海洋掘削の技術

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海洋掘削の技術

石油・天然ガス井の掘削工事においては、地下数千メートルの対象地層に向けて安全かつ早く正確に掘削する高度な掘削技術が要求されます。加えて、海洋掘削の場合は、リグを定点保持するとともに、海象の変化に対応する海洋オペレーション技術が求められます。

海洋掘削の方法と主要な機器

海洋掘削において、海底下の地層は、ドリルパイプと呼ばれるパイプの先にビットと呼ばれる特殊な"切削ツール"を取り付け、それを回転させることによって掘り進められます。掘削の進行にあわせ、掘削編成の上部に新たにドリルパイプを継ぎ足していきます。掘削により生成される掘り屑は、パイプを通して循環される泥水により海上の掘削リグまで運ばれ、取り除かれます。このような掘削方式は、一般的にロータリー式掘削と呼ばれ、次の主要な機器を使って行われます。

ドローワークス

ドローワークスと呼ばれる強力な巻き上げ装置を用い、ドリルストリング(ドリルパイプやビット等を連結した掘削編成)を揚降します。

トップドライブシステム(TDS)

リグ中央のデリック(櫓)からトップドライブシステム(TDS)が吊り下げられており、内蔵されたモーターにより、ドリルストリングに回転力を与えます。泥水の循環とドリルストリングの回転を行いながら坑井を掘削します。

マッドポンプ(泥水循環ポンプ)

掘削作業において使用される泥水は、水にベントナイトやバライト等を混ぜ、粘性や比重を調節した特殊な液体です。リグからマッドポンプによってポンプされた泥水は、ドリルパイプ内を通って先端のビットから噴射され、ドリルパイプの外側を上昇して再びリグに戻ります。泥水は、その水頭圧力によって、坑井壁の崩壊を防止し、石油や天然ガス等の地層流体の暴噴を抑えるとともに、掘り屑を地上まで運び出します。

噴出防止装置(BOP)

坑井内の圧力バランスが崩れ、地層流体が坑井内に侵入することをキック(噴出)といいます。このキックを制御しなければ地層内流体が地表まで吹き上げ制御不能の大事故となります。これを防ぐためキックを制御すべく、坑口の上にBOPと呼ばれる噴出防止装置を設置し、キックの兆候があったときに坑井を一時的に密閉します。