JPH0213695A - 井戸孔用電気信号伝送装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、井戸孔内に於けるデータの伝送に係り、更に
詳細には穿孔を行いつつダウンホールデータ、即ち測定
結果を伝送するのに有用なデータの伝送装置に係る。

従来の技術 ロータリ穿孔に於ては、ロックビットがドリルストリン
グ又はドリルパイプの下端にねじ込まれる。パイプは孔
内に下降されて回転され、これによりビットによって地
層がかき崩される。ビットはドリルパイプよりも大きい
ボアホールを形成し、従って、ドリルストリングの周り
に環状空間が形成される。孔の深さが増大するにつれて
ドリルストリングにドリルパイプのセクションが次々と
追加される。

穿孔中には、「泥」と呼ばれることが多い流体がドリル
パイプ及びドリルビットを経て下方へポンプ送りされ、
しかる後環状空間を経て地表へ搬送され、これによりボ
アホールの底より地表へ切削物が搬送される。

穿孔中にボアホールの状態を検出することが有利である
。しかし必要なデータの多くはボアホールの底近傍に於
て検出されなければならず、従ってデータを容易には収
集することができない。データ収集の理想的な方法は通
常の穿孔作業をスローダウンさせたり阻害したすせず、
過剰に人を必要としたり穿孔作業者に特殊な仕事に従事
させたりすることがない。更に瞬間的に、即ちリアルタ
イムに収集されるデータは時間的に遅延して収集される
データよりも有用性が高い。

穿孔を行いつつ測定を行う装置は方向性穿孔に於て有用
である。方向性穿孔はドリルビットを用いて特定の方向
にボアホールを穿孔し、これにより成る穿孔目的を達成
する方法である。ドリフト角度、方位、工具面の方向に
関する測定結果は方向性穿孔を補助する。穿孔を行いつ
つ測定を行う装置はシングルショット検査及びワイヤラ
イン・ステアリング工具を必要とせず１．穿孔に要する
時間及びコストを節減する。

また穿孔を行いつつ測定を行う装置はドリルビットの状
態に関する価値のある情報を出力し、摩耗したビットを
いつ交換すべきかを判定することを補助し、これにより
「グリーン」ビットの引上げを回避する。ビットに対す
るトルクの測定結果はこの点に於て有用である。例えば
１９８４年３月１９日に出版されたＯｉｌ　＆　Ｇａｓ
　Ｊｏｕｒｎａｌの第１１９〜１３７頁のｒＭｕｌＬｉ
ｓｅｎｓｏｒ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ−Ｗｈｉｌｅ
−Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｔｏｏｌ　Ｉｍｐｒｏｖｅｓ　Ｄ
ｒｉｌｌｉｎｇ　ＥｃｏｎｏｍｉｃｓＪ　　（Ｔ、　Ｂ
ａｔｅｓ及びＣ，Ｍａｒｔｌｎ著）及び１９８３年５月
に出版されたＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕ
ｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの第８９９〜９０７頁に記載
されたｒ　Ｒｅｐ。

ｒｔ　ｏｎ　ＭＷＤ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　Ｄｏ
ｖｎｈｏｌｅ　５ｅｎｓｏｒｓ　Ｊ（１）、　Ｇｒｏｓ
ｓｏ等著）を参照されたい。

穿孔を行いつつ測定を行う装置の更に他の一つの目的は
地層の評価である。ガンマ線測定器、地層比抵抗ハ１定
器、地層圧測定器はライナの必要性を判定し、ブローア
ウトの虞れを低減し、より迅速な穿孔を行うべくより軽
量の泥を安全に使用することを可能にし、逸泥の虞れを
低減し、偏差的なスティッキングの虞れを低減する点に
於て役立ツ。例えば上述のＴ、　ＢａｔｅＳ及びＣ，Ｍ
ａｒｔｌｎによる記事を参照されたい。

穿孔を行いつつ測定を行う既存の装置は、穿孔効率を改
善してリグタイムの１０％以上を節減し、方向制御を改
善してリグタイムの１０％以上を節減し、穿孔を行いつ
つｎ１定を行うことを可能にしてリグタイムの５％以上
を節減し、安全性を向上させて間接的な利益をもたらす
と言われている。

この点に関し、１９８３年１０月に出版されたＪ。

ｕｒｎａｌ　ｏｆ’　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｎ＋　Ｔｅｃｈ
ｎｏｌｏｇｙの第１７９２〜１７９６頁のｒ　Ｄｏｖｎ
ｈｏｌｅ　Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ　Ｆｒｏｍ　Ｔｈｅ　Ｕ
ｓｅｒ’ｓ　Ｐｏ１ｎｔ　ｏ「ＶｌｅｖＪ　　（Ａ、　
Ｋａｍｐ著）を参照されたい。

穿孔作業を継続しつつ地中センサより地表の監視装置へ
地中データを伝送することは過去４０年間に回り多くの
発明的努力の目的であった。かかる装置に関する初期の
記述の一つがＴｈｅ　Ｏｆｆ　Ｗｅｅｋｌｙの１９３５
年７月１５日版のＪ、　Ｃ，Ｋａｒｃｈｅｒによるｒ　
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌａｇｇｉｎｇ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅ
ｎｔｓ　Ｄｅｖｅｌｏｐ　Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔｓ　ｒ
ｏｒ　Ｕｓｅ　ｏｎ　Ｒｏｔａｒｙ　Ｒｉｇｓ　Ｊに見
られる。この記事には、穿孔を行いつつ地層抵抗のデー
タを地表へ伝送する装置が記載されている。

従来より種々のデータ伝送装置が提案され試られている
が、石油及びガス採掘技術に携わる研究者は常にデータ
伝送用の新規にして改良された装置を開発する努力を行
っている。かかる試み及び提案として、ドリルストリン
グ内のケーブルを経て又はドリルストリングのボアホー
ル内に吊下げられたケーブルを経て信号を伝送すること
、大地を経て電磁波により信号を伝送すること、ドリル
パイプ、大地、又は泥流を経て音波又は地震波により信
号を伝送すること、特にパイプ接続部に設けられた変圧
器カップリングを用いてドリルパイブ内のリレーステー
ションにより信号を伝送すること、泥流中に化学的又は
放射性トレーサをｈｋ出することにより信号を伝送する
こと、ダウンホールレコーダ内に信号を保存し、定期的
に又は連続的に信号を収集すること、泥流中の圧力パル
スによフてデータ信号を伝送することなどがある。この
点に関し１９６４年５月に出版されたＪｏｕｒｎａｌｏ
ｆ’　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの第
４８７〜４９３頁のｒＴｈｅ　５ｕｂｓｕｒｒａｃｅ　
Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ　Ｐｒｏｂｌｅｍ−Ａ　Ｐｒａｃｔ
ｆｅａｔ　５ｏｌｕｔｉｏｎ　Ｊ　　（Ａｒｐｓ、　Ｊ
、　Ｊ、及びＡｒｐｓ、　Ｊ、　！。

、著）を参照されたい。

これらの提案された方法の多くは商業的開発を妨げる多
数の実際的な問題に直面している。１９８３年８月に出
版された５ｏｃｉｅｔｙ　ｏｒＰｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｅ
ｎｇｌｎｃｃｒｓ　Ｐａｐｅｒのｎｅｍｂｃｒ　１００
３Ｂの　ｒＲｃｖｉｅｖ　ｏｒＤ。

ｗｎｈｏｌｃ　Ｍｅｓｕｒｅｍｃｎｔ−Ｗｈｉｌｅ−Ｄ
ｒｉ！Ｉｉｎｇ　ＳｙｓｔｅｍｓＪと題する記事に於て
、Ｗｉｌｔｏｎ　Ｇｒａｖｌｅｙは穿孔を行いつつ測定
を行う技術の現状を考察している。彼の見解によれば、
現在のところ二つの方法、即ち圧力波信号を発生するこ
とにより穿孔流体を経て行われる遠隔７１１１［定及び
導電体、即ち「ハードワイヤ」を経て行われる遠隔測定
の二つの方法しか商業的に使用することができない。

圧力波データ信号は二つの方法にて、即ち連続波法又は
パルス装置を使用して穿孔流体を経て伝送され得る。

連続波遠隔測定に於ては、一定の周波数の連続的な圧力
波が泥流中に於て弁を回転させることにより発生される
。ダウンホールセンサよりのデータが毎秒１．５〜３の
二進ビットの遅い割合にてデジタル信号の形態にて圧力
波にエンコードされる。泥パルス信号は種々の因子に応
じて１５００〜３０００ｆ’ｔ（４６０〜９１０ｍ）の
深さ毎にその振幅の半分を減衰する。地表に於てこれら
のパルスが検出されデコードされる。この点に関し上述
のＷ、　Ｇｒａｖｌｅｙによる記事（第１４４０頁）を
参照されたい。

パルス遠隔測定を使用するデータ伝送は連続波装置より
も数倍遅く作動する。この方法に於ては、プランジャに
よって流れが制限されることにより、又はドリルストリ
ングの内側よりドリルストリングに設けられたオリフィ
スを経て環状空間へ少量の流体が流されることにより穿
孔流体中に圧力パルスが発生される。パルスによる遠隔
測定は一つの情報言語を伝送するのに約１分を要する。

この点に関し前述のν、Ｇｒａｖｌｅｙによる記事（第
１４４０〜１４４１頁）を参照されたい。

穿孔流体遠隔ΔｊＪ定は、これに関する種々の問題に拘
らず、成る程度の商業的成功、を収めており、穿孔の経
済性を改善するものと有望視されている。

この遠隔測定は有孔度、地層の放射性、地層の圧力の如
き地層データや、ビットに対する重量、泥の温度、ビッ
トのトルクの如き穿孔データを伝送するために従来より
使用されている。

Ｔｅ１ｅｃｏ　０ｉｌｆｌｅｌｄ　５ａｒｖｉｃａｓ、
　Ｊｎｃ、は、主として方向性穿孔の情報を与える最初
の商業的に得られる泥パルス遠隔７ｆｌｌｊ定装置を開
発したが、現在ではガンマ線測定器も供給している。こ
の点に関しＧｒａｖ　Ｉ　ｅｙの記事及び１９８３年２
月２１日に出版されたＯｉｌ　＆　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎ
ａｌの第８０〜８４頁のｒＮｅｖ　　ＭｗＤ−Ｇａｌｍ
ａ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　Ｆｉｎｄｓ　　Ｍａｎｙ　　Ｆ
ｉｅｌｄ　　ＡｐｐｌｉｃａｔｌｏｎｓＪ　　（Ｐ、　
５ｅａｔｏｎ　、　　Ａ、　Ｒｏｂｅｒｔｓ　、及びり
、　５ｃｈｏｏｎｏｖｅｒ著）を参照されたい。

Ｍｏｖｌｌ　Ｒ，＆　Ｄ、　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに
より設計された泥パルス伝送装置が、１９７７年１０月
に出版されたＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ’　Ｐｅｔｒｏｌｅ
ｕｍ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＰａｔ　ｔｏｎ、　Ｂ、
　Ｊ、等により著わされたｒ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ
　ａｎｄＳｕｃｃｃｓｓｆｕｌ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｒ
　ａ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−Ｗａｖｅ　、　Ｌ。

ｇｇｉｎｇ−Ｗｈｉｌｅ−Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　Ｔｃｌｃ
ｍｃｔｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｊと題する記事に記載され
ている。この伝送装置はＴｈｅＡｎａｌｙｓｔ／Ｓｃｈ
ｌｕｍｂｅｒｇｅｒによる穿孔を行いツツ完全な１ｆｌ
ｌｌ定を行う装置に一体的に組込まれている。

１ｘｐｌｏｒａｔｌｏｎ　Ｌｏｇｇｌｎｇ、　Ｉｎｃ、
は、商業的に使用され、方向性穿孔を補助し、穿孔効率
を改谷し、安全性を向上させる穿孔を行いつつ泥パルス
測定を行うサービスを行っている。この点に関し１９８
５年３月４日に出版されたＯｉｌ　＆Ｇａｓ　Ｊｏｕｒ
ｎａｌの第７１〜７５頁のｌ１ｏｎｅｙｂｏｕｒｎｅ、
　Ｗ、によるｒＰｕｔｕｒｅ　ＭｅａｓｕｒｅＩＩｅｎ
ｔ−Ｗｈｉｌｅ−ＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ　ＷＩＩＩ　Ｆｏｃｕｓ　Ｏｎ　Ｔｗｏ　Ｌｅｖｅｌ
ｓ　Ｊを参照されたい。更にＥＸＩＯｇ装置は穿孔が行
われている間にガンマ線放射及び地層比抵抗を測定する
ために使用される。

この点に関【７．１９８５年２月２５日に出版されたＯ
ＩＩ　Ｉ　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌの第８３〜９２頁の
１（ｏｎｅｙｂｏｕｒｎｃ、　Ｗ、によるｒ　Ｆｏｒｍ
ａ目ｏｎ　ＭＶＤ　Ｂｅｎｅｆｉｔｓ　ＥｖａＩｕａｔ
ｌｏｎ　ａｎｄ　Ｅ［’「１ｃｉｅｎｃｙＪを参照され
たい。

穿孔流体遠隔測定に関する主要な問題として、■データ
伝送速度が遅いこと、■信号の減衰が大きいこと、■泥
ポンプのノイズを乗越えて信号を検出することが困難で
あること、■データ遠隔伝送装置を泥ポンプ及びドリル
ビットとインタフェース１−１これらと調和させる二と
が６便であること、■遠隔測定装置がリグの液圧装置に
モ渉すること、■保守が必要であることなどがある。こ
れに関し１９８４年１０月２９日に発行されたＯｉｌ＆
　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌの第８０〜８４頁のＨｃａｒ
ｎ、　Ｅ、によるｒ　Ｈｏｗ　０ｐｅｒａｔｏｒｓ　Ｃ
ａｎ　Ｉｍｐｒｏｖｅ　Ｐｅｒｆ’ｏｒｍａｎｃｅｏｒ
’　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ−シ旧Ｉｅ−Ｄｒｉｌｌｉ
ｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍｓ　Ｊ　と題する記事を参照された
い。

また地中データの伝送に導電体を使用することよっても
一連の特殊な問題が課せられる。その数的な問題は各ド
リルバイブの接続部に於て信頼性の高い電気的接続を行
うことが困難であることである。

Ｅｘｘｏｎ　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｉ？ｅｓｅａｒｃ
ｈ　Ｃｏｍｐａｎｙはドリルパイプのねじ接続部に於て
物理的に電気的接続を行うことに関する種々の問題の発
生を回避する・・・−ドワイヤ装置を開発した。このＥ
ｘｘｏｎ遠隔測定装置に於ては、ドリルパイプのボアホ
ール内に吊下げられる連続的な電気ケーブルが使用され
ている。

かかる方法に於ては更に種々の問題がある。ドリルバイ
ブのストリング内に連続的な導電体を配置することに関
する主要な困難な問題は、新たなドリルバイブが追加さ
れ又はドリルストリングより取り外される度毎に導電体
全体が持ち上げられなければならず、或いはドリルスト
リングのパイプのジヨイントと同様導電体それ自身が複
数個のセグメントに分割されなければならないというこ
とである。

ＥＸχｏｎの方法はスプール内のダウンホール内に配置
されるより長くよりセグメントの数の少ない導電体であ
って１、状況に応じてより大きい導電体を与え又はより
大きいスラックを占める導電体を使用せんとするもので
ある。

しかしこのＥｘｘｏｎの方法に於ては、この装置が適正
に機能することを確保するためには穿孔作業者が幾つか
の工程を行わなければならず、トリップを形成する際に
更に成る程度の時間を要する。

この装置は１９８０年４月１４日に出版されたＯｆｌ　
＆　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌの第１３７〜１４８頁のり
、Ｈ。

Ｒｏｂｉｎｓｏｎ等によるｒＥｘｘｏｎ　Ｃｏｍｐｌｅ
ｔｅｓ　Ｗｌｒｅｌｉｎｅ　Ｄｒｆｌｌｆｎｇ　Ｄｅｔ
ａ　Ｔｃｔｃｍｃｔｒｙ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｊと題する記
事に十分に記載されている。

５ｈｅｌｌ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｃｏｒａｐａｎ
ｙは各ツールジヨイントの係合面に電気接点リングを有
する修正されたドリルパイプを使用する遠隔測定システ
ムを購入した。導線がパイプのボア内に延在し、各パイ
プの端部を電気的に接続している。個々のパイプが係合
面に於て連結されることによりドリルストリングが形成
されると、接点リングが自動的に互いに係合せしめられ
る。

この装置は泥パルス装置よりも３の次数だけ高い速度に
てデータを伝送するが、この装置にも固有の特定の問題
がある。規格の金属をベースとするツールジヨイント化
合物又は「パイプドープ」が使用されると、回路が大地
に短絡されてしまう。

かかる問題を回避するためには特殊な非導電性のツール
ジヨイント化合物が必要である。また各パイプの接続部
を横切って信号を伝送することは各接点リングの間の物
理的接触が良好であることに依存するので、特殊な「ド
ープ」が適用され、ジヨイントが形成される前に、各係
合面が高圧水流にて洗浄されなければならない。

この５ｈｅｌｌ装置は１９７７年５月に出版されたＪｏ
ｕｒｎａｌ　０ｒＰｒｅｓｓｕｒｅ　Ｖｅｓｓｅｌ　Ｔ
ｅｃｈｎｏｌｏｇｙの第３７４〜３７９頁のＤｅｎｉｓ
ｏｎ、　Ｅ、　Ｂ、にょるｒ　Ｄｏｖｎｈ。

Ｉｅ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ　Ｔｈｒｏｕｇｈ　Ｍ
ｏｄｉｆ’ｊｅｄ　Ｄｒｉｌｌ　Ｐｉｐｅ　Ｊと題する
記事、１９７７年６月１３日に発行されたＴｈｅ　０１
１　＆　Ｇａｓ　Ｊｏｕｒｎａｌの第６３〜６６頁のＤ
ｅｎ１ｓｏｎ、　Ｅ、　Ｂ、によるｒ　５ｈｅｌビｓ　
Ｉｌｉｇｈ−ＤｅＬａ−Ｒａｔｅ　Ｄｒｌｌｌｌｎｇ　
　Ｔｅｌｅｍｅｔｒｙ　　Ｓｙｓｔｅｍ　　Ｐａ５ｓｅ
ｓ　　Ｆｉｒｓｔ　　Ｔｅ５ｔＪと題する記事、及び１
９７９年２月に出版されたＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｅ
ｔｒｏｌｅｕｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙの第１５５〜１
６３頁のＤｅｎｉｓｏｎ、　Ｅ、　Ｂ、によるｒ　ｌｌ
ｉｇｈ　Ｄｅｔａ　Ｒａｔｅ　Ｄｒ目１ｉｎｇ　Ｔｅｌ
ｃｍｅｔｒｙ　ＳｙｓｔａｍＪと題する記事に詳細に記
載されている。

従来の特許の技術を調査すると、ハードワイヤ接続の代
りに各バイブ接続部に変圧器又はコンデンサカップリン
グを使用する試みの沿革があることがわかる。米国特許
節２，３７９，８００号には、各バイブ接続部に変圧器
カップリングを使用することが開示されており、この米
国特許は１９４５年に発行された。変圧器を使用するこ
とに関する主要な困難な問題は、それらが高い電力を必
要とするということである。米国特許節３．０９０．０
３１号はかかる高い電力消費に関するものであり、バイ
ブの各ジヨイントに増幅器及び電池を設けることを教示
している。

変圧器の接続部に於て高い電力が消費されることは、電
池の寿命が考慮すべき重要な点になるので一つの問題と
して残存した。米国特許節４．２１５．４２６号に於て
は、音響エネルギを変圧器接続部を作動させるための電
力に変換するために音響エネルギ変換装置が使用されて
いる。しかしこの方法はバイブ接続部に於ける高い電力
消費に対する直接的な解決策ではなく、大きい問題を回
避するものにすぎない。

変圧器はファラデーの誘導法則に従って作動する。端的
に言えば、ファラデーの法則は時間的に変化する磁場が
適当な閉ループ回路に電流を発生する電気的駆動力を発
生するというものである。

数学的にはファラデーの法則はｅｍｆを電気的駆動力（
ボルト）とし、ｄΦ／ｄｔを磁束の時間変化率とすると
、ｅｍｆ−−ｄΦ／ｄｔと表わされる。負の符号は、元
の磁束に成る磁束が追加されるとその磁束よる電流が電
気的駆動力の大きさを低減するような方向に電気的駆動
力が発生することを意味する。この原理はレンツの法則
として知られている。

鉄コアの変圧器は鉄コアの周りに巻回された二組の巻線
を有している。これらの巻線は互いに電気的に絶縁され
ているが、磁気的に連結されている。一方の組の巻線を
流れる電流は磁束を発生し、該磁束は鉄コアを通過し、
第二の巻線に電気的駆動力を発生し、これにより第二の
巻線に電流を発生する。

鉄コアそれ自身は直流電気回路の解析の場合と同様の要
領にて磁気回路として解析されてよい。

但し強磁性物質の非線形性を含む幾つかの重要な相違点
が存在する。

端的に言えば、磁性材料は抵抗材料が電流に対し有する
抵抗と同様の磁気抵抗を磁束の流れに対し有している。

磁気抵抗は材料の長さＬと断面積Ｓとその透磁率Ｕの関
数である。数学的には強磁性物質の非線形性を無視すれ
ば、磁気抵抗−Ｌ／（Ｕ＊Ｓ）である。

変圧器の鉄コアに存在する空隙は磁束の流れを大きく阻
害する。これは鉄が空気の透磁率よりも約４０００の係
数高い透磁率を有することによる。

従って多量のエネルギが変圧器の鉄コア内の比較的小さ
い空隙に於て消費される。このことに関し１９７４年に
ＭｃＧｒａｖ　Ｈｉｌｌより出版されたｔ（ＡＹＴ：Ｅ
、　　　ｎｇｔｎｅｅｒｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａ
ｇｎｅｔｉｃｓの第３０５〜３１２頁を参照されたい。

前述の米国特許に記載された変圧器カップリングは二つ
の空隙を有する鉄コア変圧器として作動する。空隙はバ
イブセクションが分離可能でなければならないために存
在する。

変圧器カップリングが実用的になるよう変圧器カップリ
ングを向上させる試みが継続的に行われている。米国特
許節４，６０５，２６８号に於ては、変圧器カップリン
グを使用する概念が更に改良されている。この米国特許
に於ては、バイブの接続部を横切ってデータを伝送する
ために正確に整合された小さい円環状のコイルを使用す
ることが提案されている。

現在までのところ、上述の従来の研究努力の何れも井戸
孔内に於て使用される商業的に成功を収、　めたハード
ワイヤデータ伝送装置を開発するまでには至っていない
。

井戸孔内に於けるデータの伝送に関する一つの従来より
解決されていない問題は、各管状部材の送信端部と受信
端部との電気接続である。

Ｔｈｅ　５ｈｅｌｌ　Ｏｉｌ　Ｃｏｍｐａｎｙの一時的
なシステムは各ツールジヨイントの係合面に電気接点リ
ングを有する修正された管状部材を含んでいる。各管状
部材の接点リングはそれらの間に延在する絶縁された導
電体により電気接続されている。絶縁された導電体は管
状部材がドリルストリング内にて接続され井戸孔内を下
降される際にドリルストリング内及びその周りの流体よ
り導電体を隔離すべく、流体の漏洩がないようシールさ
れた金属導管内に配置されている。この）、■造は米国
特許節４，０９５．８６５号に記載されている。

螺旋導管が米国特許出願節０７１００１．２８６号に記
載されている。この導管は各管状部材のボアに接着され
るよう構成されている。これら二つの構造には幾つかの
欠点がある。

螺旋導管を各管状部材のボアの壁面に固定することが困
難であるので、螺旋導管は各管状部Ｈのピン形端部及び
ボックス形端部に於てのみ各管状部材に固定される。管
状部材が井戸孔内にて操作されると、螺旋導管はばねの
如く振動し、これにより導管が管状部材のボアの壁面を
擦り、これにより螺旋導管に切れ目が形成されることが
ある。

かかる切れ目が形成されると、穿孔流体がかかる切れ目
に侵入し、データ伝送装置の作動を阻害する。

更に螺旋導管は各管状部材のボアの直径を低減すること
により、或いは導線ツールの絡みの虞れを生じることに
より導線ツールの使用を阻害する。

発明の概要 好ましい実施例に於ては、磁場を使用してねし接続部を
横切って電気的データ信号を伝送するためにコイル及び
フェライトコアの如き電磁波発生手段が使用される。磁
場は隣接して接続された管状部材に於てホール効果セン
サにより検出される。

ホール効果センサは磁場の強さに対応する電気信号を発
生する。この電気信号は管状部材の内側に沿って延在す
る導電体を経て、電気信号に対応する−様なパルスを発
生する信号処理・回路へ伝送される。この−様なパルス
は次のねじ接続部を横切ってデータを伝送するための電
磁波発生手段へ供給される。かくして全ての管状部材が
互いに共働して効率的にデータ信号を伝送する。

好ましい実施例に於ては、各管状部材の受信端部を送信
端部に接続する導電体は、電気絶縁材よりなる二つの層
の間に介装された少なくとも一つの実質的に平坦な導電
バンドを有する型式の薄い可撓性を有する平板状プリン
ト導電体である。この導電体は各管状部材のボアの壁面
に固定され、Ｏリングシールの下方を経てシールされた
キャビティや室内へ延在するに十分な程薄い。

かかる構造に於ては、電磁場発生手段、ホール効果セン
サ、及び信号処理回路は可撓性を有する平板状プリント
導電体を介して電気接続され、しかも井戸孔内の流体よ
り保護された状態を維持する。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

実施例 好ましいデータ伝送装置に於ては、井戸の底より地表へ
データを効率的に伝送することを可能にする管状のコネ
クタ又はツールジヨイントを有するドリルバイブが使用
される。コネクタの構造についてまず説明し、しかる後
装置全体について説明する。

第１図に二つの管状部材１１と１３との間のねじ接続部
の縦断面が図示されている。管状部材１１のピン１５は
ねじ１８により管状部材１３のボックス１７に接続され
ており、データ信号を受信するよう構成されており、ボ
ックス１７はデータ信号を送信するよう構成されている
。

第３図に示されている如く、ピン１５のノーズ部にはホ
ール効果センサ１９が設けられている。

またピン１５にはキャビィティ２０が形成されており、
ねじを有するセンサホルダ２２がキャビィティ２０内に
ねじ込みにより固定されている。ホルダ２２が固定され
ると、その突出部は機械加工により除去される。

第１図に於て、管状部材１３のボックス１７はインナス
リーブ２３が挿入されたアウタスリーブ２１を受けるよ
うになっている。インナスリーブ２３はモネルメタルの
如く磁性を有さず電気抵抗の高い物質にて形成されてい
る。アウタスリーブ２］はシール２７及び２７′により
管状部材に対しシールされており、スナップリング２９
によりボックス１７内に固定されており、信号伝送組立
体２５を構成している。またアウタスリーブ２１及びイ
ンナスリーブ２３は、管状部材１１及び１３のボア３１
及び３１′内を流れる穿孔流体の流れが阻害されないよ
う、中空の円筒形をなしている。

インナスリーブ２３内には苛酷な穿孔環境より保護され
るよう電磁石３２、即ち図示の実施例に於てはフェライ
トコア３５（コイル３３の背後に隠れている）の周りに
巻付けられたコイル３３及び信号処理回路３９が配置さ
れている。コイル３３及びコア３５の組立体は保持リン
グ３６により所定の位置に保持されている。

ホール効果センサ１９にはリチウム電池４１により電流
が供給されるようになっており、電池４１は電池コンパ
ートメント４３内に配置され、シール４６によりシール
されたキャップ４５及びスナップリング４７により固定
されている。電流は孔５１内に収容された導電体４９及
び５ｏを経てホール効果センサ１９へ流れる。管状部材
１３内の信号処理回路３９には、管状部材１３のビン端
部（図示せず）に収容された電池４１と同様の電池によ
り電流が供給されるようになっている。

２本の信号導線５３及び５４がキャビティ５１内に配線
されており、ホール効果センサ１９より信号を導くよう
になっている。導線５３及び５４はキャビティ５１内に
延在し、電池４１を迂回し、可撓性を有するプリント導
電体５７に電気接続されており、これにより管状部材１
３のボックス内に設けられた信号処理回路及びコイル及
びコア組立体と同様の管状部材１１の上端（図示せず）
に設けられた信号処理回路及びコイル及びコア組立体へ
信号を伝送し得るようになっている。

２本の導電体５５及び５６が管状部材１１の他端（図示
せず）に於てプリント導電体５７を介して電池４１及び
信号処理回路に電気接続されている。電池４１は管状部
材１１に接地されており、管状部材１１は導電体５５及
び５６のためのリターン導電体として作用する。かくし
てこれら４本の導線は可撓性を有する平板状プリント導
電体５７に接続されている。導電体５７はホール効果セ
ンサ１９及び電池４１を第１図の信号伝送組立体２５と
同一の信号伝送組立体に電気接続している。

可撓性を有する平板状プリント導電体５７は電気絶縁材
よりなる少くとも二つの層の間に介装された少なくとも
一つの実質的に平坦な導電バンドを有する型式のもので
ある。好ましい実施例に於ては、プリント導電体は０．
００２〜０．００３ｉｎｃｈ　（０，０５１〜０．０７
６　ｍｍ）の全厚、約０゜２５〜０．５ｉｎｃｈ（６，
４〜１２．５ｍｍ）の幅、特定の管状部材の長さ（通常
約３　Ｏｆ’ｅｅｔ　（９ｍ）の長さにほぼ等しい長さ
を有している。可撓性を有するプリント導電体は１９８
４年５月にＤｅｋｋｅｒより出版され国際標準書籍番号
０−８２４７−７２１５−［ｉにより同定されるｒＦｌ
ｅｘｉｂｌｅ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏ
ｎ　＆Ｄｅｓｉｇｎ　Ｇｕｌｄｃ　Ｊ　　（Ｓ、　Ｇｕ
ｒｌｅｙ著）なる書籍に全体的に記載されている。

第二の孔６２が電池コンパートメント４３よりボア３１
まで延在している。可撓性を有する平板状プリント導電
体５７は電池コンパートメント４３内に於て信号導線５
３．５４及び導電体５５．５６に電気接続されている。

プリント導電体５７、　は第二の孔６２を経て電池コン
パートメント４３外へ延在している。第二の孔６２はエ
ポキシ樹脂又はこれと同様の好適な材料よりなるプラグ
６６によりボア３１に於て栓塞されている。プリント導
電体５７は管状部材１１のボア３１に沿って第二の孔６
２より管状部材１１のボックス形端部まで延在している
。好ましい実施例に於ては、プリント導電体５７は熱硬
化性樹脂によりボア３１の壁面に固定されている。この
接若剤は被覆６４が管状部材１１のボア３１に適用され
ると同時に硬化される。

ボア３１は管状部材のボアを被覆するために当技術分野
に於て通常使用されてる種類の被覆６４にて被覆されて
いる。好ましい実施例に於ては、被覆６４はＢａｋｅｒ
　Ｈｕｇｈｅｓ　Ｔｕｂｕｌａｒ　（Ｂａｋｅｒ　Ｈｕ
ｇｈｅｓ。

Ｉｎｃ、の子会社）により製造されＰＡ−７００被覆と
表示される種類のフェノール樹脂被覆である。

好ましい実施例に於ては、披Ｔｔ６４の厚さはプリント
導電体５７の厚さの少なくとも３〜４倍である。プリン
ト導電体５７はホール効果センサ１９及び電池４１を第
１図の信号伝送ｊ１１立体２５と同一の信号伝送組立体
に電気接続している。

第２Ａ図は霜“状部材１１の一部を示す部分縦断面図で
ある。第１図に於ては見えない管状部材１１のボックス
形端部が第２Ａ図に於ては図示されている。信号伝送組
立体４２５は第１図の信号伝送組立体と同一である。０
リング４２７′が被覆６４にて被覆されたボア３１に於
てアウタスリーブ４２１をシールしＣいる。またＯリン
グ４２７がボア３１に於てアウタスリーブ４２１をシー
ルしており、被覆６４は信号伝送組立体４２５の中央部
までしか延在していない。

第２Ｂ図は第２Ａ図に示された部分の′拡大部分図であ
り、特にＯリング４２７′を拡大して示している。０リ
ング４２７′は管状溝４１１内に配置されており、被覆
６４により被覆されたボア３１に於けるシールを構成し
ている。

第２Ｃ図は第２Ｂ図に示された部分を示す拡大部分断面
図であり、特にＯリング４２７’、披て６４、絶縁層４
１３及び４］５、導電バンド４１７を示している。導電
バンド４］７は二つの絶縁層４１３及び４１５の間に介
装されており、これらは可撓性を有する平板状プリント
導電体５７を構成している。このプリント導電体５７は
図には示されていない熱硬化性樹脂により管状部材１１
に固定されている。被覆６４はプリント導７ｒｓ体を井
戸孔内の苛酷な環境より保護している。

第２Ｄ図は第２Ｂ図の線２Ｄ−２Ｄに沿う断面図である
。０リング４２７′は水の侵入を防止するシールであっ
て高圧に耐え得るシールを構成している。このシールの
荷動性は０リング４２７′の下方にプリント導電体５７
が延在することによっては低減されない。かくして山号
伝送組立体４２５はシールされると共に、管状部材の他
の部分内に担持された電子機器に電気接続されている。

第６Ａ図は本発明による導電系と共に管状部材の３／４
の部分を示す部分斜視図である。管状部材のボックス形
端部が信号伝送組立体４２５が除去された状態で図示さ
れている。プリント導電体５７は接着剤にて管状部材１
］に固定されており、被覆６４により被覆されている。

第６Ｂ図はプリント導電体５７を示す拡大部分斜視図で
ある。好ましい実施例に於ては、導電バンド４１７は四
つの導電体５３．５４．５５．５６を含んでおり、これ
らの導電体はそれらが接続される導線、即ち信号導線５
３．５４及び導電体５５．５６に対応する符号が付され
ている。導電バンド４１７は二つの絶縁層４１３と４１
５との間に介装されている。

第５図はホール効果センサ１９と電磁場発生装置１１４
（この場合コイル３３及びコア３５である）との間の好
ましい信号処理装置１１１を示す電気回路図である。信
号処理装置１１１は二つの部分、即ち信号増幅装置１１
９とパルス発生装置１２１とに機能上分けられる。信号
増幅装置］１９内の主要な構成要素は演算増幅器１２３
．１２５．１２７である。またパルス発生装置１２１内
の主要な構成要素は比較器１２９及びマルチバイブレー
タ１３１である。これらの主要な構成要素と共働して各
段階に於て所望の信号処理を行なうよう、種々の抵抗器
及びコンデンサが選定されている。

第５図に示されている如く、磁場３２がホール効果セン
サ１９に力を及ぼし、ホール効果センサ１９の端子Ａ及
びＢをｔ７ｉＦＡって電圧パルスを発生する。ホール効
果センサ１９はホール効果センサ半導体素子の特性をＨ
しており、一定の又は時間的に変化する磁場を検出する
ことができるようになっている。このホール効果センサ
は磁束の変化のみを検出する変圧器のコイルの如きセン
サとは区別されるものである。更に他の一つの差異は、
コ・イルセンサは時間的に変化する磁場を検出するのに
電力を必要としないが、ホール効果センサは電力を必要
とするということである。

ホール効果センサは導電体４９に接続された正の入力端
子と、導電体５０に接続された負の入力端子とを有して
いる。導電体４９及び５０は電池４１に接続されている
。

演算増幅器１２３はそれぞれ抵抗器１３５及び１３７を
介してポール効果センサ１９の出力端子Ａ、Ｂに接続さ
れている。抵抗器〕３５は導電体５３により演算増幅器
１２３の負の入力端子と端子Ａとの間に接続されている
。また抵抗器１３７は導電体５４により演算増幅器］２
３の市の入力端子と端子Ｂとの間に接続されている。抵
抗器１３３が演算増幅器１２３の負の入力端子と出力端
子との間に接続されている。抵抗器１３つが演算増幅器
１２３の正の入力端子と大地との間に接続されている。

演算増幅器１２３には導電体５６に接続された端子りを
経て電力が供給されるようになっている。導電体５６は
電池４１の正の端子に接続されている。

演算増幅器１２３は差動増幅器として機能する。

この段階に於て電圧パルスが約３倍に増幅される。

ゲイン抵抗器１３３及び１３５の抵抗値はこのゲインを
設定するよう選定されている。また抵抗器１３７及び１
３９の抵抗値はゲイン抵抗器１３３及び１３５を補完す
るよう選定されている。

演算増幅器１２３はコンデンサ１４１及び抵抗器１４３
を介して演算増幅器１２５に接続されている。増幅され
た電圧はコンデンサ１４１にり、えられ、該コンデンサ
は直流成分を除去し、また信号の低周波成分の通過を阻
止する。抵抗器１４３は／ｒｊｒ算増幅器］−２５の負
の入力端子に接続されている。

コンデンサ１４５が演算増幅器１２５の負の入力端子と
出力端子とのＩＵｊに接続されている。演算増幅器１２
５の負の入力端子１．即ち接続点Ｃは抵抗器１４７に接
続されている。抵抗器１４７は端子りに接続されており
、端子りは導電体５６により電池４１に接続されている
。抵抗器１４９が演算増幅器１２５の正の入力端子に接
続されており、また接地されている。抵抗器１５１がコ
ンデンサ］４５と並列に接続されている。

演算増幅器１２５に於ては、信号は約２０倍に更に増幅
される。抵抗器１４３及び１５］−の抵抗値はかかるゲ
インを設定するよう選定されている。

コンデンサ１４５が所望の動作周波数よりも高い信号の
高周波成分のゲインを低減するよう設けられている。抵
抗器１４７及び１４９は電池４１の電圧の約半分にて接
続点Ｃをバイアスするよう選定されている。

演算増幅器１２５はコンデンサ１５３及び抵抗器１５５
を介して演算増幅器１２７に接続されている。抵抗器１
５５はｅ＋算増幅器１２７の負の入力端子に接続されて
いる。また抵抗器１５７が演算増幅器１２７の負の入力
端子と出力端子との間に接続されている。演算増幅器１
２７の正の入力端子、即ち接続点りは抵抗器１５９を介
して端子りに接続されている。端子りは導電体１５６に
より電池４コに接続されている。抵抗器１６１が演算増
幅器１２７の正の入力端子と大地との間に接続されてい
る。

演算増幅器１２５よりの信号はコンデンサ１５３に与え
られ、該コンデンサは信号より直流成分を除去し、また
信号の低周波成分が通過することを阻止する。演算増幅
器１２７は信号の符号を転換し、１＝号を約３０倍に増
幅し、その増幅率は抵抗器１５５及び１５７の選定によ
り設定される。

抵抗器１５９及び１６１は接続点りに於て成る直流レベ
ルを与えるよう選定されている。

演算増幅器１２７は直流成分を除去すべくコンデンサ１
６３を介し、て比較器１２９　Ｉ：”接続されている。

コンデンサ１６３は比較器１２９の負の入力端子に接続
されている。比較器１２９はパルス発生装置１２１の一
部であり、比較器として作動される演算増幅器である。

抵抗器１６５が比較器１２９の負の入力端子及び端子り
に接続されている。端子りは導を体５６により電池４１
に接続されている。抵抗器１６７が比較器１２９の負の
人力端子と大地との間に接続されている。比較器１２９
の正の入力端子は抵抗器１６９を介して端子りに接続さ
れている。またその正の入力端子は一連の抵抗器１７１
．１７３を介して接地されている。

比較器１２９は負の入力端子の接続点Ｅに於ける電圧を
正の入力端子の接続点Ｆに於ける電圧に比較する。抵抗
器１６５及び１６７は比較器１２９の接続点Ｅを電池４
１の電圧の半分にバイアスする。抵抗器１６９．１７１
．１７３は互いに共働して接続点Ｆを電池４１の電圧の
半分よりも高い成る電圧に維持する。

演算増幅器１２７の出力端子より信号が出力されていな
い場合には、接続点Ｅに於ける電圧は接続点Ｆに於ける
電化よりも低く、比較器１２９の出力はその通常のハイ
状ｇ（即ち供給電圧）にある。接続点Ｅと接続点Ｆとの
間に於ける電位差はノイズ電圧の１ノベルが比較器１２
９を駆動することを明止するに十分な値でなければなら
ない。しかし信号が接続点Ｅに到達すると、接続点Ｅに
於ける全電圧は接続点Ｆに於ける電圧を上回る。このこ
とが生じると、比較器１２９の出力はローになり、信号
が接続点Ｅに存在する限りローに留まる。

比較器１２９はコンデンサ１７５を介してマルチバイブ
レータ１３１に接続されている。コンデンサ１７５はマ
ルチバイブレータ１３１のビン２に接続されている。マ
ルチバイブレータ１３コはＬ５５５単安定マルチバイブ
レークであることが好ましい。

抵抗器１７７がマルチバイブレータ１３１のビン２と大
地との間に接続されている。抵抗器１７９がビン４とビ
ン２との間に接続されている。コンデンサ１８１が大地
とビン６．７との間に接続されている。またコンデンサ
１８１は抵抗器１８３を介してビン８に接続されている
。電流が導電体５５を経てビン４．８に供給されるよう
になっている。導電体５５は導電体５６と同様電池４］
に接続されているが、導電体５６とは独立の導線である
。抵抗器１７７及び１７９を選定することにより、人力
ピン２及び接続点Ｇが電池４１の約１／３の電圧にバイ
アスされる。

コンデンサ１８５が接地され、また導電体５５に接続さ
れている。コンデンサ１８５はエネルギ貯蔵コンデンサ
であり、出力パルスが発生されるとマルチバイブレータ
１３１へ電流を供給することを補助する。コンデンサ１
８７がビン５と大地との間に接続されている。ビン１は
接地されている。ビン６及び７は互いに接続されている
。またビン４及び８も互いに接続されている。出力ビン
３は導電体〕９３を介ｌ、てダイオード１８９及びコイ
ル３３に接続されている。ダイオード１９１が大地とダ
イオード１８９のカソードとの間に接続されている。

コンデンサ１７５及び抵抗器１７７．１７９は、比較器
１２　Ｑの出力端子に於ける矩形パルスが尖鋭なトリガ
ーパルスに変換されるようＲＣ時定数を与える。比較器
１２９よりのトリガーパルスはマルチバイブレータ１３
１の入力ビン２へ供給される。か（１，てマルチバイブ
レータ１３１は比較器１２９の「ロー」出力に感応する
。コンデンサ１８１及び抵抗器１８３は出力ピン３、即
ち接続点Ｈに於ける出力パルスのパルス幅を設定するよ
う選定されている。この実施例に於ては、１００マイク
ロ秒のパルス幅が与えられる。

マルチバイブレータ１３１は比較器１２９の出力端子よ
りの「ロー」パルスに感応するが、出力として電池４１
の電圧に近いバイパルスを発生ずる。ダイオード１８９
及び１９１はパルスが導電体１９３を経てコイル３３へ
供給される場合に生じるリンギング、即ち振動が発生す
ることを防止するために設けられている。より詳細には
、ダイオード１９１は磁場の崩壊により発生されるエネ
ルギを吸収する。コイル３３に於ては、管状部材の間の
接続部を横切ってデータ信号を伝送するための磁場３２
′が形成される。

第４図に示されている如く、上述の装置は井戸孔内に於
てデータを伝送するよう構成されている。

ドリルストリング２１１が井戸孔２１５内にてドリルビ
ット２１３を支Ｆ９　Ｌ、ており、ダウンポールの状態
を検出するセンサバ・ソケージ（図示せず）を白゛する
管状部材２１７を含んでいる。第１図に於て、地表２１
８の直下に示された管状部材１１及び１３は各相のコネ
クタの代表的なものであり、第１図及び第５図の機械的
及び電気的装置を含んでいる。

管状部材の上端及びセンサパッケージ２１７は磁場を形
成するためのコイル３３を含む管状部材１３と同一の構
成要素にて構成されていることが好ましい。コネクタの
下端は第１図の管状部材１］の下端に設けられたセンサ
１つと同様のホール効果センサを有している。

ドリルストリング２１１内の各管状部材２１９はデータ
信号を受信するよう構成された一端とデータ信号を送信
するよう構成された他端とを有している。

二組の管状部材は互に共働して引戸孔２１５内にて上方
へデータ信号を伝送する。図示の実施例に於ては、デー
タはドリルビット２１３及び地層２２７より検出され収
集されており、ドリルリグ２２９までドリルスｉ・リン
グ２１−１内にて上方へ伝送され、更に電波の如き適当
な手段により地表監視及び記録装置２３３へ伝送される
。この場合市販の適当な無線伝送装置へ゛が採用されて
よい。使用されてよい伝送装置とし、て、ＰＭＤ　ｒワ
イヤレスリンク」（Ｌ／ン−バモデルＲコ０２．ｈラン
スミツタモデルＴ２Ｏ１Ａ）がある。

第５図に示された電気回路の作動に於ては、電池４１よ
りの直流電流がホール効果センサ１９、演算増幅器１２
３．１２５．１２７、比較器１２９、マルチバイブレー
ク１３１−＼供給される。第４図に於て、センサパッケ
ージ２１７よりのデータ信号によりドリルストリング２
１１の各ねじ接続部に電磁場３２が形成される。

各管状部材に給では、電磁場３２によりホール効果セン
サ１９の端子Ａ、　２＆びＢに出力電圧パルスが発生さ
れる。この電圧パルスは演算増幅器］２３．１２５．１
２７により増幅される。比較器］２９の出力はパルスを
受けるとローになり、鋭敏な負のトリガーパルスを出力
する。マルチバイブレータ１３１は比較器１２９よりト
リガーパルスを受けると１００マイクロ秒のパルスを出
力する。

マルチバイブレータ１３１の出力はコイル３３へ導かれ
、これにより次ぎの管状部材へデータを伝送するための
電磁場３２′が形成される。

本発明は既存のハードワイヤ遠隔測定装置に優る多くの
利点を有している。一連のダウンホールセンサよりの情
報を含むデータ信号パルスの連続的な流れがリアルタイ
ムに地表へ伝送される。かかる伝送にはバイブの接続点
に於て物理的な接点は必要とされず、またケーブルを井
戸孔内に吊下げる必要もない。通常のドリル作業が大き
く阻害されることもなく、特殊なバイブドープも必要で
はなく、ドリル作業者が係わり合いを持つ度合も低減さ
れる。

更に各ねじ接続部に設けられた変圧器カップリングに於
ける高い電力損が回避される。各管状部材はホール効果
センサ及び信号処理装置を駆動するための電池を有して
いるが、本発明に於ける全体としての必要電力が低いの
で、電池は１０００時間以上機能する。

本発明はねじ部を有する管状部材の接続部を横切ってデ
ータ信号を伝送するために効率的な電磁現象を採用する
ものである。好ましい実施例に於ては、１８７９年にニ
ドウィン・ホールにより発見されたホール効果が利用さ
れ、ホー・ル効果は電流を導く導電体が磁場に配置され
る場合に観察される。磁場の電流に垂直な成分は電流に
ローレンツ力を及ぼす。この力は電流の分布を乱し、そ
の結果電流経路を横切って電位差が生じる。この電位差
はホール電圧と呼ばれる。

磁場と電流との相互作用を説明する基礎式は以下の如く
であり、ホール電圧は以下の如く表される。

Ｖｈ　＝　（Ｒｈ　／　ｔ）　＊　ＩＣ＊Ｂ＊５ｉｎＸ
ここにＩｃはホール効果センサに流れる電流であり、 Ｂｓ１ｎＸｆ；を電流経路に垂直な磁場の成分であり、 Ｒｈはホール係数であり、 ｔは導電体ンートの厚さである。

電流が一定に維持され、他の定数が無視される場合には
、ホール電圧は磁場の強さに正比例する。

パイプの接続部を横切ってデータを伝送するためにホー
ル効果を利用する最も重要な利点は、物理的に接触させ
ることなくねし接続部を溝切ってデータ信号を伝送し得
ること、かかる伝送に必要な電力が少な（てよいこと、
及びこれにより電池の寿命が増大されることである。

本発明は現在市販され、現在使用されている泥パルス伝
送装置に優る明確な幾つかの利点を有している。その最
も典型的な利点は、本発明によれば泥パルス装置よりも
２乃至３の次数迅速にデータを伝送し得ることである。

この速度は通常のドリル作業に干渉することなく達成さ
れる。更に信号は各管状部材内に於て再生されるので、
全体として減衰することがない。

井戸孔内のデータ伝送のだめの導電系は従来の導電系に
勝る多数の利点を有している。

先ず第一に、導線用の螺旋導管は本発明の導電系に於て
は不要である。従って螺旋導管が使用される導電系に於
ける如き機械曲損（易の有害な影響が回避される。

第二に、本発明の導電系の可撓性を有する平板状プリン
ト導電体は管状部材のボアの直径を殆ど低減しない。

第三に、本発明の導電系によれば、導線ツールの絡みの
虞れがない。

第四に、本発明の導電系はＯリングを含むシールの下方
に延在するよう構成されており、従って物理的に分離さ
れシールされた室又はキャビティ内の電子機器を電気的
に接続することができる。

かくして電気接続はシールに切れ目等を生じる虞れがな
く達成され、種々の電子機器は井戸孔内の流体より保護
された状態に維持される。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて他の種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は管状部材内に於て互いに共働してねじ接続部を
横切ってデータ信号を伝送する種々の構成要素を露呈さ
せた状態にてねじを有するビン及びボックスにより互い
に接続された二つの管状部材を示す部分縦断面図である
。 第２Ａ図は管状部材の一部を示す部分縦断面図であり、
本発明による導電系を示している。 第２Ｂ図は第２Ａ図に示された部分の一部を示す拡大部
分図である。 第２Ｃ図は第２Ｂ図に示された部分の一部を示す拡大部
分図である。 第２Ｄ図は第２Ｂ図の線２Ｄ−２Ｄに沿う断面図である
。 第３図は管状部材のビンの一部を示す部分縦断面図であ
り、ビン内にホール効果センサを配置するために使用さ
れる好ましい方法を示している。 第４図はダウンホールセンサより地表の監視装置へデー
タ信号を伝送するよう構成された管状部材よりなるドリ
ルストリング及びドリルリグを示す解図である。 第５図は各管状部材内に担持された信号処理装置を示す
回路図である。 第６Ａ図は本発明による導電系と共に管状部材の３／４
の部分を示す部分斜視図である。 第６Ｂ図は第６Ａ図に示された可撓性を有する　゛平板
状プリント導電体を示す拡大部分斜視図である。 １１．１３・・・管状部材、１５・・・ビン、１７・・
・ボックス、１９・・・ホール効果センサ、２０・・・
キャビィティ、２１・・・アウタスリーブ、２２・・・
センサホールダ、２３・・・インナスリーブ、２５・・
・信号伝送組立体、２７．２７′・・・シール、２９・
・・スナップリング、３１．３１′・・・ボア、３２・
・・電磁石、３３・・・コイル、３５・・・コア、３６
・・・保持リング、３つ・・・信号処理回路、４１・・
・電池、４３・・・電池コンパートメント、４５・・・
キャップ、４６・・・シール。 ４７・・・スナップリング、４つ、５０・・・導電体、
５１・・・孔、５３．５４・・・導線、５５．５６・・
・導電体。 ５７・・・プリント導電体１１１１・・・信号処理装置
。 １１４・・・電磁場発生装置、１１９・・・信号増幅装
置。 １．２１・・・パルス発生装置１１２３．１２５．１２
７・・・演算増幅器、１２９・・・比較器、１３１・・
・マルチバイブレータ、１３５．１３７．１３９・・・
抵抗器、１４１・・・コンデンサ、１４３・・・抵抗器
、１４５・・・コンデンサ、１４７．１４９．１５１・
・・抵抗器１１５３・・・コンデンサ５１５５．１５７
．１５９．１６１・・・抵抗器、１６３・・・コンデン
サ、１６５．１６７．１６９．１７１．１７３・・・抵
抗器。 １７５・・・コンデンサ、１７７．１７９・・・抵抗器
５１８１・・・コンデンサ１１８３・・・抵抗器、１８
５．１８７・・・コンデンサ、１８９．１９１・・・ダ
イオード、１９３・・・導電体、２１１・・・ドリルス
トリング。 ２１３・・・ドリルビット、２１５・・・井戸孔、２１
７・・・管状部材、２】８・・・地表、２１つ・・・管
状部材。 ２２７・・・地層、２２９・・・ドリルリグ、２３１・
・・電波、２３３・・・監視及び記録装置、４１１・・
・管状溝。 ４１３．４１５・・・絶縁層、４１７・・・導電バンド
。 ４２１・・・アウタスリーブ、４２５・・・信号伝送組
立体、４２７．４２７′・・・Ｏリング

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流体にて充填された井戸孔内に於て使用される改
   良された電気信号伝送装置にして、 井戸孔内のドリルストリング内にて接続を行うためのね
   じ切りされた端部を有し、データ信号を送信するよう構
   成された送信端部と、データ信号を受信するよう構成さ
   れた受信端部とを有する管状部材と、 前記管状部材と係合するよう前記管状部材の前記送信端
   部により取外し可能に担持された仕切と、一部には前記
   仕切により一部には前記管状部材により境界が郭定され
   たコンパートメントと、前記管状部材の前記コンパート
   メント内に配置された送信手段と、 前記仕切が前記管状部材と係合する位置に於て前記コン
   パートメントをシールし、これにより前記井戸孔内の前
   記流体より前記送信手段を保護するシール手段と、 電気絶縁材により覆われた少くとも一つの実質的に平板
   状の導電バンドを有する型式の可撓性を有する平板状導
   電体であって、前記管状部材の受信端部と前記管状部材
   の送信端部との間に延在し、前記管状部材と前記シール
   手段との間を経て前記コンパートメント内へ延在し、前
   記管状部材の前記受信端部を前記送信手段と電気接続し
   、前記シール手段の完全性が乱されず、前記送信手段が
   前記井戸孔内の前記流体より保護されるよう構成された
   可撓性を有する平板状導電体と、 を含む電気信号伝送装置。
2. （２）流体にて充填された井戸孔環境に於て使用される
   改良された電気信号伝送装置にして、井戸孔内のドリル
   ストリング内にて接続し得るよう構成されたねじ切りさ
   れた端部を有し、中央流体通路を郭定する内壁と、デー
   タ信号を送信するよう構成された送信端部と、データ信
   号を受信するよう構成された受信端部とを有する管状部
   材と、 前記管状部材の前記内壁に係合するよう前記管状部材の
   前記送信端部により担持されたスリーブであって、一部
   には前記スリーブにより一部には前記管状部材の前記内
   壁により境界が郭定されたコンパートメントを形成する
   スリーブと、 前記管状部材の前記コンパートメント内に配置された信
   号送信手段と、 前記スリーブが前記管状部材の内壁と係合する位置に於
   て前記コンパートメントをシールし、これにより前記井
   戸孔内の前記流体より前記信号送信手段を保護するシー
   ル手段と、所定の厚さを有し、電気絶縁材の少くとも二
   つの層の間に介装された少くとも一つの実質的に平板状
   の導電バンドを有する型式の可撓性を有する平板状プリ
   ント導電体であって、前記管状部材の前記内壁上に配置
   され、前記シール手段と前記管状部材の前記内壁との間
   を経て前記コンパートメント内へ延在し、前記管状部材
   の前記受信端部を前記信号送信手段と電気接続し、前記
   コンパートメントがシールされた状態に維持され、前記
   送信手段が前記井戸孔内の前記流体より保護されるよう
   構成された可撓性を有する平板状プリント導電体と、 前記可撓性を有する平板状プリント導電体を前記管状部
   材の前記内壁に固定する手段と、を含む電気信号伝送装
   置。
3. （３）井戸孔内にて使用される改良されたデータ伝送装
   置にして、 井戸孔内のドリルストリング内に於て接続し得るよう構
   成されたねじ切りされた端部を有し、中央流体通路を郭
   定する内壁と、データ信号を受信するよう構成された受
   信端部と、データ信号を送信するよう構成された送信端
   部とを有する管状部材と、 前記管状部材の前記受信端部により担持されデータ信号
   を受信し該データ信号に対応する電気信号を発生するホ
   ール効果センサ手段と、 前記管状部材の前記送信端部により担持され前記ホール
   効果センサ手段により発生された電気信号に応答してパ
   ルスを発生する信号処理手段と、前記管状部材の前記送
   信端部により担持されデータ信号を送信する電磁場発生
   手段と、 前記管状部材の前記送信端部により担持され前記管状部
   材の前記内壁と係合する第一及び第二の係合面を有する
   スリーブと、 一部には前記スリーブにより一部には前記管状部材によ
   り形成され前記信号処理手段及び前記電磁場発生手段を
   収容するコンパートメント手段と、前記スリーブの前記
   第一及び第二の係合面が前記管状部材に当接する位置に
   於て前記コンパートメント手段をシールする第一及び第
   二のシール手段と、 所定の厚さを有し、電気絶縁材の少くとも二つの層の間
   に介装された少くとも一つの実質的に平板状の導電バン
   ドを有する型式の可撓性を有する平板状プリント導電体
   であって、前記管状部材の前記内壁上に配置され、実質
   的に前記管状部材の前記送信端部と前記管状部材の前記
   受信端部との間に延在し、前記第一のシール手段と前記
   管状部材の前記内壁との間に延在し、前記ホール効果セ
   ンサ手段と前記信号処理手段と前記電磁場発生手段とを
   電気接続する可撓性を有する平板状プリント導電体と、 前記可撓性を有する平板状プリント導電体を前記管状部
   材の前記内壁に固定する手段と、を含むデータ伝送装置
   。