリングは、ドリルビットと、ツールジョイントにより連結された複数のドリルパイプとを備える。   In the drilling work of wells (hydrocarbon wells) typified by oil wells and gas wells, vertical or curved circular tunnels extending several thousand meters underground are formed. A drill string is used for drilling a well. The drill string includes a drill bit and a plurality of drill pipes connected by a tool joint.

掘削作業は次のとおり実施される。初めに、先端にドリルビットを備えたドリルパイプを回転させる。そして、ドリルパイプの自重を利用してドリルビットを坑底に押し付けながら掘り進み、坑道を形成する。このとき、坑道の坑壁保護と掘削屑の地表までの搬送とを目的として、泥水を地表からドリルパイプの内側を通って坑底まで搬送し、掘削屑とともに再び地表まで循環させる。   Excavation work will be carried out as follows. First, a drill pipe equipped with a drill bit at the tip is rotated. Then, digging is performed while pressing the drill bit against the bottom of the pit using the weight of the drill pipe to form a tunnel. At this time, muddy water is conveyed from the surface of the ground to the bottom of the tunnel through the inside of the drill pipe for the purpose of protecting the tunnel wall and transporting the excavated debris to the ground surface, and circulating again with the excavated debris to the ground surface.

坑道が深くなれば、地層の圧力が増加したり、崩壊しやすい地層に遭遇したり、裸坑のまま掘削を進めることができなくなったりする。そこで、地層外圧又は崩壊から坑道を守るために、坑道の内径よりも小さいケーシングと呼ばれる鋼管を地表から坑底まで吊り下げる。ケーシングにより坑道を保護した後、掘削作業を再開する。この一連の工程を繰り返し、目的の位置まで掘り進む。   Deeper tunnels can increase formation pressure, encounter easily collapsed formations, and prevent the excavation of a bare pit. Therefore, in order to protect the tunnel from external pressure or collapse, a steel pipe called a casing smaller than the inner diameter of the tunnel is suspended from the ground surface to the bottom of the tunnel. After the tunnel is protected by the casing, the excavation work is resumed. This series of steps is repeated to dig up to the target position.

ケーシングは複数の鋼管を一列に連結して形成される。10〜13mmの長さを有する各鋼管の両端はねじ加工されている。両端のうちの一方にツールジョイント(ねじ継手)を締込まれた鋼管を、ケーシングの最小単位とする。地下1000mまでケーシングを吊り下げる場合、ケーシングを約100本連結させる。最近では、腐食性の高い環境で掘削作業がされるため、ケーシングには、耐食性に優れた合金鋼が使用される。   The casing is formed by connecting a plurality of steel pipes in a row. Both ends of each steel pipe having a length of 10 to 13 mm are threaded. A steel pipe having a tool joint (screw joint) fastened to one of both ends is the minimum unit of the casing. When suspending a casing to a depth of 1000 m, about 100 casings are connected. Recently, since excavation work is performed in a highly corrosive environment, alloy steel having excellent corrosion resistance is used for the casing.

従来、坑井は垂直方向に掘削されていた。しかしながら近年、生産効率の向上等のため、坑井を斜めに掘る「傾斜掘削」や、坑井を水平に掘る「水平掘削」が実施されている。このうち、傾斜掘りは、一地点から複数箇所を掘削する場合に実施されたり、障害物が存在するために垂直に掘削できない場合、又は、沿岸から海底の石油を採取する場合等に実施される。   Traditionally, wells have been drilled vertically. However, in recent years, “inclined excavation” for digging a well diagonally and “horizontal excavation” for digging a well horizontally have been implemented in order to improve production efficiency and the like. Of these, slope digging is performed when excavating multiple locations from one location, when digging cannot be performed vertically due to the presence of obstacles, or when extracting oil from the seashore from the coast, etc. .

傾斜掘削では、連結したケーシング及びドリルストリングが湾曲する部分が発生する。この湾曲部分では、ドリルストリングとケーシングの内面とが接触する場合がある。この場合、回転するドリルストリングと静止しているケーシングの内面との摩擦により、ケーシングの内面が摩耗する。   In inclined excavation, a portion where the connected casing and drill string are curved occurs. In this curved portion, the drill string may come into contact with the inner surface of the casing. In this case, friction between the rotating drill string and the inner surface of the stationary casing wears the inner surface of the casing.

従来、垂直方向に対して傾斜した坑道を持つ坑井の湾曲部分の垂直方向に対する傾斜角は3〜6°/100フィート程度と小さく、上記摩擦は発生しにくかった。しかしながら近年、石油又は天然ガスの回収効率を高めるために、湾曲部の傾斜角を大きくとった傾斜掘削を実施し、次いで、水平掘削を実施するケースが増加している。この場合、湾曲部の傾斜角は増大するため、ドリルストリングとケーシングの内面との摩擦が増大し、ケーシングの内面が摩耗しやすい。   Heretofore, the angle of inclination of the curved portion of a well having a tunnel inclined with respect to the vertical direction with respect to the vertical direction is as small as about 3 to 6 ° / 100 feet, and the above-described friction is hardly generated. However, in recent years, in order to increase the recovery efficiency of oil or natural gas, the number of cases of performing inclined excavation with a large inclination angle of a curved portion and then performing horizontal excavation has been increasing. In this case, since the inclination angle of the curved portion increases, friction between the drill string and the inner surface of the casing increases, and the inner surface of the casing is easily worn.

ケーシングの摩擦は、回転するドリルストリングが静止しているケーシングの内面と摺動することにより発生する。一般に、ドリルストリングを構成するドリルパイプ及び/又はツールジョイント(以下、ツールジョイント等という)には硬質の被膜が形成され、耐摩耗性が高められる。硬質の被膜はたとえば、硬化肉盛層(ハードバンド)である。ハードバンドはたとえば、微細な炭化物が分散したマルテンサイト鋼からなる。   Casing friction is caused by the rotating drill string sliding against the inner surface of the stationary casing. Generally, a hard coating is formed on a drill pipe and / or a tool joint (hereinafter, referred to as a tool joint or the like) constituting a drill string, and wear resistance is enhanced. The hard coating is, for example, a hardfacing layer (hard band). The hard band is made of, for example, martensitic steel in which fine carbides are dispersed.

このような硬質な被膜を形成したツールジョイント等が、国際公開第2001/059249号(特許文献1)、及び、国際公開第2012/116036号(特許文献2)に開示されている。   Tool joints and the like on which such a hard coating is formed are disclosed in WO 2001/059249 (Patent Document 1) and WO 2012/116036 (Patent Document 2).

特許文献1に記載のドリルパイプは、ドリルパイプの外面に2層の被膜層を有する。2層の被膜層のうち、内側の被膜層はセラミックス等の硬質層であり、外側の被膜層はナイロン等の軟質層である。これにより、ドリルパイプとケーシングとの摩擦が低減され摩耗が抑制できる、と特許文献1には記載されている。   The drill pipe described in Patent Document 1 has two coating layers on the outer surface of the drill pipe. Of the two coating layers, the inner coating layer is a hard layer such as ceramics, and the outer coating layer is a soft layer such as nylon. Patent Literature 1 describes that the friction between the drill pipe and the casing is thereby reduced and wear can be suppressed.

特許文献2に記載のツールジョイントは、ツールジョイントの外面にハードバンド層を有する。ツールジョイントは、ハードバンド層上にさらに黒鉛等の低摩擦層を有する。これにより、ツールジョイントとケーシングとの摩擦や浸食等が抑制できる、と特許文献2には記載されている。   The tool joint described in Patent Literature 2 has a hard band layer on an outer surface of the tool joint. The tool joint further has a low friction layer such as graphite on the hard band layer. Patent Document 2 describes that this can suppress friction, erosion, and the like between the tool joint and the casing.

国際公開第2001/059249号International Publication No. 2001/059249 国際公開第2012/116036号International Publication No. 2012/116036

特許文献1及び2ではいずれも、ツールジョイント等の外面に、硬質被膜を形成する。この場合、ツールジョイント等は保護される。しかしながら、硬質被膜よりも軟質な、合金鋼からなるケーシングの内面では摩耗が発生してしまう。   In Patent Documents 1 and 2, a hard coating is formed on an outer surface of a tool joint or the like. In this case, the tool joint and the like are protected. However, wear occurs on the inner surface of the casing made of alloy steel, which is softer than the hard coating.

本発明の目的は、ケーシング内面の摩耗を抑制する坑井の掘削方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a method for excavating a well, which suppresses wear of an inner surface of a casing.

本発明の実施形態による坑井の掘削方法は、挿入工程と、掘削工程とを備える。挿入工程では、複数の鋼管を連結して形成されたケーシングを、坑井に挿入する。掘削工程では、複数のドリルパイプと、ドリルパイプの管端同士と連結するツールジョイントとを備えるドリルストリングをケーシング内に挿入して傾斜掘削を実施する。ドリルパイプ及び/又はツールジョイントは、Cr及びNiの総含有量が質量%で1%以下(0%を含む)である鋼被膜を外面に備える。   A method for excavating a well according to an embodiment of the present invention includes an insertion step and an excavation step. In the insertion step, a casing formed by connecting a plurality of steel pipes is inserted into a well. In the drilling process, a drill string including a plurality of drill pipes and a tool joint connected to pipe ends of the drill pipes is inserted into a casing to perform inclined drilling. The outer surface of the drill pipe and / or the tool joint is provided with a steel coating having a total content of Cr and Ni of 1% or less (including 0%) by mass%.

本発明による坑井の掘削方法は、ケーシング内面の摩耗を抑制する。   The well excavation method according to the present invention suppresses wear of the inner surface of the casing.

図1は、本実施形態の掘削装置の全体図である。FIG. 1 is an overall view of the excavator of the present embodiment. 図2Aは、ケーシングとツールジョイントとの接触を示す図である。FIG. 2A is a diagram illustrating contact between a casing and a tool joint. 図2Bは、ケーシングがツールジョイントに凝着する状態を示す図である。FIG. 2B is a diagram showing a state where the casing adheres to the tool joint. 図2Cは、移着物とケーシングの内面との接触を示す図である。FIG. 2C is a diagram showing contact between the transferred matter and the inner surface of the casing. 図2Dは、移着物の成長を示す図である。FIG. 2D is a diagram showing growth of a transferred substance. 図3は、摩耗試験機を模式的に示す図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a wear tester. 図4は、本実施形態のツールジョイントの外面の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the outer surface of the tool joint according to the present embodiment. 図5Aは、ケーシングの内面と鋼被膜との接触を示す図である。FIG. 5A is a diagram showing contact between the inner surface of the casing and the steel coating. 図5Bは、ケーシングの内面の移着物を示す図である。FIG. 5B is a diagram showing a transferred object on the inner surface of the casing. 図5Cは、移着物と鋼被膜との接触を示す図である。FIG. 5C is a diagram showing the contact between the transferred matter and the steel coating. 図5Dは、移着物の成長の抑制を示す図である。FIG. 5D is a diagram showing suppression of growth of a transferred substance. 図6は、本実施例で用いた摩耗試験機を模式的に示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the wear tester used in this example.

本実施形態の坑井の掘削方法は、挿入工程と、掘削工程とを備える。挿入工程では、複数の鋼管を連結して形成されたケーシングを、坑井に挿入する。掘削工程では、複数のドリルパイプとドリルパイプの端部同士を連結する管状のツールジョイントとを備えるドリルストリングをケーシング内に挿入して傾斜掘削を実施する。ドリルパイプ及び/又はツールジョイントは、外面にCr及びNiの総含有量が質量%で1%以下(0%を含む)である鋼被膜を有する。   The well excavation method of the present embodiment includes an insertion step and an excavation step. In the insertion step, a casing formed by connecting a plurality of steel pipes is inserted into a well. In the drilling step, a drill string including a plurality of drill pipes and a tubular tool joint for connecting the ends of the drill pipes is inserted into a casing to perform inclined drilling. The drill pipe and / or the tool joint has on its outer surface a steel coating having a total content of Cr and Ni of 1% or less (including 0%) by mass%.

傾斜掘削では、ツールジョイント等がケーシングと接触する。このとき、ケーシングが凝着摩耗を引き起こす。ツールジョイント等の外面にCr及びNiの総含有量が1質量%以下(0%を含む)である鋼被膜が形成されれば、鋼被膜が軟質で、酸化されやすいため、ケーシングの凝着摩耗を抑制できる。詳細は後述する。   In inclined excavation, a tool joint or the like contacts the casing. At this time, the casing causes adhesive wear. If a steel coating having a total content of Cr and Ni of 1% by mass or less (including 0%) is formed on the outer surface of a tool joint or the like, the steel coating is soft and easily oxidized, so that the casing has adhesive wear. Can be suppressed. Details will be described later.

ドリルパイプ及び/又はツールジョイントは、外面と鋼被膜との間に硬化肉盛層を含んでもよい。   The drill pipe and / or tool joint may include a hardfacing layer between the outer surface and the steel coating.

この場合、長期の使用により鋼被膜が摩滅しても、ツールジョイント等は硬化肉盛層により保護される。   In this case, even if the steel coating is worn away due to long-term use, the tool joint and the like are protected by the hardfacing layer.

好ましくは、鋼被膜の硬さは、ケーシングの硬さの1.2倍以下である。ここでの硬さは、JIS Z 2244に規定されるビッカース硬さである。以下の説明では、ケーシングの硬さに対する鋼被膜の硬さの比を、硬さ比ともいう。硬さ比が1.2以下であれば、ケーシングの凝着摩耗がさらに抑制される。   Preferably, the hardness of the steel coating is no more than 1.2 times the hardness of the casing. The hardness here is a Vickers hardness specified in JIS Z 2244. In the following description, the ratio of the hardness of the steel coating to the hardness of the casing is also referred to as a hardness ratio. When the hardness ratio is 1.2 or less, adhesive wear of the casing is further suppressed.

好ましくは、鋼被膜の厚さは、2〜20mmである。鋼被膜の厚さが2mm未満の場合、鋼被膜が摩滅しやすい。また、鋼被膜の厚さが20mmより大きい場合、鋼被膜に亀裂が入りやすく、鋼被膜が部分的に摩滅しやすい。鋼被膜の厚さが2〜20mmの場合、さらに優れた耐久性が得られる。   Preferably, the thickness of the steel coating is between 2 and 20 mm. When the thickness of the steel coating is less than 2 mm, the steel coating is easily worn. When the thickness of the steel coating is larger than 20 mm, the steel coating is easily cracked and the steel coating is easily worn away. When the thickness of the steel coating is 2 to 20 mm, more excellent durability can be obtained.

上述の坑井の掘削方法は、ケーシングが10質量%以上のCrを含有する合金鋼からなる場合に特に有効である。   The well drilling method described above is particularly effective when the casing is made of an alloy steel containing 10% by mass or more of Cr.

好ましくは、鋼被膜は鋳鉄からなる。鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄であるのがさらに好ましい。鋳鉄のマトリックス相(母相)には黒鉛の結晶が析出している。ケーシングとの接触によりツールジョイント等が摩耗すると、析出している黒鉛が摺動界面に露出する。摺動界面に露出した黒鉛は、潤滑剤の役割を果たす。これにより、ケーシングの凝着摩耗がさらに抑制される。   Preferably, the steel coating consists of cast iron. More preferably, the cast iron is spheroidal graphite cast iron. Graphite crystals are precipitated in the matrix phase (mother phase) of cast iron. When the tool joint and the like wear due to contact with the casing, the precipitated graphite is exposed at the sliding interface. The graphite exposed at the sliding interface serves as a lubricant. Thereby, the cohesive wear of the casing is further suppressed.

本実施形態のツールジョイント及びドリルパイプは、上述の坑井の掘削方法に利用される。   The tool joint and the drill pipe of the present embodiment are used for the above-described well drilling method.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts have the same reference characters allotted, and description thereof will not be repeated.

[掘削装置]
図1は、本実施形態の掘削方法を説明するための坑井の模式図である。図1を参照して、坑井Wを掘削する掘削装置1は、ケーシング2、ドリルストリング3及び駆動装置8を備える。
[Drilling equipment]
FIG. 1 is a schematic diagram of a well for explaining the excavation method of the present embodiment. Referring to FIG. 1, a drilling device 1 for drilling a well W includes a casing 2, a drill string 3, and a driving device 8.

ケーシング2は、複数の鋼管を連結して形成される。連結方法はたとえば、連結する鋼管同士の端部にねじ部を設けて、鋼管端部同士を連結する。ケーシングはたとえば、合金鋼からなる。坑井W内のケーシング2の内面には、スラリー状のマッド等が存在する。マッドは、掘削泥水であり、電解質物質や固体粉末を含む。   The casing 2 is formed by connecting a plurality of steel pipes. As a connection method, for example, a screw portion is provided at an end of the steel pipes to be connected, and the steel pipe ends are connected. The casing is made of, for example, an alloy steel. A slurry-like mud or the like exists on the inner surface of the casing 2 in the well W. Mud is drilling mud containing electrolyte material and solid powder.

ドリルストリング3は、ドリルパイプ4、ツールジョイント7、ドリルカラー5、ドリルビット6を含む。ツールジョイント7は、両端がねじ加工された鋼管であり、複数のドリルパイプ4の管端同士を連結する。ドリルカラー5は、最下流のドリルパイプ4の先端に取り付けられる。ドリルカラー5はドリルパイプ4より重い金属管であり、ドリルストリング3の下端に荷重を与える。ドリルビット6は、ドリルストリング3の最下流(先端)に配置される。ドリルストリング3の最上流は、駆動装置8に取り付けられる。ドリルストリング3は、駆動装置8により軸周りに回転可能である。これにより、ドリルストリング3は、坑井Wを掘削する。   The drill string 3 includes a drill pipe 4, a tool joint 7, a drill collar 5, and a drill bit 6. The tool joint 7 is a steel pipe having both ends threaded, and connects the pipe ends of the plurality of drill pipes 4 to each other. The drill collar 5 is attached to the tip of the most downstream drill pipe 4. The drill collar 5 is a metal tube heavier than the drill pipe 4 and applies a load to the lower end of the drill string 3. The drill bit 6 is arranged at the most downstream (tip) of the drill string 3. The uppermost stream of the drill string 3 is attached to the driving device 8. The drill string 3 is rotatable around an axis by a driving device 8. Thereby, the drill string 3 excavates the well W.

掘削時、ドリルストリング3をケーシング2内に挿入し、ドリルストリング3を回転させながら坑井Wを掘削する。このとき、ドリルストリング3により傾斜掘削を実施することにより、坑井Wに湾曲部Pが形成される。湾曲部Pは垂直方向に対して傾斜した坑道を有する。湾曲部Pでは、掘削中のドリルパイプ4又はツールジョイント7がケーシング2と接触する。ツールジョイント7の外径は、ドリルパイプ4の外径よりも大きい。そのため、通常、ドリルパイプ4よりも、ツールジョイント7がケーシング2の内面と接触しやすい。   At the time of drilling, the drill string 3 is inserted into the casing 2 and the well W is drilled while rotating the drill string 3. At this time, the curved portion P is formed in the well W by performing the inclined excavation by the drill string 3. The curved portion P has a tunnel that is inclined with respect to the vertical direction. At the curved portion P, the drill pipe 4 or the tool joint 7 being drilled comes into contact with the casing 2. The outer diameter of the tool joint 7 is larger than the outer diameter of the drill pipe 4. Therefore, usually, the tool joint 7 is more likely to contact the inner surface of the casing 2 than the drill pipe 4.

従来、ツールジョイント7の外面の摩耗を抑制するため、ツールジョイント7の鋼管外面に硬化肉盛層や硬質保護被膜が形成される。硬化肉盛層はたとえば、高硬度のマルテンサイト鋼等である。硬質保護被膜はたとえば、セラミックスやサーメット等である。   Conventionally, in order to suppress wear of the outer surface of the tool joint 7, a hardfacing layer or a hard protective film is formed on the outer surface of the steel pipe of the tool joint 7. The hardfacing layer is, for example, a high-hardness martensite steel or the like. The hard protective film is, for example, ceramics or cermet.

最近では高圧の炭酸ガス及び腐食性ガスを含む環境の深井戸の開発が進んでいる。このような深井戸では、より優れた耐食性が求められるため、耐食性に優れた合金鋼からなるケーシング2が利用される。しかしながら、合金鋼のケーシング2が上述の硬質被膜を有するツールジョイント7と接触すると、ケーシング2の内面が著しく摩耗してしまう。   Recently, development of deep wells in an environment containing high-pressure carbon dioxide gas and corrosive gas has been advanced. In such a deep well, since more excellent corrosion resistance is required, the casing 2 made of alloy steel having excellent corrosion resistance is used. However, when the alloy steel casing 2 comes into contact with the above-described tool joint 7 having a hard coating, the inner surface of the casing 2 is significantly worn.

ケーシング2の内面の摩耗は、回転しているツールジョイント7が静止しているケーシング2の内面と摺動することにより発生する。本発明者らは、合金鋼のケーシング2の摩耗について検討し、次の知見を得た。すなわち、合金鋼のケーシング2がツールジョイント7と摺動すると、ツールジョイント7の外面に移着物が凝着する。この移着物により、ケーシング2の摩耗形態が凝着摩耗となる。ここで移着物とは、摺動により削られた一方の部材が、他方の部材に凝着したものをいう。以下、凝着摩耗について説明する。   Wear on the inner surface of the casing 2 is caused by the rotating tool joint 7 sliding on the inner surface of the stationary casing 2. The present inventors have studied the wear of the alloy steel casing 2 and obtained the following knowledge. That is, when the alloy steel casing 2 slides on the tool joint 7, the transferred matter adheres to the outer surface of the tool joint 7. Due to this transfer, the wear mode of the casing 2 becomes adhesive wear. Here, the term "transferred matter" means that one member cut by sliding adheres to the other member. Hereinafter, the adhesive wear will be described.

図2A〜図2Dは、合金鋼のケーシング2とツールジョイント7との凝着摩耗の発生過程を示す図である。凝着摩耗の発生過程は、図2A〜図2Dの順に進行する。   2A to 2D are views showing the process of generation of adhesive wear between the alloy steel casing 2 and the tool joint 7. The generation process of the adhesive wear proceeds in the order of FIGS. 2A to 2D.

図2Aに示すとおり、ケーシング2の内面は粗さを有する。そのため、傾斜掘削時において、ケーシング2の内面の凸部がツールジョイント7と接触する。なお、実際には、ツールジョイント7の外面もケーシング2の内面と同様に粗さを有する。従って、本来は、図2A〜図2Dにおいて、上側に描かれているツールジョイント7も下側に描かれているケーシング2と同様に凸部を有している。図2A〜図2Dは、以下の説明を分かりやすくするために、ツールジョイント7の外面を平坦に描き、相対的な凹凸として模式的に図示したものである。   As shown in FIG. 2A, the inner surface of the casing 2 has roughness. Therefore, at the time of inclined excavation, the convex portion on the inner surface of the casing 2 comes into contact with the tool joint 7. Actually, the outer surface of the tool joint 7 also has the same roughness as the inner surface of the casing 2. Therefore, in FIGS. 2A to 2D, the tool joint 7 drawn on the upper side originally has a convex portion similarly to the casing 2 drawn on the lower side. 2A to 2D schematically illustrate the outer surface of the tool joint 7 as a flat surface and schematically show relative unevenness in order to make the following description easy to understand.

ケーシング2が合金鋼からなる場合、ケーシング2の内面は硬い。そのため、ケーシング2の内面では、ツールジョイント7との摺動中に、局部的に面圧が高くなる。内面のうち面圧が高い部分は発熱する。合金鋼は炭素鋼と比較して表層の熱伝導率が低いため、摺動により発生した熱が内部に逃げにくい。そのため、発熱によりケーシング2の内面の一部が溶着したり、物理的接触により一部が剥離したりしやすくなる。この溶着や剥離により、図2Bに示すように、ケーシング2の内面の一部(移着物)9がツールジョイント7の外面に移着する。   When the casing 2 is made of an alloy steel, the inner surface of the casing 2 is hard. Therefore, on the inner surface of the casing 2, the surface pressure is locally increased while sliding with the tool joint 7. A portion of the inner surface having a high surface pressure generates heat. Since the alloy steel has a lower thermal conductivity in the surface layer than the carbon steel, the heat generated by the sliding hardly escapes to the inside. For this reason, a part of the inner surface of the casing 2 is easily welded due to heat generation, and a part is easily peeled off due to physical contact. Due to this welding and peeling, as shown in FIG. 2B, a part (transferred material) 9 of the inner surface of the casing 2 is transferred to the outer surface of the tool joint 7.

凝着は、摺動する部材(ここではケーシング2及びツールジョイント7)の材料同士の相互溶解度が高いときに生じる。金属系の硬化肉盛層や硬質保護被膜(ツールジョイント)と合金鋼(ケーシング)とでは、同じ金属結合を有するため、相互溶解度が高い。また、セラミックス等の硬質保護被膜の硬さは合金鋼よりも硬いため、ケーシング2の内面が削られやすい。したがって、ツールジョイント7が外面に硬化肉盛層や硬質保護被膜を有する場合、凝着が特に生じやすい。   The adhesion occurs when the materials of the sliding members (here, the casing 2 and the tool joint 7) have high mutual solubility. The metal-based hardfacing layer or the hard protective coating (tool joint) and the alloy steel (casing) have the same metal bond and therefore have high mutual solubility. Further, since the hardness of the hard protective film such as ceramics is harder than that of the alloy steel, the inner surface of the casing 2 is easily shaved. Therefore, when the tool joint 7 has a hardfacing layer or a hard protective coating on the outer surface, adhesion is particularly likely to occur.

図2Cに示すとおり、ツールジョイント7に付いた移着物9は、掘削作業の進行に伴うツールジョイント7の回転により、ケーシング2の内面の新たな凸部と接触する。   As shown in FIG. 2C, the transfer object 9 attached to the tool joint 7 comes into contact with a new convex portion on the inner surface of the casing 2 due to the rotation of the tool joint 7 as the excavation operation proceeds.

図2Dに示すとおり、移着物9とケーシング2の内面の凸部が接触すると、ケーシング2の内面の一部が移着物9により削り取られ、新たな移着物91が生じる。新たな移着物91は、既存の移着物9に凝着する。   As shown in FIG. 2D, when the projection 9 on the inner surface of the casing 2 comes into contact with the transferred object 9, a part of the inner surface of the casing 2 is scraped off by the transferred object 9, and a new transferred object 91 is generated. The new transfer material 91 adheres to the existing transfer material 9.

掘削作業の進行に伴うツールジョイント7の回転によって、図2C及び図2Dの動作が繰り返され、移着物9は徐々に成長する。移着物9の成長に伴い、ケーシング2の内面の摩耗も激しくなり、凝着摩耗が発生する。   2C and 2D are repeated by the rotation of the tool joint 7 with the progress of the excavation work, and the transfer material 9 grows gradually. Along with the growth of the transfer material 9, the inner surface of the casing 2 is also severely worn, and adhesive wear occurs.

本発明者らは、ケーシング2とツールジョイント7との摩擦を想定し、摩耗試験(ピンオンディスク試験)を行った。摩耗試験では、種々の材質のツールジョイント7の硬質被膜及びケーシング2を想定した。   The present inventors assumed a friction between the casing 2 and the tool joint 7 and performed a wear test (pin-on-disk test). In the wear test, the hard coating of the tool joint 7 and the casing 2 of various materials were assumed.

図3は、摩耗試験機20を模式的に示す図である。図3を参照して、摩耗試験機20は容器21、ピン22及びディスク23を備えた。ピン22をツールジョイント7の被膜、ディスク23をケーシング2と想定し、試験によるピン22及びディスク23の摩耗深さを調べた。   FIG. 3 is a diagram schematically showing the wear tester 20. Referring to FIG. 3, the abrasion tester 20 includes a container 21, a pin 22, and a disk 23. Assuming that the pin 22 was the coating of the tool joint 7 and the disc 23 was the casing 2, the wear depth of the pin 22 and the disc 23 in the test was examined.

具体的には、容器21には、環境水24を入れた。環境水24は、3質量%NaCl水溶液とした。ピン22は円柱状であり、その先端は球面であった。球面の直径は、6mmであり、ピン22の軸方向長さは、6mmであった。ディスク23は、円板形状の金属であり、中心軸周りに回転可能であった。ディスク23の直径は20mm、厚みは3mmであった。ピン22の先端及びディスク23は、バフ研磨により鏡面仕上げにされた。   Specifically, the container 21 was filled with environmental water 24. The environmental water 24 was a 3% by mass NaCl aqueous solution. The pin 22 was cylindrical, and the tip was spherical. The diameter of the spherical surface was 6 mm, and the axial length of the pin 22 was 6 mm. The disk 23 was a disk-shaped metal and was rotatable around a central axis. The diameter of the disk 23 was 20 mm and the thickness was 3 mm. The tip of the pin 22 and the disk 23 were mirror-finished by buffing.

摩耗試験は次のとおり実施した。ピン22の球面をディスク23に荷重10Nで押し当てた。ピン22が押し当てられた位置は、ディスク23中心から3mmの位置であった。ピン22を押し当てたまま、ディスク23を回転して、ピン22に対するディスク23の周方向速度を1cm/sとし、20分間ディスク23を回転して試験を実施した。   The wear test was performed as follows. The spherical surface of the pin 22 was pressed against the disk 23 with a load of 10N. The position where the pin 22 was pressed was 3 mm from the center of the disk 23. With the pin 22 pressed, the disk 23 was rotated, the circumferential speed of the disk 23 relative to the pin 22 was set to 1 cm / s, and the disk 23 was rotated for 20 minutes to perform a test.

ピン22(ツールジョイント7の外面に形成される被膜を想定)として、純鉄(Fe)材、JIS規格に準拠したS10C材、S45C材、S55C材、SKD11材、SUJ2材、SUS304材及びアルミナ材を準備した。S10C材は、質量%で、C:0.10%、Si:0.20%、及び、Mn:0.45%を含有し、残部はFe及び不純物であった。S45C材は、質量%で、C:0.45%、Si:0.23%、Mn:0.45%を含有し、残部はFe及び不純物であった。S55C材は、質量%で、C:0.55%、Si:0.23%、Mn:0.75%を含有し、残部はFe及び不純物であった。なお、上述したS10C材、S45C材、S55C材におけるCr及びNiの総含有量(Cr+Ni)は、1%を大きく下回るものである。SKD11材は、質量%で、C:1.50%、Si:0.20%、Mn:0.45%、Cr:12.0%、Mo:1.0%、V:0.35%を含有し、残部はFe及び不純物であった。SUJ2材は、質量%で、C:1.0%、Si:0.2%、Mn:0.4%、Cr:1.5%を含有し、残部はFe及び不純物であった。SUS304材は、質量%で、C:0.50%、Si:0.54%。Mn:1.50%、Ni:9.5%、Cr:18.5%を含有し、残部はFe及び不純物であった。   As the pin 22 (assuming a film formed on the outer surface of the tool joint 7), pure iron (Fe), S10C, S45C, S55C, SKD11, SUJ2, SUS304, and alumina according to JIS standards Was prepared. The S10C material contained, by mass%, 0.10% C, 0.20% Si, and 0.45% Mn, with the balance being Fe and impurities. The S45C material contained, by mass%, 0.45% of C, 0.23% of Si, and 0.45% of Mn, with the balance being Fe and impurities. The S55C material contained, by mass%, 0.55% of C, 0.23% of Si, and 0.75% of Mn, with the balance being Fe and impurities. The total content of Cr and Ni (Cr + Ni) in the S10C, S45C, and S55C materials described above is much less than 1%. The SKD11 material has, by mass%, C: 1.50%, Si: 0.20%, Mn: 0.45%, Cr: 12.0%, Mo: 1.0%, V: 0.35%. The balance was Fe and impurities. The SUJ2 material contained, by mass%, 1.0% C, 0.2% Si, 0.4% Mn, and 1.5% Cr, with the balance being Fe and impurities. SUS304 material is, by mass%, C: 0.50%, Si: 0.54%. Mn: 1.50%, Ni: 9.5%, Cr: 18.5%, the balance being Fe and impurities.

ディスク23(ケーシング2を想定)として、炭素鋼材、13%Cr鋼材、低炭素13%Cr鋼材及び25%Cr−30%Ni合金材を準備した。炭素鋼材は、質量%で、C:0.22%、Si:0.34%、Mn:0.48%、Cr0.53%を含有し、残部はFe及び不純物であった。13%Cr鋼材は、質量%で、C:0.20%、Si:0.21%、Mn:0.41%、Ni:0.10%、Cr:12.64%を含有し、残部はFe及び不純物であった。低炭素13%Cr鋼材は、質量%で、C:0.04%、Si:0.21%、Mn:0.41%、Ni:5.53%、Cr:12.05%、Mo:2.03%を含有し、残部はFe及び不純物であった。25%Cr−30%Ni合金材は、質量%で、C:0.02%、Si:0.32%、Mn:0.64%、Ni:29.7%、Cr:25.2%、Mo:2.85%を含有し、残部はFe及び不純物であった。   As the disk 23 (assuming the casing 2), a carbon steel material, a 13% Cr steel material, a low carbon 13% Cr steel material, and a 25% Cr-30% Ni alloy material were prepared. The carbon steel material contained 0.2% by mass of C, 0.34% of Si, 0.48% of Mn, and 0.53% of Cr in mass%, with the balance being Fe and impurities. The 13% Cr steel material contains, by mass%, C: 0.20%, Si: 0.21%, Mn: 0.41%, Ni: 0.10%, Cr: 12.64%, and the balance is Fe and impurities. Low-carbon 13% Cr steel material is, in mass%, C: 0.04%, Si: 0.21%, Mn: 0.41%, Ni: 5.53%, Cr: 12.05%, Mo: 2 0.03%, with the balance being Fe and impurities. 25% Cr-30% Ni alloy material is, in mass%, C: 0.02%, Si: 0.32%, Mn: 0.64%, Ni: 29.7%, Cr: 25.2%, Mo: 2.85%, the balance being Fe and impurities.

ピンオンディスク試験前後のディスク23の表面の凹凸のプロファイルを測定し、その最大深さをディスク23の摩耗深さと定義した。   The unevenness profile of the surface of the disk 23 before and after the pin-on-disk test was measured, and the maximum depth was defined as the wear depth of the disk 23.

さらに、各ピン22及びディスク23の硬さを、JIS Z 2244に規定されるビッカース硬さ試験方法により測定した。ビッカース硬さ試験の試験力は0.98Nとした。   Further, the hardness of each pin 22 and the disk 23 was measured by a Vickers hardness test method specified in JIS Z 2244. The test force of the Vickers hardness test was 0.98 N.

表1に、ピンオンディスク試験で得られた、ディスク23の摩耗量を示す。   Table 1 shows the amount of wear of the disk 23 obtained by the pin-on-disk test.

Figure 0006672911
Figure 0006672911

表1中の各ピン材、ディスク材の括弧には、各材のビッカース硬さ(HV)が記載されている。表1中の各フィールドには、対応するピン材22とディスク材23との試験で得られた、ディスク材23の摩耗量(μm)が記載されている。   The Vickers hardness (HV) of each material is described in parentheses of each pin material and disc material in Table 1. In each field in Table 1, the wear amount (μm) of the disk member 23 obtained by the test of the corresponding pin member 22 and the disk member 23 is described.

表1を参照して、ツールジョイント7と想定したピン22がFe材、S10C材、S45C材及びS55C材である場合、つまり、Cr及びNiの総含有量が1質量%以下(0%を含む)の金属である場合、ケーシング2と想定したディスク23がいずれの材質であっても、ディスク23の摩耗量は18μm以下であった。一方、ピン22がSKD11材、SUJ2材、SUS304材及びアルミナ材である場合、つまり、Cr及びNiの総含有量が1質量%を超える金属又は非金属(アルミナ)である場合、ディスク23の材質がいずれであっても摩耗量が30μm以上であった。   Referring to Table 1, when pin 22 assumed to be tool joint 7 is made of Fe material, S10C material, S45C material, and S55C material, that is, the total content of Cr and Ni is 1% by mass or less (including 0%). ), The abrasion loss of the disk 23 was 18 μm or less, regardless of the material of the disk 2 assumed to be the casing 2. On the other hand, when the pin 22 is made of SKD11 material, SUJ2 material, SUS304 material and alumina material, that is, when the total content of Cr and Ni is metal or nonmetal (alumina) exceeding 1% by mass, the material of the disc 23 In any case, the abrasion amount was 30 μm or more.

以上の結果より、従来のように、ツールジョイント7の外面にケーシング2よりも顕著に硬い硬質被膜(SKD11材、SUJ2材、SUS304材及びアルミナ材)を形成するよりも、Cr及びNiの総含有量が1質量%以下(0%を含む)である軟質の鋼被膜を形成した方が、ケーシング2に凝着摩耗が生じにくい。その結果、ケーシングの摩耗を抑制できる。   From the above results, the total content of Cr and Ni is smaller than that of the conventional case in which the hard coating (SKD11 material, SUJ2 material, SUS304 material, and alumina material) that is significantly harder than the casing 2 is formed on the outer surface of the tool joint 7. When a soft steel coating having an amount of 1% by mass or less (including 0%) is formed, adhesive wear is less likely to occur on the casing 2. As a result, wear of the casing can be suppressed.

表2は、ディスク23の硬さに対するピン22の硬さの比(硬さ比)を示す。   Table 2 shows the ratio of the hardness of the pin 22 to the hardness of the disk 23 (hardness ratio).

Figure 0006672911
Figure 0006672911

表1及び表2を参照して、硬さ比が1.2以下である場合、ディスク23の材質のいずれにおいても、ディスク23の摩耗量が16μm以下となり、顕著に少なくなる。したがって、好ましくは、ツールジョイント7に形成する鋼被膜のケーシング2に対する比は1.2以下である。この場合、ケーシング2の材質にかかわらず、凝着摩耗を顕著に抑えることができる。   Referring to Tables 1 and 2, when the hardness ratio is 1.2 or less, the amount of wear of the disk 23 is 16 μm or less and significantly reduced in any of the materials of the disk 23. Therefore, preferably, the ratio of the steel coating formed on the tool joint 7 to the casing 2 is 1.2 or less. In this case, regardless of the material of the casing 2, adhesive wear can be significantly suppressed.

以上の知見に基づいて、本実施形態では、図4に示すとおり、ツールジョイント7を構成する鋼管の外面に、Cr及びNiの総含有量が質量%で1%以下(0%を含む)である鋼被膜10を形成する。鋼被膜10は、合金元素であるCr及びNiの総含有量が低いため、軟質である。そのため、傾斜掘削を実施する場合、従来のように、ケーシング2の一部が剥離するのではなく、鋼被膜10の一部が剥離してケーシング2に移着する。   Based on the above findings, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the total content of Cr and Ni is 1% or less (including 0%) in mass% on the outer surface of the steel pipe constituting the tool joint 7. A steel coating 10 is formed. The steel coating 10 is soft because the total content of the alloy elements Cr and Ni is low. Therefore, when performing the inclined excavation, a part of the steel coating 10 is separated and transferred to the casing 2 instead of a part of the casing 2 being separated as in the related art.

また、鋼被膜10は、Cr及びNiの総含有量が1質量%以下(0%を含む)であるため酸化されやすい。言い換えると、ケーシング2に移着した鋼被膜10(移着物)は酸化されやすい。そのため、ケーシング2の内面の移着物が成長しにくく、その結果、凝着摩耗を抑制できる。以下、この点について詳述する。   Further, the steel coating 10 is easily oxidized because the total content of Cr and Ni is 1% by mass or less (including 0%). In other words, the steel coating 10 (transferred matter) transferred to the casing 2 is easily oxidized. Therefore, the transferred matter on the inner surface of the casing 2 is unlikely to grow, and as a result, adhesive wear can be suppressed. Hereinafter, this point will be described in detail.

図5A〜図5Dは、合金鋼からなるケーシング2と本実施形態の鋼被膜10を有するツールジョイント7との摩耗過程を示す図である。この摩耗過程は、図5A〜図5Dの順に進行する。なお、実際には、図2A〜図2Dに示すようにケーシング2の内面は粗さを有する。従って、本来は、図5A〜図5Dにおいて、上側に描かれているケーシング2も下側に描かれている鋼被膜10と同様に凸部を有している。図5A〜図5Dは、以下の説明を分かりやすくするために、ケーシング2の外面を平坦に描き、相対的な凹凸として模式的に図示したものである。   FIG. 5A to FIG. 5D are views showing the wear process of the casing 2 made of alloy steel and the tool joint 7 having the steel coating 10 of the present embodiment. This wear process proceeds in the order of FIGS. 5A to 5D. In addition, actually, the inner surface of the casing 2 has roughness as shown in FIGS. 2A to 2D. Therefore, in FIGS. 5A to 5D, the casing 2 drawn on the upper side originally has a convex portion similarly to the steel coating 10 drawn on the lower side. FIGS. 5A to 5D schematically illustrate the outer surface of the casing 2 in a flat manner, and schematically illustrate relative unevenness, in order to facilitate the following description.

傾斜掘削時に、ケーシング2が鋼被膜10と接触すると、従来とは異なり、ケーシング2の内面ではなく、鋼被膜10の一部が削られる。鋼被膜10中のCr及びNiの総含有量が1質量%以下(0%を含む)であり、鋼被膜10はケーシング2よりも軟質なためである。   When the casing 2 comes into contact with the steel coating 10 during the inclined excavation, a part of the steel coating 10 is shaved instead of the inner surface of the casing 2 unlike the related art. This is because the total content of Cr and Ni in the steel coating 10 is 1% by mass or less (including 0%), and the steel coating 10 is softer than the casing 2.

鋼被膜10のうち、削られた一部は、図5Bに示すように、ケーシング2の内面に移着物11として移着する。移着物11は、ケーシング2の内面から突出している。そのため、傾斜掘削時に、ツールジョイント7がさらに回転すると、図5Cに示すとおり、移着物11が鋼被膜10と接触する。このとき、移着物11により鋼被膜10がさらに削られ、図5Dに示すとおり、鋼被膜10の断片12が新たに発生する。   As shown in FIG. 5B, a part of the steel coating 10 that has been shaved is transferred to the inner surface of the casing 2 as a transfer material 11. The transfer object 11 protrudes from the inner surface of the casing 2. Therefore, when the tool joint 7 further rotates during the inclined excavation, as shown in FIG. 5C, the transferred matter 11 comes into contact with the steel coating 10. At this time, the steel coating 10 is further shaved by the transferred material 11, and a fragment 12 of the steel coating 10 is newly generated as shown in FIG. 5D.

しかしながら、移着物11は酸化されやすいため、ケーシング2の内面に付着した時点で、酸化してしまう。そのため、断片12は移着物11に凝着せずに、移着物11から脱落する。さらに、移着物11自身が酸化しているため、ケーシング2の内面との凝着力が弱い。そのため、断片12との接触による衝撃により、移着物11もケーシング2の内面から剥離しやすい。   However, since the transfer material 11 is easily oxidized, it is oxidized when it adheres to the inner surface of the casing 2. Therefore, the fragments 12 fall off from the transfer material 11 without adhering to the transfer material 11. Furthermore, since the transfer material 11 itself is oxidized, the adhesive force with the inner surface of the casing 2 is weak. Therefore, the transfer object 11 is also easily peeled off from the inner surface of the casing 2 by an impact due to the contact with the fragment 12.

以上のとおり、鋼被膜10から剥離した断片は酸化しやすい。そのため、凝着物が成長しにくい。その結果、ケーシング2の内面では、凝着摩耗ではなく研削摩耗(アブレシブ摩耗)となる。アブレシブ摩耗は凝着摩耗のように局所的に大きな摩耗が発生しにくい。そのため、アブレシブ摩耗は、凝着摩耗と比べて摩耗量が少ない。したがって、ケーシング2の内面の摩耗量が低減される。   As described above, the fragments separated from the steel coating 10 are easily oxidized. Therefore, it is difficult for the deposits to grow. As a result, grinding wear (abrasive wear) occurs on the inner surface of the casing 2 instead of adhesive wear. Abrasive wear is unlikely to cause large local wear like adhesive wear. Therefore, the amount of abrasive wear is smaller than that of adhesive wear. Therefore, the amount of wear on the inner surface of the casing 2 is reduced.

好ましくは、鋼被膜10は鋳鉄からなる。鋳鉄からなる鋼被膜(以下、鋳鉄被膜という)の化学組成は、質量%で、C:2.14〜6.7%、Si:1〜3%を含有し、残部はFe及び不純物である。また、鋳鉄被膜の残部は、Fe、他の元素及び不純物であってもよい。鋳鉄被膜中のCr及びNiの総含有量は質量%で1%を大きく下回るものである。鋳鉄被膜を用いた場合、上述のとおりアブレシブ摩耗による摩耗量の低減が得られるだけでなく、潤滑作用による摩耗量の低減も得られる。具体的には、鋳鉄は潤滑性が高い黒鉛(C)を多く含有する。鋳鉄のマトリックス相(Fe相)には黒鉛の結晶が析出している。鋳鉄被膜がケーシングの内面と摺動すると、マトリックス相に析出している黒鉛が摺動界面に露出する。黒鉛は層状構造を有する。そのため、ケーシングの内面との摺動により黒鉛の結晶がへき開して滑る。すなわち、摺動界面に露出した黒鉛は潤滑剤の役割を果たす。これにより、鋳鉄被膜及びケーシングの摩耗がさらに抑制される。さらに、へき開した黒鉛は摺動面を覆うため、摺動による鋳鉄被膜及びケーシングの焼付きや摩耗も抑制される。   Preferably, steel coating 10 comprises cast iron. The chemical composition of the steel coating made of cast iron (hereinafter referred to as cast iron coating) contains, by mass%, C: 2.14 to 6.7% and Si: 1 to 3%, with the balance being Fe and impurities. The balance of the cast iron coating may be Fe, other elements and impurities. The total content of Cr and Ni in the cast iron coating is much less than 1% by mass. When a cast iron coating is used, not only the wear amount due to abrasive wear can be reduced as described above, but also the wear amount due to lubrication can be reduced. Specifically, cast iron contains a large amount of graphite (C) having high lubricity. Graphite crystals are precipitated in the matrix phase (Fe phase) of cast iron. When the cast iron coating slides on the inner surface of the casing, graphite precipitated in the matrix phase is exposed at the sliding interface. Graphite has a layered structure. Therefore, the graphite crystal is cleaved and slid by sliding with the inner surface of the casing. That is, the graphite exposed at the sliding interface serves as a lubricant. Thereby, wear of the cast iron coating and the casing is further suppressed. Further, since the cleaved graphite covers the sliding surface, seizure and wear of the cast iron coating and the casing due to the sliding are suppressed.

鋳鉄被膜を形成する鋳鉄の種類は特に限定されない。鋳鉄はたとえば、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄等がある。ねずみ鋳鉄は、JIS G 5501に規定される。球状黒鉛鋳鉄は、JIS G 5502に規定される。その他の鋳鉄はたとえば、白鋳鉄、まだら鋳鉄、強靭鋳鉄、可鍛鋳鉄等がある。これらの鋳鉄では、成分、黒鉛の析出状態が異なる。黒鉛の析出状態は、鋳鉄の熱処理条件による。   The type of cast iron forming the cast iron coating is not particularly limited. The cast iron includes, for example, gray cast iron, spheroidal graphite cast iron and the like. Gray cast iron is specified in JIS G5501. Spheroidal graphite cast iron is specified in JIS G5502. Other cast irons include, for example, white cast iron, mottled cast iron, tough cast iron, malleable cast iron and the like. These cast irons have different components and different graphite precipitation states. The precipitation state of graphite depends on the heat treatment conditions of the cast iron.

鋳鉄被膜としては、特に、黒鉛が球状化した球状黒鉛鋳鉄が好ましい。球状黒鉛鋳鉄の潤滑性は、一般的な鋳鉄と比べて同程度である。しかしながら、球状黒鉛鋳鉄の靱性は、一般的な鋳鉄の靱性と比べて優れる。そのため、鋼被膜が球状黒鉛鋳鉄である場合、鋼被膜に摩擦が生じても鋼被膜が剥離しにくい。   As the cast iron coating, spheroidal graphite cast iron in which graphite is spheroidized is particularly preferable. The lubricity of spheroidal graphite cast iron is comparable to that of general cast iron. However, the toughness of spheroidal graphite cast iron is superior to that of general cast iron. Therefore, when the steel coating is spheroidal graphite cast iron, even if friction occurs in the steel coating, the steel coating is difficult to peel off.

鋳鉄被膜の靱性を保つため、炭素(C)含有量の好ましい上限は5質量%である。鋳鉄被膜の潤滑性を保つため、C含有量の好ましい下限は3質量%である。   In order to maintain the toughness of the cast iron coating, a preferable upper limit of the carbon (C) content is 5% by mass. In order to maintain the lubricity of the cast iron coating, a preferred lower limit of the C content is 3% by mass.

好ましくは、ツールジョイント等は、鋼被膜10とツールジョイント7等の外面との間に、硬化肉盛層を有する。硬化肉盛層の組成はたとえば、微細炭化物を分散させたマルテンサイト鋼である。これにより、鋼被膜10がケーシング2との接触により摩滅した場合、硬化肉盛層がツールジョイント7を保護する。この場合、鋼被膜10は、硬化肉盛層の上に形成される。そのため、鋼被膜10は、硬化肉盛層との金属結合により密着性が高い。したがって、鋼被膜10とケーシング2との接触により、鋼被膜10が脱離しにくい。硬化肉盛層は、周知の肉盛溶接により形成される。   Preferably, the tool joint or the like has a hardfacing layer between the steel coating 10 and the outer surface of the tool joint 7 or the like. The composition of the hardfacing layer is, for example, martensitic steel in which fine carbides are dispersed. Thus, when the steel coating 10 is worn by contact with the casing 2, the hardfacing layer protects the tool joint 7. In this case, the steel coating 10 is formed on the hardfacing layer. Therefore, the steel coating 10 has high adhesion due to metal bonding with the hardfacing layer. Therefore, the steel coating 10 does not easily come off due to the contact between the steel coating 10 and the casing 2. The hardfacing layer is formed by known overlay welding.

上述したように、凝着摩耗を抑制するためには、鋼被膜10が軟質である方が好ましい。具体的には、鋼被膜10の硬さは、ケーシング2の硬さの1.2倍以下である。さらに好ましい硬さ比(鋼被膜10の硬さ/ケーシング2の硬さ)は0.7以下である。   As described above, in order to suppress adhesive wear, it is preferable that the steel coating 10 is soft. Specifically, the hardness of the steel coating 10 is 1.2 times or less the hardness of the casing 2. A more preferable hardness ratio (hardness of the steel coating 10 / hardness of the casing 2) is 0.7 or less.

また、鋼被膜10の厚さは、2〜20mmであるのが好ましい。鋼被膜10の厚さが2mm未満の場合、ケーシング2との摩擦により、鋼被膜10が摩滅しやすい。鋼被膜10の厚さが20mmより大きい場合、鋼被膜10に亀裂が入りやすい。この亀裂を起点に、鋼被膜10が部分的に脱離することがある。この場合、ケーシング2とツールジョイント7との長時間の接触により、鋼被膜10が部分的に摩滅することがある。さらに好ましくは、鋼被膜10の厚さは5〜12mmである。   The thickness of the steel coating 10 is preferably 2 to 20 mm. When the thickness of the steel coating 10 is less than 2 mm, the steel coating 10 is easily worn out due to friction with the casing 2. When the thickness of the steel coating 10 is larger than 20 mm, the steel coating 10 is easily cracked. The steel coating 10 may be partially detached from the crack as a starting point. In this case, the steel coating 10 may be partially worn due to long-time contact between the casing 2 and the tool joint 7. More preferably, the thickness of the steel coating 10 is 5 to 12 mm.

本実施形態の坑井の掘削方法は、ケーシング2が、Crを10質量%以上含有する合金鋼である場合に特に有効である。この場合、ツールジョイント7の鋼被膜10はケーシング2よりも顕著に軟質であるため、凝着摩耗ではなくアブレシブ摩耗となる。   The well drilling method of the present embodiment is particularly effective when the casing 2 is an alloy steel containing 10% by mass or more of Cr. In this case, the steel coating 10 of the tool joint 7 is remarkably softer than the casing 2, so that abrasive wear occurs instead of adhesive wear.

上述の実施形態では、ツールジョイント7とケーシング2の内面とが接触する場合について説明した。しかしながら実際には、坑井の傾斜角度やドリルパイプ4の長さ等により、ツールジョイント7よりも外径の小さいドリルパイプ4が、ケーシング2と接触する場合もある。したがって、鋼被膜10は、ドリルパイプ4の外面に形成されてもよい。この場合、ドリルパイプ4は、母材となる鋼管と、鋼管の外面上に形成される鋼被膜10とを備える。   In the above-described embodiment, the case where the tool joint 7 and the inner surface of the casing 2 are in contact with each other has been described. However, in practice, the drill pipe 4 having a smaller outer diameter than the tool joint 7 may come into contact with the casing 2 depending on the inclination angle of the well, the length of the drill pipe 4, and the like. Therefore, the steel coating 10 may be formed on the outer surface of the drill pipe 4. In this case, the drill pipe 4 includes a steel pipe serving as a base material and a steel coating 10 formed on an outer surface of the steel pipe.

ドリルパイプ4及びツールジョイント7に鋼被膜10を設ける方法はたとえば、めっき処理、溶射、肉盛等である。鋼被膜10は、既に使用したドリルパイプ4及びツールジョイント7の外面上に再度形成することができる。使用により鋼被膜10が損耗した場合、損耗した部分に直接新たな鋼被膜10を形成してもよい。また、機械的又は化学的に古い鋼被膜10を除去した後、新たな鋼被膜を形成してもよい。   The method of providing the steel coating 10 on the drill pipe 4 and the tool joint 7 includes, for example, plating, thermal spraying, and overlaying. The steel coating 10 can be formed again on the outer surface of the drill pipe 4 and the tool joint 7 already used. When the steel coating 10 is worn by use, a new steel coating 10 may be formed directly on the worn portion. Further, after the old steel coating 10 is mechanically or chemically removed, a new steel coating may be formed.

[掘削方法]
本実施形態の坑井の掘削方法について説明する。
[Drilling method]
A method for excavating a well according to the present embodiment will be described.

図1を参照して、ドリルストリング3を用いて、所定の深度まで坑井を掘削した後、ドリルストリング3を一旦、坑井Wから引き揚げる。その後、掘削した坑井Wを保護するため、ケーシング2を坑井Wに挿入する。ケーシング2はたとえば、ケーシング2と坑井Wとの間に流し込まれたセメントによって固定される。   Referring to FIG. 1, after drilling a well to a predetermined depth using drill string 3, drill string 3 is once withdrawn from well W. Thereafter, to protect the excavated well W, the casing 2 is inserted into the well W. The casing 2 is fixed by, for example, cement poured between the casing 2 and the well W.

ケーシング2が挿入された後、ツールジョイント7等の外面に鋼被膜10が形成されたドリルストリング3をケーシング2内に挿入する。そして、駆動装置8によりドリルストリング3を回転させ、坑井を傾斜掘削する。これにより、傾斜抗井が形成される。本実施形態では、ツールジョイント7等のCr及びNiの総含有量が1質量%以下(0%を含む)である鋼被膜10を有する。そのため、湾曲部Pにおいて、ツールジョイント7又はドリルパイプ4がケーシング2と接触、摺動しても、ケーシング2に凝着摩耗が発生しにくい。そのため、傾斜掘削時において、ケーシングの摩耗を抑制できる。   After the casing 2 is inserted, the drill string 3 having the steel coating 10 formed on the outer surface of the tool joint 7 or the like is inserted into the casing 2. Then, the drill string 3 is rotated by the driving device 8, and the well is inclined and excavated. Thereby, an inclined well is formed. In this embodiment, the tool joint 7 and the like have the steel coating 10 having a total content of Cr and Ni of 1% by mass or less (including 0%). Therefore, even when the tool joint 7 or the drill pipe 4 comes into contact with or slides with the casing 2 at the curved portion P, adhesive wear is less likely to occur on the casing 2. Therefore, at the time of inclined excavation, wear of the casing can be suppressed.

ケーシング2とツールジョイント7との摩擦を想定し、種々の材料の組み合わせについて摩耗試験(円筒−平面接触式摩耗試験)を実施した。   Assuming friction between the casing 2 and the tool joint 7, wear tests (cylindrical-plane contact-type wear tests) were performed on various combinations of materials.

本試験では、図6に示す摩耗試験機30を用いた。摩耗試験機30は、ブロック31、ディスク32及び塗布装置33を備えた。ブロック31はケーシングを想定した。ディスク32はツールジョイントを想定した。   In this test, a wear tester 30 shown in FIG. 6 was used. The abrasion tester 30 was provided with a block 31, a disk 32, and a coating device 33. Block 31 assumed a casing. The disk 32 assumed a tool joint.

ブロック31は、10mm×20mm×高さ20mmの形状を有した。ディスク32は、直径110mm、高さ30mmの円柱形状であった。ディスク32の母材(ツールジョイントの母材鋼管に相当)は、JIS規格のSKD11に準拠した化学組成を有した。側面32Aの表面粗さはRa0.01μmであった。側面32Aには、鋼被膜を想定した種々の被膜を形成した。具体的には、各試験番号のブロック31の材質及びディスク32の被膜の材質は、表3に示すとおりであった。   The block 31 had a shape of 10 mm × 20 mm × 20 mm in height. The disk 32 had a cylindrical shape with a diameter of 110 mm and a height of 30 mm. The base material of the disk 32 (corresponding to the base material steel pipe of the tool joint) had a chemical composition in accordance with JIS standard SKD11. The surface roughness of the side surface 32A was Ra 0.01 μm. Various coatings assuming a steel coating were formed on the side surface 32A. Specifically, the material of the block 31 and the material of the coating of the disk 32 of each test number were as shown in Table 3.

Figure 0006672911
Figure 0006672911

各ディスク32の被膜の膜厚は、表3に示すとおりであった。なお、試験番号14及び15では、ディスク32の側面32Aに被膜を形成しなかった。ただし、試験番号15では、側面32Aに、試験番号7及び13と同様に、硬化肉盛層を形成した。試験番号7及び13では、被膜と側面32Aとの間に硬化肉盛層を形成した。各被膜の形成方法は、表3に示すとおりであった。試験番号2〜7、9及び10の被膜は、JIS G 4051(2009)に準拠した化学組成を有した。試験番号11の被膜は、JIS G 5501(1995)に準拠した鋳鉄であった。試験番号12及び13の被膜は、JIS G 5502(2001)に準拠した鋳鉄であった。   The film thickness of the coating on each disk 32 was as shown in Table 3. In Test Nos. 14 and 15, no film was formed on the side surface 32A of the disk 32. However, in Test No. 15, a hardfacing layer was formed on the side surface 32A as in Test Nos. 7 and 13. In Test Nos. 7 and 13, a hardfacing layer was formed between the coating and the side surface 32A. The method of forming each coating was as shown in Table 3. The coatings of Test Nos. 2 to 7, 9 and 10 had chemical compositions in accordance with JIS G 4051 (2009). The coating of Test No. 11 was cast iron according to JIS G5501 (1995). The coatings of Test Nos. 12 and 13 were cast iron based on JIS G 5502 (2001).

表3中の各試験番号のディスクに形成された被膜の材質は次のとおりであった。
試験番号1及び8の被膜はFeからなり、残部は不純物であった。試験番号2、4、5、7、9及び10の被膜にはS10C材を用いた。
The materials of the coatings formed on the disks of each test number in Table 3 were as follows.
The coatings of Test Nos. 1 and 8 consisted of Fe, and the balance was impurities. Test Nos. 2, 4, 5, 7, 9 and 10 were made of S10C material.

試験番号3の被膜にはS45C材を用いた。試験番号6の被膜にはS55C材を用いた。なお、S10C材、S45C材、S55C材のいずれもCr及びNiの総含有量は1%を下回るものである。   The S45C material was used for the coating of Test No. 3. S55C material was used for the coating of Test No. 6. The total content of Cr and Ni is less than 1% in each of the S10C, S45C, and S55C materials.

試験番号11の被膜は、FC100材を用いた。試験番号12及び13の被膜は、FCD350−22材を用いた。FC100材及びFCD350−22材におけるCr及びNiの総含有量は1%を大きく下回るものであった。   The coating of Test No. 11 used FC100 material. The films of Test Nos. 12 and 13 used FCD350-22 material. The total content of Cr and Ni in the FC100 material and the FCD350-22 material was much less than 1%.

試験番号14は被膜を形成しなかった。そのため、ディスク表面は母材であるSKD11材であり、Crの含有量は12%であった。   Test No. 14 did not form a coating. Therefore, the disk surface was made of SKD11 as a base material, and the content of Cr was 12%.

試験番号15のディスクの表面は硬化肉盛層であった。表面の材質は、質量%で、C:0.6%、Si:0.2%、Cr:5.0%、Ti:2.5%を含有し、残部はFe及び不純物であった。   The surface of the disk of Test No. 15 was a hardfacing layer. The material of the surface contained 0.6% of C, 0.2% of Si, 5.0% of Cr, and 2.5% of Ti in mass%, and the balance was Fe and impurities.

試験番号16の被膜(サーメット)は、質量%で、TiC:30%、TiN:20%、WC:15%、Mo2C:10%を含有し、残部はNi及び不純物であった。 The coating (cermet) of Test No. 16 contained, by mass%, 30% of TiC, 20% of TiN, 15% of WC, and 10% of Mo 2 C, with the balance being Ni and impurities.

試験番号17の被膜はSUS304材であり、Niの含有量は9.50%、Crの含有量は18.5%であった。試験番号18の被膜はアクリル樹脂であった。   The coating of Test No. 17 was a SUS304 material, with a Ni content of 9.50% and a Cr content of 18.5%. The coating of Test No. 18 was an acrylic resin.

表3中の各試験番号のブロックの材質は次のとおりであった。
試験番号1及び9のブロック(低炭素13%Cr鋼)は、質量%で、C:0.04%、Si:0.21%、Mn:0.41%、Ni:5.53%、Cr:12.05%、Mo:2.03%を含有し、残部はFe及び不純物であった。
The material of the block of each test number in Table 3 was as follows.
The blocks of Test Nos. 1 and 9 (low carbon 13% Cr steel) were, by mass%, C: 0.04%, Si: 0.21%, Mn: 0.41%, Ni: 5.53%, Cr : 12.05% and Mo: 2.03%, with the balance being Fe and impurities.

試験番号2〜7、11〜18のブロック(13%Cr鋼)は、質量%で、C:0.20%、Si:0.21%、Mn:0.41%、Ni:0.10%、Cr:12.64%を含有し、残部はFe及び不純物であった。   The blocks (13% Cr steel) of Test Nos. 2 to 7 and 11 to 18 are represented by mass%, C: 0.20%, Si: 0.21%, Mn: 0.41%, Ni: 0.10% , Cr: 12.64%, with the balance being Fe and impurities.

試験番号8のブロック(炭素鋼)は、質量%で、C:0.22%、Si:0.34%、Mn:0.48%、Cr0.53%を含有し、残部はFe及び不純物であった。   The block (carbon steel) of Test No. 8 contains 0.2% by mass of C, 0.34% of Si, 0.48% of Mn, and 0.53% of Cr in mass%, with the balance being Fe and impurities. there were.

試験番号10のブロック(25%Cr−30%Ni合金)は、質量%で、C:0.02%、Si:0.32%、Mn:0.64%、Ni:29.7%、Cr:25.2%、Mo:2.85%を含有し、残部はFe及び不純物であった。   The block of Test No. 10 (25% Cr-30% Ni alloy) was, by mass%, C: 0.02%, Si: 0.32%, Mn: 0.64%, Ni: 29.7%, Cr: : 25.2%, Mo: 2.85%, and the balance was Fe and impurities.

試験番号1〜18のディスク32及びブロック31を用いて、円筒−平面接触式摩耗試験を次の方法で実施した。ブロック31の10mm×20mm面をディスク32の側面32Aに、荷重980Nで押し当てた。ブロック31を押し当てながら、ディスク32を100rpmで3時間回転した。試験中、塩水系掘削泥水を環境水として側面32Aに100cc/minの塗布量で塗布し続けた。試験時のブロック31及びディスク32の温度は、常温であった。   Using the disks 32 and the blocks 31 of the test numbers 1 to 18, a cylinder-plane contact abrasion test was performed by the following method. The 10 mm × 20 mm surface of the block 31 was pressed against the side surface 32A of the disk 32 with a load of 980N. While pressing the block 31, the disk 32 was rotated at 100 rpm for 3 hours. During the test, the saltwater-based drilling mud was continuously applied to the side surface 32A at 100 cc / min as environmental water. The temperatures of the block 31 and the disk 32 at the time of the test were room temperature.

試験後のブロック31及びディスク32の摩耗深さを測定した。具体的には、試験後のブロック31及びディスク32の摩耗面のプロファイルを共焦点顕微鏡で測定し、最大の摩耗深さを測定した。最大摩耗深さを、ブロック31の摩耗深さ(μm)、及び、ディスク32の摩耗深さ(μm)と定義した。   The wear depth of the block 31 and the disk 32 after the test was measured. Specifically, the profiles of the wear surfaces of the block 31 and the disk 32 after the test were measured with a confocal microscope, and the maximum wear depth was measured. The maximum wear depth was defined as the wear depth of the block 31 (μm) and the wear depth of the disk 32 (μm).

[硬さ比測定]
上述の摩耗試験前に、ディスク32の被膜及びブロック31のビッカース硬さをJIS Z2244に準拠して測定した。測定時の試験力は0.98Nであった。求めた硬さに基づいて、硬さ比(ディスク32の被膜の硬さ/ブロック31の硬さ)を求めた。なお、SKD11のビッカース硬さは700HV、硬化肉盛層のビッカース硬さは710HVであった。
[Hardness ratio measurement]
Before the abrasion test described above, the Vickers hardness of the coating of the disk 32 and the block 31 was measured according to JIS Z2244. The test force at the time of measurement was 0.98N. The hardness ratio (hardness of the coating of the disk 32 / hardness of the block 31) was determined based on the determined hardness. The Vickers hardness of SKD11 was 700 HV, and the Vickers hardness of the hardfacing layer was 710 HV.

[試験結果]
試験結果を表3に示す。表3を参照して、試験番号1〜13では、鋼被膜中のCr及びNiの総含有量が1質量%以下であった。そのため、ブロックの摩耗深さは1.2mm以下であった。また、ディスクの摩耗深さはいずれも2.0mm以下であった。
[Test results]
Table 3 shows the test results. Referring to Table 3, in Test Nos. 1 to 13, the total content of Cr and Ni in the steel coating was 1% by mass or less. Therefore, the wear depth of the block was 1.2 mm or less. The wear depth of each disk was 2.0 mm or less.

試験番号1〜5、7〜13の硬さ比は1.2以下であった。そのため、硬さ比が1.2を超えた試験番号6と比較して、ブロックの摩耗深さが小さかった。被膜及びブロックが同じ材質の試験番号2、4、5及び7を比較して、試験番号2及び7の被膜の膜厚は2〜20mmであった。そのため、被膜の膜厚が2mm未満の試験番号4では、ディスク母材自体が摩耗しており、被膜の膜厚が20mmを超える試験番号5では、被膜にクラックが形成されたのに対して、試験番号2及び7では、ディスク母材自体は摩耗せず、被膜にクラックも形成されなかった。   The hardness ratios of Test Nos. 1 to 5 and 7 to 13 were 1.2 or less. Therefore, the wear depth of the block was smaller than that of Test No. 6 in which the hardness ratio exceeded 1.2. Comparing Test Nos. 2, 4, 5 and 7 with the same material for the coating and the block, the film thickness of the coatings for Test Nos. 2 and 7 was 2 to 20 mm. Therefore, in Test No. 4 in which the film thickness of the coating was less than 2 mm, the disk base material itself was worn, and in Test No. 5 in which the film thickness of the coating exceeded 20 mm, cracks were formed in the coating. In Test Nos. 2 and 7, the disk preform itself did not wear and no cracks were formed in the coating.

試験番号11〜13の被膜は、鋳鉄被膜であった。そのため、試験番号11〜13では、試験番号1〜10と比較して、ブロック及びディスクの摩耗深さはいずれも0.5mm以下であった。   The coatings of Test Nos. 11 to 13 were cast iron coatings. Therefore, in Test Nos. 11 to 13, the wear depths of the block and the disk were all 0.5 mm or less as compared with Test Nos. 1 to 10.

一方、試験番号14では、ディスク表面のCr含有量が1質量%を超えた。そのため、ブロック31の摩耗深さが2.0mmを大きく超えた。   On the other hand, in Test No. 14, the Cr content on the disk surface exceeded 1% by mass. Therefore, the wear depth of the block 31 greatly exceeded 2.0 mm.

試験番号15では、ディスクの被膜が肉盛層であり、Cr及びNiの総含有量が1質量%を超えた。そのため、ブロック31の摩耗深さが1.2mmを大きく超えた。   In Test No. 15, the coating of the disk was a build-up layer, and the total content of Cr and Ni exceeded 1% by mass. Therefore, the wear depth of the block 31 greatly exceeded 1.2 mm.

試験番号16では、ディスクの被膜がサーメットであり、Ni含有量が1質量%を超えた。そのため、ブロック31の摩耗深さが1.2mmを大きく超えた。   In Test No. 16, the disk coating was cermet, and the Ni content exceeded 1% by mass. Therefore, the wear depth of the block 31 greatly exceeded 1.2 mm.

試験番号17では、ディスクの被膜がSUS304であり、Cr及びNiの総含有量が1質量%を超えた。そのため、ブロック31の摩耗深さが1.2mmを大きく超えた。   In Test No. 17, the disk coating was SUS304, and the total content of Cr and Ni exceeded 1% by mass. Therefore, the wear depth of the block 31 greatly exceeded 1.2 mm.

試験番号18では、ディスクの被膜が鋼ではなく、非金属のアクリル樹脂であった。そのため、ブロック31の摩耗深さが2.0mmを大きく超えた。   In Test No. 18, the disk coating was not steel but a non-metallic acrylic resin. Therefore, the wear depth of the block 31 greatly exceeded 2.0 mm.

以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。   The embodiment of the invention has been described. However, the above-described embodiment is merely an example for embodying the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiments without departing from the spirit thereof.

2 ケーシング
4 ドリルパイプ
7 ツールジョイント
9、11 移着物
10 鋼被膜
2 Casing 4 Drill pipe 7 Tool joint 9, 11 Transferred material 10 Steel coating

Claims (11)

複数の鋼管を連結して形成されたケーシングを、坑井に挿入する工程と、
複数のドリルパイプと、前記ドリルパイプの端部同士を連結する管状のツールジョイントとを備えるドリルストリングを前記ケーシング内に挿入して傾斜掘削を実施する工程とを備え、
前記ドリルパイプ及び/又は前記ツールジョイントは、鉄、鋼及び鋳鉄のいずれかであり、かつ、Cr及びNiの総含有量が質量%で1%以下(0%を含む)である被膜を表面に有する、坑井の掘削方法。
A step of inserting a casing formed by connecting a plurality of steel pipes into a well,
A plurality of drill pipes, a step of inserting a drill string including a tubular tool joint connecting the ends of the drill pipes into the casing to perform inclined drilling.
The drill pipe and / or the tool joint, iron is either of steel and cast iron, and less than 1% total content of Cr and Ni in mass% (including 0%) der Ru target film A method for drilling wells on the surface.
請求項1に記載の坑井の掘削方法であって、
前記ドリルパイプの外面と前記被膜との間及び/又は前記ツールジョイント外面と前記被膜との間に硬化肉盛層を含む、坑井の掘削方法。
The method of digging a well according to claim 1,
It said containing hardfacing layer between and / or between the outer surface of the tool joint and before Symbol the film of the outer surface of the drill pipe and the coating, drilling methods of the well.
請求項1又は請求項2に記載の坑井の掘削方法であって、
記被膜の硬さは、前記ケーシングの硬さの1.2倍以下である、坑井の掘削方法。
A well drilling method according to claim 1 or claim 2,
The hardness of prior Symbol the film is less 1.2 times the hardness of the casing, drilling methods of the well.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の坑井の掘削方法であって、
記被膜の厚さは、2〜20mmである、坑井の掘削方法。
The well drilling method according to any one of claims 1 to 3,
The thickness before Symbol the film is 2 to 20 mm, drilling methods of the well.
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の坑井の掘削方法であって、
前記ケーシングを構成する前記鋼管は、10質量%以上のCrを含有する合金鋼からなる、坑井の掘削方法。
The method for excavating a well according to any one of claims 1 to 4,
The method of digging a well, wherein the steel pipe constituting the casing is made of an alloy steel containing 10% by mass or more of Cr.
請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の坑井の掘削方法であって、
記被膜は鋳鉄からなる、坑井の掘削方法。
A well drilling method according to any one of claims 1 to 5,
Before Symbol is the film made from cast iron, the drilling method of the wellbore.
請求項6に記載の坑井の掘削方法であって、
前記鋳鉄は球状黒鉛鋳鉄である、坑井の掘削方法。
A method for drilling a well according to claim 6, wherein:
The method for drilling a well, wherein the cast iron is spheroidal graphite cast iron.
坑井掘削用のドリルストリングに用いられるツールジョイントであって、
鋼管と、
前記鋼管の外面に形成され、鉄、鋼及び鋳鉄のいずれかであり、かつ、Cr及びNiの総含有量が質量%で1%以下(0%を含む)である被膜とを備える、ツールジョイント。
A tool joint used for a drill string for well drilling,
Steel pipes,
Formed on the outer surface of the steel pipe, comprising iron, either steel and cast iron, and less than 1% total content of Cr and Ni in mass% and (including 0%) der Ru target membrane, Tool joint.
請求項8に記載のツールジョイントであって、
記被膜は鋳鉄からなる、ツールジョイント。
The tool joint according to claim 8, wherein
Before Symbol the film is made of cast iron, tool joint.
坑井掘削用のドリルストリングに用いられるドリルパイプであって、
鋼管と、
前記鋼管の外面に形成され、鉄、鋼及び鋳鉄のいずれかであり、かつ、Cr及びNiの総含有量が質量%で1%以下(0%を含む)である被膜とを備える、ドリルパイプ。
A drill pipe used for a drill string for well drilling,
Steel pipes,
Formed on the outer surface of the steel pipe, comprising iron, either steel and cast iron, and less than 1% total content of Cr and Ni in mass% and (including 0%) der Ru target membrane, Drill pipe.
請求項10に記載のドリルパイプであって、
記被膜は鋳鉄からなる、ドリルパイプ。
The drill pipe according to claim 10, wherein
Before Symbol the film is made of cast iron, drill pipe.
JP2016048983A 2015-03-13 2016-03-11 Well drilling method, drill pipe and tool joint used in the drilling method Active JP6672911B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015050767 2015-03-13
JP2015050767 2015-03-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016169593A JP2016169593A (en) 2016-09-23
JP6672911B2 true JP6672911B2 (en) 2020-03-25

Family

ID=56982232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016048983A Active JP6672911B2 (en) 2015-03-13 2016-03-11 Well drilling method, drill pipe and tool joint used in the drilling method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6672911B2 (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5280236A (en) * 1975-12-27 1977-07-05 Riken Piston Ring Ind Co Ltd Surface layer of sliding member
JPS52151214A (en) * 1976-06-10 1977-12-15 Obayashi Gumi Kk Augar for making horizontal hole
JPS593636B2 (en) * 1976-12-13 1984-01-25 株式会社大林組 Lateral hole expansion device
US4436118A (en) * 1977-07-25 1984-03-13 Smith International, Inc. Sleeved drill pipe
JPS61213347A (en) * 1985-03-19 1986-09-22 Nippon Steel Corp Steel for drill collar
GB0002916D0 (en) * 2000-02-10 2000-03-29 Stable Services Ltd Drill pipe torque reduction and protection apparatus
US6318470B1 (en) * 2000-02-15 2001-11-20 Halliburton Energy Services, Inc. Recirculatable ball-drop release device for lateral oilwell drilling applications
US6375895B1 (en) * 2000-06-14 2002-04-23 Att Technology, Ltd. Hardfacing alloy, methods, and products
JP2011144562A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Nippon Steel Engineering Co Ltd Steel pipe, steel pipe pile, and manufacturing method for steel pipe
US8590627B2 (en) * 2010-02-22 2013-11-26 Exxonmobil Research And Engineering Company Coated sleeved oil and gas well production devices

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016169593A (en) 2016-09-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2572617C2 (en) Coupling device with coating for operation in gas and oil wells
CN102362044B (en) Through the Oil/gas Well process units of coating
US9617654B2 (en) Low friction coatings with improved abrasion and wear properties and methods of making
US8602113B2 (en) Coated oil and gas well production devices
US8286715B2 (en) Coated sleeved oil and gas well production devices
US8590627B2 (en) Coated sleeved oil and gas well production devices
US20150132539A1 (en) Process for Applying a Friction Reducing Coating
NO870901L (en) METHOD OF FRICTION REDUCTION BY DRILL OPERATIONS.
RU2529600C2 (en) Devices with coatings for operation of oil and gas wells
MX2008013386A (en) Mechanical parts having increased wear resistance.
RU2608454C1 (en) Coated coupling device for operation in gas and oil wells
JP6672911B2 (en) Well drilling method, drill pipe and tool joint used in the drilling method
JP6569355B2 (en) Well drilling method, drill pipe and tool joint used in the drilling method
JP6569354B2 (en) Well drilling method
Machado et al. Corrosion and Wear Resistant Boronizing for Tubulars and Components Used Down-Hole
Ferg et al. Degradation of titanium drillpipe from corrosion and wear
Bindl Casing Wear Study on Gullfaks Field

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181105

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190719

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190806

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190927

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200217

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6672911

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151