JPS6157795A - Apparatus for measuring free point of pipe becoming non-movable in drill pit - Google Patents

Apparatus for measuring free point of pipe becoming non-movable in drill pit

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JPS6157795A
JPS6157795A JP60093924A JP9392485A JPS6157795A JP S6157795 A JPS6157795 A JP S6157795A JP 60093924 A JP60093924 A JP 60093924A JP 9392485 A JP9392485 A JP 9392485A JP S6157795 A JPS6157795 A JP S6157795A
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pipe
borehole
coil
stuck
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スタンレー・ジー・ストラウド
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/09Locating or determining the position of objects in boreholes or wells, e.g. the position of an extending arm; Identifying the free or blocked portions of pipes

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 1、発明の分野 本発明は、穿孔内においてパイプが動C寸なくなった点
を測定する方法および装置、詳しくはパイプ壁に装置n
取り付ける必要もなくパイプの自由点の場所を磁気的に
測定する装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for measuring the point at which a pipe loses its dynamic dimension within a borehole, and more particularly, to
This invention relates to a device for magnetically measuring the location of free points in a pipe without the need for installation.

2 従来技術の履歴 地層を掘穿して油田および天然ガス井を形成する場合に
は、形成されつつある穿孔内で掘穿パイプが動けなくな
ることがしばしば発生する。これは穿孔をll!2り囲
んでいる地層が崩壊したりまたは陥没するために発生す
るものである。また、これはある穿孔下部の地層の流体
吸収および隆起の結果として発生することもあり、これ
は穿孔内の掘穿パイプの動きを制限する。また、これは
その他多くの理由によって発生する。この現象が発生す
ると、穿孔パイプは詰まって動けなくなり、動作は停止
し、動けなくなったパイプが取り除かれるまで穿孔を更
に深く掘り下げる動作を行なうことはできない。
2 History of the Prior Art When drilling through geological formations to form oil and natural gas wells, it often occurs that the drilling pipe becomes stuck within the borehole that is being formed. This is a perforation! This occurs when the surrounding strata collapse or cave in. It can also occur as a result of fluid uptake and uplift of the formations below certain boreholes, which restricts the movement of the borehole pipe within the borehole. This can also occur for many other reasons. When this phenomenon occurs, the perforated pipe becomes jammed and the operation ceases, and no action can be taken to dig deeper into the perforation until the stuck pipe is removed.

穿孔内には詰まって動けなくなったパイプを取り除く第
1のステップは、穿孔に沿ってしばしば地表から数千フ
ィート下にあるパイプが動けなくなっている点を見付は
出すことである。動けなくなった部分より上のパイプ部
分を取り除くように穿孔内のパイプの自由な点を見付は
出すための多くの技術が長年開発されている。最も普及
している技術は、掘穿パイプの中心通路に器具を降下さ
せ、パイプの内壁に一対の相対的に移動し得るセンサ部
材を取り付けることである。それから、掘穿パイプは長
手方向または捻り方向に引き伸され、2つの固定部材間
の相対的移動によって該部材がパイプの動けなくなった
点より上の位置でパイプ壁に固定されていることを知る
ことである。勿論、地表から誘発されるドリルストリン
グの応力はドリルストリングの動けなくなった部分より
上にある部分で反射されるのみである。対のセンサが動
けなくなった点の下のパイプの壁に貼付され、ドリルス
トリングに応力が加えられて直ぐの場合には2つの部材
間には相対的な移動はないであろう。
The first step in removing a stuck pipe in a borehole is to locate the point along the borehole, often thousands of feet below the surface, where the pipe is stuck. A number of techniques have been developed over the years for locating a free point of pipe within a borehole so as to remove the section of pipe above the stuck section. The most popular technique is to lower an instrument into the central passage of a bore pipe and attach a pair of relatively movable sensor members to the inner wall of the pipe. We then know that the bore pipe is stretched longitudinally or torsionally and that the relative movement between the two fixing members fixes the members to the pipe wall at a position above the stuck point of the pipe. That's true. Of course, the stresses in the drill string induced from the ground surface are only reflected by the portion of the drill string that is above the stuck portion. If a pair of sensors is affixed to the wall of the pipe below the stuck point and the drill string is stressed, there will be no relative movement between the two members.

このようにして、センサをドリルパイプの内側に沿って
連続的に移動しながら測定することによって動けなくな
った点が検出される。しかしながら、この種の装置はセ
ンサ部材を順次取り付けたり、取り外すのに時間がかか
るため、比較的遅く、掘穿機械の動作時間は非常に高価
になっている。更にこの接触型の動けなくなったパイプ
検出器はまたパイプの壁にセンサ部材を取り付けるため
の複雑な機械的または磁気的手段を必要とする。
In this way, stuck points are detected by taking measurements while continuously moving the sensor along the inside of the drill pipe. However, this type of device is relatively slow due to the time required to sequentially install and remove the sensor elements, making the operating time of the drilling machine very expensive. Furthermore, this contact type stuck pipe detector also requires complex mechanical or magnetic means for attaching the sensor member to the pipe wall.

強磁性体パイプの周知の特性は、材料の透磁率が材料に
加えられる応力の関数として変化することである。他の
従来の動けなくなった点を検出する装置はパイプの機械
的な伸長よりもむしろこの原理を利用している。この技
術を使用することによりパイプの側壁に係合することを
必要としない非接触型構造の不可動点検出器の使用を可
能にしている。Benderの米国特許第2.686.
039号に示されているように、高周波発振器10がコ
イル12によって20乃至50 KHz  の周波数に
同調し、動けなくなった掘穿パイプの軸方向の穿孔内E
こ降下させられる。コイルは、コイルを負荷とし、従っ
て発振器10の同調タンク回路の一部である鋼鉄製のパ
イプの壁に誘導的に連結される。パイプの透磁率は、コ
イル12の負荷の度合、従ってタンク回路のインダクタ
ンスおよび発振器の周波数を決定する。コイルが応力を
受けている掘穿パイプの動けなくなった点を通過すると
、該動けなくなった点の下の応力を加えられていないパ
イプの透磁率が該動けなくなった点の上の応力を加えら
れているパイプの透磁率と異なるために、発振器の周波
数は変化する。Benderの装置はパイプの壁にセン
サを物理的に取り付けることもなく動けなくなった点を
検出することができるが、この装置は多くの固有の欠点
を有している。おそらくこれらの欠点の最も大きなもの
はパイプを発振器のタンク皮降下によって制限され、従
って本技術の全体の正確さおよび信頼性は制限されてい
る。また、Renderの装置の感度は、異なるパイプ
の材質および大きさに対する透磁率の変化に対して十分
な許容差を見込んでいないきいう動けなくなった点を検
出する単一のデータ記録動作の教示によって制限されて
いる。
A well-known property of ferromagnetic pipe is that the magnetic permeability of the material changes as a function of the stress applied to the material. Other conventional stuck point detection devices utilize this principle rather than mechanical stretching of the pipe. The use of this technique allows the use of fixed point detectors of non-contact construction that do not require engagement with the side walls of the pipe. Bender U.S. Pat. No. 2.686.
As shown in No. 039, a high frequency oscillator 10 is tuned to a frequency of 20 to 50 KHz by a coil 12, and a high-frequency oscillator 10 is tuned to a frequency of 20 to 50 KHz, and a
This will be lowered. The coil is inductively coupled to the wall of a steel pipe that loads the coil and is therefore part of the tuned tank circuit of the oscillator 10. The magnetic permeability of the pipe determines the degree of loading of the coil 12 and thus the inductance of the tank circuit and the frequency of the oscillator. As the coil passes through a stuck point in the stressed bore pipe, the permeability of the unstressed pipe below the stuck point changes to the stressed point above the stuck point. The frequency of the oscillator changes due to the different permeability of the pipe. Although Bender's device can detect stuck points without physically attaching a sensor to the pipe wall, the device has a number of inherent drawbacks. Perhaps the greatest of these drawbacks is that the pipe is limited by the tank skin drop of the oscillator, thus limiting the overall accuracy and reliability of the technique. Additionally, the sensitivity of Render's device is limited by the teaching of a single data recording operation to detect the stuck point, which does not allow for sufficient tolerance for changes in permeability for different pipe materials and sizes. Limited.

他の従来の器具はパイプまたはチューブの透磁率を測定
する手段を有しているが、これらは一般に応力を受けな
いパイプの厚さおよび内径を測定するカリバ器具にのみ
使用されている。例えば、Schlumt)erger
 T、imi tedの英国特許出願第4037、43
9号およびDewitte ic全発行れた米国特許第
2,992,390号はパイプ測定のために透磁率の種
々の様相を利用している。
Other conventional instruments have means for measuring the magnetic permeability of pipes or tubes, but these are generally only used in Caliva instruments to measure the thickness and inner diameter of unstressed pipes. For example, Schlumt)erger
UK Patent Application No. 4037, 43 of T, imited
No. 9 and US Pat. No. 2,992,390, all issued to Dewitt IC, utilize various aspects of magnetic permeability for pipe measurements.

例えば、Schlumbergerの英国特許出願には
磁束によって井戸ケーシングの壁の厚さを測定する器具
が記載されている。3つの対の送信機および受信機用コ
イルが使用され、その1つは内径を測定し、1つはケー
シングの厚さを測定し、また1つけケーシングの壁の透
磁率を測定するために使用されている。これらの各パラ
メータにおける変動は互いは影響し合い、3つのすべて
を同時に測定することにより互いを補正1ツ、高い精度
の厚さ測定を行なうこ七がで去る。Schlumber
gerの英国特許出願は透磁率の測定に2つのコイルに
よる2つのデータ記録方法を開示しているか、カリパ器
具に関連して開示しているのみで、これらの揚案のどれ
も商用的に完全な不可動点検出器を最高のものに完成し
ていない。
For example, the British patent application to Schlumberger describes an instrument for measuring the wall thickness of well casings by means of magnetic flux. Three pairs of transmitter and receiver coils are used, one to measure the internal diameter, one to measure the casing thickness, and one to measure the permeability of the casing wall. has been done. Variations in each of these parameters affect each other, and by measuring all three simultaneously, they compensate for each other and provide highly accurate thickness measurements. Schlumber
ger's UK patent application discloses two data recording methods with two coils for magnetic permeability measurements, or only in connection with a caliper instrument, none of these proposals being fully commercially available. The best fixed point detector has yet to be completed.

従来技術はパイプの透磁率の穿孔下部測定用の方法およ
び装#を十分ζこ備えているが、穿孔内の動けなくなっ
たパイプの位置を正確に検出する問題がまだ残っている
。本発明の装置は、従来の欠点を党、服し、比較的低い
周波数を使用して穿孔内において応力を加えられたパイ
プに発生する透磁率の変化を検出する非接触型の磁り式
不可動点検出器を提供することにより非常に優れた器械
を形成している。この6Lうに1゛屈穿パイプ)119
が入れられている穿孔に沿って卯1けなくな−った点を
卯、伺は出す効果的な装置θお71二び方法が提供され
ている。
Although the prior art is well equipped with methods and equipment for below-bore measurements of pipe permeability, the problem of accurately detecting the location of a stuck pipe within a borehole still remains. The device of the present invention overcomes the shortcomings of the prior art and uses a relatively low frequency to detect changes in magnetic permeability that occur in a stressed pipe within a borehole. By providing a moving point detector it forms a very superior instrument. This 6L sea urchin 1゛ bent pipe) 119
An effective apparatus and method for locating the missing point along the perforation in which the hole is inserted is provided.

発明の概要 本発明は、共通軸上(こ規定距#離れて配設された一対
のコイルを設けることによって穿孔内のパイプの動けな
くなった点を測定する装置を有している。励磁コイルは
比較的低い予め選択された周波数で付勢され、コイルは
パイプが通常応力を加えられていない状謔にある時揖穿
パイプ内を降下する。受信コイルの出力データが取られ
る。その後、パイプの側壁に応力が加えられ、第2のデ
ータを取る処理が繰返さね、る。2つのデータが比較さ
れ、コイルによって受信された信号の変化によって穿孔
内の動けなくなった点の位置が示される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention comprises an apparatus for measuring the stuck point of a pipe in a borehole by providing a pair of coils placed on a common axis (a specified distance apart). Energized at a relatively low, preselected frequency, the coil is lowered through the perforated pipe when the pipe is in its normally unstressed condition. The output data of the receive coil is taken. A stress is applied to the sidewall and the process is repeated to take a second data. The two data are compared and the change in the signal received by the coil indicates the location of the stuck point within the borehole.

信号の変化は動けなくなった点の上および下における掘
穿パイプに応力が加えられた状態および応力が加えられ
ていない状態間における透磁率の変化の結果である。
The change in signal is a result of the change in magnetic permeability between the stressed and unstressed conditions of the bore pipe above and below the stuck point.

他の様相においては、本発明は、器具が強磁性パイプ部
を降下してパイプにおける透磁率の変化を検出する形式
の穿孔内に設けられた掘穿パイプの動けなくなった点の
位置を検出する改良された方法を有している。この改良
点は掘穿パイプ内を下降してパイプの透磁率を検出する
一対の間隔をあけて配設されたコイルを有するワイヤ線
器具を備えている。交番周波数の一次磁束が器具の一方
のコイルから発生し、掘穿パイプの壁に誘導されている
。掘穿パイプに誘導された渦電流によって発生する二次
磁束信号が器具の受信コイルによって透磁率を表示する
ものとして検出される。器具は穿孔内の掘穿パイプに沿
って移動して応力を加えられていない状胛のパイプから
第1の透磁率データを発生する。それから、器具は穿孔
内を掘穿パイプに沿って移動し、応力を加えられている
状態のパイプから第2の透磁率データを発生する。
In another aspect, the present invention detects the location of a stuck point in a bored pipe provided in a borehole of the type in which an instrument descends a ferromagnetic pipe section to detect changes in magnetic permeability in the pipe. We have an improved method. This improvement includes a wire wire instrument having a pair of spaced apart coils that travel down the bore pipe to detect the permeability of the pipe. A primary magnetic flux of alternating frequency is generated from one coil of the instrument and directed into the wall of the bore pipe. A secondary magnetic flux signal generated by the eddy currents induced in the bore pipe is detected by the instrument's receiver coil as an indication of magnetic permeability. The instrument moves along the drilled pipe within the borehole to generate first magnetic permeability data from the unstressed pipe. The instrument then moves along the drilled pipe within the borehole and generates second permeability data from the pipe under stress.

それから第1および第2のデータは比較され、穿孔内の
パイプの動けなくなった位置を表す透磁率の変化点を見
付は出す。
The first and second data are then compared to find the point of change in permeability that represents the stuck position of the pipe within the borehole.

四に他の4)p相においては、第1のデータを発生する
上述した方法は、動けなくなった点の穿孔内における深
さを算定し、動けなくなった点のヒの掘穿パイプの大体
の重量を計算し、穿孔内のドリルストリングに上昇力を
印加して動けなくなった恢の領域にある掘穿パイプから
圧縮力を実質的に取り除くようにしている。それから、
第2のデータを発生ずるステップは、穿孔内のドリルス
トリング(こ圧縮力を印加して動けなくなった点の領域
における掘穿パイプ部内の応力を増大するステップを有
している。また、第2のデータを発生するステップは、
穿孔内のドリルストリングに捻り負荷を与えて動けなく
なった点の領域の掘穿パイプ部に高い捻り応力を与える
ステップを有している。
4) In the other 4) p-phase, the method described above for generating the first data calculates the depth of the stuck point within the borehole, and calculates the approximate depth of the drilled pipe of the stuck point. The weight is calculated and a lifting force is applied to the drill string in the borehole to substantially remove compressive forces from the bore pipe in the area of the stuck hole. after that,
The step of generating the second data includes applying a compressive force to the drill string in the borehole to increase stress in the drill pipe section in the area of the stuck point. The steps to generate data are:
The method includes the step of applying a torsional load to the drill string in the borehole to apply a high torsional stress to the drill pipe section in the region of the stuck point.

また、この方法は、器具内の第1および第2のコイルを
互いに約6インチ(15,24m)の規定の距離分離し
、約1301(zの周波数で第1のコイルを励磁するス
テップを有している。
The method also includes the step of separating the first and second coils in the instrument by a prescribed distance of about 6 inches (15,24 m) from each other and energizing the first coil at a frequency of about 1301 (z). are doing.

本発明、その他の目的および利点を完全に理解するため
に、次に添付図面に関連した次の説明を参照しなければ
ならない。
For a complete understanding of the invention, other objects and advantages, reference should now be made to the following description in connection with the accompanying drawings.

好適実施例の詳細な説明 最初に第1図を参照すると、穿孔12の上部に配設され
ている掘穿機械11が示されている。この機械11は機
械の上部憂こ設けられたクラウンブロック13およびド
リルス) I]ソング8の上端部に引っ掛けて設けられ
たトラベリンダブロック14を有する引っ張り装置を備
えている。ドリルストリング18は通常の方法における
ように端部にねじが形成された複数の掘穿パイプ15を
直列に接続して構成されている。ドリルビット22がド
リルストリング18の下端部にドリルカラー19によっ
て位置付けられている。ドリルビット22は地層24を
刻んで穿孔12ヲ形成するのに役立っている。掘穿泥水
26は井戸地上路側近の蓄積貯蔵孔27からドリルスト
リング18を構成する各ドリルパイプ15の中心部を通
る軸方向通路に沿ってビット22の開口部から地表部に
環状部分16を通って押し出されている。金属ケース四
が穿孔12の上部の完全性を維持するために地表近くの
穿孔12に位置付けられて示されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring first to FIG. 1, a drilling machine 11 is shown disposed on top of a borehole 12. As shown in FIG. The machine 11 is equipped with a pulling device having a crown block 13 mounted on the upper part of the machine and a traveling block 14 hooked onto the upper end of the drill song 8. The drill string 18 is constructed by connecting a plurality of drilling pipes 15 in series with threaded ends in a conventional manner. A drill bit 22 is positioned at the lower end of drill string 18 by drill collar 19 . The drill bit 22 serves to cut through the formation 24 and form the borehole 12. Drilling mud water 26 passes through the annular portion 16 from the opening of the bit 22 to the ground surface along an axial passage passing through the center of each drill pipe 15 constituting the drill string 18 from an accumulation storage hole 27 near the surface road of the well. It is being pushed out. A metal case 4 is shown positioned in the borehole 12 near the surface to maintain the integrity of the top of the borehole 12.

更に第1図を参照すると、ドリルステム18と穿孔12
の側壁20との間の環状部16は掘穿泥水用の帰還流路
を形成している。泥水はポンプ装置30によって井戸地
−L部28近くの蓄積孔26からくみだされている。泥
水はドリルストリング18の長手方向に延出する中心通
路に連結されている泥水給水パイプ31を通過する。こ
のようにして、掘穿泥水はストリング18を通って押し
下げられ、ドリルビット22の開口部を介して穿孔内に
存在し、ドリルビットを冷却し円滑化するとともに、掘
穿動作の間に生じた地層切断部を地表に戻す。流体排水
管32が井戸地上部の環状通路16から接続され、帰還
泥水流を穿孔12から泥水孔26に接続している。
Still referring to FIG. 1, drill stem 18 and borehole 12
The annular portion 16 between the side wall 20 and the side wall 20 forms a return flow path for drilling mud. Mud water is pumped out from the accumulation hole 26 near the well area L section 28 by a pump device 30. The muddy water passes through a muddy water supply pipe 31 connected to a central passage extending in the longitudinal direction of the drill string 18 . In this way, the drilling mud is forced down through the string 18 and is present in the borehole through the opening in the drill bit 22, cooling and smoothing the drill bit as well as reducing the amount of water generated during the drilling operation. Return the strata cut to the surface. A fluid drain pipe 32 is connected from the annular passage 16 above the surface of the well, connecting the return mud flow from the borehole 12 to the mud hole 26.

また、給1図に示すように、穿孔の壁にはドリルステム
】8の周りに陥没が発生しており、点Sで示すようにパ
イプ部15aは穿孔内で動けなくなっている。本発明の
装置は穿孔12およびドリルステム18の長手方向に沿
ってこの点Sを見付は出して、井戸地上部からの距岐を
測定するように機能し、穿孔12内で詰まって動けなく
なって固定されているパイプ接合部15aの上の掘穿パ
イプ15のすべての自由部分を取り除くことができるよ
うにしている。自由点S上のすべてのパイプが取り除か
れると、装置が穿孔12内に持ち込まれて接合部15a
を取り除き、その後掘穿動作を開始することができる。
Furthermore, as shown in Figure 1, a depression has occurred in the wall of the drill hole around the drill stem 8, and as indicated by point S, the pipe portion 15a cannot move within the hole. The device of the present invention functions to locate this point S along the length of the borehole 12 and the drill stem 18 and measure the distance from the surface of the well, and to determine the distance from the well above ground. All free parts of the bored pipe 15 above the fixed pipe joint 15a can be removed. Once all the pipes on the free point S have been removed, the device is brought into the borehole 12 and connected to the joint 15a.
can be removed and the digging operation can then begin.

本発明の装置は、図示されていない手段によって析穿パ
イプの各部に形成された中心孔を介して降下させられる
ワイヤ線器具を有していることを理解されたい。必要な
ワイヤ線トラック、案内プIJ等は井戸地上部の穿孔上
方に通常の方法で位置付けられてクラウンブロック13
およびトラベリングブロック14によってビット22お
よびドリルストリング18にかかる重相を制御しながら
器具を作rib シている。
It will be appreciated that the apparatus of the present invention includes a wire line instrument that is lowered through a central hole formed in each section of the drilling pipe by means not shown. Necessary wire line tracks, guide pipes, etc. are positioned in the usual manner above the borehole above the surface of the well, and then installed in the crown block 13.
The tool is drilled while controlling the heavy phase applied to the bit 22 and drill string 18 by the traveling block 14.

更に第1図を参照すると、本発明の原理によって構成さ
れる器具10がワイヤ線(図示せず)によって穿孔12
内をドリルストリング】8の中心通路を通って降下させ
られている。ワイヤ線は通常のものであi/l、外装さ
れた同軸の2本の導体ケーブルで構1′工され、このケ
ーブルは器具11地表部におけるワイヤ線制御および監
視装置間の機械的電気的接続を行なっている。器具10
はドリルストリング18内の中心開口部を通って降下さ
せられ、関連するパイプの物理的特性における測定し得
る変化によって動けなくなった点8f見付は出している
Still referring to FIG. 1, an instrument 10 constructed in accordance with the principles of the present invention is provided with a perforation 12 by a wire (not shown).
The drill string is lowered through the center passage of the drill string. The wire line is conventional and consists of a sheathed coaxial two-conductor cable 1', which provides the mechanical and electrical connection between the wire line control and monitoring equipment at the surface of the instrument 11. is being carried out. Equipment 10
is lowered through a central opening in the drill string 18 and finds a point 8f that is immobilized by a measurable change in the physical properties of the associated pipe.

掘穿パイプのよつな強磁性部材か引き伸されたり、田縮
さilたりまたは捻られると、該部材の透磁率フts変
化することは周知である。更に、磁界が掘穿パイプの壁
に誘導されると、渦電流が1屈穿パイプの璋−に発生す
る。渦電流のパターンおよび強さはパイプを構成する材
料の透磁率に関係している。↑4r!穿パイプの渦電流
に関連する透磁率を測定する好適な方法は、受信コイル
を使用してパイプ材料内の渦電流ζこよって発生する電
磁界を検出することである。一般ζこ、測定パラメータ
は古典的上式は利料内の深さdにおける磁束密度Bと等
しいものを定めている。ここにおいて、Bo=地表の磁
束密度 d −深さくセンチメートル) f =周波数(I−(z) μ =透磁率 ρ −固有抵抗(マイクロ−オームセンチメートル) 1一時間(秒) 材利内の深さに対する磁束密度の振幅変化は次式のとよ
りりである。
It is well known that when a ferromagnetic member, such as a bore pipe, is stretched, compressed or twisted, the permeability of the member changes. Furthermore, when a magnetic field is induced in the wall of the perforated pipe, eddy currents are generated in the length of the perforated pipe. The pattern and strength of the eddy currents are related to the magnetic permeability of the material that makes up the pipe. ↑4r! A preferred method of measuring permeability associated with eddy currents in a perforated pipe is to use a receiver coil to detect the electromagnetic field generated by the eddy currents ζ in the pipe material. In general, the measurement parameter is classically determined to be equal to the magnetic flux density B at the depth d within the space. Here, Bo = magnetic flux density at the ground surface d - depth in centimeters) f = frequency (I - (z) μ = magnetic permeability ρ - specific resistance (micro-ohm centimeters) 11 hours (seconds) The amplitude change in magnetic flux density with respect to depth is determined by the following equation.

深さdの位相変化は次式によって示される。The phase change with depth d is given by the following equation.

入力18弓によって11穿パイプに綿轡される(II(
束はこの、lう+コI/ テ渦’tlRdr −f 1
M牛1/、d’+’i1′+tY、 rllr、 i;
t J: f、−、。
Input 18 bow to 11 perforated pipe (II (
The bundle is this, l+koI/te vortex'tlRdr -f 1
M cow 1/, d'+'i1'+tY, rllr, i;
tJ: f,-,.

電磁界を形成する。パイプ内の渦′4流、のrll「れ
ζ乙にって発生するこの三次磁界が受イlコイルに、L
つて検出される。入力信号および他のすべての変数が一
定に維持されている場合には、受信コイルトの信号はパ
イプの透磁率の関数として振幅および位相が変化する。
Form an electromagnetic field. This tertiary magnetic field, generated by the vortex flow in the pipe, causes the receiving coil to
detected. If the input signal and all other variables are held constant, the signal at the receiving coil will vary in amplitude and phase as a function of the permeability of the pipe.

更に第1図を参照すると、本発明の方法は重要な穿孔下
部測定における正確さおよび信頼性を増大するいくつか
のステップを有している。動けなくなったパイプに直面
した掘穿者は装置10を使用して穿孔12内のパイプが
動けなくなっている深さを近似することができる。これ
はクラウンブロックおよびトラベリングブロック13お
よび14によって予め選択された力でドリルストリング
を上方に引き上げることによって達成される。例えば、
20.000ボンド(9,880に7)の上方力はドリ
ルストリング15に右いて測定し得る程度の伸長を発生
する。周知の型の鉄鋼掘穿パイプが予め選択された力で
伸長する程度を知ることにより作業者はパイプの引き伸
しが発生した地表から動けなくなった点8までの1?さ
全算定することができる、この方法に′:46いては、
掘穿パイプ15の動けなくなった点Sのおおよその位置
が数百フィートの正確さで算定される。井戸地上部と穿
孔下部の動けなくなった点Sとの間のパイプのおおよそ
の長さによってその深さまでび】パイプの下方の重量お
よび動けなくなった点にある部分15aからパイプの重
量を実質的に取り除くに必要な上方力の量を計算するこ
とを可能にしている。これは動けなくなった点Sの領域
におけるパイプ部分15a内の応力状態をほぼゼロにす
る。
Still referring to FIG. 1, the method of the present invention includes several steps that increase accuracy and reliability in critical underbore measurements. A driller faced with a stuck pipe can use the device 10 to approximate the depth within the borehole 12 to which the pipe is stuck. This is accomplished by pulling the drill string upwards with a preselected force by the crown block and traveling blocks 13 and 14. for example,
An upward force of 20,000 bonds (7 in 9,880) produces a measurable elongation in the drill string 15. By knowing the extent to which a steel bore pipe of a known type will stretch with a preselected force, an operator can stretch the pipe from the ground surface where the stretching occurs to the point 8 where it becomes stuck. In this method, it is possible to calculate the total
The approximate location of the stuck point S of the bored pipe 15 is determined to an accuracy of several hundred feet. The approximate length of the pipe between the above-ground part of the well and the stuck point S at the bottom of the borehole extends to its depth; the weight of the pipe below and from the part 15a at the stuck point; It makes it possible to calculate the amount of upward force required for removal. This reduces the stress state within the pipe section 15a in the area of the stuck point S to approximately zero.

動けなくなった点Sの領域においてパイプ部分15aが
ほぼゼロの応力状態で支持されている時、掘穿パイプの
透磁率の第1のデータが取られる。
A first data of the permeability of the bored pipe is taken when the pipe section 15a is supported in a substantially zero stress state in the region of the stuck point S.

このデータはパイプが動けなくなっていると考えらね、
る近似領域に沿ってドリルストリングの透磁率を記録し
ている。その後、掘穿者は動けなくなった点の領域のパ
イプに予め選択された応力を加える。パイプ部分15a
の領域におけるドリルストリング18に加えられる応力
は、ストリングを引っ張ってパイプに高い張力を加えた
り、該領域部分上にドリルストリングの重量を解放して
パイプを圧縮したり、またはドリルストリングに捻りを
加えることにより形成され得る。
This data means that the pipe is stuck,
The permeability of the drill string is recorded along the approximate region. The driller then applies a preselected stress to the pipe in the area of the stuck point. Pipe part 15a
The stress applied to the drill string 18 in the region of can either pull the string to put a high tension on the pipe, release the weight of the drill string onto that region and compress the pipe, or put a twist in the drill string. It can be formed by

部分15aの領域および動けなくなった点Sのドリルス
トリング18が機械的に応力を受けた状態にある場合に
は、掘穿パイプのwS2の透磁率データが装置〃10に
よって得られる。この応力を加えられた状態のデータは
それから同じ領域の応力を加え′られていない状態のデ
ータと比較される。この比較は明らかにドリルス) I
]ソング上応力が突然取り除かれている穿孔下部の点、
すなわち動けなくなった点Sの下の点を指示している。
When the drill string 18 in the region of the section 15a and the stuck point S is in a mechanically stressed state, permeability data of the drilling pipe wS2 are obtained by the device 10. This stressed data is then compared to unstressed data for the same area. This comparison is clearly drills) I
]The point at the bottom of the perforation where the stress on the song is suddenly removed,
In other words, it indicates the point below the point S that cannot move.

また、本発明の装置に関連して使用される器具10は、
その下端部近くに部分15aおよび動けなくなった点S
の直ぐ上の掘穿パイプを分離または切断し、穿孔の上部
のドリルストリングを取り除くストリングショット用の
化学的カッタ等を取り付ける手段を有している。
The instrument 10 used in connection with the device of the invention also includes:
Near its lower end part 15a and stuck point S
It has means for attaching a chemical cutter or the like for string shot to separate or cut the drill pipe immediately above the hole and remove the drill string at the top of the hole.

次に第2A図−第2E図を参照すると、本発明の原理に
従って構成される器具10の一連の縦断面図が示されて
いる。最初に第2C図−第2E図を参照すると、非磁性
ステンレス合金のような非磁性月料から形成される外側
円筒ノ1ウジングまたはシェル41を有する器具10の
装置ノーウジング部の一部が示されている。ハウジング
の外壁は器具10の内部コイルや電子装置を保護するた
めに比較的厚い。また、ハウジング41は動けなくなっ
た点Sが見付は出された場合に穿孔12内の掘穿パイプ
の接合部の連結を外すために使用される爆発性弾薬によ
って発生する衝撃に耐えるように構成されている。第2
B図に示すように、円筒形ノーウジング41の上端部は
円筒形軸42に連結され、該軸42は内部を貫通して形
成された中央開口部43を有している。
2A-2E, a series of longitudinal cross-sectional views of instrument 10 constructed in accordance with the principles of the present invention are illustrated. Referring first to FIGS. 2C-2E, a portion of the device nosing portion of the instrument 10 is shown having an outer cylindrical nozzle or shell 41 formed from a non-magnetic material such as a non-magnetic stainless steel alloy. ing. The outer wall of the housing is relatively thick to protect the internal coils and electronics of device 10. The housing 41 is also configured to withstand the impact caused by an explosive charge used to uncouple the joint of the drilled pipe in the borehole 12 in the event that a stuck point S is found. has been done. Second
As shown in Figure B, the upper end of the cylindrical nousing 41 is connected to a cylindrical shaft 42, which has a central opening 43 formed therethrough.

中心軸42は器具ハウジング41の上端部のソケット4
4にねじ受けされている。第2A図に示すように、軸4
2の上端部は同軸ワイヤ線(図示せず)の下端部を受は
入れて連結するための機械的電気的接続ソケット部45
を有しており、ワイヤ線は器具10を掘穿パイプの中央
開口部内に降下し、器具と地表の必要な電源および制御
装置間の通信を行なうために使用されるものである。ソ
ケット部45に隣接して上端部ばねガイド部46か設け
られ、このガイド部46には中心集中用ばね48の一端
を受は入れている方位角方向に間隔をあけて配設されて
いる複数のガイドスロット47が形成されている。第2
B図に示すように、中心集中用ばね48の他端は下部ブ
ッシング51の下部ガイドスロット49に取り付けら打
ている。器具の軸の周V月こ1ZII[9リリ同円をあ
けて3つの中心集中用ばね48が設けられ、ているこt
が好ましい。螺旋状のばね組立体52は、3つの中心集
中用ばね48が器具10の軸の中心を抑穿パイプ開1]
部の中心軸内に位置付けるこ(I−を確実にしている。
The central axis 42 is located at the socket 4 at the upper end of the instrument housing 41.
4 is screwed into place. As shown in Figure 2A, axis 4
The upper end of 2 is a mechanical and electrical connection socket 45 for receiving and connecting the lower end of a coaxial wire (not shown).
The wire line is used to lower the instrument 10 into the central opening of the bore pipe and to provide communication between the instrument and the necessary power and control equipment at the surface. An upper end spring guide part 46 is provided adjacent to the socket part 45, and the guide part 46 receives one end of the center concentration spring 48. A guide slot 47 is formed. Second
As shown in Figure B, the other end of the centering spring 48 is attached to the lower guide slot 49 of the lower bushing 51. The circumference of the axis of the instrument is 1ZII [9 lily. Three central concentration springs 48 are provided with the same circle spaced apart.
is preferred. The helical spring assembly 52 has three centering springs 48 that hold the center of the axis of the instrument 10 open 1]
ensuring positioning within the central axis of the section (I-).

第2A図および第2B図に示す器具10の部分を参照す
ると、中央開口部43には同軸導体50が設けられ、こ
の導体50は中央開口部43の側壁から電気的に絶縁さ
れ、電力および信号を同軸ワイヤ線の中央導体から器具
の装置部にコネクタ組立体53を介して供給している。
Referring to the portion of the apparatus 10 shown in FIGS. 2A and 2B, the central opening 43 is provided with a coaxial conductor 50 that is electrically isolated from the sidewalls of the central opening 43 for power and signal transmission. is supplied from the center conductor of the coaxial wire line to the apparatus section of the instrument via a connector assembly 53.

導体50はワイヤ線とハウジング54(第2D図)内の
電子回路との間を接続し、地表からDC電力を器具10
の電子回路に供給し、また電子回路からAC電圧データ
信号をワイヤ線を介して地表に送っている。
A conductor 50 connects between the wire line and electronic circuitry within a housing 54 (FIG. 2D) to provide DC power from the ground to the fixture 10.
from the electronic circuitry, and sends AC voltage data signals from the electronic circuitry to the earth's surface via wire lines.

第2C図および第2D図に示すように、器具10の非磁
性外側シェル41は励磁コイル61を収納しており、こ
のコイル61は磁性材料からなるコア62の    ・
周りに多数回巻かれた巻線を有している。受信コイル6
3は励磁コイル61から予め選択された距離dだけ離れ
て配設され、才た給縁コイルコア64の周囲に複数巻か
れた巻線を有している。2つのフィル61.F6よび6
3はコイルスペーサ651こよって予め選択へオフた1
111棟1fl ITいζこ間隔をあけて配設゛され、
該コイルスペーサfi5 g、を名コイルコアh2j、
iよび64の対向する鍔部状の詩11部に貼利されてい
る。室5.1内に設゛けられた電子回路は本発明の教示
に従って励磁信号を発生し、受信信号を測定するのに使
用され、下記にi腎明される回路を有している。
As shown in FIGS. 2C and 2D, the non-magnetic outer shell 41 of the device 10 houses an excitation coil 61 which is connected to a core 62 of magnetic material.
It has a winding wound around it many times. Receiving coil 6
3 is disposed a preselected distance d from the excitation coil 61 and has a plurality of windings wound around a rounded edge feeding coil core 64. Two fills 61. F6 and 6
3 is the coil spacer 651 that is selected in advance.
Building 111, 1 fl IT blocks are spaced apart,
The coil spacer fi5g, the name coil core h2j,
It is pasted on 11 parts of the tsuba-shaped poems with numbers i and 64 facing each other. The electronic circuitry located within chamber 5.1 is used to generate the excitation signal and measure the received signal in accordance with the teachings of the present invention, and includes the circuitry detailed below.

第2E図に示す器具71の下部は、特定の穿孔下部状態
に応じて爆発性弾薬または化学的カッタに下端部を取り
付けるための手段72を有している。
The lower part of the instrument 71 shown in FIG. 2E has means 72 for attaching the lower end to an explosive charge or a chemical cutter depending on the particular piercing condition.

四に、下端部71はコネクタ73を備えており、このコ
ネクタ73は信号をワイヤ線から地表に連結し、爆発性
弾薬を爆発させたり、または化学的カッタを作動させる
ものである、この動作は動けなくなった点の近傍に設け
られている掘穿パイプ15をその一ヒの残りのドリルス
トリングから分離し、該ストリングを取り除くために必
要である。このようにして、ストリングの動けなくなっ
た部分は周知の技術によって取り除かれたりまたはバイ
パスされて適当に処理されるのである。
Fourth, the lower end 71 is provided with a connector 73 that connects the signal from the wire to the ground to detonate explosive munitions or activate a chemical cutter. It is necessary to separate the drilling pipe 15 located in the vicinity of the stuck point from the rest of the drill string and remove the string. In this manner, the stuck portion of the string can be removed or bypassed and appropriately disposed of using known techniques.

次に、第3図のブロック図を参照すると、全装置の動作
方法が示されている。図示のように、励磁コイル61は
発振器81によって周動増幅器82を介して駆動され、
磁束のA、C変化を発生する。この磁束の変化は15.
J−シて概略的に図示する掘穿パイプの壁に渦電流を発
生するために使用される。受信コイル63ζこは影響を
受けたパイプ壁に流れる渦電汁による磁束によって電圧
が誘導される、受信コイル63からの出力は受信増幅器
83を介してピーク検出器84に接続され、このピーク
検出器84は増幅器83の出力のピーク電圧を測定する
。ピーク検出器84の出力は一連の出力パルスを発生す
る電圧対周波数変換器85に接続されている。電圧対周
波数変換器85内に設けられている電圧制御発振器から
のパルスの周波数がピーク検出器84からの信号の値に
よって制御されている。変換器85からの出力信号はワ
イヤ線86を介して地表に送られ、そこで計数率計87
に供給される。穿孔下部の周波数を表す信号が計数率計
87によって発生させられ、器具位置の関数として記録
装置88に記録される。
Referring now to the block diagram of FIG. 3, it is shown how the entire system operates. As shown, the excitation coil 61 is driven by an oscillator 81 via a frequency amplifier 82,
Generates A and C changes in magnetic flux. This change in magnetic flux is 15.
It is used to generate eddy currents in the wall of the bore pipe, which is shown schematically in the figure. A voltage is induced in the receiving coil 63ζ by the magnetic flux caused by the eddy electric fluid flowing in the affected pipe wall.The output from the receiving coil 63 is connected to a peak detector 84 via a receiving amplifier 83. 84 measures the peak voltage of the output of the amplifier 83. The output of peak detector 84 is connected to a voltage to frequency converter 85 which generates a series of output pulses. The frequency of the pulses from a voltage controlled oscillator provided within voltage-to-frequency converter 85 is controlled by the value of the signal from peak detector 84. The output signal from transducer 85 is sent to the surface via wire line 86 where it is connected to count rate meter 87.
supplied to A signal representing the frequency of the bottom of the drill hole is generated by a count rate meter 87 and recorded on a recording device 88 as a function of instrument position.

DC電源89はDC電圧をワイヤ線86を介して供給し
て電子装置ζこ電力を供給し、励磁コイル61f駆動し
、ピックアップコイル63からの信号を受信する。記録
装置88は穿孔に沿ってワイヤ線器具の位置の関数人し
てパイプの透磁率のデータを発生する従来の帯形記録計
式のものである。そして、機械的グラフが比較のために
形成される。代りとして、配録装f188は逐次連続的
なデータを記録し、分析し、比較してそれらの変化出力
を直接発生するデータ蓄積および処理手段を有していて
もよい。
The DC power supply 89 supplies DC voltage via the wire line 86 to power the electronic device ζ, drives the excitation coil 61f, and receives a signal from the pickup coil 63. Recording device 88 is of the conventional strip recorder type which generates data on the permeability of the pipe as a function of the position of the wire line instrument along the borehole. A mechanical graph is then formed for comparison. Alternatively, the recording device f188 may include data storage and processing means for recording, analyzing, and comparing sequential data directly to produce a variable output thereof.

本発明の方法および装置においては、本装置dの完全な
動作に対して満足されなければならないいくつかの1「
鼎なパラメータがあることがり1出されている。例えば
、励磁コイル61を駆fiI+−4−る周波数は穿孔下
部の透磁率の最大感度および正確な測定のために重要で
ある。また、励磁コイル61と受信コイル63間の間隔
dは特に重要であり、また鋼製掘穿パイプにおける透磁
率の変化に対して最大感度が本装置に存在する励磁周波
数に関係していることも見出されている。 ′ 次に、第4図を参照すると、励磁コイル61および受信
コイル63間の3つの異なる距離の各々に対しての励磁
周波数の関数としての一定入力に対する出力電圧の一連
の3つの重なり合ったグラフが示されている、下部の曲
線91は例示コイル61および受信コイル63の対向す
る端部間が約5インチ(12、76n)の間隔の場合の
正規化された受信電圧値を示している。この間隔におけ
るピーク感度は約130Hzの周波数の所に発生してい
る。同様にして、曲線92はコイル間が約7インチ(1
7,783)の間隔の場合の受信コイル電圧を示してお
り、同様なピーク感度が130 150Hzの範囲に発
生している。上部曲線93は励磁コイルおよび受信コイ
ル間に約6インチ(15.24crn)の間隔が設けら
れていて、約1301(zの周波数において最大受信電
圧感度が得られていることを示している。このように約
130112、の動作励磁周波数および励磁コイル声受
信コイル間が約6インチ(15.24.w)の間隔の場
合に最適の結果が得られ、この場合に強磁性パイプ内の
応力の関数としての該強磁性パイプの透磁率における変
化を検出するのに最高の感度が得られている。
In the method and device of the invention, several 1's must be satisfied for complete operation of the device d.
It has been reported that there are certain parameters. For example, the frequency at which the excitation coil 61 is driven fiI+-4- is important for maximum sensitivity and accurate measurement of the permeability below the borehole. It is also noted that the spacing d between the excitation coil 61 and the receiver coil 63 is particularly important, and that the maximum sensitivity to changes in magnetic permeability in the steel bore pipe is related to the excitation frequency present in the device. It has been discovered. 4, a series of three overlapping graphs of output voltage for constant input as a function of excitation frequency for each of three different distances between excitation coil 61 and receiver coil 63 is shown. The lower curve 91 shown represents the normalized receive voltage value for a spacing of approximately 5 inches (12,76n) between the opposing ends of the exemplary coil 61 and receive coil 63. Peak sensitivity in this interval occurs at a frequency of approximately 130 Hz. Similarly, curve 92 has a spacing of about 7 inches between the coils.
7,783), with similar peak sensitivities occurring in the 130-150 Hz range. The upper curve 93 shows that a spacing of approximately 6 inches (15.24 crn) between the excitation and receive coils provides maximum received voltage sensitivity at a frequency of approximately 1301 (z). Optimal results are obtained with an operating excitation frequency of approximately 130,112, and a spacing of approximately 6 inches (15.24.W) between the excitation coil and the voice receiving coil, where the stress in the ferromagnetic pipe is The highest sensitivity has been obtained in detecting changes in the magnetic permeability of the ferromagnetic pipe.

一般に上述したように、第3図に示す回路に図示されて
いる本発明の装置はまた振幅検出器84よりもむしろ増
幅器83の出力に位相検出器を備えることもできる。勿
論、位相検出器は励磁コイル61の駆動信号に対する受
信コイル63の信号の位相変化を検出するために基準位
相として増幅器82の出力に接続されることを必要とす
る。位相の変化は、動けなくなった点の領域における応
力を加えられたパイプの透磁率の変化を検出するために
使用される、 次に、第5A図および第5B図を参照すると、第3図に
示す回路の構成図が示されている。特に、励磁コイル6
1を分周カウンタ102を介して4続されている水晶発
振器101を有する発振回路81によって駆動されてい
る。水晶発振器101は1MTl7゜台の周波薮で作動
し、カウンタ102を介して出力リード線1(13,1
04および105に逓減されてAND10R選択ゲート
回路106に供給されている。
As generally noted above, the apparatus of the present invention illustrated in the circuit shown in FIG. 3 may also include a phase detector at the output of amplifier 83 rather than amplitude detector 84. Of course, the phase detector needs to be connected to the output of the amplifier 82 as a reference phase in order to detect the phase change of the signal of the receiving coil 63 with respect to the drive signal of the excitation coil 61. The change in phase is used to detect the change in permeability of the stressed pipe in the region of the stuck point.Referring now to FIGS. 5A and 5B, in FIG. A block diagram of the illustrated circuit is shown. In particular, the excitation coil 6
It is driven by an oscillation circuit 81 having four crystal oscillators 101 connected via a frequency dividing counter 102. The crystal oscillator 101 operates at a frequency range of 1MTl7°, and the output lead wire 1 (13, 1
04 and 105 and supplied to the AND10R selection gate circuit 106.

AND10R選択ゲート106はブリッジ形コイル駆動
回路107を適切に駆動するCD4019Bのような形
式のものである。
The AND10R select gate 106 is of the type CD4019B which properly drives the bridge coil drive circuit 107.

駆動回路107は4つの電界効果トランジスタ(FET
)1(38,109,110および1.11で構成され
ている。FET108および109はタンデムに接続さ
れ、またTi’ E ’l” 110および111もタ
ンデムに作動する。
The drive circuit 107 includes four field effect transistors (FETs).
) 1 (38, 109, 110 and 1.11. FETs 108 and 109 are connected in tandem, and Ti' E 'l'' 110 and 111 also operate in tandem.

ANT)10II、選択ゲート回路106はF E T
 108および109が予め選択された期間オンになり
、それからTi’ E T 1111および111がオ
ンになる前に予め選択された一定期間オフになる。この
ようにして、感知トランジスタ108−110は過負荷
および損傷することから保護されているPETによる矩
形波スイッチング信号はコンデンサ114および115
を介して作動してインダクタンスコイル112および1
13により円滑な正弦波の励磁信号に変換される。
ANT) 10II, the selection gate circuit 106 is FET
108 and 109 are turned on for a preselected period of time and then turned off for a preselected period of time before Ti' ET 1111 and 111 are turned on. In this way, the sense transistors 108-110 are protected from overloading and damage.
actuated through inductance coils 112 and 1
13, it is converted into a smooth sinusoidal excitation signal.

このようにして励磁コイル61は予め選択されたAC周
波数の正弦波信号によって駆動される。
In this way, the excitation coil 61 is driven by a sinusoidal signal of a preselected AC frequency.

更に第5A図および第5B図を参照すると、受信コイル
63は増幅器83の入力にコンデンサ121を介して接
続され、このコンデンサ121は第1段[lの増幅器1
22に連結され、この増幅器の出力は第2段目の増幅器
123に接続されている。第2の増幅器123の出力は
ピーク検出器構成に接続された一対の直列に接続された
増幅器124および125に接続されている。検出器8
4の出力はカップリング抵抗126を介して電圧対周波
数変換器85に接続されている。変換器85は積分増幅
器127およびスイッチ132を介してパルス発生器1
31の動作周波数を制御するように接続された比較増幅
器128を有している。電圧対周波数変換器85の出力
は演算増幅器型ドライバ133を介してライントライバ
134に連結され、このドライバ134は一連のライン
電圧パルスを地表装置に伝送するためにワイヤ線9に供
給している。また、ワイヤ線9は外装9bおよび中心導
体9a間に電源89に連結されたDC1i圧を供給し、
電源89は30ボルトの入力電圧を15ボルトに降下す
る第1の電圧レギュレータ141を有している。第2の
電圧レギュレータ142はレギュレータ141に連結さ
れ、本回路の演算増幅器の動作に適する7、5ボルトの
低い電源電圧を発生している。
Still referring to FIGS. 5A and 5B, the receiver coil 63 is connected to the input of an amplifier 83 via a capacitor 121, which is connected to the amplifier 1 of the first stage [l].
22, and the output of this amplifier is connected to the second stage amplifier 123. The output of the second amplifier 123 is connected to a pair of series connected amplifiers 124 and 125 connected in a peak detector configuration. Detector 8
The output of 4 is connected to a voltage-to-frequency converter 85 via a coupling resistor 126. Converter 85 connects pulse generator 1 via integrating amplifier 127 and switch 132.
31 has a comparison amplifier 128 connected to control the operating frequency of 31. The output of the voltage-to-frequency converter 85 is coupled via an operational amplifier type driver 133 to a line driver 134, which provides a series of line voltage pulses to the wire line 9 for transmission to surface equipment. . Further, the wire line 9 supplies DC1i pressure connected to a power source 89 between the exterior 9b and the center conductor 9a,
Power supply 89 has a first voltage regulator 141 that steps down the 30 volt input voltage to 15 volts. A second voltage regulator 142 is coupled to regulator 141 to generate a low supply voltage of 7.5 volts suitable for operation of the operational amplifier of the circuit.

上述したように、発振器81はブリッジ駆動回路107
に。Lり励磁コイル61を駆動するために使用されてい
る。これは励磁コイルに約128−130Hzの周波数
の磁束のAC変化を発生する。受信コイル63に誘導さ
れた信号は増幅器83を介して増幅され、それからピー
ク検出器84で測定される。ピーク検出器84の出力は
電圧対周波数変換器85に接続され、この変換器85は
入力電圧を表す周波数を有する一連の出力パルスを発生
する。この出力パルスはライントライバ134およびワ
イヤ線9を介して地表(こ戻されて、計数率計で受信さ
れ記録される。
As mentioned above, the oscillator 81 is connected to the bridge drive circuit 107.
To. It is used to drive the L-shaped excitation coil 61. This produces an AC change in magnetic flux at a frequency of approximately 128-130 Hz in the excitation coil. The signal induced in the receiving coil 63 is amplified via an amplifier 83 and then measured by a peak detector 84. The output of peak detector 84 is connected to a voltage to frequency converter 85 which generates a series of output pulses having a frequency representative of the input voltage. This output pulse is returned to the ground via line driver 134 and wire line 9, and is received and recorded by a count rate meter.

動作の概要を覗明すると、掘穿パイプ15の各部の鋼製
壁の第1の透磁率データがワイヤ線を介して上述したよ
うにドリルストリングからすべての応力がをり除かれた
状態で動けなくなった点の領域に対して収集される。そ
の後、ドリルストリングは長手方向の伸長、圧縮または
回転トルクにより地表部の掘穿パイプに力が加えられて
応力がかけられ、パイプの同じ領域に沿って第2のデー
タが収集される。2つのデータの比較により動けなくな
った点の上および下における応力の差により動けなくな
った点Sの透磁率の値の急激な変化が検出される。この
2つのデータの比較によって示される透磁率の変化は穿
孔内で動けなくなっている掘穿パイプ15の接合部の位
置を正確に見付は出す。それから、器具10の下端部ζ
こ設けられている爆発性弾薬を地表から直ちに爆発する
とさもに、トルクをストリングに加えてドリルストリン
グの上部をその接合部から分離する。代りとして、器具
の下端部に設けられた化学的カッタをまた作動してドリ
ルストリングの部分を切断し、その上部を穿孔から増り
除くこともできる。
An overview of the operation shows that the first magnetic permeability data of the steel wall of each part of the drilling pipe 15 is moved through the wire line with all stress removed from the drill string as described above. Collected for the area of missing points. The drill string is then stressed by applying a force to the surface drilling pipe through longitudinal extension, compression or rotational torque, and a second set of data is collected along the same region of the pipe. By comparing the two data, a sudden change in the magnetic permeability value of the stuck point S is detected due to the difference in stress above and below the stuck point. The change in magnetic permeability indicated by the comparison of these two data pinpoints the location of the joint of the bored pipe 15 that is stuck in the borehole. Then, the lower end ζ of the instrument 10
The explosive charge is immediately detonated from the ground while applying a torque to the string to separate the top of the drill string from its joint. Alternatively, a chemical cutter on the lower end of the instrument may also be activated to cut a portion of the drill string and remove its upper portion from the borehole.

以上のように、本発明の動作および構成は上述した記載
から明らかになるであろうと考えられる。
As described above, it is believed that the operation and structure of the present invention will be apparent from the above description.

図示I、説明した方法および装置は好適なものとして特
徴付けられているものであるが、特許請求の範囲(こ記
載されている本発明の精神および範囲から逸脱するこ、
1−なく多くの変形および変更を行なうこ古ができるこ
とは明らかであろう。
While the illustrations and the described method and apparatus are characterized as preferred, the following claims do not constitute a departure from the spirit and scope of the invention as described.
It will be obvious that many modifications and changes may be made to this invention.

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

第1図は穿孔を・形成する掘穿機械の側部部分断面図で
あり、 第2A図−第2F図は本発明の原理によって構成された
動けなくなった点を検出する器具の連続的な拡大された
側部部分縦断面図であり、第3図は本発明の装置のブロ
ック図であり、第4図は第2図の器具内のコイル間おけ
る間隔の関数さしての受信コイル出力電圧上励磁周波数
を示す一逮のグラフであり、 第5A図および第5B図は本発明の装置に関連して使用
される回路の一実施例の構成図である。 10・・・・・・器具、11・・・・・・掘穿機械、1
2・・・・・・穿孔、15・・・・・・掘穿パイプ、1
8・・・・・・ドリルストリング、22・・・、・・・
ドリルビット、%・・・・・・井戸地上部、61・・・
・・・励磁コイル、63・・・・・・受信コイル、81
・・・・・・発振器、82・・・・・・駆動増幅器、8
3・・・・・・受信増幅器、84・・・・・・ピーク検
出器、85・・・−・・′119庄対周波数変1勢器、
86・・・・・・ワイヤ線、87・・・・・・計数率i
t、8B・・・・・・記録装量、89・・・・・・T)
C電圧電源。 特許出願人 エヌ・エル・インダストリーズ・インコー
ホレーデラド
FIG. 1 is a side partial cross-sectional view of a drilling machine for forming a borehole; FIGS. 2A-2F are successive enlargements of a stuck point detection instrument constructed in accordance with the principles of the present invention; FIG. 3 is a block diagram of the apparatus of the invention, and FIG. 4 shows the excitation on the receive coil output voltage as a function of the spacing between the coils in the apparatus of FIG. Figures 5A and 5B are diagrams of one embodiment of a circuit used in connection with the apparatus of the present invention. 10... Instrument, 11... Excavation machine, 1
2...Drilling, 15...Drilling pipe, 1
8...Drill string, 22...,...
Drill bit, %... Well aboveground part, 61...
... Excitation coil, 63 ... Receiving coil, 81
...Oscillator, 82 ...Drive amplifier, 8
3... Receive amplifier, 84... Peak detector, 85...-'119 vs. frequency transformer,
86...Wire line, 87...Counting rate i
t, 8B...recording capacity, 89...T)
C voltage power supply. Patent applicant: NL Industries Inc.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、透磁率を測定することにより穿孔内で強磁性体のパ
イプ部分が動けなくなつた場所を検出する装置であつて
、 前記パイプに交番周波数の磁束を発生する第1のコイル
および前記パイプから磁束信号を受信する第2のコイル
を有し、前記パイプの透磁率データを発生する手段と、 動かなくなつた領域の前記パイプに応力を加えたり解除
する手段と、 前記パイプが応力を加られていない第1の状態にある時
および応力を加られた第2の状態にある時の前記パイプ
の第1および第2の透磁率データを記録する手段と、 前記第1および第2のデータを比較して前記パイプにお
ける応力の変化による透磁率の変化を検出し、穿孔内で
動けなくなつた点の場所を画定する手段と、 を有する前記装置。 2、特許請求の範囲第1項記載の装置であつて、前記第
1のコイルは前記第2のコイルから約6インチ(15.
24cm)離れて配設されている前記装置。 3、特許請求の範囲第2項記載の装置であつて、前記交
番周波数は約130Hzである前記装置。 4、特許請求の範囲第1項記載の装置であつて、前記パ
イプに応力を加えたり解除する前記手段は穿孔上部に配
設された掘穿機械のクラウンブロックを有している前記
装置。 5、強磁性パイプ部分が穿孔を掘穿するべく穿孔内に配
設され、穿孔に沿つて穿孔内のある点で設けられている
形式のものであつて、穿孔内における掘穿パイプの動け
なくなつた点の場所を検出する改良された方法であつて
、 穿孔内に配設された掘穿パイプ内を降下して前記パイプ
の透磁率を感知するワイヤ線器具を設け、前記器具で交
番周波数の磁束を発生して前記掘穿パイプに前記磁束を
誘導し、 前記器具の受信コイルで前記掘穿パイプの渦電流から発
生する磁束信号を掘穿パイプの透磁率を表す信号として
受信し、 前記穿孔内を掘穿パイプに沿つて前記器具を移動して応
力を加えられていない状態における前記パイプの第1の
透磁率データを発生し、 前記穿孔内を掘穿パイプに沿つて前記器具を移動して応
力を加えられている状態における前記パイプの第2の透
磁率データを発生し、 前記第1および第2の透磁率データを比較して前記穿孔
内のパイプの動けなくなつた点を表す透磁率の変化を検
出する。 ステップを有する前記方法。 6、特許請求の範囲第5項記載の方法であつて、前記第
1のデータを発生するステップは、前記動けなくなつた
点の穿孔内の深さを算定し、前記動けなくなつた点より
上方の掘穿パイプのおおよその重量を計算し、前記穿孔
内のドリルストリングに上方力を印加して前記動けなく
なつた点上の掘穿パイプにかかるすべての圧縮力を実質
的に取り除くステップを有する前記方法。 7、特許請求の範囲第6項記載の方法であつて、前記第
2のデータを発生するステップは、前記穿孔内のドリル
ストリングに圧縮力を加えて前記動けなくなつた点の掘
穿パイプ部分の応力を増大し、該動けなくなつた点上に
集中して加えられる応力の検出を容易にするステップを
有する前記方法。 8、特許請求の範囲第6項記載の方法であつて、前記第
2のデータを発生する前記ステップは、前記穿孔内のド
リルストリングに捻り負荷を加えて前記動けなくなつた
点の掘穿パイプ部分に高い捻り応力を与え、該動けなく
なつた点上に集中して加わる応力の検出を容易にするス
テップを有する前記方法。 9、特許請求の範囲第5項記載の方法であつて、前記器
具を設ける前記ステップは、非磁性外側ハウジング内に
第1および第2のコイルを設けて、前記掘穿パイプ部分
に磁束を発生し受信し、前記掘穿パイプの透磁率を表す
掘穿パイプ内における磁束の変化に応答する信号を発生
するステップを有する前記方法。 10、特許請求の範囲第9項記載の方法であつて、前記
器具内に第1および第2のコイルを設けるステップは、
更に前記コイルを互いに約6インチ離して配設し、前記
第1のコイルを約130Hzの周波数で励磁するステッ
プを有する前記方法。 11、掘穿パイプの第1および第2の透磁率データが該
掘穿パイプを降下する器具によつて発生する形式であつ
て、掘穿パイプが穿孔内で動けなくなつた場所を検出す
る改良されたワイヤ線器具であつて、 前記器具内に配設され、前記穿孔内のパイプの側壁に誘
導するように交番周波数の磁束を発生して該パイプ側壁
内に渦電流を発生する第1の励磁コイルと、 前記駆動コイルから間隔をあけて配設され、前記掘穿パ
イプ内に流れる渦電流によつて発生する磁束信号を受信
する受信コイルと、 前記パイプ壁内に誘導される渦電流および渦電流から発
生する磁束の特性を表すデータ信号を発生する手段と、 前記第1および第2のデータを比較して前記パイプ壁の
透磁率の変化を検出し、これにより動けなくなつた点の
場所を画定する手段と、 を有する前記器具。 12、特許請求の範囲第11項記載の装置であつて、前
記第1および第2のコイルは互いに約6インチ(15.
24cm)離れて配設され、第1のコイルは約130H
zの周波数で励磁されている前記装置。 13、特許請求の範囲第11項記載の装置であつて、前
記データ信号発生手段は、パイプ壁内の渦電流の流れに
よつて発生する受信された磁束の大きさの特性の信号を
発生する前記装置。 14、特許請求の範囲第11項記載の装置であつて、前
記データ信号発生手段は、パイプ壁内の渦電流の流れに
よつて発生する受信された磁束と励磁コイルによつて発
生された磁束との間の位相差の特性を有する信号を発生
する前記装置。 15、特許請求の範囲第12項記載の装置であつて、更
に穿孔内の掘穿パイプの部分を分離する手段を有し、該
手段は前記器具に隣接して配設され、前記動けなくなつ
た点の付近で前記掘穿パイプを分離するようになつてい
る前記装置。
[Scope of Claims] 1. A device for detecting a location where a ferromagnetic pipe section becomes stuck in a borehole by measuring magnetic permeability, the device comprising: a first device that generates a magnetic flux at an alternating frequency in the pipe; a second coil for receiving a magnetic flux signal from the pipe and generating magnetic permeability data for the pipe; means for stressing and releasing stress from the pipe in the stuck region; means for recording first and second magnetic permeability data of the pipe when the pipe is in a first unstressed state and when the pipe is in a second stressed state; and means for comparing second data to detect changes in magnetic permeability due to changes in stress in the pipe to define the location of a point stuck within the borehole. 2. The apparatus of claim 1, wherein the first coil is approximately 6 inches (15.5 inches) from the second coil.
24 cm). 3. The device according to claim 2, wherein the alternating frequency is about 130 Hz. 4. The apparatus of claim 1, wherein said means for applying and releasing stress on said pipe comprises a crown block of a drilling machine disposed above the borehole. 5. A ferromagnetic pipe section is placed in the borehole to drill the borehole, and is of the type provided at a point along the borehole within the borehole, such that the boring pipe cannot be immobilized within the borehole. An improved method for detecting the location of lost spots, comprising: providing a wire instrument that descends within a bore pipe disposed within a borehole to sense the magnetic permeability of said pipe; generating a magnetic flux to induce the magnetic flux in the boring pipe; receiving a magnetic flux signal generated from the eddy current in the boring pipe with a receiving coil of the device as a signal representing the magnetic permeability of the boring pipe; moving the instrument along a drilled pipe within the borehole to generate first magnetic permeability data for the pipe in an unstressed state; moving the instrument along the drilled pipe within the borehole; generating second magnetic permeability data for the pipe under stress; and comparing the first and second magnetic permeability data to represent a point at which the pipe in the borehole becomes stuck. Detect changes in magnetic permeability. Said method comprising the steps. 6. The method according to claim 5, wherein the step of generating the first data calculates the depth of the stuck point within the borehole, and the depth from the stuck point is calculated. calculating an approximate weight of the upper bore pipe and applying an upward force to the drill string in the borehole to substantially remove all compressive forces on the bore pipe above the stuck point; The method comprising: 7. The method according to claim 6, wherein the step of generating the second data includes applying a compressive force to the drill string in the borehole to determine the length of the borehole pipe at the stuck point. said method, comprising the steps of: increasing the stress on said stuck point; and facilitating the detection of the concentrated stress on said stuck point. 8. The method according to claim 6, wherein the step of generating the second data includes applying a torsional load to the drill string in the borehole to determine the length of the borehole pipe at the stuck point. The method comprises the steps of applying high torsional stress to the part and facilitating the detection of stress concentrated on the stuck point. 9. The method of claim 5, wherein the step of providing the device includes providing first and second coils within a non-magnetic outer housing to generate magnetic flux in the bore pipe section. and generating a signal responsive to a change in magnetic flux within the bore pipe representative of the magnetic permeability of the bore pipe. 10. The method of claim 9, wherein the step of providing first and second coils within the device comprises:
The method further comprises arranging the coils about 6 inches apart from each other and energizing the first coil at a frequency of about 130 Hz. 11. An improvement for detecting a location where the boring pipe becomes stuck in the borehole, wherein the first and second magnetic permeability data of the boring pipe are generated by an instrument lowering the boring pipe. a wire line device disposed within the device and generating an alternating frequency magnetic flux to induce eddy currents in the side wall of the pipe within the borehole; an excitation coil; a receiving coil spaced apart from the drive coil for receiving magnetic flux signals generated by eddy currents flowing in the bore pipe; means for generating a data signal indicative of a characteristic of magnetic flux generated from eddy currents; and detecting a change in permeability of the pipe wall by comparing said first and second data, thereby determining the point of the stuck point. and means for defining a location. 12. The apparatus of claim 11, wherein the first and second coils are approximately 6 inches (15.
24cm) apart, and the first coil is approximately 130H
Said device being excited at a frequency of z. 13. The apparatus of claim 11, wherein the data signal generating means generates a signal characteristic of the magnitude of the received magnetic flux generated by the flow of eddy currents in the pipe wall. Said device. 14. The apparatus according to claim 11, wherein the data signal generating means comprises a received magnetic flux generated by the flow of eddy currents in the pipe wall and a magnetic flux generated by the excitation coil. said device for generating a signal having the characteristic of a phase difference between said device; 15. The apparatus of claim 12, further comprising means for separating the portion of the drilled pipe within the borehole, said means being disposed adjacent said device and said means for separating said portion of said immobilized pipe. said device adapted to separate said bore pipe in the vicinity of a point at which said bore pipe is separated;
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