JPS6274057A - パ−フオレ−テイング・ガン用鋼 - 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〉 この発明は、石油採取や天然ガス採取の一工程であるパ
ーフォレーティング作業に用いられるところの、“パー
フォレーション性″に侵れたパーフォレーティング・ガ
ン用鋼に関するものである。

〈従来技術並びにその問題点〉 一般に、石油や天然ガスの採取Ｃは、第１図に示される
如く、掘削した浦井或いはガス井にケーシング１を！ｉ
設し、これを廿メンティングくセメントによる固定）し
た後、油層２やガス層から油又はガスを１１戸内へ流入
させるべく、更に前記油層２やガス層に位胃するケーシ
ング１とセメント層３とに多数の孔をあける作業が行わ
れる。なお、第１図において符号４で示されるしの【ま
掘削やぐらであるＳ このように、゛パーフォレーティング！＋−Ｘ　”と呼
ばれる前記孔あけ作業は、石油や天然ガス採取作業にお
いて省略することができない重要な一工程となっており
、以前は、第２図で示されるような、桑莢５に火蘂６を
詰めて円錐形の銅製ライナー７で密封したバー７４レー
タ８の複数個を、第３図で示される如り゛パーフォレー
ショング・ガン”′と呼ばれる（キャリア・ガン・ブコ
ービングとも称される）鋼ｌｙＪ筒状体９にねじ込み装
盾した後、このパーフォレーティング・ガン９を第４図
のように々−シング１内に吊り下げてパー７４レータの
着火を行い、それに伴って１じるジェットにより孔をあ
１Ｊると言う手段が採用されていた。

なお、第４図において符号１０はジェット流を示してい
る。

ぞして、ここで使用されるパーフォレーティング・ガン
９は、作業終了の後地上に引き、トげられて新しいパー
フォレータがスミされ、再使用がなされるタイプのもの
であった。

しかしながら、この従来タイプのパーフォレーティング
・ガンは、パーフォレータ８が外側面に露出して取り付
けられるため、湿気や井戸深層部での高温によって該パ
ーフォレータの不発や誤着火を呼び起こしやすく、必ず
しも円滑・確実なパーフォレーティング作業を確保でき
ないとの問題をイボするものであった。

そこで、近年、上記問題を解決するため、第５図に示さ
れる如く外面にスキドロップ（くほみ）１１をつけてそ
の部分の内側にパーフォレータ８を装着し、パー７４レ
ーテイング作業詩にはパーフォレーティング・ガン９の
前記スキャロツブ部諸共にケーシング及びセメント層の
孔あけを行うと言う新しいタイプのパーフォレーティン
グ・ガンが開発され、これを使用したバー７４レーデイ
ング作業が急増の気配をみせできた。そしで、この新し
いタイプのパーフォレーティング・ガンは使い捨てのし
のであり、井戸底に投棄されることが多かった。、なお
、第５図（ａ）はバー７４レーアイング・ガンの要部縦
断面図であり、第５図（ｂ）はその要撒横１１１ｉｌｉ
図である。

ところが、この新しいタイプのパーフォレーティング・
ガンは、上述のように、使用に際してパー７４レーテイ
ング・ガンそのものも穿孔されるためその材Ｙ１の“パ
ーフォレージコン性パが大きな問題として注目されるこ
ととイにつｌこのである。

即ち、パー７４レークによる石火・穿孔の際に前記スキ
ャロツブ部以外の部分にクラックを生じたり一１破裂を
起したりすれば、ケーシングの内面にパーフォレーティ
ング・ガンが引っ掛かってしまい、該パーフォレーティ
ング・ガンを井戸から引き上げたり、或いは井戸底へ投
棄したりすることができなくなるからである。

ここで、パーフォレーティング・ガン構成素材の゛パー
フォレーション性″とは、火薬（パーフォレータ）を用
いてパーフォレーティング作業を行う際に゛破裂やクラ
ックを生じない特性”ばかりでなく、孔の周りの′かえ
り″が外側に突出することのない″きれいな穿孔を確保
する特性”を６含めた意味として使用されている用語で
ある。

従って、現在では、上記新しいタイプのパーフォレーテ
ィング・ガン用鋼としてＡｉＳＩ４１３０ｗＩやＡｌ５
１４１４０鋼１　（７）　／７　ｏムモＩＪブデン鋼が
使用されているが、このような材質て・あってしなお、
パーフォレーティング作業時に、時どして前記“クラッ
ク″や゛破裂″等のパーフォレーション性不十分に起因
する問題が生じるのを避け１すなかったのである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明名等は、Ｌ述のような現状に鑑み、石油や天然ガ
ス等の採掘に当って実施されるパー７オレーデイング作
業の際パーフォレーティング・ガンに生じがちなりラッ
クや破裂は、スギャロツブのデザインもさることながら
パーフォレーティング・ガン自体の材質に負うところが
最も人さいとの観点から、より一層パーフォレージ］ン
性に優れたバー７４レーテイング・ガン用鋼を提供すべ
く種々研究を重ねた結末、 特定成分１成の鋼にＳｅを微量添加するとそのパーフォ
レージコン性が著しく改善され、極めて優れたパーフォ
レーション性をイ１するハーフ４レーテイング・ガン用
鋼が１１もれる、 との知見を１参るに至ったのである。

この発明は、ト記知児に基づいてなされたしのであり、 パーフォレーティング・ガン用鋼を Ｃ：０．２０へ・０．５０％（以下、成分割合を表わす
％１１千吊平部する）、 ３ｉ　　：　　０．０５〜０．７５％。

Ｍｎ　：　　０．３０〜１．８０％。

Ｏｒ　：　　０．５０−１．５０％。

Ｍｏ又（よＷのうちの１種以上： Ｍ　Ｏ＋　１　／　２　Ｗで　０．１０〜０．５０％。

３　ｅ　：　　０．００１〜０．　ｔｏｏＯ／、　。

Ａｔ　　：　　０．００５〜０１００％。

を含有するとともに、更に Ｃ１ｌ　：　　０．５０％以下、 Ｎｉ　　：　　０．５０％以下。

Ｖ：０．０１〜０．１０％。

Ｎｂ　：　　０．００５〜０．１００％。

Ｔｉ　　：　　０．００５〜０．１００％。

Ｂ　　：　　０．０００３〜０．００５０％の一種以上
をも含み、 Ｆｅ及び不可避的不純物：残り から成るとともに、不純物中のＰ及びＳがそれぞれ ｐ：０．０２５％以下。

Ｓ：０．０１５％以下 である成分組成とすることにより、パーフォレーティン
グ・ガン用鋼としての必要特性を兼備することはもちろ
ん、特に格段に向上したパーフォレーション性を有せし
めた点、 を特徴とするものである。

次いで、この発明のバー７オレーテイング・ガン用鋼に
おいて、化学成分組成範囲を上記の如くし二数賄限定し
た理由を説明”する。

（ａ）　　Ｃ Ｃは鋼の強度を向上するために有効な成分であるが、そ
の含０吊が０．２０％未満ではパー７４レーテイング・
ガンに要求される強度を確保するのに多量の合金元素添
加が必要となっで経湾的不利を招き、−７”ｊｏ、５０
％を越えて含有ざゼるとパーフォレージ」ン性の劣化を
招くことから、Ｃ＋″′１（ｊωは　０，２０〜０５０
％と定めた。

（ｄ）　　５ｉ Ｓｉは鋼の脱酸上必要な成分であるが、その含有量が０
．０５％未満では十分な脱酸効果を１１することができ
ず、一方０．７５％を越えて含有させるとバー　フオレ
ーシ」ン性の劣化を１３＜悉れがあることから、Ｓ１含
有吊は０．０５〜０７５％と定めた。

（ｃ）　　Ｍｎ Ｍｎは鋼の焼入性並びに強度・靭性を向上させ、更に熱
間加工性を向上させるのに有効／ｆ酸成分あるが、その
含有量が０．３０％未満では上記特性向上効果が小さく
、一方１，８０％を越えて含有させると造塊時に著しい
隔析帯を形成して靭性及びパーフォレーション性を劣化
させることから、Ｍｎ含含有は０．３０〜１．８０％と
定めた。

（ｄ）　　Ｃｒ Ｃｒは耐食性向上並びに強度・靭性を向上させるのに有
効な成分であるが、その含有量が０．５０％未満では上
記特性向上作用に所望の効果を得ることができず、一方
１．５０％を越えて３何させると加工性に悪影響を与え
ることから、Ｃｒ含含有は０．５０〜１５０％と定めた
。

（ｅ）　　Ｍｏ、及びＷ Ｍｏ酸成分びＷ成分は、いずれも鋼の焼入れ性、強度、
靭性並びに耐食性を向上させる作用を有しているので、
これらのうちのいずれか一方又は双方が添加されるもの
であるが、その含有量が（Ｍｏ÷１　／２Ｗ）の値で０
．１０％未満では上記作用に所望の効果が１ｕられない
。他方、Ｍｏ及びＷはいずれも高面な合金元素であるの
で、経済的な理由からその上限を（Ｍｏ＋１／２Ｗ）の
値で０．５０％と定めた。なお、Ｍｏ及びＷの含イｊ晴
に関して（Ｍｏ＋　１／２Ｗ）なる値で規定するのは、
ＷがＭｏに対して原子門が約２償で、上記した効果の点
ではＭｏの約半分となるからである。

［）　　５ｅ ３ｅはこの発明においで極めて重要な成分であり、鋼の
７く−フォレーシ」ン性を署しく改善する作用を何して
いる」：スキ１７１コツプ加工時の加工性改善にも有効
である。しかしながら、その含有量が０００１％未満で
は前記管用に所望の効果が１！′？られず、一方、０１
００％を越えＣ含有ざぜてもぞの効果が飽和し、より以
上のバーフＡレージ］ン性向上効果が１７られないばか
りか、熱間加］：性をも損なうようになることから、Ｓ
ｅａイｊら１は０００１へ　０．１００％と定めた。

（０）　　Ａｔ Ａｆｆｉは、鋼のＩＢ２　Ｎ？の安定化、材質の均質化
並びに細粒化を図るのに有効な成分であるが、その含有
量が０．００５％未満では所望の効果が得られず、一方
０．＋００％を越えて含有させてもその効果は飽和して
しまう。またＡ２含０爪を多くすると鋼中介在物が増大
し【鋼を脆化すると言う不都合をし１８く。従って、Ａ
Ｑ含含有は０００５〜０．１００％と定めた。

（ｈ）　　Ｃｕ、及びＮｉ これらの成分には鋼のパーフォレーション性を改善させ
る作用があるので必要に応じて１種以上添加するのが好
ましい。中でも、Ｃｕ１．ｔｌの耐食性を向上させる作
用をも有しているが、０．５０％を越えで含有させると
熱間加工性の劣化をもたらす。一方、Ｎｉは高価な元素
であるので０．５０％を越えて含有させることは得、策
でない。以上の理由から、Ｃｕ含有けを０．５０％以下
１．　Ｎ　ｉ含有量を０５０％以下と夫々定めた。

なお、Ｃｕを添加する場合には、熱間加工性を向上さけ
る目的で同じ程度のＧのＮｉを同時に含有さゼるのがり
Ｔましい。

（ｉ）　　Ｖ、Ｎｂ、Ｔｉ　、及びＢ これらの成分は、いずれも鋼の強度を向上させる作用を
有しているので必要に応じて１種以上添加するのが好ま
しいしのであるが、以下、各成分ＦＤに含０帛の限定理
由を、王の他の不随的な作用をし含めて詳述１゛る。

（１）■ ■は鋼の焼入れ性を高め、結晶粒を微細にして強度と靭
性を高める作用を右しているが、その含有量−が０．０
１％未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方０
，１０％を越えて含有させるど靭性の劣化を招くように
なることから、■の含有量は０．０１〜０，１０％と定
めた。

＜ＩＩ）　　Ｎｂ Ｎｂは結晶粒を微細にして鋼の強度と靭性を向上させる
作用をもしているが、その含有けが０゜００５％未満で
は前記作用（３所望の効果が得られず−１一方０．１０
０％を越えて含有させると却って靭性を劣化させる場合
があるので、Ｎｂ含含有は０．００５〜０１００％と定
めた。

（ＩＩＩ）　　Ｔｉ Ｔｉは鋼の強度並びに耐食性を向上させる作用を有して
いるが、その３右吊がｏ、　ｏｏｓ％未満では前記作用
に所望の効果が得られず、一方、０、　＋００％を越え
て含有させると靭性劣化を招くようになることから、Ｔ
ｉ含有伝は０．００５〜０、１００％と定めた。

（ＩＶ）　　Ｂ Ｂは焼入れ性の改善を通じて漠の強度を向上ざＵる効果
を右しているが、その含有量が０、０００３％未満では
前記作用に所望の効果が（ｑられず、一方０．００５０
％を越えて含有させると靭性劣化を１ｎりことから、Ｂ
含ＫＦｉ量は０．０００３〜０．００！ｉｏ％と定めた
。

（ｋ）　　Ｐ、及びＳ 鋼の相識を均質にしてパー７４レーシヨン性を向上させ
、また良好な熱間加工性を確保するためには、不純物で
あるＰ及びＳの含有量を可及的に少なくするのが望まし
いが、鋼の製造コストとのバランスを乙慮して、Ｐ及び
Ｓ含有量の上限をそれぞれ００２５％及び００１５％と
定めた。

以上に説明したような成分組成の鋼は、転炉又（よ電気
炉等で溶装され、連続鋳造の後、又は造塊後に分塊され
てから熱間圧延にて継目無鋼管に加工される。続いて、
更に冷間曲伸等の加工を受けることによって寸法公差を
小さくし、焼入れ・焼戻しの熱処理、矯正加工、スキャ
ロツプ加工、応力除去焼ｆｉＩ！等の工程を杼でパー７
４レーテイング・ガンに成形される。

次にこの発明を実施例により比較例と対比しながら説明
するが、これら実施例ｔよこの発明の甲なる例示に過ぎ
ないものであり、この発明自（＾を同等制限するもの′
Ｃないことは古うまＣも住い。

〈実施例〉 まず、第１表に不される如き化学成分組成の鋼１〜３４
を溶製した。

次いで、これらの鋼から通常の方法にＪ、って外径：１
２７ｍφ、肉厚：１２．７ｍｍで、引偏強さが約１００
に’Ｊｆ／’−のレベルにあるバー７４レーテイング・
ガン素材を作成し、パー７４レージ］ン性を調査した。

この調査結果を第２表に示す。

なＪ３、パーフォレージ−１ン性の評価は、Ｆ記バ（注
）　◎・・・り２ツクなし、 ○・・・スキャロツプ内のみに微小クラック発生。

△・・・スキャロツブ内外に微小クラック発生。

×・−・破裂。

２　　　　褒 一フ４レーティング・ガン素材から第６図に示Ｊような
寸法及び配置でスＶヤロツブ加工を施した試験片を切り
出し、スキ↑・［］ツブ１１の部分の内側に同一大’Ｗ
Ｇのパーフォレータ８を装着した後同時に発火させ、生
じた孔の状況、クラックの発生状況、並びにＶｉ裂の０
無を調査することにより行った。にで、第２表に表示し
た「総彪ｈＸが１１４７以−トのしの」では６個全部の
スＶヤロツプ部分の内側に、また「総火・襲吊が９６９
以丁のしの」ではシール娼：（第６図の符号１２はシー
ル用プラグ）から同一の距ガ１にある列の３個のスキャ
ロツブ部分の内側にそれぞれパーフォレータを菰盾して
テストした。

第２表に示される結果からも、本発明鋼はバー７４レー
シヨン性が（参めて良好なことが明らかであり、従って
パーフォレーティング・ガン用鋼として用いるのに４−
分適していることが窺い知れる。

そこで、次に、本発明１Ｍ１，５，１１，１９゜及び２
７と、比較鋼２８とを用いて、スヤヤロツブ加工を施し
た実物のパーフォレーティング・ガンを作成し、フィー
ルドでのテス１−を実施したところ、比較鋼２８から成
るバー７オレ＝テイング・ガンは大破したが、本発明鋼
１，５．１１゜１９及び２７から成るものではきれい＜
Ｅ穿孔がなされてクラックは生じなかった。

これらの結果は、フィールドにＪ３１Ｊるパーフォレー
ション性が第２表と第６図に示したテスｌ〜により十分
評価できることをし示・Ｉ’　ｆｖのとして（ＬＬコさ
れるものでもある。

〈産業上の右用竹〉 以上に説明した如く、この発明によれば、パーフォレー
ジコン性が極めて良好なパーツ４レーーアーイング・ガ
ン用鋼を比較的低コストで（−することができ、石油や
天然ガスの採録作業の円滑化、支定化を一岡向上させ１
１するなと、産業上極めてイｉ用な効果がもたらされる
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、石油採取用油ｎの概略模式図、第２図は、パ
ーフォレータの６４５Ｍを示１概！Ｉ３模式目、 第３図は、パー７４レータを取すイ・」けた従前のパー
フォレージコン性・ガンの要部概略模式図、第４図は、
パーフォレーティング竹業において、パーフォレータが
着火して穿孔がなされた瞬間の状況を示づ概略模式図、 第５図ｔｉｔ　、スキＶロップ付の、パー７４レータ内
部装着用パーフィレーテイング・ガンの要部概略模式図
Ｃあり、第５図（ａ）（よその１縦断面図で、第５図（
ｂ）はその横断面図、 第６図は、実施例においてパーフォレージコン性の評価
に用いた試験片の概略図で、第６図（ａ）はその縦Ｉｌ
ｌ′ｉ面図であり、第６図（ｂ）は第６図＜ａ）の△−
八へ面図である。 図面において。 １・・・ケーシング、　　２・・・油層。 ３・・・セメント層、　　　４・・・掘削やぐら。 ５・・・薬莢、　　　　　６・・・火薬。 ７・・・銅板装ライナー。 ８・・・パーフォレータ。 ９・・・バー７４レーｊイング・ガン。 １０・・・ジ１ツｌ−マＱ。 １１・・・スキャ［ｌツブ（くぼみ）。 １２・・・シール用プラグ。 出願人　　住友金属工業株式会社 代理人　　畠　１）和　夫　外２名 第１目 ＃２団　　　　葦３図 羊６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量割合で、 Ｃ：０．２０〜０．５０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．７５％、 Ｍｎ：０．３０〜１．８０％、 Ｃｒ：０．５０〜１．５０％、 Ｍｏ又はＷのうちの１種以上： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．１０〜０．５０％、 Ｓｅ：０．００１〜０．１００％、 Ａｌ：０．００５〜０．１００％、 Ｆｅ及び不可避的不純物：残り から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ Ｐ：０．０２５％以下、 Ｓ：０．０１５％以下 であることを特徴とする、パーフォレーション性に優れ
   たパーフォレーティング・ガン用鋼。
2. （２）重量割合で、 Ｃ：０．２０〜０．５０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．７５％、 Ｍｎ：０．３０〜１．８０％、 Ｃｒ：０．５０〜１．５０％、 Ｍｏ又はＷのうちの１種以上： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．１０〜０．５０％、 Ｓｅ：０．００１〜０．１００％、 Ａｌ：０．００５〜０．１００％ を含有するとともに、更に Ｃｕ：０．５０％以下 Ｎｉ：０．５０％以下 の１種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避的不純物：残り から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ Ｐ：０．０２５％以下、 Ｓ：０．０１５％以下 であることを特徴とする、パーフォレーション性に優れ
   たパーフォレーティング・ガン用鋼。
3. （３）重量割合で、 Ｃ：０．２０〜０．５０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．７５％、 Ｍｎ：０．３０〜１．８０％、 Ｃｒ：０．５０〜１．５０％、 Ｍｏ又はＷのうちの１種以上： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．１０〜０．５０％、 Ｓｅ：０．００１〜０．１００％、 Ａｌ：０．００５〜０．１００％ を含有するとともに、更に Ｖ：０．０１〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、 Ｔｉ：０．００５〜０．１００％、 Ｂ：０．０００３〜０．００５０％ の一種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避的不純物：残り から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ Ｐ：０．０２５％以下、 Ｓ：０．０１５％以下 であることを特徴とする、パーフォレーション性に優れ
   たパーフォレーティング・ガン用鋼。
4. （４）重量割合で、 Ｃ：０．２０〜０．５０％、 Ｓｉ：０．０５〜０．７５％、 Ｍｎ：０．３０〜１．８０％、 Ｃｒ：０．５０〜１．５０％、 Ｍｏ又はＷのうちの１種以上： Ｍｏ＋１／２Ｗで０．１０〜０．５０％、 Ｓｅ：０．００１〜０．１００％、 Ａｌ：０．００５〜０．１００％ を含有するとともに、更に Ｃｕ：０．５０％以下、 Ｎｉ：０．５０％以下 の１種以上、並びに Ｖ：０．０１〜０．１０％、 Ｎｂ：０．００５〜０．１００％、 Ｔｉ：０．００５〜０．１００％、 Ｂ：０．０００３〜０．００５０％ の一種以上をも含み、 Ｆｅ及び不可避的不純物：残り から成り、かつ不純物中のＰ及びＳの含有量がそれぞれ Ｐ：０．０２５％以下、 Ｓ：０．０１５％以下 であることを特徴とする、パーフォレーション性に優れ
   たパーフォレーティング・ガン用鋼。