JPS58167724A - 石油掘削スタビライザ−用素材の製造方法 - 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】 本発明は石油繻側Ｏスタビツイデーを代表側とすゐ段付
丸棒状素材のａｍ力泳に関し、特に冷間加工を施し均一
高強度を得る方法に陶する石油掘削スタビライデーを例
とすると、１つのリグから多方向ｖｃ＃Ａ制井を伸ばす
斜め掘り決において掘割先端位置を磁気センサーにより
確諷すＪｌ九め、擺削工＾は掘削先端からｗｏｏ　ｍ　
ｓｔ度は地磁気の影響を受けないように非磁性材料製と
する必要がＴｏｎ、第１図および１１１１！図に示すス
タビライデー（１）もＳａｔ性で、高強度、高靭性でｓ
ｌｈことが要求され易。このスタビライデー０性能の目
標値は０・２ｇ６耐力が約８０＃／鳳Ｉ以上で、比透磁
率が１−０１以下で６２１゜第２図中、鎖線はスタビラ
イブ−（１）用素材（りの形状を示す。

（１）は軸ｍ１．（４）は中間扉１１１ＩＫ、（８）は
肩部”Ｃ６Ｉｓ　＠かかる段付丸棒状素材（！）をオー
ステナイト鋼の析出硬化によって製造することは、析出
硬化では、高強度、高靭性が得難く、耐応力腐蝕割れ性
が劣る丸め、不適であシ、冷聞加工硬化によらずゐを得
々いが、ｌＩ＃形状と目標性能から珍問加工は種々の技
術上の制約と困難に遭遇する。すなわち、従来の各種潰
間加工方法を検討すＪ＋６ ０）りｙプ鍜伸 丸棒！１ｆｌＡｉｔｖｃ威品素材−面を持つ１臭を便用
しプレス等の＃ｌＮ１１１ｍ械によシ半径方向に力を加
克順次に軸方向に伸ばすタップ鍜伸沫祉、鍜造される材
料が工＾２の捺触閏に発生すゐ摩擦力によって照性流動
が拘束され外周面にいわゆるデクドメクをが生じてこの
部分には加工硬化が及ばない。を九カの加わらシい膨径
部（４）とデッドメタルを金む軸部（３）との境界は剪
断歪域となり材料の流れが大きく着しく加工硬化すゐ。

この剪断歪域は局部的な材ｆ＋流れが著しいために材料
に黴細な内部割れ、＊面割れを生じたりしてｌｋ瘤約損
傷となることがめる・結局、加工材料の責形斌は不揃で
均一に加工硬化させるこ６Ｆｉ困難でるる。

を九加える力が材料内部まで至らない場合は、材料の表
面のみが加工され内部との間に性質の不均一が生ずる。

←）軸力向引張）加工 丸棒材の軸方向側ｇｋ夛加工では不均一な歪分布は殆ん
ど発生しないが、加工硬化された材料はバクシンガー効
果によって１作用すゐ力の１向によっては所定の強度が
得られないことが′６ゐ・例えば圧縮荷重を知見ゐ場合
は１畳荷重の場杏程の強度は得られない。

スタビライデー＜１）　０６１Ｅ用時の応力は軸方向の
圧縮応力であるので、この加工法も不適で小ゐ・遇らに
１段付き剛材の冷開引張力加工では、スタビライデー素
材の小径の軸部（３）は層性加工できても大径の膨径部
（４）を■性質形させることはで１１がい、全体を大径
に合せた場合は著しい材料歩留りの低下を米たす。

（罎回転鍜造、転造、押し出し加工 加工される部分は殆んど表面層のみであ）、全所ｍ均一
に９１ｉ化させることは困難である、ｔたスタビライデ
ー素材（＋りのようｎ形状の場合、特殊な加工装置が必
要でＴｏシ、大小会参行部の強化が困難である。

本発明は、前記冷間加工の諸困難を解決するためＫな店
れたものであって、スタビライデー素材（ｆ）の如き段
付軸材ＫＭ合する輯定ｌｋ収シの冷開圧縮加工により実
質的に各部均−造加工硬化を起重ぜ均−高！１１度を得
る仁とを主縦とし。

かつかかゐ冷開圧縮加工を可能とする材料の形成調製の
工１ｉを含む０本発明０石油掘削用スタビツィデーＭ１
庫材の製造方法は、非磁性会長からなる原素材を態量加
工して中一部ｖｃ膨径都を有す石棒状材となし次いで通
常の溶体化！ｔ！、ｌｌ工程および最終形状に適会すゐ
形状までの機械加エエＳを経て半成材としたのちこの半
成材をそれ、キね岡−のＷＩｌ、形凹形部を有す石金製
内に加工硬化を起す温ＦＲＩＩ１．において軸方向から
圧縮成形して沿わせることを特徴としている。

歩Ｔ本発明を第３〜８図により詳細に説明す易。館魯図
は１本発明方法を含む加エエｉｉ＊序を示す、製鋼、造
塊中によりて得た鋼塊（６）から凌４原索材に熱間加工
（２）を施して中央部に膨蓬部（吟を有する棒状材（７
）、すなわちｍｌ半威材をす４．材料材質は非磁性会長
でｇＩＦＲを併有惑せゐ一的から非磁性鍋を便用し１例
えば低ｃ−１８Ｍｎ　−ｆｓＣｒ　＃ｌ　ｔ　ｌ　Ｒｆ
　ｈ。そｏａ＊ａ分は、Ｃ０−０２ｆｋ、　ｓｉ　　０
−１５％、　Ｍｎ　　１８１Ｇ、　Ｃｒ　　１６１１゜
ＭＯ・２−でああ。

次いで前記館１ｊ１１成＃（７）に過窟の溶体化ル衰（
２）を施し、例えば１１００″ｃＫ加熱保持険に水冷し
て館ｇ半成材きすゐ。溶体化（Ｌ＊靭を経九詞質１１２
平成材に機械加工卸を施し、製品スクビクィデーＰ！１
素材値）の形状、強ＲＫＩＩ会すゐ形状寸法の棒状材（
８）、ナシゎち第３半成材とする、この−被加工は、材
１１！収り（重量計算）を正確とし１本発明に′ｓＰ叶
る冷間加工の理論に従うようにするための本のでろゐ。

次に、第８半成材（８）をそれと概ね同一の凹形状を有
する金型内において軸力向から令聞圧縮加工〔）を加え
て金型内に沿わせるようにして石＃Ｉｉ掘削スタビライ
デー用素材（２）を得ゐ。この工程での材料温度Ｆｉ唐
同加工硬化を起しう纂温度域である必要がある。

以上のようにして本発明ヵ決により得九秦材（２）は、
七の一スタビツィザー〇使ｍａＲを最大１６０　ｔ’と
推定Ｌ　？　２４０′ｃ〜＄００”ｃ　テ歇時＊ｂカ除
去焼鈍（至）を施し、のち仕上機械加工（至）を施して
スタビライデー（１）止すゐ・ 冷間圧縮加工α）の工１ｉＫ＊−埴て、前記館＄半　−
威材すなわち被加工材料には、とくに軸ＩＩ　（ａ）　
Ｋその長壜（ｊ）とＩＩ　１！　（ｄ）とＯ比ＩＡがｉ
・０以上の部分が存在する。そして−１１に、円柱を圧
縮すゐ鳩舎１／ｒｌが３・０以上であると軸方向に圧縮
荷重を加えて曲り塵ｍなしに加工すゐことは困−で、４
１に円柱の両端面が支持（拘束）１！れず荷重が軸心に
正１１に加わらない場４Ｆ１１／４ζ意４で−Ｉｉｌ１
ｍと畜れて−ゐ・そして−１１ｎｔ！り座ａが発生する
と傳ら゛かの規制を行准わないと加工の増加とと４に加
装置的に蘭りは大きくなゐＯこの問題に対して１本発明
では、冷間圧縮加工（１）の工程歇＠を第４図に示すよ
うに、外＃　（９）内で軸オ肉に寮内畜れる１金ｍａＯ
と下査璽（ロ）および岡じ（外ＨＩＩＫＩＩＩ内湯れゐ
上押え金■からな石工ｉ＆を使用し、第４図りＯように
第８半威材（１）を噌ｙ）ＬＪＩ造プレス機、、横、吟
で第４閣（→のように被加工材料の軸方向に）に圧縮荷
重（功を加え為。このとき、被加工材料に発生する圧縮
量力（＃）は被加工材料０ＩＩＩｔ［積を体）とし１　
”　Ｐ／Ａ・・・０・・・・式（１）で蔓えられ、先づ
チーＡ軸Ｉ（萄の小書外端部が麿性斌に達して一性変形
および加工硬化を始めａｍを増大するのに伴なって軸部
（１）　０内嘲部に崗りて層性加工が進行し、中かて軸
Ｉｔ　（Ｉ）の全体が一様Ｋｌｌ性加工畜れゐようＫな
る。

軸１ｍ（１）の圧縮量は、得九−材料の性能によ）予め
計算して歇定鴫れゐものであるが、所定量の圧縮加工が
兜γすれば加４５段階（Ｉ５が終り。

第４１１（ロ）のように上金園（２）および下金型（ロ
）が被加工材料の肩Ｉｌｌ　（Ｉ）　Ｋ当ゐようＶｃｅ
シ、ひ■りづいて圧縮荷重を増加することによシ大径の
中央部の膨１１１１１１（４）の圧縮加工が開始基れ、
軸部（８）同４１１Ｉ所定の加工Ｉｔが加えられ易と被
加工材料は予め得良い形状式つくられた金１０４０１の
凹形状内に沿うように充満す易・第４図（うのように被
加工材料が金衡内に充満す石と、圧縮荷重は反力が大−
く罎ゐことｋより急激に増加し、ここで加工級期段階（
２）が終る・爽作業にお−ては、これらはラン１りｋＷ
ン作業によりカ惑れゐので、この加工は極めて能率的に
電嘔れゐ、１１１６１ｍには横軸に圧縮行程をと〕、縦
軸に圧縮荷重をとヤ両奢Ｏ陶係を示すが１曲線は円滑に
３１１挟し、加工が１易かり連続的に職場れることがわ
か易・ 第６図は一定の材料にり自、得たい強度性能を縦軸にと
シ、横軸に歪率ｃ−Ｉｎ（ｚｏ／ｚ）（ｌｏ：加工前の
長石、Ｊ゛：加工後の灸′８）をとり、温度をパテメー
タとして１強度と加工量との関係の１例を示したもので
Ｔｏゐ・ 本−明方法による冷間圧縮加工で重要准点は、被加工材
料の各部に均一な一性変形を与えることで番り、Ｊｔ−
ｏため冷間圧縮加工により最終的ＫＩＩＡスタピツイデ
ー用秦材（３）の形状（全書の凹形状に一歌すゐ）、！
−、加工前の被加工材料すなわち第３半成材（Ｉｎ形状
１寸法とＯ調達である。す攻わち、金製の凹Ｉｌ彫状は
加工量７１１に被加工材料の抜出し作業を１易にすＪｔ
九めＯ−６〜６′″程度の抜き勾配を与え墨が、このよ
うなチーノー−があっても輪力向ｏＪ：ｃ＋位置でも軸
力向Ｏ圧縮量ｖｔＷｉ４−とし１叶ればηらない・そし
て軸方向に轄圧縮量を受けるが、半ｌ！力向１円周方崗
には現実には付加的な、引張歪を愛社ることに考慮を払
う必要がｉゐ。１６［１！Ｉり座屈を生じてもそれを金
皇内で規制しつつ適正な形状。

寸＊に成形および加工硬化させ石必要が６易。

これらのため正確な材料の体積および寸法の計算設定を
行う必要がある。

両噛り軸部（１）と中央膨径部（４）とは各別に計算を
行うが、一方の軸部（１）を例とすゐと、金１の抜自勾
配の小螢側に軸１１ｇ（１）の端部が位置し、大１１１
１に内端部が位置するが、先づ被加工材料Ｏ長′ｌｌ０
ｍ係で鯰、前記ＯようＫ　、ＱｍｊＪｊ６／ｊ）”・・
・・・・式（幻、でＴｏ〕これから１６ｗｔ／・ｌ・・
・・・式（荀、が与えられる・重た外嘲部の加工前後の
直径を（＋１＠Ｘ１ｌ）　、内端部の加工前後の直径を
（Ｄ、）ＣＤ）２すると。

Ｃ’　−１１１（（１／ｄ＠　）’　５ｅｅｓ式（４）
より”　”　（ｆｆｉ’）Ｊｃｌｅｅｓ式（Ｉｓ）ｏ　
ｗｘ　１ｎ（Ｄ／Ｔｓ。）　”　”””式（４ｋ）　１
　Ｊ）　Ｄｏ　ｚ　（、’ｔ　１１１１１１１式（ｎが
与えられ石、従って加工前の被加工材料のテーノ曵（句
は式（ｍ）　（＠（？）より＃　　”　　　ｊａｎ　　
　（Ｄｏ　　　　　　”／　　　　　）　　　６１１１
１１１１１式　（８）で与えることがでＩＩゐ、こＯ値
（句は工具の抜き勾配と同じものとはならず、工＾の抜
き勾配は被加工材料の接触拘束状−を招かηいように与
見ゐべ龜であゐ。またこれら計算式で対数歪を採用して
いるＯは、軸方向の圧縮加工率と半径方向１円周方向の
引張加工率とを同一尺度で論するためで番る・ 第７図は１本−明方法の冷間圧縮加工Ｏ実施Ｋｍ用すゐ
装置の１例を示す。上金型（至）は外側Ｏ受は金（ｌｅ
ａ）と内側の成形四部を有すゐインプレツレ菖ンＳ（中
子金Ｉｔ　）　（Ｓｏｂ）とが陥没受金（１＠ｏ）およ
び六角孔ボルト（１０ｄ）　Ｋより納会して構ｒＩ１．
畜れ、下垂ｌ１ｌ（ロ）は外側の受は査（ＩＩＪＬ）と
内側のインプレッション１１１１　（ｌｌｂ）　６が陥
没受金（ｌｌｃ）および六角孔ポル）　（１ｍｌｌ）　
Ｋより結合して構成１れ、被加工材料の形状に対応して
インプレッションＩＩ　（Ｓｏｂ）（ｌｌｂ）を取替え
るこ２を可ｆＩＡとしてい纂・１金Ｉ！（２）はボルト
（２）ｋより上押え金ｏｓＫ結合場れ、下垂型（ロ）は
ポル）０４により外側（９）Ｋ結合妄−れていゐ、に）
曽は止金４東下金１１ＱＩＦＩの受金、初は金型位置調
整用の押ツムでＴｏゐ。

重上、説明した一定の計画および実施条件に艶−被加工
材料の事前調整と冷開圧縮加工を実施すゐ本発咽べよる
と、スタビライデー索材（＃）の縦断面上の全域のｌ意
６４個所にわたる碩度夷渕を行なり九紬ＪＩＫよれば、
加工硬化はほぼ均一でＴｏＪＩこさが確ｌ１１１れた。

歪分布をさらに詳細に検討すゐと、第８図に示すように
、軸部（１）はほぼ均一であシ、肩部（６）の表面の１
黴な部分は非＊＊域で軟く、中心の非ＩＫ！形域（２）
も１０−程度軟（，１ＩＩＦｒ歪部（至）は７ムレツト
部を會めて１０〜１５−１ｉ度硬くこの部は構造強度上
有効に働く。そして軟いＩｎ（旬、（２）はそＯＩｍの
仕上機械加工（２）において削除されゐので強度上間層
ｖＣなることはない・ 重上のように本発明によゐと、非磁性杏金の石油癩側ス
タピツイデーＪ！ＩＩＡ材のような段付丸棒状素材を均
一高強度、高靭性Ｋ１４Ｊ達するよう製作することがで
き、耐用命数が着しく延兼するζ２ができる等の妨Ｐが
得られろ。

【図面の簡単な説明】

第１１１は石油掘削スタビティデーの位置を示す石油掘
削井の縦断ａａｉ図、館２図は石油掘削スタビライデー
および本発明によって得るその素材ｏ１１１１面図、ｓ
Ｓ図は本斃明方法會會む加工工程順序を示・１図、＊４
１１１は本ｌｉ男における冷開圧縮加工段階を示す縦断
伺面図で、信）は被加工材料のセット状態、　６１りは
圧縮加工前期段階の終りの状態、ｔｉは圧縮加工前期段
階の終了状籐を示す図、ＩＩＩＩｉｍは圧縮貴重と圧縮
行程との関係を示す１１表、第＠ＫＦｉ強度と加工ｌと
の関係を示す図表、第７図は本発明方法Ｏ冷開圧縮加工
の夾ｍＫ便吊す石工＾のＩＩＷｋ側面図、第８図は本発
明方法によってｌｌｌススタビライデー素材縦断簡の硬
度分布を定性的に示す図である。 （１）・・スタビライデー、（９）・・スタビライデー
ｊｌｌ（１）・・軸部、（４）・・中央膨螢部、（６）
・・肩部、（−）・・鋼塊、（７）・φ棒状材（第１４
１ｍ５　＞　、　（り・・膨１１１１１．（１）・・棒
状材、―）・・外側１ｇ４ｅ　＊止金＊、Ｕ−−Ｖ金ｌ
ｆｔ　、　（１０ｍ）（ｌ１ｍ）−−受は金、　　（１
０ｂ）（ｌｌｂ）−−インプレツ＆ＩＩン部、　（１０
ｏ）（Ｉｌａ）会・受は金、　（１０１）（１１１）・
・六角孔ボルト、（２）・奢上押見金、（至）（２）・
・ポルト１曽（至）・拳受は金、（２）・・押ツム、（
至）・・中心非変形＊、■・・剪断歪部、（Ｉ）・・製
鋼、造塊、（υ・・熱間加工、Ｏｌ・・溶体化ａｍ、（
２）・・機械加工、■・・冷間圧縮加工、（■）・・応
力除＊焼鈍、（■）−―仕上−械加工、伽）・・軸方向
、（功・・圧縮荷重、（荀・・圧縮加工前段階。 （２）・・圧縮加工後段階・ 算３図 ６ ゛口＝コ 亡５図 五ＢｄＬ俣− 手続補正書（自制 昭和５７年６月１　日 特許庁長官島田春樹　殿 １、事件の表示　昭和５７　年　特　許　願第４９６７
８　　号２、発明の名称　　石油掘削スタビライザー用
素材の製造方法３、補正をする各事件との関係　特　　
許　出願人代表者　　高　橋　孝　吉 ４、代　　理　　人　　〒６５０ ５、補正指令の日付　昭和　　年　　月　　日（１）明
細書中第１頁第１４行目「代表側」を「代表例」と訂正
する。 （２）同第５頁第１９行目ｒ　Ｏ，０２チ」をｒ　Ｏ，
１２チ」と訂正する。 （３）同第１Ｏ頁第１３行目’Ｃ”／ｎ（ｌＯ／／　）
ＪをｒＥ＝ｉｎｃｌｏ／ｌ）Ｊと訂正する。 （４）同第１Ｏ頁第１４行目”ｔｏ＝ｅＣ０ｅＪを「ｌ
！ｏ−ｅＥ、、」と訂正する。 （５）同第１Ｏ頁第１８行目「Ｃ−１ｎ（ｄ／ｄｏ）２
」をｒＥ＝ｌｎ（ｄ／ｄｏ）２」と訂正し、’ｄｏ−（
Ｉ！ｃ）　’ｄ　ｌ　Ｅ　ｒｄｏ−（ｅ町″″′ｒｄ」
と訂正する。 （６）同第１０頁第１９行目”　ｃ　＝　／ｎ　（Ｄ／
Ｄ。）２　Ｊを「Ｅ−１ｎ（Ｄ／Ｄｏ）２」　　と訂正
し、ｒＤｏ−（／ｃ）　＋Ｄ、を「Ｄｏ−（ｅ”）−＋
ＤＪ　と訂正する。 （７）同第１８頁第８行目「耐用命数」を「耐用年数」
と訂正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 弗徹性舎金からなる原票＃を熱間加工して中間部Ｋ１１
   ｌｌｌｌを有する棒状材となし、次いで通常の溶体化地
   理工程および最終形状に適合する形状までの機械加エエ
   ＠を掻て生成材としたＯち％該半成材をそれと概ね同一
   の凹形状を有する全園内に加工硬化する温度域におｈて
   軸力肉から圧縮ｗＬ形して沿わせることを特徴とすゐ石
   油４１１ｍ＋スタビツイデーＰＩｉ＊＃ｏ製造方派。