原位置パ-フォレーション用ウォータージェットシステムの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555323
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 松本 浩二 東北大学, 工学部, 教授 (10108475)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久米 信一 関東天然ガス開発(株), 茂原鉱業所, 主任 ; 奥村 清彦 東北大学, 工学部, 助手 (40177184) ; 坂口 清敏 東北大学, 工学部, 助手 (50261590) ; 幾世橋 広 東北大学, 工学部, 助教授 (70005263)
• Keywords: 水溶性天然ガス / パ-フォレーション / ウォータージェット / ホーンノズル / 衝突力 / 騒音 / 周波数分析 / キャビテーション

Research Abstract

水溶性天然ガスの増産技術,ガス分離後の水の還元能の増強技術などとして,塩化ビニルケーシングパイプに対する原位置プ-フォレーション用ウォータージェットシステムの開発研究を行った結果,以下の成果を得た。
1.ストレートノズルとホーン型キャビジェットノズルを用いて,地下原位置の環境水圧を模擬できる圧力容器内で穿孔試験を行ない,従来の常識にない半角が15°のホーンノズルが穿孔面積および限界環境水圧の両方で最も性能がよいことなどを明らかにした。
2.圧力容器内の高圧水環境中でウォータージェットの衝突力や圧力容器外部の騒音などを測定し,ウォータージェットの穿孔性能が衝突力の変動成分に直接関連することを明らかにするとともに,高い穿孔性能が得られる条件では,環境圧力とともに高周波側に移動するパワースペクトル密度関数の第2ピークが重要な役割を果たしていることならびにこの衝突力の振動特性を圧力容器外部の騒音により推定できることなどを見出した。
3.超音波振動子を用いて塩化ビニルなどのキャビテーション壊食試験を行い,塩化ビニル内部の温度がキャビテーションに起因する振動により著しく上昇することを明らかにし,水中ウォータージェットによる塩化ビニルパイプの壊食には,この温度上昇に伴う塩化ビニルの軟化が重要な役割を果たしていることを示した。
4.原位置用パ-フォレーション用ウォータージェットシステムを設計・製作し,還元能力が低下した還元井に適用して十分な性能が得られることを実証するとともに,今後の改善点を明らかにした。
高圧水中におけるウォータージェット切削技術のさらなる向上のためには,ウォータージェットの高圧水中における挙動のさらなる流体力学的解明が不可欠であり,今後の研究課題としたい。

Research Products

• [Publications] 奥村清彦 他: "ウォータージェットによる水溶性天然ガス井硬質塩化ビニルケーシングパイプのパ-フォレーションに関する基礎的研究" 石油技術会誌. 61巻・3号. 211-222 (1996)
• [Publications] K. Okumura et al.: "Performtion of vinyl chloride using pipe with high pressure water jet under high ansicnt pressure" Proc. The Korea Japan Joint Sympo on Rock Enjiecing. 473-479 (1996)