油井パイプの品質不良と防止

油井パイプの品質欠陥は主に次の 3 つの側面から発生します。
まず、油井パイプ本体自体の品質欠陥（パイプ本体の機械的特性、内部接続、重量など）が要件を満たしていません。
第二に、油井管の加工工程中に生じるねじパラメータ（テーパ、ピッチ、歯の高さ、ケン形状、カップリング両端のねじの同心度や近接距離）が基準を超えるなどの品質欠陥が発生した場合。ネジ部の黒いバックル、バックルの破損、ネジ部のずれ、ネジのトルクが規格を超えている、漏れ、ネジ部の損傷（傷、段差）、ドリルパイプの溶接品質が要件を満たしていないなど。
第三に、油井パイプの耐圧搾性能、耐腐食性能、穿孔性能、耐固着性能などの性能が要求を満たしていない。

1.油井管ねじ加工の品質不良と防止
油井管のねじ加工においては、ねじ山に黒色バックル、ねじ曲がり、バックル折れ、ねじ傷（バンプ）、ねじパラメータの規格値超過などの品質欠陥が発生する場合があります。

(1) 黒糸バックル：黒糸バックルは、ねじ部の局所的な加工量が少なすぎるために発生し、管端の外径や肉厚精度、楕円度、真直度に関わる「滑らかさ」が発生します。 。パイプ本体の黒いバックルは、パイプ本体の外径が小さすぎる、パイプ端が十分に真っ直ぐではない、または楕円形が大きすぎることが原因で発生することがよくあります。カップリングの黒いバックルは、一般に鋼管の外径がプラスの公差を超えている、壁がマイナスの公差を超えている、または楕円形が大きすぎることが原因で発生します。

(2) ねじ肉偏差：ねじ肉偏差とは、ねじ加工後の鋼管の肉厚の不均一性であり、一方の側は薄く、もう一方の側は厚くなります。ねじ山壁の偏りの理由は、黒いねじ山バックルの場合と同様であり、鋼管の端の不均一な肉厚、曲がり、または過度の楕円形によって引き起こされます。ねじ山肉の偏りが発生したり、加工量が適切に管理されていない場合、ねじ底部の肉厚が負の公差を超える場合があり、油井管の接続強度に重大な影響を及ぼします。

(3) 糸切れ：糸コームカッターが高速かつ強力に糸を切ると、一度糸が切れたり、糸が「なくなったり」すると、糸切れの原因となります。一般に、ねじ切れは主に鋼中の大きな非金属介在物によって引き起こされ、ねじコームカッターの品質とねじ切りプロセスの安定性にも関係します。

(4) ねじ損傷：油井パイプのねじ損傷には、完成品の製造、輸送、保管中に発生する打撲傷や摩耗が含まれます。油井パイプの露出したねじ山が傷ついたり、潰れたり、錆びたりするのを防ぐとともに、製造中にねじ山が硬い物体（輸送ローラー、傾斜した格子棒など）に衝突しないようにするために、外部保護装置が必要です。雌ねじ付きリングは油井管本体のねじ山にねじ込む必要があり、雄ねじ付き内部保護リングはカップリングのねじ山にねじ込む必要があります。

API Spec 5CT 標準では次のように規定されています。
① ねじ加工工場は、内ねじおよび外ねじ保護リングをねじ込む必要があります。ねじ保護リングの設計、材質、機械的強度は、通常の積み降ろしや輸送中の損傷を避けるためにねじ山とパイプの端を保護する必要があります。
② オイルとケーシングの輸送および通常の保管中に、ネジを汚れや水から隔離するためのネジ保護リングの設計と材質が必要です。通常の保管期間は約 1 年です。
③ ネジ保護リングの材質の選択には、ネジ部の腐食を引き起こしたり、ネジ部保護リングがネジ部に固着する可能性のある材料成分が含まれていてはならず、-46℃ ～ +66℃ の使用温度に適したものを選択する必要があります。
④ 裸鋼ねじ保護リングは、L80 鋼グレード 9Cr および 13Cr 管本体には使用してはならない。

(5) ねじパラメータが規格を超えている：ねじ加工は油井管の製造において最も重要な工程であり、油井管のねじ品質を決定する重要な工程でもあります。現在、ほとんどの油井パイプは特殊な CNC 工作機械によって加工されています。ねじを加工するとき、ワークピースは自動的に中心に配置され、フローティングクランプされます。ねじ加工用工具は超硬工具を使用しており、主軸回転は無段階です。ねじを加工するには 2 つの方法があります。1 つはワークを回転させて工具を平面送り動作させる方法です。もう 1 つは、ワークピースは動かず、工具が回転して送り動作を行うことです。この2種類の工作機械にはそれぞれ特徴があります。前者は柔軟に使用できます。一般的なテーパーねじの加工において高い生産性を発揮するだけでなく、気密性の良い直結ねじや特殊ねじ（特殊バックル）の加工も可能です。一般的なテーパーねじの加工では前者に比べ後者の方が生産性が高いですが、特殊なバックルの加工には前加工用の工作機械が必要となります。ねじのさまざまなパラメータ (中間直径、歯の高さ、テーパ、ピッチ、歯形角度、近距離など) は、ねじの接続強度とシール性能に影響します。糸の近距離とは、糸の各パラメータの変動の総合値である。スレッドの個々のパラメータが修飾されていても、その近距離は修飾されない場合があります。ねじのさまざまなパラメータの精度は、チューブブランクの品質に関連することに加えて、ねじの加工方法、工作機械の種類、加工プロセスの安定性、および寸法精度や精度にも関係します。糸コームの耐摩耗性。その他の条件が同じ場合、ねじ山の寸法精度は糸櫛の寸法精度によって決まります。一般に、糸コームの寸法公差は、製品公差のわずか 1/3 ～ 1/4、あるいはそれ以上であることが要求されます。

(6) トルク、J 値が規格を超えている場合 オイルとケーシングのトルクとは、カップリングと管本体をねじ込む際に発生する化粧トルクを指します。トルクを制御する目的は、カップリングと管本体との接続強度とねじ側の接触圧応力を確保し、対応するねじシールグリースと連携して油とケーシングの漏れを防止することです。 API 標準ねじの場合、J 値は、カップリングとパイプ本体を締め付けた後のパイプ端からカップリングの中心までの距離を表します。これは、ねじ接続の品質を決定する重要なパラメータの 1 つです。

(7) 漏れ：オイルとケーシングのパイプ本体とカップリングねじ部の間の接触圧力不足によって引き起こされるオイルとケーシングの漏れを避けるために、オイルとカップリング付きケーシングは規格に従って静水圧試験を受けます。パイプ本体とカップリングを接続するねじの漏れは、ねじの種類と品質、オイルとケーシングのねじ込み、ねじシールグリースの品質に関係します。ねじの種類としては、台形ねじよりも丸ねじの方がシール性が良く、特殊ねじの場合はさらにシール性が高くなります。高精度なねじ形状と適度なオイルとケーシングのねじ込みトルクにより、ねじ部のシール性が向上します。ねじシールグリースは、カップリングのねじ締め時やオイルやケーシングの使用時の潤滑、ねじ隙間の充填（シール）、防食の役割を果たします。

2. 油井管の性能
油井管の性能には、耐固着性能、耐崩壊性能、耐食性能、穿孔性能などがあります。

(1) 耐固着性能：規格要求事項によると、オイルとケーシングのねじ接合部の有無が規定されています。各関節を作る、外すを各6回行うことが規定されています。メーカー推奨の最大トルクまで締め付けて緩め、オイルとケーシングの内外ネジの固着を確認してください。オイルとケーシングのネジ部の固着は、ネジ部の材質、ネジ部の表面硬度、化粧速度、表面の摩擦係数、接触応力（カップリングのねじ込みトルク）などが関係します。オイルねじやケーシングねじの焼き付き防止性能を向上させるには、ねじの仕上げ、硬度、均一性を改善し、ねじ切り速度を遅くし、ねじ込みトルクを管理する必要があります。同時に、オイルのパイプ本体とケーシングをカップリングから分離して、2つのねじ山の間の金属表面が固着するのを防ぐために、より柔らかい金属または非金属のフィルム層をカップリングの内ねじ表面にメッキする必要があります。糸の破れや切れを避けるために。カップリングをねじ込む前に、ねじ込み後のねじ部の固着を防止し、ねじ部のシール性を向上させるために、ねじ面にねじグリースを塗布する必要があります。継手ねじ部の表面には亜鉛メッキやリン酸塩処理など様々なコーティング方法があります。一部の特殊な材料や特殊な接続ネジの場合、銅メッキが必要になることがよくあります。工場関連のねじ切りに関連する要素: ねじパラメータ (ピッチ、歯高、テーパ、タイトトルク、歯形半角など)、内ねじと外ねじのマッチング (表面処理、表面仕上げ、リン酸塩処理、亜鉛メッキ、銅メッキ、ねじ配合物（機能：潤滑、充填・シール等。金属粉末とグリースから構成される）、メイクアップ制御（メイクアップトルク、メイクアップ速度等）、材料要素等油田操業関連のねじ切りに関連する要因: スレッドガードなしでの吊り上げ、斜めの接合部 (パイプが空中で揺れ、坑井接合部と同心でない)、接合部がないかまたは少ない、ねじの配合物 (標準要件を満たしていない、砂など)ゴミ）、メイクアップ速度とメイクアップトルク、大型トングのクランプ力など。

(2) 耐圧搾（クラッシュ）性能：掘削深さが深くなるにつれて、油井やガス井の油やケーシングにかかる​​圧力は増加します。特に、深井戸、超深井戸、または複雑な地層の油井やガス井では、この傾向が顕著になります。プラスチックの流れを隔離する必要がある岩塩、塩ペースト、頁岩、軟岩層など。外圧が一定の限界を超えると、油井管本体に溝状や楕円形の変形が生じ、これを油井管崩壊といいます。

(3) 耐食性能：一部の油田やガス田には硫化水素、二酸化炭素、塩化物イオンなどの腐食性媒体が大量に含まれているため、硫化物応力腐食に対する耐性など、油やケーシングの耐食性が求められます。オイルやケーシングの耐食性は、主に鋼の化学組成や鋼管の残留応力値などの要因に関係します。鋼中の非金属介在物や有害元素の含有量を減らし、CrやNiなどの防食元素の含有量を増やし、鋼管の残留応力を低減し、鋼管の降伏強度比を向上させることはすべて有益です。オイルやケーシングの耐食性を向上させます。

(4) 穿孔性能：油層ケーシングの石油生産部（多層油井における層状石油生産）には、指定された含油オイルサンド層から原油をケーシング内に流入させるための穿孔が必要である。このため、油層ケーシングには良好な穿孔性能が要求され、特にガンレス穿孔作業を行う場合には、より高い穿孔性能が要求される。ケーシングの穿孔性能は穿孔試験によって得られます。すなわち、試験対象の薬莢を模擬井戸内に吊り下げ、その薬莢内に一定の距離と異なる方向を持った一定数の整形貫通弾を吊り下げる。次に、穿孔が行われます。穿孔後、テストケーシングの穴の周囲に亀裂がなければ穿孔性能は良好であると評価される。穴の周囲に少数の小さな亀裂があるが、その数と長さが技術的条件の要件を超えていない場合、穿孔性能は適格であると評価されます。穴の周囲の亀裂の数または長さが要件を超える場合、特に隣接する 2 つの穴の間の亀裂がつながっている場合、穿孔性能は不適格と評価されます。油田には、穿孔後のケーシングの拡張量と、穴の周囲の内側および外側のバリの高さに関する明確な要件もあります。