JPH04179791A - ロータリー掘削装置用ケリーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はロータリー掘削装置用ケリーの製造方法に関し
、更に詳しくは、ロータリー掘削装置用ケリーを、高歩
留りで安価に製造する方法に関す（従来の技術） 石油の発掘は、地上に組立てられた櫓に据えつけられて
いるロータリー掘削装置に装着されたトリルストリンゲ
スに回転駆動力を与え、その先端に装備されているドリ
ルで地中を掘削して進められる。

上記ドリルストリンゲスは次のような構成になっている
。すなわち、全長か最大で約１０ｍもあり、中心に貫通
孔が穿設されていて、その上端部はボックスと呼ばれる
雌ねじ刻設部であり下端部はピンと呼ばれ、る雄ねじ刻
設部になっているジヨイントパイプを各ねじ刻設部で連
続的に螺着し、全体の先端には掘削ドリルを配設し、そ
して全体の上端には後述するケリーを螺着している。

このケリーは、第１図に示したように、中心に貫通孔１
が穿設されている長い竿状体であって、その上部はボッ
クスツールジヨイント部２．下部はピンツールジヨイン
ト部３と呼ばれ、これらボックスツールジヨイント部２
とビンツールジョイント部３を結ぶ部分はワーキングセ
クション部４と呼ばれている。

ボックスツールジヨイント部２．ピンツールジヨイント
部３はいずれもその断面は円形であり、ボックスツール
ジヨイント部２には雌ねじ２ａ。

ビンツールジヨイント部３には雄ねじ３ａかそれぞれ刻
設されている。

ワーキングセクション部４の断面は、通常、四角形また
は六角形の角形形状であり、その全体の断面の広さは前
記したボックスツールジヨイント部２やビンツールジヨ
イント部３の断面の広さよりも小さくなっている。

このケリーは前記したドリルストリンゲスの最上部を構
成する部材であって、使用に際しては、ケリーの雄ねじ
３ａを最上部のジヨイントパイプのボックスの雌ねしに
螺着し、ケリーのボックスツールジヨイント部２を掘削
用圧入水が供給されるスウィヴエルに接続してドリルス
トリンゲス全体の中心を通る貫通孔に注水し、掘削装置
のロータリーテーブルに配設されている２つ割り構造の
マスターブッシングの角形はさみ部でケリーのワーキン
グセクション部４をその周囲から把持し、この状態でロ
ータリーテーブルか回転駆動される。

この回転駆動力はケリーのワーキングセクション部４を
介してジヨイントパイプから最先端の掘削ドリルに伝達
されて掘削か進行する。掘削か進行するとドリルストリ
ンゲスが地中にもぐっていくが、それにつれて、ケリー
のワーキングセクション部４はマスターブッシングの角
形はさみ部を下方にスライドしていく。ケリーのホック
スツールジヨイント部２に達すると、その部分がワーキ
ングセクション部４よりも広断面なので、ケリーの下方
へのスライドは停止し全体は空転する。このような状態
になったとき、ロータリーテーブルの回転駆動を停止し
、ケリーを最上部のジヨイントパイプから取外し、その
ジヨイントパイプのボックスの雌ねじに新しいジヨイン
トパイプの雄ねじを螺着して継ぎ足し、更にその継ぎ足
されたジヨイントパイプのボックスの雌ねしにケリーの
雄ねじ３ａを螺着し、再び前記したと同し態様で掘削を
続けていく。

このようなことから、ケリーのワーキングセクション部
４の長さは、次々と接続されていくジヨイントパイプの
長さと同じでなければならない。

したかって、ケリーはワーキングセクション部４か１０
ｍ近くもあり、その両端に合計で１ｍ近い各ツールジヨ
イント部を有する極めて長尺な竿状体になる。

ところで、このような長尺のケリーは、従来、所定径の
１本の丸棒鋼材を切削加工して製造されている。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、全体が１２ｍ近い長尺の１本の丸棒鋼材
から第１図に示したような形状のケリーを加工すること
は、用いる工作機械の現状からして、極めて多大の工数
を要する困難な作業になる。

しかも、ワーキングセクション部は両端のツールジヨイ
ント部に比べて細径になるため、加工時における鋼材の
歩留りは悪くならざるを得ない。

すなわち、ケリーの製造には、工作機械の制約や素材歩
留りの点からして、製造しにくいと同時にコストアップ
を招くという問題がある。

このような問題を解決するためには、長尺な鋼材を分割
してそれぞれを所定の形状に加工したのち、加工した各
部分材を互いにねじ嵌合したりまたはバット溶接やフラ
ッシュバット溶接などで溶接したりして結合する対策か
考えられる。

しかしながら、ねじ嵌合の場合は、各部分材の機械的な
結合であるため、ゆるみ等の問題か起こりやすく、結合
状態の強度的な信頼性は低くなる。

また、前記した溶接の場合、溶接個所の鋼材は一旦溶融
して鋳造組織に戻るため、同じく機械的特性の低下を招
き、その結合信頼性は低くなる。

本発明は、ケリーの製造における上記したような問題を
解決し、製造しやすく、素材の歩留りも高く、もって製
造コストを低減することができるロータリー掘削製造用
ケリーの製造方法の提供を目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記した目的を達成するために、本発明においては、断
面か円形のホックスツールジヨイント部材とピンツール
ジヨイント部材、ならびに、少なくとも両端面か前記ボ
ックスツールジヨイント部材およびピンツールジヨイン
ト部材の各断面より小径の円形であるワーキングセクシ
ョン部材をそれぞれ別個に製造し、前記ワーキングセク
ション部材の一方の端面と前記ボックスツールジヨイン
ト部材、および前記ワーキングセクション部材の他方の
端面と前記ピンツールジヨイント部材を摩擦圧接して一
体にすることを特徴とするロータリー掘削装置用ケリー
の製造方法が提供される。

本発明方法においては、まず、ボックスツールジヨイン
ト部材、ピンツールジヨイント部材およびワーキングセ
クション部材がそれぞれ別個に製造される。

ここでワーキングセクション部材４は、第２図の一部切
欠図で示したように、端面が円形である両端部４ａ、４
ｂを有し、他の部分は断面が従来と同じように四角形や
六角形（図では四角形）になるように加工されている。

この場合、両端部４ａ、４ｂの端面の径は、ここに結合
すべきホックスツールジヨイント部材やピンツールジヨ
イント部材の断面の径よりも小さくするか、後述する摩
擦圧接時の最適条件を設定するために、ボックスツール
ジヨイント部材２゜ピンツールジヨイント部材３の接合
部は、ワーキングセクション部材の両端部４ａ、４ｂの
端面外径と同等または多少太くし、その長さは５０〜１
００程度にする。

ついで、第３図に示したように、別に製造しておいたボ
ックスツールジヨイント部材２の一方の端面とワーキン
グセクション部材４の一方の端部４ａの端面、ならびに
、ピンツールジヨイント部材３の一方の端面とワーキン
グセクション部材４の他の端部４ｂの端面とをそれぞれ
当接したのち、摩擦圧接工法を施す。

すなわち、ワーキングセクション部材４を固定し、ツー
ルジヨイント側を軸方向に所定の圧力て圧接しながら図
の矢印で示した方向にそれぞれを所定の時間回転する。

このときに発生する摩擦熱により、各部材の端面か一体
化して結合する。

この場合、適用する圧力９回転数および圧接時間によっ
ては、各部材の端面における発生摩擦熱か大きくなりす
ぎて、その部分の鋼材が溶融して脆弱な鋳造組織に戻る
こともあるので、圧接端面の溶融が起こらないように、
また、発生摩擦熱の不足により不完全接合が起こらない
ように、前記した圧力９回転数９時間を適宜に設定管理
することが重要である。

このようにして全体を一体に結合したのち、その中心軸
に貫通孔を穿設して目的とするケリーが製造される。

なお、各部材を別々に製造する際に、それら部材に予め
貫通孔を穿設しておき、これら貫通孔を互いに合致させ
た状態で摩擦圧接処理を行ってもよい。ただし、この場
合は、接合部の内・外径部に発生するパリを除去するこ
とが必要になる。

（発明の実施例） 外径１９６．８ｍｍ、長さ４０６．４ｍｍのボックスツ
ールジヨイント部材、外径１０４．８ｗｎ、長さ５０８
画のピンツールジヨイント部材、および、端面の外径１
００ｍｍで長さ５０〜１００ｍｍの端部を有し、中央部
は一辺の長さ７６．２　ｍｍの四角形断面で長さ９３９
．８ｍｍのワーキングセクション部材をそれぞれ別個に
製造した。素材はいずれもＣｒ−Ｍｏ鋼である。

ついで、第３図で示したように、ワーキングセクション
部材の両端部４ａ、４ｂとボックスツールジヨイント部
材２およびピンツールジヨイント部材３の各端面を最適
の摩擦圧接条件下で摩擦圧接した。

各部材が一体に結合された。結合部における強度は、従
来の丸棒鋼材からの加工品に比へて、衝撃値は若干低下
したものの強度は変わらず、ケリーとして充分使用可能
の状態にあった。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、本発明方法は、各部材を
予め製造しておき、これらパーツを摩擦圧接してケリー
の完成品を製造するので、各部材の加工長さは従来の丸
棒鋼材の場合よりも短くなリ、加工の困難性を軽減する
ことかできる。

また、従来の加工では、大径の丸棒鋼材から細径のワー
キングセクション部を切削加工するので素材の歩留りは
悪くなるか、本発明ではこのワーキングセクション部を
その外径に近い丸棒から予め加工することができるため
、全体としての歩留りは向上する。

したがって、従来のケリーの製造に比べて製造しやすく
、全体の製造コストも低減するので、ケリーの製造方法
としてその工業的価値は犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図はケリーの概略斜視図、第２図は本発明で用いる
ワーキングセクション部材の一部切欠斜視図、第３図は
本発明における摩擦圧接を説明するための説明図である
。 ■・・・貫通孔、２・・・ボックスツールジヨイント部
、２ａ・・・雌ねじ、３・・・ピンツールジヨイント部
、３ａ・・・雄ねじ、４・・・ワーキングセクション部
、４ａ。 ４ｂ・・・両端部。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面が円形のボックスツールジョイント部材とピンツー
   ルジョイント部材、ならびに、少なくとも両端面が前記
   ボックスツールジョイント部材およびピンツールジョイ
   ント部材の各断面より小径の円形であるワーキングセク
   ッション部材をそれぞれ別個に製造し、前記ワーキング
   セクション部材の一方の端面と前記ボックスツールジョ
   イント部材、および前記ワーキングセクション部材の他
   方の端面と前記ピンツールジョイント部材を摩擦圧接し
   て一体にすることを特徴とするロータリー掘削装置用ケ
   リーの製造方法。