JP3315692B2 - 掘削装置の少なくとも２つのユニットの間の多方向情報伝送装置 - Google Patents

掘削装置の少なくとも２つのユニットの間の多方向情報伝送装置

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    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12—Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、掘削装置の少なくとも２つのユニットの間
の多方向情報伝送装置、より特定的にはドリルストリン
グ（garniture de forage）に沿って配置された電気リ
ンクを介する前記情報伝送装置に関する。
石油会社は何年も前から、掘削中に掘削を中断せずに
迂回の実行又は掘削地層の評価に適した種々の測定値を
供給し、最近では工具（ビット）に伝達されるトルク及
び重量並びに底部で知覚されるドリルストリング及び工
具の振動挙動といったデータを供給する種々の底部工具
をドリルストリングに備え付けてきた。
しかしながら、これらの工具のうちのあるものはその
工学的有効範囲が依然として制限されている。実際、掘
削中に泥土中へのパルスの送出又は電磁波の送出によっ
て情報伝送を行う現在の技術では、底部から地表へのデ
ータの処理量を大きくすることができないため、より高
度の工具の開発がかなり遅れている。
しかしながら、石油工業ではここ数年来、井戸の底部
に配置されているモータへの給電を主な目的として、ド
リルステム（train de tiges）に沿って地表から井戸の
底まで延びるように配置した電気リンクを使用するよう
になっている。この種のリンクは、US（米国特許）第3,
378,811号、US第3,518,608号、US第3,696,332号、US第
3,807,502号、US第3,825,078号に開示されている。
本発明の目的は、掘削装置の少なくとも２つのユニッ
トの間の多方向伝送装置であって、伝送が電気リンクに
沿って底部と地表との間で行われる装置を実現すること
にある。
そこで本発明は、ドリルストリングに沿って配置され
た電気リンクを介して掘削装置の少なくとも２つのユニ
ットの間の情報伝送を行う装置であって、前記ユニット
の間で多方向伝送を実施できることを特徴とする装置を
提供する。
本発明の他の特徴及び利点は、添付図面に基づく以下
の説明によってより明らかにされよう。
添付図面中、第１図は本発明の多方向伝送装置の全体
説明図である。
第２図は第１図の装置で使用される電子回路の簡単な
説明図である。
第１図に示す伝送装置は、ドリルストリング14の最上
部に配置されている回転コレクタ12とドリルストリング
14の底部に配置されている工具16との間に設けられた電
気リンク10を含んでいる。回転コレクタ12は、運動する
ドリルストリング、エネルギ源18、地表データ送信器20
及び底部から送られるデータの受信器22の間に電気的連
続性を与える。底部工具16は、ひずみ計もしくは加速度
計のような測定装置24、処理手段26、エネルギと情報と
を分離する分離器28、底部データ送信器30及び地表デー
タ受信器32を含んでいる。
底部と地表又は任意の中間点との間のエネルギ及び情
報の多方向伝送を可能にするために、本発明の装置は下
記の特徴を有する。
エネルギが、底部工具16への給電を可能にする分離器
28に、電気リンク10を介してエネルギ源18から送られ
る。
底部からの情報が測定装置24によって供給され、処理
手段26によって処理され、次いで電気リンク10を介して
底部データ送信器30から地表に配置されている底部デー
タ受信器22に伝送される。
地表からの情報が、地表データ送信器20から底部に配
置されている地表データ受信器32に電気リンク10を介し
て伝送される。
地底と地表との間に存在する電気リンクの種類に関係
なく、本発明の伝送装置は下記の能力を有する。
井戸の底からの測定値を、これら測定値の種類には関
係なく、即ちトルク、工具への重量、底部モータの電圧
もしくは電流の強さ、工具の方位等の別にかかわりな
く、地表まで全面的に又は選択的に伝送させることがで
きる。また使用者が、該使用者の命令が底部工具によっ
て実行されたこと、又は該使用者のメッセージに誤りが
あったことを知らせる受信確認通知を受け取るようにな
っいる。更に底部工具が、部分的故障が存在する場合に
その状況を使用者に伝えることができる。
使用者が、必要と思われる操作、例えば遠隔始動もし
くは遠隔モニタか、パラメータ決定、即ち地表データを
受け取るための経路の選択及び信号対雑音比を改善する
ためのプログラマブル利得増幅器のような調節段の調整
か、遠隔プログラミング、即ちプロセッサ、中央装置も
しくは信号プロセッサに固有のマシンコードの一部もし
くは全部の遠隔ローディング、予めプログラムされた処
理の開始、多重タスク概念上の介入又は遠隔保守を実行
できるようにする。
従って、このような装置は、井戸全体の制御、伝送誤
りの補正を可能にすると共に、使用者がいつでも特定の
測定もしくは処理を要求できるような使用者と底部工具
もしくは任意の中間点との間の対話を可能にし、また伝
送チャネルの劣化が交換の継続を妨げないため前記チャ
ネルの最適化を可能にし、重複部材の切り替えによる信
頼性の改善を可能にし、且つ総ての調整が底部条件で実
施できるため実施面での簡潔さ及び効果の増加を可能に
する。
第２図に示すように、地表のエネルギ源18及び負荷28
は各々がそれぞれ除去フィルタ34及び36を介して電気リ
ンクに接続されている。底部データ受信器22及び地表デ
ータ受信器32は各々がそれぞれ帯域通過フィルタ42及び
44を備えている。地表データ送信器20及び底部データ送
信器30は、インピーダンス整合をも行う絶縁トランス38
及び40をそれぞれ含む選択的結合回路を介して電気リン
クに接続されている。
地表データ送信器20は、情報をトランス38により電気
形態でドリルストリング14内の電気リンク10を介して送
出する。前記情報は地表周波数Fsで送出され、周波数Fs
に同調された受信器32のレベルで受け取られる。底部デ
ータ送信器30は情報を底部周波数Ffで送出し、該情報は
底部周波数Ffに同調された受信器22のレベルで受け取ら
れる。また、地表データの送信器20及び受信器32が底部
周波数Ffを除去するフィルタ38及び44を備えている一方
で、底部データの送信器30及び受信器22は地表周波数を
除去するフィルタ42及び40を備えている。
エネルギ源18は、電気リンク10を介してエネルギー情
報分離器28にエネルギを送る。該エネルギは、先験的に
Fs及びFfより小さい周波数の直流又は交流からなる。ど
ちらの場合も、エネルギ源18及び分離器28は地表周波数
Fs及び底部周波数Ffを除去するフィルタ34及び36を具備
する。
このようにして、各ユニットには固有の送信周波数及
び受信周波数が割り当てられ、その結果総ての妨害が最
大限に回避される。
装置全体に単一の通信周波数を割り当て、各ユニット
に固有のアドレスを与えることもできる。
この伝送装置は、ドリルストリング上の任意の位置又
は作業現場に存在する複数の地点に適用することによっ
て汎用化することもできる。しかしながらこのような装
置は、各ユニットに固有の送信周波数及び受信周波数を
割り当てる場合には管理が複雑になりすぎる。そこで、
装置全体に単一の通信周波数を使用する一方で、各ユニ
ットに固有のアドレスを与えるようにする。
第１図の実施例では、装置が５つのサブアセンブリ、
即ち回転コレクタ12、底部工具16、モータ48、弁50、並
びに井戸内に存在する総ての工具の接続及び取り外しを
行う装置52を含んでいる。これらの各サブアセンブリに
はアドレスが１つずつ与えられている。
従ってこの装置には、宛先のアドレスを含むメッセー
ジを送出し、場合によっては前記宛先に応答時間を割り
当てる機能も果たす地表サーバを具備する必要がある。
前記応答時間の間は、前記サーバを含む総てのユニット
が送信を禁止される。
当業者はこの種の伝送装置を、前記以外の多数の方
法、例えば測定専用の補助的搬送周波数を割り当てる方
法等によって実現することができる。この種の装置はこ
のようにして、ドリルストリング内で特定の操作を行う
ためにドリルストリング内に導入されることになる総て
の装置を遠隔制御する可能性を与える。この装置は、底
部電気モータの制御及び該モータの挙動の追跡、電気弁
の制御、ドリルストリング内に存在する総てのエレメン
トの配置もしくは取り外しを行う装置の制御、並びに底
部測定工具との対話形交換に適用し得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E21B 47/12 E21B 47/14 E21B 47/16 E21B 47/18 G01V 1/22

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ドリル操作中に掘削装置の少なくとも２つ
    のユニットの間で情報伝送を行うためのシステムであっ
    て、前記システムが、 １つの端部に設置された工具サブアセンブリと、前記工
    具サブアセンブリに電力を供給するための電気モータサ
    ブアセンブリと、少なくとも１つの他のサブアセンブリ
    とを有するドリルストリングと、 ドリル操作中において、前記モータに電気エネルギを供
    給するために、並びに前記工具サブアセンブリである１
    つのユニットと前記少なくとも１つの他のサブアセンブ
    リである他の少なくとも１つのユニットとの間における
    多方向情報伝送を供給するためにドリルストリングに沿
    って設置されている手段とを有し、 前記工具サブアセンブリ及び前記少なくとも１つの他の
    サブアセンブリが共通の受信周波数と共通の送信周波数
    とを有し、該受信周波数及び該送信周波数が前記電力供
    給手段に供給される電力の周波数と異なっており、それ
    により前記複数のサブアセンブリと地表面との間におけ
    る電力送信及び双方向情報伝送を可能とし、 前記工具サブアセンブリ及び前記少なくとも１つの他の
    サブアセンブリが、他表面との間の別々の情報伝送を可
    能にするためにそれぞれ異なったアドレスを割り当てら
    れており、該工具サブアセンブリ及び該少なくとも１つ
    の他のサブアセンブリが共通の受信周波数を有する、情
    報転送を行うシステム。
  2. 【請求項２】前記ユニットのそれぞれがデータ送信器
    と、データ受信器と、モータに電力を供給するための電
    気エネルギを双方向情報伝送を供給するためのデータ信
    号から分離するためのエネルギー情報分離器とを含む、
    請求項１に記載のシステム。
  3. 【請求項３】それぞれのユニットのデータ送信器が、前
    記所定の送信周波数以外のすべての周波数を除去するた
    めの手段を含み、それぞれのユニットの前記データ受信
    器が、前記所定の受信周波数以外のすべての周波数を除
    去するための手段を含む、請求項１に記載のシステム。
  4. 【請求項４】前記エネルギー情報分離器が、前記分離器
    が同調させた周波数以外のすべての周波数を除去するた
    めの手段を含む、請求項２に記載のシステム。
  5. 【請求項５】前記ユニットの１つが、情報がユニットの
    間で交換される順序を制御するためのサーバである、請
    求項１に記載のシステム。
  6. 【請求項６】前記サーバがデータ送信器と、データ受信
    器と、少なくとも２つの他のユニットへの送信エネルギ
    のための電源とを含む、請求項５に記載のシステム。
  7. 【請求項７】情報がサーバ以外の少なくとも２つのユニ
    ットの間で交換される、請求項５に記載のシステム。
  8. 【請求項８】前記電源が直流電流の形式でエネルギを送
    信する、請求項６に記載のシステム。
  9. 【請求項９】前記電源が、前記電源が同調させた周波数
    以外のすべての周波数を除去するための手段を含む、請
    求項６に記載のシステム。
  10. 【請求項１０】前記少なくとも１つの他のサブアセンブ
    リが回転コレクタである、請求項１に記載のシステム。
  11. 【請求項１１】前記少なくとも１つの他のサブアセンブ
    リが弁である、請求項１に記載のシステム。
  12. 【請求項１２】前記少なくとも１つの他のサブアセンブ
    リが、井戸内に存在する任意の工具の接続及び取り外し
    を可能にする装置である、請求項１に記載のシステム。
  13. 【請求項１３】前記モータサブアセンブリもまたアドレ
    スを割り当てられている、請求項１に記載のシステム。
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CA (1) CA2090322C (ja)
DE (1) DE69204264T2 (ja)
DK (1) DK0546142T3 (ja)
ES (1) ES2079197T3 (ja)
FR (1) FR2679340B1 (ja)
NO (1) NO930667L (ja)
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