JPH09506703A - コンジット内を通して機器を搬送する装置およびその使用法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 機器搬送装置（１）は、機器（６、７）を搬送する長尺本体（５）と、コンジット内で長尺本体（５）を中心を合せる中心合せシステムとを備え、前記システムは、長尺本体（５）の端部または端部近くに位置する二つの支持アーム（１５、１８）と、長尺本体（５）の中央または中央近くに位置する二つの支持アーム（１６、１７）とを備え、各支持アーム（１５、１６、１７、１８）には、本体（５）の中心軸（９）に対する支持アーム（１５、１６、１７、１８）の伸び量を変化させる手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】 コンジット内を通して機器を搬送する装置およびその使用法 本発明は、コンジット内を通して、例えば流量計などの機器を搬送する装置お よびその使用法に関する。既知の機器搬送装置は、機器を搬送する長尺の本体と 、長尺の本体をコンジット内で位置決めして、コンジットの長手方向軸に対する 本体の中心軸の相対位置を所定の範囲内に維持する受動中心合せシステムとを備 えている。 このような機器搬送装置は、例えば、American Institute of Mi ning，Metal lurgy，and Petroleum Engineers，Inc．のB．C．Leach、J．B．Jameson、J．J ．Smolen、およびY．NicolasによるＳＰＥ論文No．5089、「The full boreflowm eter」（1974年）に記述されている。既知の装置では、受動中心合せシステムが 、六つの保護中心合せスキッドおよび六つの中心合せアームを備えている。この アームの一端は、軸方向に移動可能なヒンジにより、本体に接続され、各アーム の他端は、保護中心合せスキッドに機械的に結合されている。保護中心合せスキ ッドは、スプリングにより作動する中心合せアームにより、コンジットの内面に 押し付けられる。保護中心合 せスキッドとコンジットの内面との間に作用する反発力により、長尺本体の中心 軸は、コンジットの長手方向軸から所定の範囲内に維持される。この反発力は、 長尺本体の長手方向中心軸の相対位置のみならず、スプリングの剛性および軸方 向に移動可能なヒンジの摩擦の変動量により左右される。既知の装置の各端部に は、三つの中心合せスキッドがあるため、スキッドとコンジットの内面との間に 蓄積した摩擦力が大きく、また、複数のスキッドのスプリングの剛性が変動する ため、長尺本体の中心軸をコンジット内で正確に位置決めすることができない。 本発明の目的は、既知の装置の前記のような問題点を解決することである。 この目的を達成するために、本発明による装置は、 −機器を搬送する長尺本体と −長尺本体に接続された四本の支持アームを具備し、各支持アームが、本体の中 心軸に対して支持アームの伸びを変化させる手段を有する、コンジット内で長尺 本体を実質的を中心を合せる中心合せシステムとを備え、 −第一の支持アームと第四の支持アームが、長尺本体の端部または端部近くに位 置し、第二の支持アームと第三の支持アーム が長尺本体の中間部または中間部近くに位置していることを特徴とする。 本発明による装置の適切な実施例では、第一および第四の支持アームが、長尺 本体の中心軸が含まれる平面内に配設され、前記中心軸の方向に見た場合、第二 および第三のアームの間の角度が約１２０°、前記平面と、第二および第三の各 支持アームとの間の角度が約６０°になるように、第二および第三の支持アーム が、前記平面の両側に配設されている。 本明細書で「約１２０°」と言う場合、１００°と１４０°の間の角度、好ま しくは、１１０°と１３０°の間の角度を指し、「約６０°」と言う場合は、４ ０°と８０°の間の角度、好ましくは、５０°と７０°の間の角度を指す。 中心合せシステムは、好適には位置制御システムを備え、コンジットの長手方 向軸に対する本体中心軸の相対位置が、所定の範囲から外れている場合、前記位 置制御システムにより、中心合せシステムが作動して長尺本体の位置を調整する ようになっている。前記の位置システムは制御装置、コンジットの内面と長尺本 体との間の距離を測定するために各支持アームの近くに配設した距離測定装置、 制御装置までの測定距離を示す信号 を伝達する手段、および制御装置の出力を調整手段に伝達する手段を備える。距 離測定装置は、それぞれ所定の方向の距離、例えば長尺本体の中心軸に垂直な方 向の距離を測定する。 距離測定装置は好適にはそれぞれ回転式増分エンコーダ（incremental encode r）付きの触覚型計器（feeler）を備えている。 通常作動時、装置は、コンジット内で牽引される。装置を牽引する方法の１つ として、ねじり剛性の小さいケーブルまたはパイプ索を用いる方法がある。コン ジットの内周に対して機器を所定の接線方向に維持する必要がある場合、該機器 を少なくとも一つの管状部材上に配設し、該管状部材を長尺本体の中心軸に対し て同軸の状態を維持しながら本体に対して相対的に回転可能にベアリングで長尺 本体に固定し、前記管状部材を本体に対して回転させて、管状部材をコンジット の内周に対して一定の接線方向に維持するモータを備えた方向制御システムを設 ける。 別法としては、ねじり剛性が高い索、または端部をガイドした索を使用して、 コンジット内で装置を牽引する。この場合、好適には、長尺本体の中心軸に対し て同軸の状態を維持しなが ら前記管状部材を本体に対して相対的に回転可能にベアリングで本体に固定した 管状部材上に機器、支持アームおよび距離測定装置が配設され、前記管状部材を 長尺本体に対して回転させて、管状部材をコンジットの内周に対して一定の接線 方向に維持するモータを備えた方向制御システムを設ける。 コンジット内で牽引するのではなく、本発明による装置をコンジット内で押す ことも可能である。 長尺本体によって搬送される機器は、軸方向に間隔を置いて長尺本体の同一平 面内に配設した流量計二つを備えていると好都合である。軸方向に間隔を置いて 配置した二つの流量計を使用すると、直径がコンジットの直径に等しく、長さが 二つの流量計の間の距離に等しい体積要素にコンジットの壁部を通過して流れる 流体の流量を測定することができる。 さらに、本発明は、コンジット内の漏れを検出する、本発明による装置の使用 方法に関する。 前記方法は、 （ａ）本発明による装置に、軸方向に間隔を置いて配設した二つの流量計を備え る機器を設ける工程と、 （ｂ）コンジット内を通して長手方向に装置を移動させる工程 と、 （ｃ）各流量計を通過する流体の流量をほぼ同時に測定する工程と、 （ｄ）二つの流量に差があれば、その差を計算してコンジット内の漏れを検出す る工程とを備える。 多相流、特にオイル、ガス、水の流れの測定ができるように、コンジットを通 る機器には、欧州特許出願公開第５１０７７４号に記載されている多容量多相流 量計などの多相流量計を含む。 本発明につき、以下、添付の図面を参照してさらに詳細に説明する。 第１図は、長手方向断面図で示したコンジット内にある、本発明による装置の 概略側面図である。 第２図は、矢印の方向に見た場合の、本装置の正面図および第１図の線ＩＩ− ＩＩに沿ったコンジットの断面図である。 以下、第１図および第２図を参照して説明する。第１図および第２図は、パイ プ２の形をした管状コンジット内に配置した機器搬送装置１を示す図である。 装置１は、機器として二つの流量計６および７を有する長尺本体５を備えてい る。流量計６および７は、欧州特許出願公開 第５１０７７４号に記載の形式の多相多容量流量計である。前記公開明細書を参 照し、本明細書の説明に組み入れる。 さらに、装置１は、パイプ２内で長尺本体５を実質的に中心を合せる中心合せ システムを備え、このシステムは、位置制御システム（図示せず）を含む。パイ プ２の長手方向軸に対する本体５の中心軸９の位置が、所定の範囲外にある場合 、前記位置制御システムにより、中心合せシステムが作動して長尺本体５の位置 を調整する。第１図および第２図において、本体５の中心軸９は、パイプの長手 方向軸に一致している。パイプの長手方向軸は、パイプの中心で対称軸になって おり、また、該本体が一般に円筒形状（図示）をしている場合、長尺本体の中心 軸が、本体の外面を囲む円筒体の中心で対称軸になることは明らかである。 中心合せシステムは、長尺本体５に接続された四つの支持アーム１５、１６、 １７、１８を備えている。各支持アーム１５、１６、１７、１８には、位置制御 システムが制御する調整手段（図示せず）を設けて、本体５の中心軸９に対する 各支持アーム１５、１６、１７、１８の先端の半径方向延伸量を調整するように なっている。調整手段は、支持アームと長尺本体５の中 心軸９との間の角度を調整し得るサーボ制御モータ、または支持アームの長さを 調整し得る装置になっている。第一の支持アーム１５および第四の支持アーム１ ８は、長尺本体５の端部近くに位置し、長尺本体５の中心軸９を含む平面内に配 設されている。この平面は、第１図の平面と一致している。第二の支持アーム１ ６および第三の支持アーム１７は、長尺本体５の中央部近くに位置し、支持アー ム１６および１７それぞれと第一の支持アーム１５との間の角度は、１２０°に なっている。 支持アーム１５、１６、１７、および１８は、本体の中心軸９が、パイプ２の 長手方向軸とほぼ一致するように、長尺本体５をパイプ２内に実質的に中心合せ させる。これは次のように理解することができる。一般に本体は、三つの回転運 動および三つの並進運動を併せて、都合自由度が６になっている。ところが、本 例の場合、中心軸９の方向の並進運動および中心軸９の周りの回転運動は重要で はない。したがって、長尺本体５の自由度は、中心軸９に垂直で、かつ相互に直 交する軸１９および２０の周りの回転運動二つと、軸１９および２０の方向の並 進運動二つを併せて、わずかに４である。パイプ２の湾曲した内面と連動する支 持アーム１５、１６、１７、および１８は、 前記二つの回転運動と前記二つの並進運動を拘束するのに十分である。 位置制御システムは構成要素として、制御装置（図示せず）、各支持アーム１ ５、１６、１７、および１８近くで本体５に配設した回転式増分エンコーダ（図 示せず）を設けた触覚２１、２２、２３、２４の形態をした、パイプ２の内面と 本体５の中心軸９との間の距離を測定する距離測定装置、制御装置までの測定距 離を示す信号を伝達する手段（図示せず）、および支持アーム１５、１６、１７ 、および１８の調整手段に制御装置の出力を伝達する手段（図示せず）を含む。 本体５をパイプ２内で牽引するケーブル（図示せず）に本体５を固定するため に、さらに、本体５にはコネクタ２５が設けられている。前記ケーブルには、能 動中心合せシステム、位置制御システム、および流量計６と７を作動させるため に、電気エネルギーを供給するリード線と、流量計６および７から発生する信号 をパイプ２の外側に搭載した信号処理装置（図示せず）に伝達するリード線とが 設けられている。コネクタ２５には、牽引ケーブル内のリード線を長尺本体５内 の対応するリード線（図示せず）に接続する手段が設けられている。 通常作動時、本体５は、パイプ２の内部を所定の速度で牽引される。二つの流 量計６および７は、直径がパイプ２の内径に等しく、長さが前記二つの流量計６ および７の間の距離に等しい大きさの体積を規定する。下流流量計６は、パイプ ２内部で前記一定量の体積から流出する流体の流量を測定し、上流流量計７は、 該体積に流入する流体の流量を測定する。二つの流量計６および７により測定さ れた流量の差は、パイプ２の壁部に漏洩箇所があることを示すとともに、漏洩箇 所を通過して前記一定量の体積から流出、あるいは該体積に流入する流体の流量 に等しい。第１図においては、流体が漏洩する孔を、参照番号３０で示してある 。「上流」および「下流」という用語は、パイプ２を通過する流体の流れの方向 に対する流量計の位置を指す。第１図において、パイプを通過する流体は、右か ら左に流れる。 流量の絶対値を測定する場合、パイプ２の内部で本体５が押される速度または 牽引される速度を考慮する必要があることは明らかである。 触覚型計器２１、２２、２３、および２４には、回転式増分エンコーダが設け られており、このエンコーダは、本体５の外 面と、パイプ２の内面との間の距離を示す信号を生成する。この距離を利用して 、パイプ２の長手方向軸に対する本体５の中心軸９の位置を測定する。パイプ２ の長手方向軸に対する中心軸９の位置が所定の範囲外にある場合、パイプ２の長 手方向軸に対する中心軸９の相対位置が所定の範囲にくるように、位置制御シス テムにより、能動中心合せシステムのアーム１５、１６、１７、および１８が作 動して本体５の位置を調整する。このような調整を行うために、位置制御システ ムは、四つの支持アーム１５、１６、１７、および１８のうちどれを調整するか 、また、調整する支持アームをどの程度作動させるかを判断する。 上記の説明では、本装置を使用して、油井管（well tubular）など、パイプ２ の形状をしたコンジットを通過して流れる流体の流量を測定する場合について述 べた。コンジットが、地下構成物を横断する開放試錐孔の場合もある。試錐孔内 に流入する流体の測定をその場で実施できるため、本発明の装置は、地下の炭化 水素支持構成物を横断する開放試錐孔で使用するのに適している。本装置は水平 試錐孔に好適である。 本発明の装置は、パイプラインを通して機器を搬送するのに も使用することができ、この場合、パイプラインを流れる流体により駆動される ピストンまたはピッグ（ｐｉｇ）を利用して、本装置をパイプライン内で押すか 、または牽引する。 第１図に示した装置において、第二の支持アーム１６および第三の支持アーム １７は、第一の支持アーム１５からの距離が変化する長尺本体５の中央部近くに 位置している。長尺本体の長さを短くして使用できるようにするために、第二お よび第三の支持アームは、第一の支持アームから同じ距離に配設されている。触 覚型計器２２および２３についても同様である。 支持アーム１５〜１８の自由端には、ホイールまたはスケート（skates；図示 せず）を設けて、パイプ２の内面にそってアーム１５〜１８が容易に移動できる ようになっている。 第１図に示したように、流量計６および７は、管状部材３１および３２に搭載 されており、ノルム（norm）と呼ばれる基準面に対して選択した角度位置または その近傍に流量計６および７を保持するために、前記管状部材は、長尺本体５の 中心軸９の周りに同軸状に配設され、本体５に対して中心軸９の周りを回転でき るようになっている。ノルムは、パイプ２の長手方向軸を含む垂直面またはこの 垂直面から所定の角度の方向に配置 した平面である。流量計６および７をノルムから所定の角度範囲内に保持するた めに、長尺本体５の中心軸９と同軸状に配設した回転可能な管状部材３１および ３２に、流量計６および７をそれぞれ配設してある。回転可能な管状部材３１お よび３２は、ベアリングにより、長尺本体５に回転可能に接合され、このベアリ ングにより、管状部材３１および３２は、中心軸９と同軸状態を保ちながら本体 ５に対して相対的に回転することができる。長尺本体５は、ジャイロコンパス（ 図示せず）と、モータ（図示せず）とを具備する方向制御システム（図示せず） を備え、このモータは、流量計６および７が、ノルムから逸れていることをジャ イロコンパスが感知した場合に、管状部材３１および３２を本体５に対して相対 的に回転させる。 本発明による装置の別の実施例においては、ねじり剛性の大きいパイプ索（図 示せず）、または端部がガイドされた索により、装置をパイプ内で牽引する。こ の場合、パイプ２の内周に対する索の端部の接線方向を決定し、その結果にした がって、コネクタにより索の端部に接続された長尺本体の角度位置をさらに決定 する。すなわち、長尺本体は、パイプ２の長手方向軸の周りには回転できない。 この場合、長尺本体の中心軸と同軸 状に配設され、ベアリングにより前記中心軸と回転可能に接合されている管状部 材（図示せず）上に機器、支持アーム、および距離測定装置を配設することが有 利であり、機器の方向がノルムから逸れている場合に、長尺本体およびパイプ２ の内周に対して相対的に管状部材を回転させるモータを具備する方向制御システ ムを、本装置はさらに備えている。 別法としては、長尺本体をベアリングによりパイプ索の端部に接続し、長尺本 体の中心軸９を含む垂直基準面から機器の方向が逸れていることをジャイロセン サが感知した場合に、パイプ索の端部に対して、機器および支持アームとともに 、長尺本体を回転させるサーボ制御モータを設ける。 本発明の別の実施例（図示せず）においては、四つの支持アームが、湾曲可能 なスプリングブレードの形をしたキャリパス（calipers）で構成されており、前 記ブレードの端部は、スピンドルの両端に搭載されたナットに接続され、また、 前記スピンドルは、本体の中心軸の周りに回転できるように、長尺本体に回転可 能に固定されていることは明らかである。 スピンドルがある方向に回転する場合は、ブレードが伸び、また、スピンドル が前記方向とは逆方向に回転する場合は、ブ レードが湾曲して、ブレードの中央部が長尺本体の中心軸から遠ざかるように、 各スピンドルがモータにより駆動される。本例では、長尺本体に対するスピンド ルの回転をモニタして、中心軸に対するブレードの前記中央部の伸びを測定し、 前記中央部がコンジットの内壁に接触する場合は、コンジット内の長尺本体の位 置を測定する。 第二および第三の支持アームが、湾曲可能なブレードから成り、前記アームが 両方とも長尺本体の中央部に搭載されている場合、このアームの端部は、一つの スピンドルに搭載された一対のナットに接続されている。 キャリパスを形成する湾曲可能なスプリングブレードを使用する代わりに、一 端がエルボジョイントに接続され、別端がナックルジョイントによりナットに接 続された二つの剛性部分で各キャリパを構成することもある。前記ナットは、湾 曲可能なスプリングブレードについて述べたのと同様にして駆動されるスピンド ル上に搭載されている。 各スピンドルをモータによって駆動するのではなく、一つまたは複数のスピン ドルをねじりスプリングによって駆動する場合もある。コンジット内の、測定を 行う領域に装置が到達する と、このスプリングは解放される。 複数の機器をコンジット内で搬送する必要がある場合、一つまたは複数の機器 を搬送する複数の機器搬送装置を使用することも明らかである。この場合、隣接 する機器搬送装置の本体は、ユニバーサルジョイントで相互に接続されている。 このようにして、機器搬送装置が一列に並ぶ。長尺本体の各端部または各端部近 くに支持アームがあり、また、各装置の長尺本体の中央部または中央部近くに一 対の支持アームがあるため、コンジットが湾曲している場合、または凹凸のある 内面や円形でない内面を備えている場合、あるいはその両方の状態になっている 場合でも、機器搬送装置列の各部がコンジット内で中央に位置決めされる。 本発明の実施例について、図示または説明、あるいはその両方を行ったが、前 記実施例は、多数の変形例を実施することができ、これらの変形例は当業者にと って自明のものであることから、本発明は前記実施例に限定されるものでないこ とは明らかである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 フアン・デル・スペツク，アレクサンダ ー・ミハイル オランダ国、レイスウイク・エヌ・エル− 2288・ヘー・デー、フオルメラーン・６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機器を搬送する長尺本体と、 長尺本体に接続された四本の支持アームを具備し、各支持アームが、本体の中 心軸に対する支持アームの延伸量を変化させる手段を備え、コンジット内で長尺 本体を実質的に中心を合せる中心合せシステムとを備える機器搬送装置であって 第一の支持アームと第四の支持アームが、長尺本体の端部または端部近くに位 置し、第二の支持アームと第三の支持アームが、長尺本体の中間部または中間部 近くに位置する装置。 ２．第一および第四の支持アームが、長尺本体の中心軸を含む平面内に配設され ている請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．本体の中心軸方向に見た場合、第二および第三の支持アームが前記平面の両 側にそれぞれ配設され、第二および第三の支持アームの間の角度が約１２０°で あり、前記平面と、第二および第三の各支持アームとの間の角度が約６０°であ る請求の範囲第２項に記載の装置。 ４．中心合せシステムが、位置制御システムを備え、コンジットの長手方向軸に 対する本体中心軸の相対位置が、所定の範囲 から外れている場合、前記位置制御システムにより、中心合せシステムが作動し て長尺本体の位置を調整するようになっており、前記の位置制御システムが、制 御装置と、長尺本体上の一つまたは複数の支持アームの近くに配設された、コン ジットの内面と本体との間の距離を測定するための距離測定装置と、制御装置ま での測定距離を示す信号を伝達する手段と、制御装置の出力を調整手段に伝達す る手段とを備える請求の範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の装置。 ５．各距離測定装置が、回転式増分エンコーダを備えた触覚型計器を具備する請 求の範囲第４項に記載の装置。 ６．本体の中心軸に対して同軸の状態を維持しながら、前記管状部材を本体に対 して相対的に回転させるベアリングで長尺本体に固定した、少なくとも一つの管 状部材上に機器が配設され、前記管状部材を本体に対して回転させるモータを備 えた方向制御システムが設けられている請求の範囲第１項から第５項のいずれか 一項に記載の装置。 ７．長尺本体の中心軸に対して同軸の状態を維持しながら管状部材を本体に対し て相対的に回転させるベアリングで長尺本体に固定した管状部材上に、機器、支 持アームおよび距離測定装 置が配設され、前記管状部材を本体に対して回転させるモータを備えた方向制御 システムが設けられている請求の範囲第４項または第５項に記載の装置。 ８．機器が、コンジットを通過する流体の流量を測定する流量計を含む請求の範 囲第１項から第７項のいずれか一項に記載の装置。 ９．請求の範囲第８項に記載の装置を使用して、コンジット内の漏れ穴を検出す る方法であって、 （ａ）軸方向に配設した二つの流量計を備える機器を設ける段階と、 （ｂ）コンジット内の長手方向に該機器を移動させる段階と、 （ｃ）各流量計を通過する流体の流量をほぼ同時に測定する段階と、 （ｄ）二つの流量に差があれば、その差を計算してコンジットの壁の漏れ穴を検 出する段階とを含む方法。 １０．流量計が、多相多容量流量計である請求の範囲第９項に記載の方法。