JP2905349B2 - Measuring robot for collecting bottom hole information - Google Patents

Measuring robot for collecting bottom hole information

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JP2905349B2
JP2905349B2 JP32701292A JP32701292A JP2905349B2 JP 2905349 B2 JP2905349 B2 JP 2905349B2 JP 32701292 A JP32701292 A JP 32701292A JP 32701292 A JP32701292 A JP 32701292A JP 2905349 B2 JP2905349 B2 JP 2905349B2
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sensor
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measurement robot
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は坑底情報収集用計測ロボ
ットに関し、油井、地熱井およびガス井の建設や地震探
査および地質探査等のために掘削される坑の底部のデー
タ収集に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a measurement robot for collecting information on a pit bottom, and can be used for collecting data on the bottom of a pit excavated for construction of oil wells, geothermal wells and gas wells, seismic exploration, and geological exploration. .

【0002】[0002]

【背景技術】従来より、油井、地熱井およびガス井の建
設や地震探査および地質探査のために地面を掘って縦坑
が形成されている。このような縦坑は、先端に掘削用ビ
ットが取付けられた細長い堀管を回転させて掘削され
る。この堀管の内部には泥水が圧送されるようになって
いる。泥水は、地上から堀管内を通って坑底部まで下降
し、坑底部で堀管の外側に排出され、堀管の表面と坑の
内側面との間を通って地上に戻ってくる。これにより、
掘削用ビットで削りとった岩屑や土砂等の不要物を、泥
水とともに地上に引き上げて坑の外へ排出するようにな
っている。坑の深さが地下5000m位ともなると、坑底部
の泥水は地熱および水圧の影響をうけて高温高圧とな
る。
BACKGROUND ART Conventionally, shafts have been formed by digging the ground for construction of oil wells, geothermal wells and gas wells, seismic surveys and geological surveys. Such a shaft is excavated by rotating an elongated moat pipe having an excavation bit attached to its tip. Muddy water is pumped into the trench. The muddy water descends from the ground through the inside of the moat pipe to the bottom of the well, is discharged to the outside of the moat pipe at the bottom of the well, and returns to the ground through between the surface of the moat pipe and the inside surface of the well. This allows
Unnecessary substances such as debris and earth and sand removed by a drill bit are lifted to the ground together with muddy water and discharged out of the pit. When the depth of the pit reaches about 5,000m underground, the mud at the bottom of the pit becomes high temperature and high pressure under the influence of geothermal and water pressure.

【0003】ところで、掘削中において、掘削用ビット
に加わるトルクや荷重、坑底部の圧力や温度等、坑底部
の情報をリアルタイムで収集する必要があり、このため
に地上に坑底部の情報を収集して送信する坑底情報収集
装置がある。このような坑底情報収集装置には、掘削が
終わるまで掘削用ビットの近傍に固定される固定方式の
ものと、装置本体を掘削途中に坑底から回収可能とした
リトリーバブル方式のもの等がある。固定式のものは、
掘削用ビットを堀管に接続するために用いられる補助管
であるビットサブにセンサや装置本体を組込んだもので
ある。リトリーバブル方式のものは、センサや装置本体
を組込んだゾンデを有するものである。このゾンデはビ
ットサブとは別体であるので、ワイヤ等により地上に引
き上げることが可能となっている。
During drilling, it is necessary to collect information on the pit bottom such as torque and load applied to the digging bit, pressure and temperature of the pit bottom in real time. There is a downhole information collection device that transmits the information. Such underground information collection devices include a fixed type that is fixed near the excavation bit until excavation is completed, and a retrievable type that allows the device main body to be collected from the bottom during excavation. is there. The fixed type
A sensor and a device main body are incorporated in a bit sub, which is an auxiliary pipe used to connect a drill bit to a moat pipe. The retractable type has a sonde in which a sensor and an apparatus main body are incorporated. Since this sonde is separate from the bit sub, it can be lifted to the ground by a wire or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定方
式の坑底情報収集装置では、掘削用ビットに設置したセ
ンサが電気的に直結されるので、掘削用ビットに加わる
トルクや荷重等の様々なデータを収集できる反面、坑底
部が高温となっても、地上へ引上げて退避することがで
きず熱で破壊されてしまうという問題がある。一方、リ
トリーバブル方式の坑底情報収集装置では、ゾンデが坑
底部から地上に引上げられるので、装置本体は熱による
破壊を回避することができるが、高温高圧の泥水中を昇
降させるため、ゾンデと掘削用ビット側のセンサとを電
気的に接続できず、掘削用ビット近傍のデータを収集で
きないという問題がある。
However, in the fixed type downhole information collecting device, since the sensor installed on the excavation bit is electrically connected directly, various data such as torque and load applied to the excavation bit are collected. On the other hand, there is a problem that even if the bottom of the pit becomes hot, it cannot be pulled up to the ground and evacuated, and is destroyed by heat. On the other hand, in the retractable type bottom hole information collection device, the sonde is pulled up from the bottom of the hole to the ground, so the device body can be prevented from being destroyed by heat. There is a problem that data cannot be collected near the excavation bit because the sensor on the excavation bit side cannot be electrically connected.

【0005】本発明の目的は、掘削用ビット近傍のデー
タを収集することが可能であり、かつ、装置の主要部分
が任意に地上に引上げ可能な坑底情報収集用計測ロボッ
トを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a measurement robot for collecting bottom hole information, which can collect data in the vicinity of a drill bit and in which a main part of the apparatus can be arbitrarily pulled up to the ground. is there.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、掘削中の坑の
坑底部の情報を収集する坑底情報収集用計測ロボットで
あって、掘削用の堀管の先端部に固定されかつ当該先端
部の近傍のデータを収集するセンサを有するセンササブ
と、堀管内を上下に移動可能とされたゾンデとを有し、
これらのセンササブおよびゾンデの各々に、リング状の
アンテナと、このアンテナを介して通信を行う無線通信
手段とが設けられ、前記センササブに対して前記ゾンデ
が連結・分離可能とされ、前記センササブおよび前記ゾ
ンデの連結部分に前記アンテナが配置され、前記センサ
サブおよび前記ゾンデを相互に連結することにより、前
記アンテナが対向配置されることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a measurement robot for collecting information on the bottom of a pit being drilled, the robot being fixed to the tip of a trench for excavation and having the tip. Having a sensor sub having a sensor that collects data in the vicinity of the part, and a sonde that can be moved up and down in the moat pipe,
Each of these Sensasabu and sonde, a ring-shaped antenna, and the radio communication means is provided to perform communication through the antenna, the sonde to the Sensasabu
Can be connected and separated, and the sensor sub and the
Wherein the antenna is disposed at a connection portion of the sensor and the sensor
By interconnecting the sub and the sonde,
The antennas are arranged to face each other.

【0007】ここで、センササブとは、掘削用ビットを
堀管に接続するための補助管であるビットサブにセンサ
およびその補助装置等を組込んだものである。また、リ
ング状のアンテナとしては、ループアンテナ、ヘリカル
アンテナ等、筒状の中心軸に沿った電磁波を放射させる
ことが可能な指向性のあるものが採用できる。
Here, the sensor sub is a bit sub which is an auxiliary pipe for connecting the excavating bit to the moat pipe, in which a sensor and its auxiliary device are incorporated. Further, as the ring-shaped antenna, a directional antenna capable of radiating an electromagnetic wave along a cylindrical central axis, such as a loop antenna or a helical antenna, can be adopted.

【0008】さらに、本発明は、前記坑底情報収集用計
測ロボットにおいて、前記センササブおよびゾンデのう
ち少なくとも一方にタービン発電機を備えていることを
特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that, in the measurement robot for collecting information of a shaft bottom, at least one of the sensor sub and the sonde is provided with a turbine generator.

【0009】また、本発明は、前記坑底情報収集用計測
ロボットにおいて、前記ゾンデに化学反応式の気体発生
装置で生じた気体をチャンバに溜めて浮力を得る浮上装
置を備えていることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the measuring robot for collecting bottom hole information is provided with a levitation device for obtaining a buoyancy by accumulating a gas generated by a chemical reaction type gas generator in the sonde in a chamber. And

【0010】さらに、本発明は、前記坑底情報収集用計
測ロボットにおいて、前記ゾンデに予め記憶しておいた
基準値と前記センササブのセンサで得た計測値とを比較
しかつこの計測値が当該基準値の範囲外である場合には
所定の信号を出力する危険察知手段を設けたことを特徴
とする。
Further, in the present invention, in the measuring robot for collecting bottom hole information, a reference value previously stored in the sonde is compared with a measured value obtained by a sensor of the sensor sub, and the measured value is compared with the measured value. A danger detecting means for outputting a predetermined signal when the value is out of the range of the reference value is provided.

【0011】また、本発明は、前記坑底情報収集用計測
ロボットにおいて、前記ゾンデに切替部の突没により二
つの流路を切り換えて流路抵抗を変化させるパワーフル
イディクス式の絞り弁を有するマッドパルス発生装置を
設けたことを特徴とする。
[0011] The present invention also provides the measurement robot for collecting bottom hole information, wherein the sonde has a power fluidic type throttle valve that switches two flow paths by changing the position of the switching section to change flow path resistance. A mud pulse generator is provided.

【0012】[0012]

【作用】このような本発明では、センササブおよびゾン
デの各々に無線通信手段を設け、かつ、これらの連結部
分にリング状アンテナを設けたので、連結状態では、一
対のリング状アンテナが近接配置される。そのうえ、連
結状態では、これらのアンテナが対向するようになるの
で、リング状アンテナの指向性が最も有効となる配置と
なり、無線通信を行ううえで、悪条件の多い坑底でも、
無線通信が確実に行えるようになる。 このため、センサ
サブ側およびゾンデ側の電気回路を機械的接触で相互に
接続する必要がなくなり、堀管の先端部分に固定された
センササブに対し、ゾンデが任意に連結可能かつ分離可
能としても、連結部分の電気接続構造が不要となり、連
結部分の機械的構造も簡略化される。 そして、坑底情報
収集用計測ロボットの主要装置をゾンデ側に設ければ、
坑底が高温になった際には、センササブからゾンデが任
意に分離可能であることから、ゾンデを地上に回収でき
るので、当該主要装置の破壊が未然に防止される。 この
ため、センサからのデータを地上へ伝送する伝送装置
や、センサからのデータを大量に記憶する記憶装置等、
高価な装置を坑底情報収集用計測ロボットに設けておい
ても、その消耗が最低限に抑制される。 そして、ゾンデ
をセンササブに連結することにより、センササブ側で検
出したデータがゾンデへ転送され、ゾンデ側に設けられ
た伝送装置や記憶装置等により、地上でのデータ収集活
動が可能となり、これにより前記目的が達成される。
According to the present invention, the sensor sub and the son
A wireless communication means for each of the
Since a ring-shaped antenna is provided for
A pair of ring-shaped antennas are arranged in close proximity. Besides, ream
In the closed state, these antennas will face each other.
The arrangement where the directivity of the ring antenna is most effective
In order to perform wireless communication, even underground with many bad conditions,
Wireless communication can be reliably performed. Therefore, the sensor
Sub-side and sonde-side electrical circuits are connected to each other by mechanical contact
Eliminates the need to connect, fixed to the end of the moat pipe
A sonde can be arbitrarily connected to and separated from the sensor sub.
No need for an electrical connection structure at the connection
The mechanical structure of the tie is also simplified. And the bottom information
If the main device of the collection measurement robot is installed on the sonde side,
When the downhole becomes hot, the sonde takes over from the sensor sub.
The sonde can be recovered on the ground because it can be separated
Therefore, destruction of the main device is prevented. this
Transmission device that transmits data from the sensor to the ground
And storage devices that store large amounts of data from sensors,
Expensive equipment is installed in the measurement robot for collecting bottom hole information
However, its consumption is minimized. And sonde
Is connected to the sensor sub so that the sensor
The output data is transferred to the sonde and provided on the sonde side.
Data collection activity on the ground using
Movement is achieved , thereby achieving the objective.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1には、本発明の第1実施例に係る掘削装置10
が示され、掘削装置10は複数の鋼管11を接続した堀管12
を有するものである。堀管12の先端には掘削用ビットが
取付けられ、このビット13を回転させて坑1を掘り進む
ようになっている。堀管12の先端内部には、本発明に基
づく坑底情報収集用計測ロボット(以下単にロボットと
いう)2が設置されている。一方、地上には掘削用のや
ぐら14の周辺に掘削のために使用される泥水圧送装置15
およびデータ処理装置16等が備えられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an excavator 10 according to a first embodiment of the present invention.
The drilling rig 10 is a moat pipe 12 connecting a plurality of steel pipes 11.
It has. An excavation bit is attached to the tip of the moat pipe 12, and the bit 13 is rotated so that the pit 1 is dug. A measurement robot (hereinafter simply referred to as a robot) 2 for collecting downhole information according to the present invention is installed inside the tip of the moat pipe 12. On the other hand, on the ground, a mud pump 15
And a data processing device 16 and the like.

【0014】泥水圧送装置15は、地上側から堀管12の内
部に泥水を圧送し、この泥水によりビット13が削り取っ
た岩屑や土砂を地上へ排出するものである。泥水は、地
熱により加熱されるロボット2を過熱しないように冷却
する冷却手段としても作用するようになっている。
The muddy water pumping device 15 pumps muddy water from the ground side into the inside of the moat pipe 12, and discharges debris and earth and sand removed by the bit 13 to the ground by the muddy water. The muddy water also functions as cooling means for cooling the robot 2 heated by geothermal heat so as not to overheat.

【0015】データ処理装置16は、ロボット2が収集し
たデータをリアルタイムで表示するとともにデータ解析
を行うコンピュータである。このデータ処理装置16に
は、ロボット2から発信されて泥水内を伝わってきた圧
力波であるマッドパルスを検知するセンサ(図示せず)
が接続されている。
The data processing device 16 is a computer that displays data collected by the robot 2 in real time and performs data analysis. The data processing device 16 includes a sensor (not shown) for detecting a mud pulse which is a pressure wave transmitted from the robot 2 and transmitted through the muddy water.
Is connected.

【0016】図2には、ロボット2が拡大されて示され
ており、ロボット2は、掘削用のビット13および堀管12
の間に接続されるセンササブ3と、堀管12の内部に上下
に移動可能とされたゾンデ4とを有するリトリーバブル
方式のものである。
FIG. 2 shows the robot 2 in an enlarged manner. The robot 2 includes a drill bit 13 and a trench 12.
Is a retrieveable type having a sensor sub 3 connected therebetween and a sonde 4 movable up and down inside the moat pipe 12.

【0017】センササブ3は、側壁3Aが厚肉にされた筒
状のものである。センササブ3の側壁3Aの内部には、図
3にも示されるように、ビット13の近傍部分にそれぞれ
一対のビット荷重センサ21およびビットトルクセンサ22
が専用のアンプ23とともに埋め込まれている。なお、ビ
ット荷重センサ21およびビットトルクセンサ22は、セン
ササブ3の中心軸を中心として90度ずつ角度をおいて同
一円周上に配置されている。アンプ23の図2中上方の側
壁3Aには、図4にも示されるように、センササブ3内の
温度を検知する内部温度センサ24と、坑1内の温度を検
知する外部温度センサ25と、坑1内の圧力を検知する外
部圧力センサ26と、これらのセンサ24〜25等で得たデー
タをデジタル化するなどの信号処理を行う処理ユニット
27とが埋め込まれている。
The sensor sub 3 has a cylindrical shape with a thick side wall 3A. As shown in FIG. 3, a pair of a bit load sensor 21 and a bit torque sensor 22 are provided in the vicinity of the bit 13 inside the side wall 3A of the sensor sub 3.
Is embedded together with the dedicated amplifier 23. The bit load sensor 21 and the bit torque sensor 22 are arranged on the same circumference at an angle of 90 degrees with respect to the center axis of the sensor sub 3. On the upper side wall 3A in FIG. 2 of the amplifier 23, as shown in FIG. 4, an internal temperature sensor 24 for detecting the temperature in the sensor sub 3 and an external temperature sensor 25 for detecting the temperature in the pit 1, An external pressure sensor 26 that detects the pressure in the pit 1 and a processing unit that performs signal processing such as digitizing data obtained by these sensors 24 to 25 and the like.
27 and embedded.

【0018】センササブ3の内部には、外形を円柱状に
形成された発電機30が設置されている。発電機30の図中
下方には、タービン31が回転自在に設置されている。泥
水流によりタービン31が回転されて発電機30に電力が生
じるようになっている。発電機30の図中上方には、別の
タービン32が回転自在に設置されている。このタービン
32には、キイ付き穴33が設けられている。
Inside the sensor sub 3, there is provided a generator 30 having a cylindrical outer shape. A turbine 31 is rotatably installed below the generator 30 in the figure. The mud flow rotates the turbine 31 to generate electric power in the generator 30. Above the generator 30 in the figure, another turbine 32 is rotatably installed. This turbine
32 is provided with a keyed hole 33.

【0019】ゾンデ4は、細長い丸棒状のものである。
ゾンデ4の図中下端となる部分には、センササブ3の発
電機30とは別の発電機41が設けられている。発電機41に
はタービン32に向かって延びるプロペラシャフト42が回
転自在に設けられている。プロペラシャフト42の先端部
には、タービン32のキイ付き穴33と嵌合するキイ溝が設
けられている。これにより、プロペラシャフト42とター
ビン32とは相互に回転しないように嵌合する。嵌合状態
で泥水が流通するとタービン31が回転駆動されて発電機
41に電力が生じるようになっている。
The sound 4 is in the shape of an elongated round bar.
A generator 41 different from the generator 30 of the sensor sub 3 is provided at the lower end of the sonde 4 in the drawing. The generator 41 is provided with a propeller shaft 42 extending toward the turbine 32 so as to be rotatable. A key groove that fits with the keyed hole 33 of the turbine 32 is provided at the tip of the propeller shaft 42. Thereby, the propeller shaft 42 and the turbine 32 are fitted so as not to rotate with each other. When muddy water flows in the fitted state, the turbine 31 is driven to rotate and the generator
Power is generated at 41.

【0020】センササブ3に対してゾンデ4は、連結・
分離可能とされており、センササブ3およびゾンデ4の
連結部分5には、図5に示されるように、ゾンデ4のプ
ロペラシャフト42が挿通可能な大きさに形成されたリン
グ状のループアンテナ51, 52が設けられている。ループ
アンテナ51は、センササブ3の側壁3A間に架け渡された
整流板34に埋め込まれている。この整流板34の中央部分
にはゾンデ4のプロペラシャフト42が挿通可能な孔35が
開けられている。ループアンテナ52は、ゾンデ4のセン
ササブ3側の端部43に埋め込まれている。端部43にはゾ
ンデ4の中心軸と直交する端面を有し、この端面にプロ
ペラシャフト42が挿通可能な孔44が開けられている。
The sonde 4 is connected to the sensor sub 3
As shown in FIG. 5, a ring-shaped loop antenna 51, which is formed in a size that allows the propeller shaft 42 of the probe 4 to be inserted into the connecting portion 5 of the sensor sub 3 and the probe 4, 52 are provided. The loop antenna 51 is embedded in the rectifying plate 34 spanned between the side walls 3A of the sensor sub 3. A hole 35 through which a propeller shaft 42 of the sonde 4 can be inserted is formed in a central portion of the current plate 34 . The loop antenna 52 is embedded in the end 43 of the sensor 4 on the sensor sub 3 side. The end portion 43 has an end surface perpendicular to the central axis of the sound 4, and a hole 44 through which the propeller shaft 42 can be inserted is formed in this end surface.

【0021】ここで、ゾンデ4のプロペラシャフト42を
センササブ3に設けた整流板34の孔35に挿通し、センサ
サブ3およびゾンデ4を相互に連結することにより、ル
ープアンテナ51, 52は、互いに対向配置され、互いのの
中心軸が自動的に一致するようになっている。
Here, the propeller shaft 42 of the sonde 4 is inserted into the hole 35 of the rectifying plate 34 provided in the sensor
By connecting the sub 3 and the sonde 4 to each other , the loop antennas 51 and 52 are arranged to face each other, and
The central axes are automatically matched .

【0022】ループアンテナ51, 52は、棒状に形成され
た電導体を円形に曲げた指向性のあるアンテナである。
センササブ3およびゾンデ4には、後述する無線通信手
段が設けられ、この無線通信手段により、処理ユニット
27で処理したデータが、無線周波信号に変換され、セン
ササブ3のループアンテナ51からゾンデ4に向かって送
信されるようになっている。送信された無線周波信号は
ゾンデ4のループアンテナ52で受信可能となっている。
The loop antennas 51 and 52 are directional antennas formed by bending a rod-shaped conductor into a circular shape .
The sensor sub 3 and the sonde 4 have a wireless communication
A step is provided, and the processing unit is provided by the wireless communication means.
The data processed in 27 is converted to a radio frequency signal,
From the loop antenna 51 of Sasabu 3 has become so that transmitted towards the sonde 4. The transmitted radio frequency signal
Reception is possible with the loop antenna 52 of the sonde 4 .

【0023】図6には、ゾンデ4のほぼ全体が示されて
いる。ゾンデ4には、表面から径方向に突出する弓形状
セントラライザ45と、データ処理用の電子装置を収納す
る電子装置収納部60と、坑底から地上へ浮上するための
浮上装置70と、得られたデータを泥水の圧力パルス信号
に変換して地上へ送信するマッドパルス発生装置80とが
設けられている。
FIG. 6 shows almost the entire sound 4. The sonde 4 includes a bow-shaped centralizer 45 projecting radially from the surface, an electronic device storage unit 60 for storing an electronic device for data processing, and a floating device 70 for floating from the pit bottom to the ground. A mud pulse generator 80 is provided for converting the obtained data into a muddy pressure pulse signal and transmitting it to the ground.

【0024】セントラライザ45は、複数の板ばねを湾曲
させて形成され、ゾンデ4の中心軸を堀管12の中心軸に
一致させるものである。このセントラライザ45により、
堀管12の上端から投入されたゾンデ4は、坑底部に到達
するとプロペラシャフト42がセンササブ3側のタービン
32に自動的に嵌合するようになっている。
The centralizer 45 is formed by bending a plurality of leaf springs, and aligns the central axis of the sound 4 with the central axis of the moat pipe 12. With this centralizer 45,
When the sonde 4 introduced from the upper end of the moat pipe 12 reaches the bottom of the pit, the propeller shaft 42
It automatically fits into 32.

【0025】電子装置収納部60は、内部に高温用IC等
の素子を内蔵するための断熱密閉容器であり、高温高圧
の泥水中でも素子の作動を可能とするものである。
The electronic device housing section 60 is a heat-insulated hermetically sealed container for incorporating elements such as a high-temperature IC therein, and enables the elements to operate even in high-temperature, high-pressure muddy water.

【0026】浮上装置70は、化学反応により高圧ガスを
発生させるガス発生装置71と、ガス発生装置71のガスを
ためるチャンバ72とを有するものである。ガス発生装置
71は、複数の物質、例えば、重曹および酸を化学的に反
応させるものであり、内部で化学反応を行わせる容器73
と、化学反応により生じた高圧ガスをチャンバ72の上部
に注入するパイプ74とを有している。チャンバ72は、ゾ
ンデ4の内部を中空にして形成された容器であり、その
下部72A には泥水の排出口75が設けられている。データ
収集時には、チャンバ72の内部に泥水が充填され、ゾン
4は泥水に沈むようになっている。一方、坑1の底か
ら脱出する時には、チャンバ72の内部にガス発生装置71
で発生させたガスを注入し、ガスの浮力により、ゾンデ
4は浮上するようになっている。
The flotation device 70 has a gas generator 71 for generating a high-pressure gas by a chemical reaction, and a chamber 72 for storing the gas of the gas generator 71. Gas generator
Reference numeral 71 denotes a container for chemically reacting a plurality of substances, for example, baking soda and an acid.
And a pipe 74 for injecting a high-pressure gas generated by a chemical reaction into the upper portion of the chamber 72. The chamber 72 is a container formed by hollowing the inside of the sound 4, and a muddy water discharge port 75 is provided in a lower portion 72 A thereof. The time of data collection, the muddy water is filled into the chamber 72, Zon
De 4 is adapted to sink into the muddy water. On the other hand, when escaping from the bottom of the pit 1, the gas generator 71
The generated gas is injected, and the sonde 4 floats due to the buoyancy of the gas.

【0027】マッドパルス発生装置80は、図8および図
9に示されるように、パワーフルイディクス式の絞り弁
80A を含んで構成されるものである。絞り弁80A はゾン
デ4の内部に設置された円柱状の駆動部81により駆動す
るものである。駆動部81の周囲には、直線流路82および
迂回流路83が形成されている。駆動部81の先端部分に
は、図10および図11にも示されるように、切替部84
が突没自在に設けられている。切替部84は全体が略楔状
に形成されている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the mud pulse generator 80 is a power fluidic type throttle valve.
80A. The throttle valve 80A is driven by a columnar drive unit 81 installed inside the sonde 4. A straight flow path 82 and a bypass flow path 83 are formed around the drive unit 81. As shown in FIGS. 10 and 11, a switching section 84 is provided at the distal end of the driving section 81.
Is provided so as to be able to protrude and retract. The switching portion 84 is formed substantially in a wedge shape as a whole.

【0028】直線流路82は直線状に延びて流路抵抗が小
さいものである。迂回流路83は流路82の上流および下流
の二点間を連通する断面U字形状のものである。迂回流
路83の入口83A および出口83B は両方とも上流側を向い
て開口されている。
The straight flow path 82 extends linearly and has a low flow resistance. The bypass channel 83 has a U-shaped cross section communicating between two points upstream and downstream of the channel 82. The inlet 83A and the outlet 83B of the bypass channel 83 are both open toward the upstream side.

【0029】切替部84は、駆動部81から突没することに
より、泥水に流れの方向を切替え、直線流路82および迂
回流路83の一方から他方に流路を切替えるものである。
すなわち、切替部84が駆動部81に没している状態では、
マッドパルス発生装置80に流入する泥水は、直線状に流
れて直線流路82に導かれるようになっている。これによ
り、泥水は直線状に流れ(図8参照)、絞り弁80A の流
路抵抗が小さくなるように構成されている。
The switching section 84 switches the flow direction of the muddy water by protruding and retracting from the driving section 81, and switches the flow path from one of the straight flow path 82 and the bypass flow path 83 to the other.
That is, in a state where the switching unit 84 is submerged in the driving unit 81,
The muddy water flowing into the mud pulse generator 80 flows straight and is guided to the straight flow path 82. As a result, the muddy water flows linearly (see FIG. 8), and the flow resistance of the throttle valve 80A is reduced.

【0030】一方、切替部84が駆動部81から突出してい
る状態では、泥水が切替部84の傾斜面に案内されて迂回
流路83の入口83A に導かれるようになっている。迂回流
路83に入った泥水は、出口83B から上流に向かって逆噴
射されて、マッドパルス発生装置80に流入する泥水と衝
突するようになっている(図9参照)。この衝突によ
り、切替部84が没しているときに比して絞り弁80A の流
路抵抗が極めて大きくなるように構成されている。
On the other hand, when the switching unit 84 projects from the driving unit 81, the muddy water is guided by the inclined surface of the switching unit 84 and is guided to the inlet 83A of the bypass passage 83. The muddy water that has entered the bypass flow path 83 is reversely injected upstream from the outlet 83B, and collides with the muddy water that flows into the mud pulse generator 80 (see FIG. 9). Due to this collision, the flow path resistance of the throttle valve 80A is configured to be extremely larger than when the switching section 84 is submerged.

【0031】駆動部81の内部には、図12に示されるよ
うに、切替部84を駆動する駆動機構85が内蔵されてい
る。駆動機構85は、駆動部81の長手方向に沿って長い棒
状ばね86と、駆動部81の長手方向に沿って移動自在に設
置されたシャフト87とを有するものである。シャフト87
は、先端部分に円錐面87A が形成されるとともに、基端
側に設置されたソレノイドやモータ等の駆動源によって
駆動部81の長手方向に沿って往復運動するようになって
いる。棒状ばね86は、図中右側の基端86A が駆動部81の
内面側に固定され、図中左側の先端86B が駆動部81の径
方向に変位可能とされたものであり、この棒状ばね86の
先端86B に切替部84が取付けられている。
As shown in FIG. 12, a driving mechanism 85 for driving the switching section 84 is built in the driving section 81. The drive mechanism 85 has a rod-shaped spring 86 that is long along the longitudinal direction of the drive unit 81, and a shaft 87 that is movably installed along the longitudinal direction of the drive unit 81. Shaft 87
Has a conical surface 87A formed at the distal end thereof, and reciprocates along the longitudinal direction of the drive unit 81 by a drive source such as a solenoid or a motor installed on the base end side. The rod-shaped spring 86 has a base end 86A on the right side in the figure fixed to the inner surface side of the drive section 81 and a distal end 86B on the left side in the figure that can be displaced in the radial direction of the drive section 81. The switching unit 84 is attached to the tip 86B of the head.

【0032】切替部84の底部は、棒状ばね86によりシャ
フト87の先端部分に向かって付勢され、常にシャフト87
の表面と接触するようになっている。ここで、シャフト
87を棒状ばね86に向かって前進させると、シャフト87の
円錐面87A が切替部84を外側に突出させるようになって
いる。この状態からシャフト87を後退させると、切替部
84は内側に没入するようになっている。これにより、シ
ャフト87の往復で切替部84を突没駆動させる駆動機構85
が構成されている。
The bottom of the switching section 84 is urged toward the tip of the shaft 87 by a rod-shaped spring 86 so that the shaft 87
It comes in contact with the surface of the. Where the shaft
When the lever 87 is advanced toward the bar spring 86, the conical surface 87A of the shaft 87 causes the switching portion 84 to protrude outward. When the shaft 87 is retracted from this state, the switching unit
84 is immersed inside. As a result, a drive mechanism 85 that drives the switching unit 84 to reciprocate by reciprocating the shaft 87
Is configured.

【0033】図13には、ロボット2の電気回路6の概
略が示されている。電気回路6は、センササブ3に設置
される検知処理部90と、ゾンデ4に設置される伝送処理
部100 とに分割されている。検知処理部90は、前述した
センサ21, 22およびその専用アンプ23や処理ユニット27
等を有するものであり、センサ21等で得た複数のアナロ
グ信号を処理ユニット27で直列デジタル信号に変換する
ように構成されている。
FIG. 13 schematically shows the electric circuit 6 of the robot 2. The electric circuit 6 is divided into a detection processing unit 90 installed in the sensor sub 3 and a transmission processing unit 100 installed in the sonde 4. The detection processing unit 90 includes the sensors 21 and 22 and the dedicated amplifier 23 and the processing unit 27 described above.
The processing unit 27 converts a plurality of analog signals obtained by the sensor 21 and the like into serial digital signals.

【0034】処理ユニット27には、センサ21等のアナロ
グ信号をデジタル信号に変換する複数のA/D変換器91
と、A/D変換器91から並列に入力されるデジタル信号
を整理して直列デジタル信号に変換する処理装置92と、
処理装置92で得た直列デジタル信号を変調するためのF
M変調器93と、変調用の搬送波を発生する高周波ドライ
バ94が設置されている。このうち、FM変調器93および
高周波ドライバ94によってセンササブ3側の無線通信手
段が形成されている。この処理ユニット27により、セン
サ21等で得たデータである直列デジタル信号が高周波信
号としてアンテナ51から送信されるようになっている。
なお、処理ユニット27には、センサ21の専用アンプ23や
処理ユニット27等に安定した直流電圧を与える電源回路
95が備えられ、この電源回路95は、発電機30から電力を
供給されている。
The processing unit 27 includes a plurality of A / D converters 91 for converting analog signals from the sensor 21 and the like into digital signals.
A processing device 92 for organizing digital signals input in parallel from the A / D converter 91 and converting them into serial digital signals;
F for modulating the serial digital signal obtained by the processor 92
An M modulator 93 and a high-frequency driver 94 for generating a carrier wave for modulation are provided. Among them, the FM modulator 93 and the high-frequency driver 94 form a wireless communication unit on the sensor sub 3 side. The processing unit 27 transmits a serial digital signal, which is data obtained by the sensor 21 or the like, from the antenna 51 as a high-frequency signal.
The processing unit 27 includes a power supply circuit that supplies a stable DC voltage to the dedicated amplifier 23 of the sensor 21 and the processing unit 27.
The power supply circuit 95 is provided with power from the generator 30.

【0035】伝送処理部100 は、アンテナ52で受信した
処理ユニット27からの高周波信号を復調するなどの処理
を行う信号処理ユニット110 と、この信号処理ユニット
110から出力される信号に基づきマッドパルス発生装置8
0の駆動機構85を電気的に制御する制御ユニット120 と
を有するものである。
The transmission processing unit 100 includes a signal processing unit 110 for performing processing such as demodulating a high-frequency signal received from the processing unit 27 by the antenna 52, and a signal processing unit 110.
Mud pulse generator 8 based on the signal output from 110
And a control unit 120 for electrically controlling the zero drive mechanism 85.

【0036】信号処理ユニット110 は、アンテナ52で受
信した信号を増幅する高周波増幅器111 と、変調された
デジタル信号を元に戻すFM復調器112 と、復調したデ
ジタル信号をマッドパルス発生装置80の駆動速度に対応
した速度に変換する処理装置113 と、処理装置113 に入
力されるデジタル信号を監視する監視回路114 とを有す
るものである。このうち、高周波増幅器111 およびFM
復調器112 によってゾンデ4側の無線通信手段が形成さ
れている。
The signal processing unit 110 includes a high-frequency amplifier 111 for amplifying the signal received by the antenna 52, an FM demodulator 112 for restoring the modulated digital signal, and a drive for the mud pulse generator 80 for demodulating the demodulated digital signal. It has a processing device 113 for converting the speed to a speed corresponding to the speed, and a monitoring circuit 114 for monitoring a digital signal input to the processing device 113. Of these, the high-frequency amplifier 111 and FM
The demodulator 112 forms a wireless communication unit on the sound 4 side.

【0037】制御ユニット120 は、処理装置113 から送
信された弱電信号を、マッドパルス発生装置80に与える
電力信号に変換する信号変換部121 と、この信号変換部
121に電力を供給する電源回路122 とを有するものであ
る。
The control unit 120 includes a signal converter 121 for converting the weak electric signal transmitted from the processor 113 into a power signal to be supplied to the mud pulse generator 80,
And a power supply circuit 122 for supplying power to the power supply 121.

【0038】信号処理ユニット110 の監視回路114 は、
ゾンデ4が危険状態であるか否かを判断する危険察知手
段となっている。監視回路114 には、図14に示される
ように、処理装置113 からのデジタル信号を入力させる
入力部131 と、この入力部131 から送られてくるデジタ
ル信号に基づきゾンデ4が危険状態にあるか否かを判断
する判断回路132 と、予め定めておいた指令信号を発生
する指令信号発生部133 と、指令信号発生部133 および
入力部131 のうちの一方の出力を判断回路132 からの危
険信号に基づいて選択する選択部134 と、選択部134 の
出力を処理装置113 に戻す出力部135 が設けられてい
る。
The monitoring circuit 114 of the signal processing unit 110
This is a danger detecting means for determining whether the sonde 4 is in a danger state. As shown in FIG. 14, the monitoring circuit 114 has an input unit 131 for inputting a digital signal from the processing unit 113, and whether the sonde 4 is in a dangerous state based on the digital signal sent from the input unit 131. A judgment circuit 132 for judging whether or not a command signal is generated, a command signal generation unit 133 for generating a predetermined command signal, and an output of one of the command signal generation unit 133 and the input unit 131. And an output unit 135 for returning the output of the selection unit 134 to the processing device 113.

【0039】このうち判断回路132 には、予め所定の基
準値が記憶された記憶部136 と、入力部131 からのデジ
タル信号を一端保持しておくための保持部137 と、計測
値である保持部137 からのデジタル信号の値と記憶部13
6 の基準値とを比較する比較部138 とが備えられてい
。ここで、比較部138 は、当該デジタル信号の値、例
えば、温度値、圧力値あるいはトルク値が基準値の範囲
外となった場合に危険状態であると判断し、選択部134
へ危険信号を出力するとともに、発電機41の電圧低下を
検知して泥水流が停止したことを確認した後、浮上装置
70を作動させるようになっている。そして、危険信号を
受けた選択部134 は指令信号発生部133 からの指令信号
を出力部135 に出力する。この指令信号はマッドパルス
発生装置80により地上に送信され、ゾンデ4の危険を報
知し、泥水流の停止を要求するものである。
[0039] Among determination circuit 132, a storage unit 136 in advance predetermined reference value is stored, a holding portion 137 for keep one end holds the digital signal from the input unit 131 is the measured value The value of the digital signal from the holding unit 137 and the storage unit 13
6 are equipped with a comparison unit 138 for comparing the reference value of
You . Here, when the value of the digital signal, for example, the temperature value, the pressure value, or the torque value is out of the range of the reference value, the comparing unit 138 determines that the state is in danger, and the selecting unit 134
After outputting a danger signal to the generator and detecting a drop in the voltage of the generator 41 to confirm that the muddy water flow has stopped,
70 is activated. Then, the selection unit 134 having received the danger signal outputs the command signal from the command signal generation unit 133 to the output unit 135. This command signal is transmitted to the ground by the mud pulse generator 80 to notify the danger of the sonde 4 and request that the muddy water flow be stopped.

【0040】なお、信号処理ユニット110 には、高周波
増幅器111 やFM復調器112 等に安定した直流電圧を与
える電源回路115 が備えられている。この電源回路115
は、記憶部136 のメモリバックアップを行う二次電池を
有するとともに、制御ユニット120 の電源回路122 とと
もに発電機41から電力の供給を受けるものである。
The signal processing unit 110 is provided with a power supply circuit 115 for supplying a stable DC voltage to the high-frequency amplifier 111, the FM demodulator 112, and the like. This power supply circuit 115
Has a secondary battery that backs up the memory of the storage unit 136 and receives power from the generator 41 together with the power supply circuit 122 of the control unit 120.

【0041】このような本実施例では、図15に示すフ
ローチャートの手順で、ゾンデ4の危険回避を行う。す
なわち、ステップS100でロボット2が起動されると、ス
テップS101に進み、温度センサ25や圧力センサ26等によ
り温度や圧力等を計測した後、ステップS102において
られた全計測値が規定の基準値内にあるか否かを判断回
路132 で判断する。ここで、全計測値が規定の基準値内
にある場合は、ステップS101に戻り、計測を続行する。
一方、全計測値のうち一つでも規定の基準値外にある場
合は、ステップS103に進み、堀管12内に泥水が流れてい
るか否かを検知する。泥水が流れている場合には、ステ
ップS104に進み、地上に泥水流の停止を要求し、泥水の
流れが止まるまでステップS103〜S104を繰り返して待機
する。泥水の流れが初めからない場合、または、停止の
要求により泥水流が停止した場合は、ステップS105へ進
み、浮上装置70を起動し、ゾンデ4を浮上させて危険を
回避し、ステップS106に進んで動作を完了する。なお、
圧力センサ26およびビットトルクセンサ22等により坑1
内の異常振動を捕らえることにより、異常振動による危
険をも回避できるようになっている。
In this embodiment, the danger of the sonde 4 is avoided according to the procedure of the flowchart shown in FIG. That is, when the robot 2 in step S100 is started, the process proceeds to step S101, after measuring the temperature and pressure such as by the temperature sensor 25 and pressure sensor 26, etc., all measured values obtained in step S102 is specified reference value It is determined by the determination circuit 132 whether it is within the range. Here, when all the measured values are within the prescribed reference values, the process returns to step S101, and the measurement is continued.
On the other hand, if at least one of the measured values is outside the prescribed reference value, the process proceeds to step S103, and it is detected whether or not muddy water is flowing inside the moat pipe 12. If the muddy water is flowing, the process proceeds to step S104, where a request is made to stop the muddy water flow on the ground, and steps S103 to S104 are repeated until the flow of the muddy water is stopped. When the flow of the muddy water does not start, or when the muddy water flow is stopped by the stop request, the process proceeds to step S105, the levitation device 70 is activated, the sonde 4 is raised to avoid danger, and the process proceeds to step S106. To complete the operation. In addition,
Downhole 1 with pressure sensor 26 and bit torque sensor 22
By catching the abnormal vibration inside, danger due to the abnormal vibration can be avoided.

【0042】前述のような本実施例によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、センササブ3およびゾンデ4
の各々に無線通信手段を設け、かつ、これらの連結部分
にリング状アンテナ51,52を設けたので、連結状態で
は、一対のリング状アンテナ51,52が近接配置されるよ
うになるうえ、連結状態では、これらのアンテナ51,52
が対向し、リング状アンテナ51,52の指向性が最も有効
となる配置となり、無線通信を行ううえで、悪条件の多
い坑底泥中でも、無線通信を確実に行うことができる。
このため、センササブ3側およびゾンデ4側の電気回路
を機械的接触で相互に接続する必要がなくなり、堀管12
の先端部分に固定されたセンササブ3に対し、ゾンデ4
が任意に連結可能かつ分離可能としても、連結部分の電
気接続構造が不要となり、連結部分の機械的構造を簡略
化することができる。 そして、坑底情報収集用計測ロボ
ット2の主要装置をゾンデ4側に設ければ、坑底が高温
になった際には、センササブ3からゾンデ4を任意に分
離して地上に回収できるので、当該主要装置の破壊を未
然に防止できる。 このため、センササブ3のセンサから
のデータを地上へ伝送するマッドパルス発生装置80等の
高価な装置を坑底情報収集用計測ロボット2に設けてお
いても、その消耗が最低限に抑制することができる。
して、ゾンデ4をセンササブ3に連結することにより、
センササブ3側で検出したデータがゾンデ4へ転送さ
れ、さらに、ゾンデ4側に設けられたマッドパルス発生
装置80で前述のデータが地上へ伝送され、地上での坑底
のデータをリアルタイムで収集することができる。
According to the above-described embodiment, the following effects can be obtained. That is, the sensor sub 3 and the sonde 4
Are provided with wireless communication means, and their connection parts
Provided with ring-shaped antennas 51 and 52
In this case, a pair of ring-shaped antennas 51 and 52 are
In addition, when connected, these antennas 51, 52
Oppose each other, and the directivity of the ring antennas 51 and 52 is the most effective.
This is an arrangement that causes many bad conditions in performing wireless communication.
Wireless communication can be performed reliably even in the bottom sediment.
Therefore, the electric circuits on the sensor sub 3 side and the sonde 4 side
No longer need to be connected to each other by mechanical contact.
The sensor sub 3 fixed to the tip of the
Can be arbitrarily connectable and separable,
No air connection structure is required, simplifying the mechanical structure of the connecting part
Can be And a measurement robot for collecting
If the main equipment of the unit 2 is installed on the sonde 4 side,
, The sonde 4 can be arbitrarily separated from the sensor sub 3
It can be recovered on the ground at a distance, so there is no
Can be prevented. Therefore, from the sensor of the sensor sub 3
Such as a mud pulse generator 80 that transmits data to the ground
An expensive device is installed in the measurement robot 2 for collecting bottom hole information.
However, the consumption can be minimized. So
Then, by connecting the sonde 4 to the sensor sub 3,
The data detected by the sensor sub 3 is transferred to the sonde 4.
And a mud pulse generated on the sonde 4 side
The above-mentioned data is transmitted to the ground by the device 80, and the bottom
Data can be collected in real time.

【0043】また、センササブ3およびゾンデ4の各々
に、泥水流により発電を行う発電機30, 41を設けたの
で、地上からロボット2に電力を供給しなくとも、半永
久的に坑1の底部の情報を連続的に収集し続けることが
できる。
Further, since each of the sensor sub 3 and the sonde 4 is provided with the generators 30 and 41 for generating electric power by the muddy water flow, even if the power is not supplied to the robot 2 from the ground, the bottom of the pit 1 is semi-permanently provided. Information can be continuously collected.

【0044】さらに、ゾンデ4が危険状態であるか否か
を判断する危険察知手段を設けたので、ゾンデ4が破壊
されるまえに当該危険を地上に報知できるようになるの
で、ソンデ4を強制的に地上に引き上げる等により、ゾ
ンデ4の破壊を未然に防止することができる。
Further, since the danger detecting means for judging whether or not the sound 4 is in danger is provided, the danger can be notified to the ground before the sound 4 is destroyed. The sonde 4 can be prevented from being destroyed by, for example, lifting it up to the ground.

【0045】また、ゾンデ4に化学反応式の浮上装置70
を設け、危険察知手段の指令によりこの浮上装置70を起
動するようにしたので、万が一地上において危険察知手
段の危険の報知信号が見過ごされても、ゾンデ4が自動
的に浮上するため、ゾンデ4の破壊を未然に防止するこ
とができる。
Further, a chemical reaction type floating device 70 is attached to the sonde 4.
Is provided, and the levitation device 70 is activated by a command from the danger detection means. Therefore, even if the danger notification signal of the danger detection means is overlooked on the ground, the sonde 4 automatically rises, Can be prevented beforehand.

【0046】さらに、切替部84を突没させることによ
り、泥水の流れる流路82, 83を切り換えて流路抵抗を変
化させるパワーフルイディクス式の絞り弁80A を含んで
マッドパルス発生装置80を構成したので、マッドパルス
発生装置80内は、従来のものよりも多量の泥水を流すこ
とができるうえ、構造が簡単となって泥水による磨耗に
対する耐久性を向上でき、かつ、駆動される切替部84が
小さてすむのでマッドパルス発生装置80の消費電力量を
低減できる。
Further, the mud pulse generator 80 includes a power fluidic type throttle valve 80A that switches the flow paths 82 and 83 by moving the muddy water by protruding and retracting the switching section 84 to change the flow path resistance. Therefore, the mud pulse generator 80 can flow a larger amount of muddy water than the conventional mud pulse generator, and the structure can be simplified, the durability against abrasion due to muddy water can be improved, and the driven switching unit 84 can be driven. Therefore, the power consumption of the mud pulse generator 80 can be reduced.

【0047】図16には、本発明の第2実施例が示され
ている。本実施例は、前記第1実施例において絞り弁80
A に設けた往復駆動式の駆動部81を回動式の駆動部181
としたものである。すなわち、駆動部181 の内部には、
シーソー状のアーム186 および丸棒状の回動軸187 が隣
接して配列されている。アーム186 は、その中間部186A
が駆動部181 の内側面に軸支されて揺動自在となったも
のである。アーム186 の図中右側の端部186Bには、切替
部84が取り付けられている。一方、反対側の端部186Cに
は、回動軸187 側に延びるカムフォロアピン188Aが回転
自在に取付けられている。
FIG. 16 shows a second embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the throttle valve 80 is used.
A reciprocating drive unit 81 provided in A
It is what it was. That is, inside the driving unit 181,
A seesaw-shaped arm 186 and a round bar-shaped rotating shaft 187 are arranged adjacent to each other. The arm 186 has an intermediate portion 186A
Are pivotally supported on the inner side surface of the drive section 181 and are swingable. A switching section 84 is attached to the right end 186B of the arm 186 in the drawing. On the other hand, a cam follower pin 188A extending toward the rotation shaft 187 is rotatably attached to the opposite end 186C.

【0048】回動軸187 は、図示されていない端部がモ
ータ等の駆動源に直結された回転体である。回転軸187
の中間部分は、駆動部181 の軸受181Aに回転自在に支持
されている。回動軸187 の駆動源は、回動軸187 を所定
の回転角度まで一方向に回転させる正転動作と、回動軸
187 が所定の回転角度に到達すると回動軸187 を反対方
向に回転させて元の回動位置に戻す反転動作とを交互に
繰り返すものである。回動軸187 の図中右側の端部187A
には、アーム186 のカムフォロアピン188Aと係合する溝
式カム188Bが取付けられている。溝式カム188Bは、図1
7に示されるように、円形の回転板189Aにカムフォロア
ピン188Aを挿通させる長孔状の溝189Bを複数設けたのも
のである。溝189Bは、回転板189Aの中心に近い端部189C
から回転板189Aの中心から遠い端部189Dへスムースに連
続する曲線状に形成されている。この溝式カム188B駆動
源で駆動することにより、駆動部181 の側面から切替部
84が突没するようになっている。
The rotating shaft 187 is a rotating body whose end (not shown) is directly connected to a driving source such as a motor. Rotary shaft 187
The intermediate portion is rotatably supported by a bearing 181A of the drive section 181. The drive source of the rotating shaft 187 is a normal rotation operation for rotating the rotating shaft 187 in one direction to a predetermined rotation angle,
When the 187 reaches a predetermined rotation angle, the inversion operation of rotating the rotation shaft 187 in the opposite direction and returning to the original rotation position is alternately repeated. The right end 187A of the rotating shaft 187 in the drawing
The groove type cam 188B which engages with the cam follower pin 188A of the arm 186 is attached to the arm. The grooved cam 188B is shown in FIG.
As shown in FIG. 7, a circular rotary plate 189A is provided with a plurality of elongated grooves 189B through which the cam follower pins 188A are inserted. The groove 189B has an end 189C near the center of the rotating plate 189A.
From the center of the rotary plate 189A to an end 189D far from the center thereof. By driving with this groove type cam 188B drive source, the switching unit
84 are going to sink.

【0049】このような本実施例においても前記第1実
施例と同様な作用、効果を得ることができる他、カムフ
ォロアピン188Aが挿通される溝式カム188Bを介して切替
部84を駆動源により強制的に突没させるようにしたの
で、動作不良を起こしにくいものとできるという効果を
付加できる。
In this embodiment, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. In addition, the switching unit 84 is driven by a driving source via the grooved cam 188B through which the cam follower pin 188A is inserted. Since it is forcibly protruded and retracted, it is possible to add an effect that it is possible to reduce the possibility of malfunction.

【0050】図18には、本発明の第3実施例が示され
ている。本実施例は、前記第1実施例において絞り弁80
A に設けた逆噴射式の迂回流路83を、渦流式の迂回流路
283としたものである。すなわち、迂回流路283 は、ゾ
ンデ4の内部に形成された円筒状の空間であり、この迂
回流路283 を囲む側面284, 285のうち、外側の側面284
には雌ねじ状の螺旋溝286 が設けられ、内側の側面285
には雄ねじ状の螺旋溝287 が設けられている。迂回流路
283 の入口283Aおよび出口283Bには、迂回流路283 内の
泥水が渦流になるように案内するベーン288 が複数設け
られいる。ベーン288 は、図19に示されるように、螺
旋溝286 ,287 の側縁を互いに連結し、かつ螺旋状に延
びたものとなっている。
FIG. 18 shows a third embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first embodiment in that the throttle valve 80 is used.
A, the reverse injection type bypass channel 83 provided in A is replaced with a vortex type bypass channel.
283. That is, the bypass flow path 283 is a cylindrical space formed inside the sound 4, and of the side faces 284 and 285 surrounding the bypass flow path 283, the outer side face 284 is formed.
Has a female screw-shaped spiral groove 286, and the inner side surface 285
Is provided with a male screw-shaped spiral groove 287. Detour channel
The inlet 283A and the outlet 283B of the 283 are provided with a plurality of vanes 288 for guiding the muddy water in the bypass flow path 283 into a vortex. As shown in FIG. 19, the vane 288 connects the side edges of the spiral grooves 286 and 287 to each other and extends spirally.

【0051】このような本実施例においても前記第1,
2実施例と同様な作用、効果を得ることができる他、螺
旋溝286, 287およびベーン288 により迂回流路283 内を
流れる泥水は渦となるので、迂回流路283 に大きな流路
抵抗を与えることができるという効果を付加できる。
In this embodiment as well, the first and second embodiments
The same action and effect as in the second embodiment can be obtained, and the muddy water flowing in the bypass passage 283 by the spiral grooves 286, 287 and the vanes 288 becomes a vortex, giving a large flow resistance to the bypass passage 283. Can be added.

【0052】図20には、本発明の第4実施例が示され
ている。本実施例は、前記第2実施例において設けたベ
ーン288 付きの迂回流路283 を、ベーンの付いていない
渦流式の迂回流路383 としたものである。すなわち、迂
回流路383 の入口383A側には、ストレートに延びる直線
状の導入路384 が設けられている。導入路384 は、泥水
の流れと直交する方向に拡張された幅広のものとなって
いる。これにより、導入路384 を流れる泥水は、周方向
の移動が規制されず、迂回流路383 の螺旋溝386, 387に
より容易に渦流を形成するようになっている。
FIG. 20 shows a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the bypass flow path 283 with the vane 288 provided in the second embodiment is replaced with a vortex-type bypass flow path 383 without a vane. That is, a straight introduction path 384 extending straight is provided on the inlet 383A side of the bypass flow path 383. The introduction path 384 is wide and expanded in a direction orthogonal to the flow of the muddy water. Thus, the muddy water flowing in the introduction path 384 is not restricted from moving in the circumferential direction, and easily forms a vortex by the spiral grooves 386 and 387 of the bypass flow path 383.

【0053】このような本実施例においても前記第1〜
3実施例と同様な作用、効果を得ることができる他、ベ
ーンを形成する必要がないので、容易に製造することが
できるという効果を付加できる。
In this embodiment as well, the above first to first embodiments are described.
The same operation and effect as those of the third embodiment can be obtained, and there is no need to form a vane, so that an effect that it can be easily manufactured can be added.

【0054】図21には、本発明の第5実施例が示され
ている。本実施例は、前記第1〜3実施例において絞り
弁80A に設けた突没式の切替部84を回動式の切替部484
としたものである。すなわち、直線流路482 は、駆動部
481 の周りを蓮根状に囲うように複数形成されたもので
ある。この直線流路482 の入口部分に略円錐形の切替部
484 が配置されている。切替部484 は、複数の連通孔48
4Aが蓮根状に設けられたものであり、原動機に直結され
たシャフト487 により所定の角度ずつ回動して直線流路
482 を開閉するようになっている。各連通孔484Aの出口
部分484Bには、切替部484 の外側と連通する逆行流路48
3 が設けられている。逆行流路483 の出口は上流方向を
向いている。ここで、直線流路482 を開けた状態では、
泥水は連通孔484Aを通って直線流路482 に進入し、泥水
の流路抵抗が小さくなるようにされている。一方、直線
流路482 を閉じた状態では、泥水は逆行流路483 から上
流に向かって逆流し、流路抵抗が大きくなるようにされ
ている。
FIG. 21 shows a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is different from the first to third embodiments in that the protruding / submerging type switching unit 84 provided in the throttle valve 80A is replaced with a rotary type switching unit 484.
It is what it was. That is, the straight flow path 482 is
It is formed in multiple numbers so as to surround the 481 like a lotus root. A substantially conical switching section is provided at the inlet of this straight flow path 482.
484 are located. The switching section 484 is provided with a plurality of communication holes 48.
4A is provided in the form of a lotus root, and is rotated by a predetermined angle by a shaft 487 directly connected to the prime mover,
It opens and closes 482. An outlet portion 484B of each communication hole 484A has a reverse flow path 48 communicating with the outside of the switching portion 484.
3 are provided. The exit of the retrograde flow path 483 faces upstream. Here, with the straight flow path 482 opened,
The mud enters the straight flow path 482 through the communication hole 484A, so that the flow path resistance of the mud is reduced. On the other hand, when the straight flow path 482 is closed, the muddy water flows backward from the backward flow path 483 toward the upstream, so that the flow path resistance is increased.

【0055】このような本実施例においても前記第1〜
4実施例と同様な作用、効果を得ることができる他、切
替部484 を回動させて直線流路482 を開閉するようにし
たので、構造が簡単となって容易に製造できるという効
果を付加できる。
In this embodiment as well, the above first to first embodiments are described.
The same operation and effect as those of the fourth embodiment can be obtained. In addition, since the switching section 484 is rotated to open and close the straight flow path 482, the effect that the structure is simple and the manufacturing is easy can be added. it can.

【0056】なお、本発明は前述の各実施例に限定され
るものではなく、次に示すような変形などをも含むもの
である。すなわち、リング状のアンテナとしては、ルー
プアンテナ51, 52に限らず、例えば、ヘリカルアンテナ
でもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes the following modifications. That is, the ring-shaped antenna is not limited to the loop antennas 51 and 52, and may be, for example, a helical antenna.

【0057】さらに、無線通信手段としては、前記第1
実施例で示したFM変調方式のものに限らず、例えば、
AM変調方式などでもよく、変調等の通信に係る方式や
形式は実施にあたり適宜選択すればよい。
Further, as the wireless communication means, the first
Not limited to the FM modulation method shown in the embodiment, for example,
An AM modulation method or the like may be used, and a method and a format related to communication such as modulation may be appropriately selected for implementation.

【0058】また、前記第1実施例では、ゾンデ4の発
電機41を駆動するタービン32をセンササブ3側に設けた
が、ゾンデ4側に発電機41およびタービン32の両方を設
置してもよい。この場合、タービン32がゾンデ4の外側
に露出して破損しやすいので、周囲を覆う円筒状のカバ
ーを設置することが望ましい。
In the first embodiment, the turbine 32 for driving the generator 41 of the sonde 4 is provided on the sensor sub 3 side. However, both the generator 41 and the turbine 32 may be provided on the sonde 4 side. . In this case, since the turbine 32 is exposed to the outside of the sound 4 and is easily damaged, it is desirable to provide a cylindrical cover that covers the periphery.

【0059】さらに、発電機は、センササブおよびゾン
デの両方にそれぞれ設ける必要はなく、一方に交流発電
機を設けるとともに、電磁カップラ等を介して他方に電
力供給を行ってもよい。
Further, it is not necessary to provide a generator for each of the sensor sub and the sonde, and an AC generator may be provided for one and power may be supplied to the other via an electromagnetic coupler or the like.

【0060】また、ガス発生装置としては、重曹および
酸を化学的に反応させるものに限らず、例えば、TNT
火薬等の火薬を燃焼させるものでもよい。
Further, the gas generator is not limited to the one in which baking soda and an acid are chemically reacted.
What burns explosives, such as an explosive, may be used.

【0061】[0061]

【発明の効果】前述のように本発明によれば、リトリー
バブル方式としても、掘削用ビット側に設置されるセン
サで検知されるデータを収集することができる。
As described above, according to the present invention, data detected by a sensor installed on the side of the excavation bit can be collected even in the case of the retrieveable type.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の全体を示す縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an entire first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例のセンササブおよびゾンデを示す拡大
側面図である。
FIG. 2 is an enlarged side view showing a sensor sub and a sonde of the embodiment.

【図3】図2のS3−S3線の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged sectional view taken along line S3-S3 of FIG. 2;

【図4】図2のS4−S4線の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged sectional view taken along line S4-S4 of FIG. 2;

【図5】同実施例のループアンテナを示す拡大断面図で
ある。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the loop antenna according to the embodiment.

【図6】同実施例のゾンデの全体を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing the whole sound of the embodiment.

【図7】同実施例の浮上装置を示す拡大断面図である。FIG. 7 is an enlarged sectional view showing the levitation device of the embodiment.

【図8】同実施例のマッドパルス発生機構の開放状態を
示す拡大断面図である。
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing an open state of the mud pulse generation mechanism of the embodiment.

【図9】図8のマッドパルス発生機構の閉鎖状態を示す
拡大断面図である。
FIG. 9 is an enlarged sectional view showing a closed state of the mud pulse generation mechanism of FIG. 8;

【図10】図8の縦断面図である。FIG. 10 is a longitudinal sectional view of FIG.

【図11】図9の縦断面図である。FIG. 11 is a longitudinal sectional view of FIG. 9;

【図12】図8のマッドパルス発生装置の駆動機構を示
す拡大断面図である。
FIG. 12 is an enlarged sectional view showing a driving mechanism of the mud pulse generator of FIG.

【図13】同実施例の電気回路を示すブロック図であ
る。
FIG. 13 is a block diagram showing an electric circuit of the embodiment.

【図14】同実施例の危険察知手段を示すブロック図で
ある。
FIG. 14 is a block diagram showing danger detecting means of the embodiment.

【図15】同実施例の動作を説明するためのフローチャ
ートである。
FIG. 15 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment.

【図16】本発明の第2実施例を示す図12相当の図で
ある。
FIG. 16 is a view corresponding to FIG. 12, showing a second embodiment of the present invention.

【図17】図16の S17−S17 線の拡大断面図である。FIG. 17 is an enlarged sectional view taken along line S17-S17 of FIG. 16;

【図18】本発明の第3実施例を示す図8相当の図であ
る。
FIG. 18 is a view corresponding to FIG. 8 showing a third embodiment of the present invention.

【図19】同実施例の要部を示す拡大斜視図である。FIG. 19 is an enlarged perspective view showing a main part of the embodiment.

【図20】本発明の第4実施例を示す図8相当の図であ
る。
FIG. 20 is a view corresponding to FIG. 8 showing a fourth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第5実施例を示す図8相当の図であ
る。
FIG. 21 is a view corresponding to FIG. 8 showing a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 坑 2 坑底情報収集用計測ロボット 3 センササブ 4 ゾンデ 12 堀管 21 ビット荷重センサ 22 ビットトルクセンサ 24 内部温度センサ 25 外部温度センサ 26 外部圧力センサ 31, 32 タービン 30, 41 発電機 51, 52 リング状のアンテナであるループアンテナ 70 浮上装置 80 マッドパルス発生装置 93 無線通信手段を構成するFM変調器 94 無線通信手段を構成する高周波ドライバ 111 無線通信手段を構成する高周波増幅器 112 無線通信手段を構成するFM復調器 114 危険察知手段としての監視回路 1 Mine 2 Measuring robot for collecting bottom information 3 Sensor sub 4 Sonde 12 Drill pipe 21 Bit load sensor 22 Bit torque sensor 24 Internal temperature sensor 25 External temperature sensor 26 External pressure sensor 31, 32 Turbine 30, 41 Generator 51, 52 Ring Loop antenna 70 is a helical antenna 70 levitating device 80 mud pulse generator 93 FM modulator constituting wireless communication means 94 high frequency driver constituting wireless communication means 111 high frequency amplifier constituting wireless communication means 112 constituting wireless communication means FM demodulator 114 Monitoring circuit as danger detection means

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】掘削中の坑の坑底部の情報を収集する坑底
情報収集用計測ロボットであって、掘削用の堀管の先端
部に固定されかつ当該先端部の近傍のデータを収集する
センサを有するセンササブと、前記堀管の内部を上下に
移動可能とされたゾンデとを有し、これらのセンササブ
およびゾンデの各々に、リング状のアンテナと、このア
ンテナを介して通信を行う無線通信手段とが設けられ、
前記センササブに対して前記ゾンデが連結・分離可能と
され、前記センササブおよび前記ゾンデの連結部分に前
記アンテナが配置され、前記センササブおよび前記ゾン
デを相互に連結することにより、前記アンテナが対向配
置されることを特徴とする坑底情報収集用計測ロボッ
ト。
An underground information collecting measurement robot for collecting information of a bottom of a digging excavation, wherein the measurement robot is fixed to a tip of a moat for excavation and collects data in the vicinity of the tip. A sensor sub having a sensor, and a sonde movable up and down inside the moat pipe, each of these sensor sub and sonde being provided with a ring-shaped antenna and a radio communication for communicating through the antenna Means are provided,
The sonde can be connected to and separated from the sensor sub.
In front of the sensor sub and the connecting part of the sonde.
The antenna is arranged, and the sensor sub and the zon are arranged.
The antennas are opposed to each other by connecting
A measurement robot for collecting information on a shaft bottom, which is installed .
【請求項2】請求項1に記載の坑底情報収集用計測ロボ
ットにおいて、前記センササブおよびゾンデのうち少な
くとも一方は、タービン発電機を備えていることを特徴
とする坑底情報収集用計測ロボット。
2. The underground information collecting measurement robot according to claim 1, wherein at least one of the sensor sub and the sonde includes a turbine generator.
【請求項3】請求項1ないし請求項2に記載の坑底情報
収集用計測ロボットにおいて、前記ゾンデは、化学反応
式の気体発生装置で生じた気体をチャンバに溜めて浮力
を得る浮上装置を備えていることを特徴とする坑底情報
収集用計測ロボット。
3. The measuring robot according to claim 1, wherein said sonde is a floating device for obtaining buoyancy by accumulating gas generated in a chemical reaction type gas generating device in a chamber. A measurement robot for collecting bottom hole information, comprising:
【請求項4】請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
の坑底情報収集用計測ロボットにおいて、前記ゾンデ
は、予め記憶しておいた基準値と前記センササブのセン
サで得た計測値とを比較しかつこの計測値が当該基準値
の範囲外である場合には所定の信号を出力する危険察知
手段を備えていることを特徴とする坑底情報収集用計測
ロボット。
4. The underground information collecting measurement robot according to claim 1, wherein said sonde includes a reference value stored in advance and a measurement value obtained by a sensor of said sensor sub. And a danger detecting means for outputting a predetermined signal when the measured value is out of the range of the reference value.
【請求項5】請求項1ないし請求項4のいずれかに記載
の坑底情報収集用計測ロボットにおいて、前記ゾンデ
は、切替部の突没により二つの流路を切り換えて流路抵
抗を変化させるパワーフルイディクス式の絞り弁を有す
るマッドパルス発生装置を備えていることを特徴とする
坑底情報収集用計測ロボット。
5. The measurement robot according to claim 1, wherein the sonde changes two flow paths by changing a flow path resistance when the switch section protrudes and retracts. A measurement robot for collecting bottom hole information, comprising a mud pulse generator having a power fluidic type throttle valve.
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