JPS62159038A - 穿孔ケ−シング診断装置 - 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】 伎監分更 本発明は、大略、長尺ケーシングの状態を診断する装置
に関するものであって、特に、金属パイプの如き長尺ケ
ーシングの電気的状態を診断し且つ検査する診断装置に
関するものである。更に詳細には、本発明は、陰極保護
（ｃａｔｈｏｄｉｃ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）を評価し
且つケーシングの腐食速度測定を行う為に、地中内に延
在する穿孔内に嵌入されている長尺の穿孔ケーシング内
に挿入可能な穿孔ケーシング診断装置に関するものであ
る。

丈米五皿 金属パイプ又はケーシングが穿孔内に嵌入される場合、
その穿孔内に存在する流体が腐食性のものであると、そ
の金属は腐食しがちとなる。地下には幾つかの異なった
地層が存在しているので。

ケーシングの異なった部分の間に大規模電気化学セルが
形成されることがあり、成る領域においては、正味電流
が地層からケーシング内に流れ込み、一方その他の領域
では、正味電流がケーシングから流れ出し地層に流れ込
む、その場合、金属イオンがケーシングから離脱する箇
所では、ケーシングは次第に腐食することとなる。この
様な腐食の速度は１１７年のオーダであり、それはμＡ
／ｃｄの単位での流出電流に比例すると言われている。

この電気化学腐食はケーシングから流出する電流から発
生するので、ケーシングの全長に渡って正味電流がケー
シングに流入する様な電位にケーシングを維持すること
によって腐食を防止することが可能である。この為に、
屡々、陰極保護が使用される。陰極保護は従来公知であ
り、これは電気化学セルを陰極とさせることによって金
属を電気化学腐食から保護する技術である。陰極保護は
地中内に延在する穿孔内に嵌入された金属ケーシングに
対して従来も今も使用されている。

この様な陰極保護が必要とされているかを決定するか又
は特定のケーシングに適用されている陰極保護を評価し
及び／又は最適化する為に、ケーシングの長手方向に沿
ってのケーシング電位分布を測定する。この場合、典型
的に、複数個の電極を具備したダウンホール装置を、地
表上に位置されている測定ユニット乃至は装置へ接続さ
れている長いケーブルに懸架されてケーシング内に挿入
させ、該ダウンホール装置をケーシングに沿って移動さ
せる地表にある測定装置によって測定を行う。この場合
、ケーシングに接触している電極の何れか２つの間の電
位差情報は、ダウンホール装置を地表の測定装置へ接続
させている長いケーブルを介して地表にある測定装置へ
伝達されねばならないので、該情報はノイズを拾ったり
クロストーク等の種々の理由によって劣化される傾向と
なる。更に、該情報は、又、長尺ケーブルに沿っての及
びダウンホール装置内の接続や地表での熱起電力即ち熱
ＥＭＦによって悪影響を受ける。ケーブルの影響、特に
熱起電力効果の影響、を可及的に取り除く為に、ここに
引用によって本明細書に導入する１９８５年１１月１日
に出願された特許出願筒６０−２４４２１７号に記載さ
れている如く、ケーブルの影響を差し引く為にダウンホ
ール装置内にリレースイッチを設けることが提案されて
いる、この提案された技術は収集されたデータの品質を
著しく改善することを可能とするものであるが、測定装
置は地表に位置されているので、依然として長尺のケー
ブルを介して測定を行うことが必要である。測定が地表
で行われる限り、長尺ケーブルを介しての遠隔測定の場
合に発生するクロストークやノイズの問題の為にデータ
を平均化したり積分したりすることが必要となり、その
為に測定時間が長くなる。

上述した如く、ケーシングの長手軸に沿って電位差測定
を行う為に、典型的に、ダウンホール装置にはダウンホ
ール装置の長手軸方向に沿って互いに離隔して複数個の
電極が設けられている。従って、通常１円周方向には顕
著な電位差又は電流が存在しないと仮定されるか、又は
それは単に無視されている。１９６５年９月２１日にＭ
ａｒｓｈ　ａｔａｌ、に発行された米国特許第３，２０
７，８９１号は、円周方向に配設した複数個の電極を具
備するダウンホール装置を開示している。然し乍ら、こ
の特許は、複数個の電極を同一の単一円周で複数個の電
極を配設することを示唆しているに過ぎず、それは長手
軸方向における電位差又は電流成分を無視している。更
に詳説すると、この特許はパイプの厚さ及び金属損失領
域の識別に関するものであって、それは他の電極から電
流を注入して電位差を測定し円周方向の抵抗測定又は２
つの抵抗測定の比較を与えるだけのものである。この特
許では、それ自身の価値ある特性として、又は自然電流
又は外部的に印加した電流を測定する目的の為に電位差
を測定するものではない。

従って、電位差又は電流は長手軸方向と円周方向の両方
の成分を持つ場合があるにも拘らず、何れの従来技術も
長手軸方向のみ又は円周方向のみの何れかにおいて測定
を行うのみであるから、採取された電気的特性データの
信頼性を充分に保証することは不可能である。

且−敗 従って、本発明の主要な目的とするところは、上述した
如き従来技術の欠点を解消し、穿孔ケーシング等のケー
シングを診断する改良した装置を提供することである。

本発明の別の目的とするところは、穿孔ケーシング等の
ケーシング内に挿入させることが可能であり且つその中
に配設された測定装置を具備する改良したケーシング診
断装置を提供し１局所的且つ直接的にダウンホール測定
を行うことを可能とすることである。

本発明の更に別の目的とするところは、ケーシングの長
手軸方向のみならずその円周方向においても本診断装置
を挿入させたケーシングの所定の電気的特性の測定を行
うことが可能な改良したケーシング診断装置を提供する
ことである。

本発明の更に別の目的とするところは１局所的腐食速度
を高精度で且つ高速度で決定することの可能な改良した
ケーシング診断ダウンホール装置を提供することである
。

本発明の更に別の目的とするところは、ブライン、即ち
塩分濃度の高い水等の比較的導電性が高い井戸液体内に
浸漬させて測定を行うことを可能とする改良したケーシ
ング診断ダウンホール装置を提供することである。

盈−蔑 本発明の１側面に拠れば、大略魚雷の形状をしたケーシ
ング診断ダウンホール装置が提供され、それは、長尺の
ケーシング内に挿入することが可能であり且つケーシン
グ上の２つの点の間の電気的インピーダンスや、電位差
や、ケーシング抵抗等のケーシングの所定の電気的特性
を直接測定するものである。この様な直接的測定を可能
とする為に１本ケーシング診断ダウンホール装置は、そ
の内に内蔵して測定装置を具備しており、該測定装置は
、典型的に、増幅器回路とアナログ−デジタル変換器と
を具備している。本ダウンホール装置は、又、複数個の
電極を有しており、それらは電極がハウジング内の所定
の空間内に受納される後退位置と電極がケーシングと強
制的に接触される前進位置との間をハウジングに対して
移動自在である様にハウジングに装着されている。本ダ
ウンホール装置内の測定装置は、スイッチによって電極
に接続され、ケーシングに接触している任意の選択した
２つの電極の間の少なくとも１つの所定の電気的特性を
測定し、且つ、測定値をデジタルデータへ変換した後に
、ｍ定装置はそのデジタルデータをコンピュータを具備
する地上の処理システムへケーブルを介して伝送する。

この様に、本発明のこの側面に拠れば、ケーシング上の
２つの点の間の所望の局所的な電気的特性の測定は直接
的且つ局所的に行われ且つ測定データはデジタルデータ
の形態で長尺のケーブルを介して地表の処理装置へ伝送
されるので、測定中のクロストークの問題は完全に解消
されている。

長尺のケーブルは測定装置用の相互接続線としてではな
くデータ伝送線として使用されているので、ケーブルに
沿っての熱起電力が迅速にドリフトしたり又は変動した
としても測定が悪影響を受けることは無い、更に、たと
えケーブルに沿っての電位差が測定すべき信号、即ちケ
ーシング上の２つの選択した点の間の電位差と比較して
大きくとも。

測定が悪影響を受けることはない。本発明の好適実施例
においては、ダウンホール装置と地表処理装置との間の
データ伝送はデジタル的に行うことが可能であり、且つ
耐ノイズ特性は著しく向上される。上述した如く、本発
明においてはクロストークは最早問題ではないので、２
対以上の電極が与えられる場合には測定を並列して行う
ことが可能である１本発明に拠れば、ケーブルノイズ及
びドリフトは問題ではないので、個々の測定をより少な
い平均化ステップ又は積分ステップでより短時間に行う
ことが可能である。このことは、クロストーク問題がよ
り厳しいケーシング抵抗測定ステップの場合に特に言え
ることである。

本発明の好適実施例においては、ダウンホール装置内に
設けられる測定装置の増幅器回路は２段構成を持ってお
り、各段は、主り、Ｃ，増幅器と該主り、Ｃ，増幅器の
大きな増幅器オフセット電圧を自動的に相殺させる為の
負のフィードバックループとを具備するリセット安定化
演算増幅器（ｒｅｓｅｔ　５ｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｏｐ
ｅｒａｔｉｏｎａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）を有してい
る。該フィードバックループは、該主り、Ｃ。

増幅器のオフセット電圧をサンプルするサンプル手段と
、そのようにサンプルされたオフセット電圧を一時的に
保持する保持手段とを有しており。

該オフセット電圧は次いで減算を行う為に該主り。

Ｃ３増幅器への入力として供給される。好適には。

該保持手段は、フィードバックループと基準電圧（通常
は接地）との間に接続されているコンデンサを有してお
り、該サンプル手段はスイッチ及び該主り、Ｃ，増幅器
の出力と保持用コンデンサとの間のフィードバックルー
プ内に直列接続されているＡ、Ｃ，オフセット増幅器を
有している６該、ｌ　Ｃ，増幅器は、Ｄ、Ｃ，増幅器に
２つのコンデンサを直列接続して構成されている。好適
には。

該測定装置は、更に、選択した電極間に所定の電流を供
給する為の少なくとも１個の電流源を有しており、それ
により電極とケーシングとの間の接触抵抗を測定するこ
とを可能としている。接触抵抗の情報は採取したデータ
の品質制御（ｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌ）として好
適に使用することが可能である。

本発明の別の側面に拠れば、ダウンホール装置の長手軸
方向に互いに離隔してハウジングに設けられた複数個の
アーム組立体を有するケーシング診断ダウンホール装置
が提供される。各アーム組立体は、半径方向へ回動自在
な複数個のアームを有しており、その各々のアームはそ
の上に電極を担持している。この場合に、複数個の電極
は異なった軸方向高さで且つ１つの軸方向高さにおいて
異なった円周位置に配設されている。この様な軸方向及
び円周方向に配設されたマルチ電極システムは高信頼性
のデータとさせ且つ記録精度を高めることを可能とさせ
る。

注意すべきことであるが、成る１つの深さ即ちダウンホ
ール装置に沿っての同一の軸方向位置において複数個の
電極を設けることにより、円周方向の電位差測定を行う
ことを可能とするにの様な円周方向測定は、ケーシング
を回る電流の流れを示しており、その際に局所化された
腐食を識別する。４個以上の電極を同一の軸方向位置に
配設した場合に可能となる円周方向の抵抗測定と一緒に
した場合には、これらの円周方向の電流を計算すること
が可能である。これはそれ自身で有用な情報であり、即
ち腐食を可及的に局所化させると共に定量化させ、且つ
軸方向測定から派生される腐食速度に対しての品質制御
として有用である。

更に注意すべきことであるが、本発明の電極は又異な、
った複数個の軸方向間隔で配設されているということで
ある０種々の軸方向間隔を有することによって異なった
分解能が与えられる。例えば。

ケーシング内の電流が大きい場合には、小さな間隔での
測定は高分解能を与える。ケーシング内の電流が小さい
場合には、大きな間隔での測定は。

小さな間隔に対しての信・号レベルが低すぎる場合には
許容可能な精度を与える。更に、電極を軸方向のみなら
ず円周方向にも異なった位置に配設させることによって
、充分な数の電極を設けることによって、ケーシング上
の任意の２点間の電位差及びケーシング内を任意の方向
へ流れる電流を測定することが可能である。更に、この
マルチ電極配列によって２つ以上のデータを同時的に採
取することが可能である０例えば、同じ軸方向間隔での
２つ以上の電極に対して行った並列測定を品質制御とし
て使用することが可能である。その上、異なった円周位
置であるが同一の軸方向位置においての同一の間隔での
異なった軸方向測定の間の差異は局所的腐食の指標とし
て使用することが可能である。

マルチ電極測定の別の利点は、電極の接触状態が不良で
ある場合に有効なデータ記録の確立が向上されるという
ことである。４つの電極を持ったダウンホール装置の場
合、単一の電極が良好な接触をなす確立をＰとすると、
有効な測定値を記録する確立はＰ４である。各々の組が
同一の軸方向位置において円周方向に配列されている３
個の電極を具備している４組の電極を４つの異なった軸
方向位置に設けたダウンホール装置の場合に、上部と下
部レベルの各々の３個の電極を互いに短絡させた場合で
２つの中間レベルの各々の３個の電極を互いに電気的に
分離させた場合において、３つの測定の１つが有効であ
る確立は（１−（１−Ｐ）”）”　（１−〇−ｐ”）”
）である。勿論、２つの中間レベルの各々の３個の電極
の全てを短絡させると、単一の測定が有効である確立は
一層高く、即ち（１−（１−Ｐ）’）’である。

本発明の更に別の側面によれば、電極が前進位置へ移動
された時にケーシングと接触される所定の部分を除いて
各々が電気的絶縁物質で包囲されている複数個の電極を
具備するケーシング診断ダウンホール装置が提供される
。この様な包囲型構造は、導電性又は絶縁性の何れの種
類の流体中に浸漬さ九でいる場合においても、本装置を
使用することを可能としている。ケーシングは、屡々、
ブラインの如き比較的導電性の流体で充填されている。

この場合であっても、包囲型構造の電極を持った本装置
は何等問題無く好適に使用することが可能である。この
電気的に絶縁性の物質は、各電極上にコーティングの形
態又はモールディングの形態で設けることが可能である
。一方、又は。

付加的に、この絶縁物質は、対応する電極を被覆しスリ
ットを持った別体のパッカー乃至は被覆体の形態で形成
することが可能である。

注意すべきことであるが、各電極は好適には単一体要素
として構成される。この単体とする特徴は電極内に接触
電位を何等発生することが無いという利点を提供する。

更に好適には各電極を単一金属から構成することであり
、何故ならばこれも又いずれの導電性流体が電極と接触
したとしても電極内に何等ガルバニックセルが形成され
る可能性を除去するからである。更に、各電極をその電
極が接触されるケーシングの物質と類似又は同一の物質
で構成することが好適であり、そうすることによって、
何等かの導電性流体が電極に接触したとしてもケーシン
グと電極との間にガルバニックセルが形成されることが
防止される。

次に、添付の図面を参考に、本発明を実施例に即して詳
細に説明する。

第１ａ図及び第１ｂ図を参照すると、本発明の１実施例
に基づいて構成されたケーシング診断ダウンホール装［
１が概略示されている。図示した如く、穿孔ケーシング
３が地中２内に延在しており、大略魚雷形状をしたダウ
ンホール装置１がケーブル４によって懸架されてケーシ
ング３内に挿入されている。理解すべきことであるが、
ケーブル４は各々が絶縁物質で被覆されている複数個の
導体及び高強度ワイヤを有する複合ケーブルである６図
示していないが、ケーブル４は上方向へ延在しており、
地表に位置されている地表処理装置（不図示）に接続さ
れている。第１ｂ図の右側に示した如く、ダウンホール
装置１はその長手軸に沿って複数個の部分を有している
。即ち、ダウンホール装置１は、その頭部にヘッド５を
有しており、それにケーブル４が機械的に接続されてい
る。

更に、分離アダプタ６が設けられており、それはダウン
ホール装置１をケーブル４から電気的に分離させており
、その際にダウンホール装置１とケーブル４との間、又
ケーブル４がケーシング３に接触する場合にはダウンホ
ール装置１とケーシング３との間に何等かのガルバニッ
ク結合が形成されることを防止している。

ダウンホール族［１は又分離アダプタ６の次に遠隔測定
通信カートリッジ７を有している。遠隔測定通信カート
リッジ７は、ダウンホール装置１と地表装置との間の通
信を行う為にケーブルを介して地表にある地表袋Ｗｌ（
不図示）に電気的に接続されている。ダウンホール族Ｗ
１は又エレクトロニクスカートリッジ８と前置増幅器モ
ジュール９を有しており、これらは後に詳述する如く、
所望の電気的特性を直接的に測定する測定装置を画定す
る種々のエレクトロニクス及び電気要素を包含している
。ここでは、測定されたアナログデータが処理され且つ
デジタルデータに変換されて、そのデジタルデータはケ
ーブル４を介して遠隔測定通信カートリッジ７から地表
装置（不図示）へ上方向へ伝送される、ということを注
記するだけで充分である。

ダウンホール装置１にはアーム作動部１ｏが設けられて
おり、それは互いに距離りだけ等間隔で離隔して４つの
異なった軸方向位置に配設されている同一構造の４個の
アーム組立体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを有して
いる。これらのアーム組立体１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、
１２ｄは構造が同一であるので、上部アーム組立体１２
ａに関してのみ説明をし、異なった英小文字を有する同
一の番号は異なったレベル即ち高さを表している。

好適実施例においては、距離りは約２フイート（０，６
ｍ）に設定しであるが１本発明はこの特定の距離に制限
されるべきものではない、注意すべきことであるが、図
示例においては、各アーム組立体、例えば１２ａ、は３
個のアーム副組立体１２ａ□、　１２　ａｃｔ　１２　
ａｓを有しており、それらは同一の軸方向位置において
円周方向に配列されており、且つそれらは、該アーム副
組立体、例えば１２　ａｌ、　１２　Ａ２．１２　ａｃ
ｔが、第１ａ図に示した如くダウンホール装置１のハウ
ジングに画定した夫々の凹所内に挿入される後退位置と
。

第１ｂ図に示した如くアーム副組立体１例えば１２　ａ
ｌ、　１２　ａ、、　１２　ａ、、が半径方向外側へ位
置されてそれらの上に担持されている対応する電極Ａｌ
、Ａ２．Ａ３がケーシング３の内側周面と抑圧接触され
る前進位置との間を半径方向へ回動することが可能であ
る。従って、第１ａ図は閉止状態を示しており、全ての
電極Ａ乃至りがダウンホール装置１に近接してそこに画
定された夫々の凹所内に収納される後退位置に位置され
ており、ダウンホール装置１はケーシング３に沿って垂
直に移動させることが可能である。一方、第１ｂ［！１
は、開放状態を示しており、全ての電極Ａ乃至りは半径
方向外側へ移動されてケーシング３の内側周表面に対し
て押圧される前進位置に位置されている１図面の簡単化
の為に第１ａ図及び第１ｂ図には示していないが、注意
すべきことは１本発明の好適実施例においては、各アー
ム組立体１２ａ。

１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはスプリング手段を有しており
、それは、後述する如く、前進位置を取る傾向を与える
様に関連するアーム組立体を通常バイアスさせている。

更に注意すべきことであるが、ダウンホール装置１を第
１ｂ図に示した如く開放状態に設定したとしても、ダウ
ンホール装置１は、所望により、電極Ａ乃至りをケーシ
ング３の内側表面に沿って摺動させてケーシング３に沿
って垂直方向へ移動させることが可能である。

アーム作動部１０は又４本の駆動シャフト１４ａ、１４
ｂ、１４ｃ、１４ｄを有しており、これらは油圧ジヤツ
キ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに夫々操作結合され
ている。後に更に詳述する如く、これらの油圧ジヤツキ
１３ａ乃至１３ｄは、油圧発生部１１からアーム作動部
１０に沿って延在する油圧配管を介してダウンホール装
置１の底部に設けられている油圧発生部１１内に配設さ
れておリモータやポンプ等を具備する油圧制御装置に油
圧接続されている。注意すべきことであるが、油圧発生
部１１は又エレクトロニクスカートリッジ８とも動作接
続されており、従って油圧の作動及び不作動はケーブル
４を介して地表にある地表装置から供給される制御信号
に従って制御される。

従って、理解すべきことであるが、アーム組立体１２ａ
乃至１２ｄが、通常、開放位置へ向けてスプリング付勢
されている場合において、油圧発生部１１が不作動とさ
れると、アーム組立体１２ａ乃至１２ｄは半径方向外側
へ移動されて第１ｂ図に示した如く開放位置を取る。一
方、油圧発生部１１が作動されると、アーム組立体１２
ａ乃至１２ｄは半径方向内側へ移動されて第１ａ図に示
した如く後退位置を取る。

次に、第２図乃至第４図及び第５ａ図乃至第５Ｃ図を参
照して、アーム組立体１２ａ乃至１２ｄ。

特に１２ａの構成に付いて以下詳細に説明する。

第５ａ図乃至第５ｃ図から最も良く理解される如く、注
意すべきことは、アーム組立体１２ａは３個の同一のア
ーム副組立体１２　ａｌ、　１２　ａ、、　１２ａ、を
有しており、それらはダウンホール装置１の長手軸方向
中心線の回りに等角度間隔、即ち１２ｏ＠間隔で円周方
向に配列されている。アーム副組立体１２　ａｌ、　１
２　ａ、、　１２　ａ、は構成が同一であるから、以下
アーム副組立体１２ａ１のみに付いて詳細に説明する。

他の２個のアーム副組立体１２ａ２及び１２ａ３の対応
する要素は、夫々、「２」及び「３」の脚字を付して表
しである。

アーム副組立体１２ａ工は、一対の長寸従動アーム２０
ａ□、２Ｑａ、を有しており、それらは夫々枢支点２１
　ａｌ、　２１　ａｌでダウンホール装置１のハウジン
グ乃至は本体１ａに枢支されいる。更に、アーム副組立
体１２ａ□は、短寸従動アーム２２ａ０と短寸駆動アー
ム２２　ａｉ’　とを有しており。

これらは、夫々、枢支点２３　ａ、、　２３　ａ□でハ
ウジング１ａに枢支されている。更に、アーム副組立体
１２ａ□は電極支持プレート２４ａ１を有しており、そ
れは、夫々、枢支点２５ａ□、２６ａ、。

２６ａ１において従動及び駆動アーム２０ａ、、２２ａ
□、２２ａ□′の前方端部に回動自在に接続されている
。枢支点２１　ａｌ、　２３　ａｌ、　２５　ａ□。

２６ａ□は一緒となって平行四辺形を画定しているので
、電極支持プレート２４ａ工は、従動及び駆動アーム２
０ａ工、２２ａ、、２２ａ１’が枢支点２１　ａ、、　
２３　ａ□回りを連動して回動したとしても、ダウンホ
ール装置１の長手軸と常に平行に支持される。後に更に
詳述する如く、電極支持プレート２４ａ□は、半径方向
外側へ突出する様に対応する電極Ａ１を支持しており、
且つ支持プレート２４ａ工によって支持されている電極
Ａ１の上表面は、アーム組立体１２ａがその前進位置に
設定された時にケーシング３の内側周面と接触する。

更に注意すべきことであるが、従動アーム２゜ａｌ及び
２２ａ□は単に伸長した形状であるが、駆動アーム２２
ａ工′は、大略、Ｌ字形状をしておりそれはその角度を
付けた部分でダウンホール装置１の本体１ａに枢支され
ている。上述した如く、Ｌ字形状をした駆動アーム２２
ａユ′の前方端部は電極支持プレート２４ａ工に回動自
在に接続されているが、他方の前方端部は駆動シャフト
１４ａ上に一体的に形成されている円周突起１５ａと係
合している。前述した如く、油圧ジヤツキ１３ａはハウ
ジングｌａに固着されており、該ハウジング１ａはその
中に部分的に駆動シャフト１４ａを受納しており、駆動
シャフト１４ａの前方端部はハウジング１ａ内に画定さ
れているガイド孔り６ａ内に摺動自在に受納されている
。従って、油圧がジヤツキ１３ａにかけられると、駆動
シャフト１４ａが外側へ突出し、従って駆動アーム２２
ａ□は第２図中において枢支点２３ａ、の回りを時計方
向へ強制的に回動され、その際にアーム副組立体１２ａ
１従って電極Ａ１を第３５に示した後退位置へ移動させ
る。・一方、アーム副組立体１２ａ□は又複合板バネ２
７ａ□を有しており、その基端部は固着手段２８ａ工に
よってハウジング１ａに固着されており又その前方端部
は、ローラ３０ａ□が回転自在に装着されているコネク
タ２９ａ□を介して電極支持プレート２４ａ１へ回動自
在に接続されている。従って、アーム副組立体１２ａ、
は、通常、バネ２７ａ□の力の下で第２図に示した如く
その前進位置へ向かって移動すべくバイアスされている
。従って、ジヤツキ１３ａにかけられている油圧が解除
されると、アーム副組立体１２ａ工は半径方向外側へ強
制的に移動されて第２図に示した前進位置をとる。従っ
て、理解される如く、第１ｂ図は、スプリング力によっ
てアーム組立体１２ａ乃至１２ｄの全てが強制的に半径
方向外側へ移動して電極Ａ乃至りの全てがケーシング３
の内側周表面に対して押圧されている状態を示している
。

図示例においては、ダウンホール装置１のハウジング１
ａには関連するアーム副組立体、例えば１２　ａｌ、　
１２　ａ、、　１２　ａ、と位置が対応して等角度間隔
で円周方向に配列されている３個の凹所が設けられてお
り、第３図及び第４図に示した如く後退位置にセットさ
れると、該アーム副組立体は夫々の凹所内に受納させる
ことが可能である。

アーム副組立体が全て後退位置にセットされると、全て
の電極Ａ乃至りはハウジング１ａの最も外側の周辺点に
関して半径方向内側に位置され、従って電極Ａ乃至りは
不所望の物体と不用意に係合することが防止される。更
に注意すべきことであるが、長寸アーム２０ａ１は短寸
アーム２２ａ工の内側に位置されており、従ってそれら
は互いに回動運動を干渉することが防止されている６第
４図及び第５ａ図乃至第５ｃ図に示した如く、ハウジン
グ１ａには一対の孔１ｂ、ｌｂが形成されており、そ中
にはピボット２１　ａｌ、　２１　ａ、が嵌合されてお
り、又一対の孔１ｃ、ｌｃも形成されていて。

その中にはピボット２３　ａｌ、　２３　ａ□が嵌合さ
れている。

第７図は、アーム作動部１０と油圧発生部１１との間の
油圧接続をブロック図で示しである６図示した如く、油
圧発生部１１は、油等の作動流体を所定量貯留する貯留
器４０と、該貯留器４０に接続されている安全弁４１と
を有している。油圧発生部１１には更に貯留器４０と流
体連結してポンプモータ４２と、安全弁４４と、ソレノ
イド弁４５と、制御弁４６と、圧力スイッチ４７とが設
けられている。逆止弁４３もポンプモータ１２の出口に
接続して設けられている６従って、ポンプモータ４２が
作動されると、貯留器４０内の油は圧力下においてアー
ム作動部１０内のジャック１３ａ乃至１３ｄの各々へ供
給され、従ってアーム組立体１２ａ乃至１２ｄは前述し
た如く閉止状態に設定される。一方、ポンプモータ４２
を停止した後、ソレノイド弁４５を開放、即ち油圧発生
部１１を不作動とさせると、バネ２７の復帰力の下で油
はアーム作動部１ｏから貯留器４０へ帰還される。然し
乍ら、注意すべきことであるが、図示例においては、ア
ーム組立体１２ａ乃至１２ｄの動作は油圧によって行わ
れているが、それは当業者等にとって自明な如く５機械
的、電気的、又は磁気的な方法で行うことも可能である
。

第６ａ図乃至第６ｄ図は、上述したダウンホール装置１
に好適に適用することの可能な電極組立体を示している
。図示した如く、電極組立体は包囲構造を持っており、
それは、例えばスチール製で大略プレート形状をしてお
りその上部中央部分を凹設した基体３１を有している。

好適にはＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ−Ｅｔｈｅｒ−Ｅｔｈｅｒ
−Ｋｅｔｏｎｅ）からなる底部絶縁体３４が基体３１の
上表面上に配置されており、三角形状の表面３２ａを持
った斧形状の電極３２が底部絶縁体３４上に載置されて
おり、従って電極３５はスチールの基体３１から電気的
に分離されている。注意すべきことであるが、電極３５
は他の図面に示した電極Ａ乃至りの任意の１つに対応し
ている。好適実施例においては、電極３５は好適にはビ
トン（Ｖｉｔｏｎ）からなる電気的絶縁物質で被覆され
ている。電極３２と一体的にソケットコネクタが設けら
れており、その上にはゴムブーツ３３が嵌合されている
。従って、電極３２は、ソケットコネクタ及び相互接続
線（不図示）を介してエレクトロニクスカートリッジ及
び前置増幅器エレクトロニスクス８及び９内に形成され
ている電気回路へ電気的に接続されている。更に、好適
にはビトンからなるパッカー３５が設けられており、そ
れは斧形状の電極３２を包囲している。パッカー３５は
切頭ピラミッド形状をしており、それには上部平坦面に
スリット３５ａが形成されており、従って電極３２が前
進位置に位置されてケーシング３に対して押圧された場
合に、斧形状をした電極３２の頂部表面３２ａはスリッ
ト３５ａを介してケーシング３の内側周面と接触するこ
とが可能である。

好適にはＰＩＪＫからなる一対のカバー３７及び３６が
、図示した如く、コネクタ及び電極部分上に位置されて
おり、これらのカバー３７及び３６は、底部絶縁体３４
内に形成された孔３４ａを介して基体３１内に形成した
螺設孔（不図示）内に螺着されている螺子３８によって
基体３１に固定されている。従って、明らかな如く、電
極３２は、所定の部分、即ち図示例においては頂部表面
３２ａを除いて、電気的絶縁性物質で包囲されており、
該頂部表面３２ａは電極３２がケーシング３に対して押
圧されるとスリット３５ａを介して露出され得る。上述
した実施例においては、電極３２は絶縁性物質で被覆さ
れており且つパッカー３５内に包囲されている。然し乍
ら、注意すべきことであるが、パッカー３５はコーティ
ングの有無に拘らず電極３５上にモールド成形させるこ
とが可能である。別法として、所望により、電極３５は
コーティング無しで単にパッカー３５内に設けることも
可能である。電極３２をコーティングする場合、その頂
部表面３２ａもコーティングされたままとすることが可
能であり、何故ならば、電極３２を最初にケーシング３
に対して押圧させた時に頂部表面３２ａ上のコーティン
グは除去されるからである。然し乍ら、頂部表面３２ａ
上にはコーティングを設けないことが望ましい。

次に、第８図を参照して、ケーシング診断ダウンホール
装置１の電気的構成に付いて説明する。

第８図において、８個の電極Ａ、Ｂ１−Ｂ５．Ｃ１−Ｃ
５，Ｄが示されている。理解される如く、Ａは最上段で
あり、Ｂは２番目に高い段であり、Ｃは３番目に高い段
であり、Ｄは最下位段である。

上述した如く、本実施例は、各段において円周方向に配
設して３個の電極、即ちＡｌ−Ａ３．Ｂ１−Ｂ５．Ｃ１
−Ｃ５，Ｄｉ−Ｄ３を有している。

然し乍ら、本実施例においては、最上段及び最下位段の
各々の３個の電極、即ちＡｌ−Ａ３及びＤｌ−Ｄ３は、
夫々、全て互いに短絡されている。

従って、第８図において、最上段及び最下位段に対して
は唯だ１つの電極Ａ及びＤのみを示しである。第８図に
示した電気的構成は、４個の同一の増幅器回路５１，５
２，５３．５４を有しており、それらの２つの入力端子
は、夫々、対をなす電極Ｂ１−Ｃ１，Ｂ２−Ｃ２，Ｂ５
−Ｃ５，Ａ−Ｄに接続されている。後に明らかにされる
如く、同一の増幅器回路５１乃至５４の各々は、基本的
に同一の構成である前置増幅器と主増幅器から構成され
る２段構造を持っており、且つ後に詳説するリセット安
定化演算増幅器を有している。増幅器回路５１乃至５４
の各々の最初の半分である前置増幅器部分は前置増幅器
エレクトロニクス部９内に位置されており、他の半分は
エレクトロニクスカートリッジ部８内に位置されている
。増幅器回路５１乃至５４の各々は対応する対の電極に
接続されているので、ケーシング３に対して押圧された
時に対応する対の電極間に存在する電位差は増幅器回路
５１乃至５４によって直接的に測定することが可能であ
る。

４個の増幅器回路５１乃至５４の全ては、それらの出力
端子をマルチプレクサ５７へ接続させている。エレクト
ロニクスカートリッジ部８内には更に別の増幅器回路５
５も設けられているが、これには高精度は必要ではない
ので従来の構成を有している。増幅器回路５５は２個の
入力端子を持っており、その間には抵抗Ｒが設けられて
いる。

又、その出力端子はマルチプレクサ５７に接続されてい
る。電流源５６が設けられており、それは抵抗Ｒの一端
に接続されており、これは電極とケーシングとの間の接
触抵抗又はケーシング抵抗を測定する時に選択した対の
電極へ既知の電流を供給する。マルチプレクサ５７の出
力端子は自動利得レンジャー５８を介してアナログ・デ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器５９へ接続されている。該レン
ジャー５８は測定サイクルの各ステップにおける異なっ
た測定モードに起因して非常に異なったレベルの信号を
信号レベルに応じて与えられた利得に対して同一の回路
によってデジタル化させることを可能としている。Ａ／
Ｄ変換器５９はバスを介してダウンホール装置バスイン
ターフェース（ＤＴＢ　　Ｉ／Ｆ）６Ｃ１接続されてお
り、該インターフェース６０は更に制御論理６１へ接続
されている。更に、ＤＴＢ　　Ｉ／Ｆ　　６０は遠隔測
定通信カートリッジ７に接続されており、それは又エレ
クトロニクスカートリッジ部８内の電源回路６２に接続
されると共に、ケーブル４を介して典型的にコンピュー
タを具備しており地表に設けられている地表処理装置５
０へ接続されている。

この様な電気的構成を有しているので、地表装置！５ｏ
内のコンピュータはケーブル４及び遠隔測定システムを
介してエレクトロニクスカートリッジ部８内の制御論理
６１へ命令を送り、該論理６１は次いで種々の制御信号
をエレクトロニクスカートリッジ部８内の種々の要素へ
供給して測定サイクルにおける種々のステップを制御す
る。種々のエレクトロニスク要素を動作させるのに必要
な電力は電源回路６２を介して地表装置５０から供給さ
れる０例えば、電位差測定を実施する場合、ケーシング
３と接触している２対の電極間に存在する電位差が直接
的にアナログ信号の形態で測定され、且つ対応する増幅
器回路５１，５２．５３又は５４によって増幅され、こ
の信号はデジタルデータに変換され、その後ケーブル４
を介して地表袋！！５ｏへ伝送される。この様に１本発
明のこの側面に従えば、所望の電気的特性は長尺のケー
ブル４を介して地表装置５０へ伝送される前に局所的に
直接的に測定され且つデジタル化されるので、測定は測
定されるべき電気的特性が比較的大きさが小さくとも、
高Ｓ／Ｎ比及び高精度測定を行うことが可能である。

注意すべきことであるが、穿孔ケーシングの診断の場合
には、測定は高温度、例えば最大的２００℃で行わねば
ならず、又温度は深さに応じて変化する。従って、何れ
の増幅器のオフセット電圧も大きく且つ診断作業の間に
著しく変化する。従って、このオフセットを相殺させる
ことが必要である。たとえ相殺したとしても、信号がオ
フセットと比較して小さい場合、Ａ／Ｄ変換器５９のダ
イナミックレンジは信号ではなくオフセットをカバーし
てしまうので測定は低精度のものとなる。

後に明らかにされる如く、フィードバックループを持っ
たリセット安定化増幅器を設けることによって、信号が
増幅器のダイナミックレンジをカバーする様になり高精
度で信号をデジタル化することが可能となり、その際に
Ａ／Ｄ変換器５９によって与えられるべきビット数を有
効に使用することを可能としている。即ち、温度変化に
起因する増幅器のオフセットは以下に説明するリセット
安定化増幅器構成によって効果的に取り除くことが可能
である。

次に、第１０図及び第１１図を参照して、増幅器回路５
１乃至５４の各々に使用されているリセット安定化演算
増幅器の構成及び動作特性を以下に詳細に説明する。第
１図は、２段増幅器回路５１乃至５４の各々の最初の段
として使用された場合のリセット安定化演算増幅器を示
しており、それは主り、Ｃ，増幅器Ａ１を有しており、
該増幅器Ａ１は一対の第１入力端子と、第２入力端子と
。

出力端子とを有している。増幅器Ａ１の一対の第１入力
端子は１点線で示した如く一緒にオン／オフ制御される
一対の入力スイッチＳＷ１を介して、対応する一対の電
極Ｘ及びＹ（図示例においては、ｘ−ｙはＢ１−Ｃ１，
Ｂ２−Ｃ２，Ｂ５−Ｃ５゜Ａ−Ｄの任意の対に対応して
いる）に接続されている。増幅器Ａ１の一対の第１入力
端子は又これらも一緒に動作される別の対のリセットス
イッチＳＷ２を介して通常接地である基準電圧へ接続さ
れている。増幅器Ａ１はその出力をその出力端子へ供給
し、該出力端子は第２段の主り、Ｃ，増幅器の入力端子
（即ち非反転入力端子）へ接続されており且つそれは更
に、第１０図に示した如く。

負帰還ループを介して増幅器Ａ１の第２入力端子へ接続
されている。

このフィードバックループは、増幅器Ａ１の出力端子か
ら増幅器Ａ１の第２入力端子へ直列接続されているサン
プリングスイッチＳＷ３を有しており、該サンプリング
スイッチＳＷ３は主り、Ｃ。

増幅器Ａ１によってその出力端子に発生されるオフセッ
ト電圧をサンプルする。更に、該フィードバックループ
は、サンプリングスイッチＳＷ３によってサンプルされ
たオフセット電圧を検知すると共に増幅する増幅器Ａ２
と、保持用スイッチＳＷ４と、保持用増幅器Ａ３とを有
している。更に、２個のコンデンサＣ□とＣ２が設けら
れており且つ夫々増幅器Ａ２の入力端子と出力端子に直
列接続されている。これらのコンデンサは、増幅器Ａ２
のオフセット電圧を取り除く為に必要である。Ｃ１と０
２とＡ２とは一体となってＡ、Ｃ，オフセット増幅器を
構成している。更に、保持用増幅器Ａ３の入力端子と接
地との間に接続して保持用コンデンサＣＨが設けられて
いる。この保持用コンデンサＣＨは、保持用スイッチＳ
Ｗ４のオン／オフ動作の間の帰還にＣ工、Ｃ２，Ａ２か
ら構成されるＡ、Ｃ，オフセット増幅器によって増幅さ
れた後に、主り、Ｃ，増幅器Ａ１からのオフセット電圧
を一時的に保持する。保持用コンデンサＣＨ内に一時的
にストアされるオフセット電圧は、この電圧に対してバ
ッファとして機能する保持用増幅器Ａ３を介して主り、
Ｃ，増幅器Ａ１の第２入力端子へ印加される。従って、
ケーシング３によっての一対の電極Ｘ及び７間で測定さ
れる電気的特性は主り、Ｃ，増幅器Ａ１で増幅すること
が可能であり、且つその増幅器オフセット電圧を有する
こと無しにその出力として供給される。何故ならば。

そのオフセット電圧は増幅器Ａ１において効果的に相殺
されているからである。

次に、特に第１１図を参照して、第１０図に示したリセ
ット安定化演算増幅器が如何にして動作して、主り、Ｃ
，増幅器Ａ１のオフセット電圧によって悪影響を受ける
こと無しにケーシング３によって一対の電極Ｘ及び７間
に存在する所望の電気的特性を測定するかに付いて説明
する。第１１図に示したタイミングチャートにおいて、
左側槽に示した記号は第１０図の回路内の同一の参照番
号を持った要素と対応している。最初に、スイッチＳＷ
Ｉ、ＳＷ３．ＳＷ４は全てオフであり、スイッチＳＷ２
はオンである。従って、増幅器Ａ１の一対の第１端子は
接地されている。その状態において、第１１図に示した
如く、主り、Ｃ，増幅器Ａ１はその出力端子にオフセッ
ト電圧ｈ工を供給する０次いで、サンプリングスイッチ
ＳＷ３がオンされると、このオフセット電圧ｈ１はサン
プルされ、且つ増幅器Ａ２によって増幅されて、且つす
ぐその後に、保持用スイッチＳＷ４がオンされ且つ保持
用コンデンサＣＨが増幅されたオフセット電圧によって
充電される。同時に、このオフセット電圧は増幅器Ａ３
を介して増幅器Ａ１の第２入力端子へフィードバックさ
れる。このフィードバックされるオフセット電圧は負方
向に増幅器Ａ１の第２入力端子へ印加されるので１元の
オフセット電圧ｈ１は減少される。次いで、所定の時間
経過後、保持用スイッチＳＷ４がオフされ、従って増幅
器Ａ３は保持用スイッチＳＷ４が次にオンされる迄の期
間に渡って保持用コンデンサＣＨ内にストアされている
オフセット電圧を印加し続ける。引き続き、サンプリン
グスイッチＳＷ３がオフされる。これは第１１図に示し
たオフセット期間を要約するものである。その後、一対
の入力スイッチＳＷＩがオンされ、且つ一対のリセット
スイッチＳＷ２がオフされる。従って、増幅器Ａ１はケ
ーシング３に沿って一対の電極Ｘ及び７間に存在する電
位差を取り込み、それは次いで増幅され且つ出力される
。これは測定期間に対応しており、その間にケーシング
３に沿って電極Ｘ及び７間に存在する所望の電位差の測
定が行われる。

次いで、一対の入力スイッチＳＷＩは再度オフされ、且
つ同時に、一対のリセットスイッチＳＷ２がオンされて
増幅器Ａ１の一対の第１入力端子を接地させ、従ってこ
れによりその出力端子に別のオフセット電圧り、、が供
給される。この一連のステップは何度も繰り返し行われ
、増幅器Ａ１からのオフセット電圧出力のレベルは次第
に減少し。

且つ究極的に非常に小さなり、／増幅器Ａ２の利得へ減
少される。

第９図は、本ダウンホール装置１の電気的構成を示して
おり、それは基本的に第８図のものと同じであるが、特
に電流源５６の構造に関して詳細に示しである。第９図
に示した如く、第８図の電流源５６は、実際には、４個
の電流源Ｉｉ乃至工。

を有している。更に、複数個の関連したスイッチＳ１乃
至Ｓ４及びＳ６乃至Ｓ１５が設けられている。更に、第
９図には、地表に位置したデジタル化装置６３がケーブ
ル４を介してダウンホール装置１に接続して示されてい
る。図示例においては。

電流源工、乃至Ｉ３は同一であり且つこれらはＬ＋ａＡ
の電流を供給する。一方、電流源工、はより大きな０．
５Ａの電流を供給する。電流の正確な値は重要ではなく
、本装置の機能に影響を与えること無しに変化させるこ
とが可能である。重要なことは、一方が他方よりも相対
的に小さいということである。

電流源工、は、接続する点線で示した如く一緒に動作さ
れる一対のスイッチＳｌ、Ｓｌが閉成され且つスイッチ
Ｓ１３が閉成されると、ケーシング３に沿っての一対の
電極Ｂ１及びＣ１間に１ｍＡの小さな電流を供給する。

これは、長手軸方向に配設した２個の電極Ｂ１とＣ１と
の間にケーシング３に沿って小さな軸方向電流を注入す
ることに対応する。注意すべきことであるが、スイッチ
Ｓ１２と８１３とは点線で結んであるから動作上関連し
ており、従ってスイッチＳ１３が閉成されると、スイッ
チＳ１２は開成し、且つスイッチＳ１３が開成すると、
スイッチＳ１２は閉成する。従って、一対のスイッチＳ
Ｌ、ＳＬが閉成している場合に、スイッチＳ１３が開で
従ってスイッチＳ１２が閉であると、電流源工□はケー
シング３に沿って一対の電極Ｂ１と８２との間に１ｍＡ
の電流を供給する。これは、電極Ｂ１と８２とが同一の
軸方向位置に位置されているので、ケーシング３上の円
周方向における小さな電流の注入に対応する。一方、ス
イッチ１１２が開であって一対のスイッチＳ２が閉成す
ると、電流源工２はケーシング３に沿って一対の電極Ｂ
２と０２との間に１ｍＡの電流を供給する。更に、スイ
ッチＳ１４と８１５とはその一方が開で他方が閉である
様に同時的に動作され、従って、一対のスイッチＳ３．
Ｓ３が閉成された場合に、スイッチＳ１４が開で従って
スイッチ５１５が閉であると、電流源工、はケーシング
３に沿ってその長手軸に電極Ｂ３とＣ３との間に１ｍＡ
の電流を供給する。一方、スイッチＳ３，８３が閉成さ
れる場合に、スイッチＳ１４が閉であり従ってスイッチ
Ｓ１５が開であると、電流源Ｉ３によって供給される電
流はケーシング３に沿って２個の電極Ｃ２と０３との間
を円周方向へ流れる。

増幅器回路５１は、上述した如く２段のリセット安定化
演算増幅器を有しており、その反転入力端子を２番目に
高い軸方向位置にある電極Ｂ１へ接続しており、且つそ
の非反転入力端子をスイッチＳ９へ接続している。従っ
て、スイッチＳ９がオフとなると、それは増幅器５１の
非反転入力端子を３番目の高さの軸方向位置における電
極Ｃ１へ接続しており、一方、スイッチＳ９がオンする
と、増幅器５１の非反転入力端子は２番目の高さの軸方
向位置における電極Ｂ２へ接続される。スイッチＳ１０
はスイッチＳ９と動作的に関連しており、第３増幅器回
路５３の反転入力端子は、スイッチＳ１０がオフの時は
電極Ｂ３へまたスイッチＳＩＯがオンの時は電極Ｃ２へ
接続され、一方増ＴＭ器回路５３の非反転入力端子は常
に電極Ｃ３へ接続されている。第２増幅器回路５２はそ
の非反転入力端子及び反転入力端子を、夫々、一対のス
イッチＳ１１．Ｓｌｌがオンかオフかに従って、夫々の
電極Ｂ２及びＣ２へ接続したりそれから切断されたりす
る。

第４増幅器回路５４は、その反転入力端子を３個の電！
Ａ１乃至Ａ３を共に短絡した組合せの電極Ａへ接続して
おり、更にスイッチＳ６及びケープル４を介して地表デ
ジタル化装Ｗ６３へ接続している。第４増幅器回路５４
の非反転入力端子は電極りへ接続されており、該電極り
も３個の電極Ｄｌ乃至Ｄ３を共に短絡したものである。

電流源Ｉ４は大きな電流０．５Ａを供給するものであり
。

それは抵抗Ｒと直列に接続されており、且つ一対のスイ
ッチ３４．３４が閉成されている場合に、ケーシング３
によって上部電極Ａと下部電極りとの間に０．５Ａの電
流を供給する。第９図に示した如く、地表装置はデジタ
ル化装置６３を有しており、夫々は一対の入力端子を持
っていて、その１つは基準電位源ＲＥＦＩへ接続され他
方の入力端子はケーブル４を介してＳ６へ接続されてい
る。

注意すべきであるが、地表装置は更に遠隔測定通信モジ
ュール５０ａを有しており、それはダウンホール装置１
の遠隔測定カートリッジ７と通信する為に地表装置５０
内に装着されている。更に理解すべきことであるが、全
てのスイッチＳ１乃至Ｓ４、Ｓ６、Ｓ９乃至Ｓ１５は制
御論理６１から供給される制御信号によって動作され、
該制御論理６１へはケーブル４を介して地表装置５ｏか
ら命令が供給される。

次に、上述した構成を持ったケーシング診断ダウンホー
ル装置１の動作を第１２図、第１３図。

第１４ａ図乃至第１４ｆ図、及び第１５図を参照して説
明する０図示例においては、ケーシング３上の２点間の
軸方向及び円周方向の電位差、ケーシング３上の２点間
の軸方向のケーシング抵抗、及び電極Ｂ、Ｃとケーシン
グ３との間の接触抵抗を選択した電気的特性として６ス
テツプ測定サイクルで測定する。この６ステツプサイク
ルは、第１２図及び第１３図、更に詳細には第１４ａ図
乃至第１４ｆ図に示した如＜　５ＴＥＰＯ乃至５ＴＥＰ
５を有している。一方、第１５図は測定動作における全
体的なステップのシーケンスを示している。

測定動作は、地表にある地表装置５０内のコンピュータ
システム（不図示）にストアされているソフトウェアに
よってトリガされ且つ制御される。

ダウンホール装置１がケーシング３内に下降され且つそ
れが移動している間は、データは記録されず、ソフトウ
ェアは連続して深さをチェックする。

ソフトウェアが所定の期間を越えて一定の深さを検知す
ると、それは６ステツプ測定サイクルの開始をトリガす
る。測定サイクルが完了すると、ソフトウェアはベルを
鳴動させて６ステツプ測定サイクルが完了したこと及び
ダウンホール装置１を別の深さへ移動させることが可能
であることを表示する。特に図示していないが、地表装
置５０は更にプリンタを有しており、それは６ステツプ
測定サイクルが完了する毎に測定結果をプリントアウト
し、更にプリンタは測定動作の前にオペレータによって
選択的に決定されている上限に基づいて接触抵抗測定に
対しての良好／不良電極接触状態をプリントアウトする
。この様な上限は次に採取したデータに基づいて改善さ
せることが可能である。従って、地表におけるオペレー
タは、ベルが鳴動することによって、何時ダウンホール
装置１を別の深さへ移動することが可能であるかを判別
でき、又オペレータは接触抵抗情報に従ってデータが良
好であるか又は不良であるかの表示が直ぐ得られる。ソ
フトウェアがデータ収集を完了し。

計算を行い、ベルを鳴動させ、且つ結果をプリントアウ
トすると、ソフトウェアは再度深さパルスのチェックを
開始する。深さの変化を検知すると。

深さチェックルーチンに入り、ダウンホール装置１が別
の深さに位置されたことを表す深さパルスの終了が発生
することを待つ。

注意すべきことであるが、種々の制御不能の理由から、
収集したデータにはオフセット又は不正確性が存在する
ことがある。従って、本発明の好適実施態様においては
、収集したデータを電極とケーシングとの間の接触抵抗
データに基づいてスクリーニングし、その結果、接触抵
抗データが派生された基準値と等しいか又はそれよりも
小さいことが判明したデータをデータ処理に使用する有
効なデータとして抽出する。即ち、金属ケーシングが腐
食していると、通常、ケーシングの表面上には少なくと
も部分的に腐食層が形成されている。

従って、たとえ電極をケーシングに対して押圧させたと
しても、比較的厚い腐食層の為に電極がケ−シング自身
と適切に電気的接触状態とされない場合がある。この様
な場合、電極とケーシングとの間の接触抵抗は比較的高
く、従ってケーシング上の２点間の電位差等の所望の電
気的特性を正確に測定することが阻害される。

この点に関して、腐食層を横断して著しい電位差が存在
することとなる接触抵抗の上限が存在することを示すこ
とが可能である。この上限はケーシング内側の流体の種
類に依存する。ケーシング内側の流体が空気やデーゼル
オイル等の比較的絶縁性である場合、接触抵抗の上限は
数十オームである。ケーシングが水やブライン等の導電
性又は極性の流体で充填されている場合には、接触抵抗
の上限は百分の数オームであるに過ぎない、従って、接
触抵抗がこの上限よりも低いと、接触抵抗を介しての電
圧降下は無視可能なものと考えることが可能であり、従
ってケーシングに押圧される２つの電極間で測定される
電位差は対応する２点間のケーシングに沿って存在する
実際の電位差と実質的に同じである。従って、採取した
データの品質制御（ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ）
として接触抵抗を測定すること、及びオペレータに対し
て良好／不良接触状態を表示することは重要である。こ
の点に関しての更に詳細な説明は前掲の特許出願節６０
−２４４２１７号に記載されている。

次に、第１２図、第１３図、及び第１４ａ図乃至第１４
ｆ図を参照して、６ステツプ測定サイクルを以下に詳細
に説明する。第１４ａ図乃至第１４ｆ図は６ステツプ測
定サイクルの夫々のステップに対応しており、以下のス
テップを有している。

（１）　　ステップＯ：　増幅器オフセット測定（２）
　　ステップ１：　軸方向電位差測定（３）　　ステッ
プ２：　ケーシング抵抗測定（４）　　ステップ３：　
軸方向接触抵抗測定（５）ステップ４：　円周方向接触
抵抗測定（６）　　ステップ５：　円周方向電位差測定
第１４ａ図に示した如く１本ダウンホール装置１は、４
つの異なった軸方向レベル乃至は高さにおいて３個の円
周方向に配列させた電極を有している。然し乍ら、本例
においては、最上レベルの電極Ａ１乃至Ａ３は常に短絡
されており且つ電極Ｄｌ乃至Ｄ３も常に短絡されている
ので、実際には互いに電気的に分離されている８個の電
極が存在している。注意すべきことであるが、全ての電
極Ａ乃至りは、第１４ａ図乃至第１４ｆ図において、ケ
ーシング３の内側周表面と接触している。

第１２図において、６つのステップ５ＴＥＰＯ乃至５Ｔ
ＥＰ５の各々において第１９図に示したスイッチＳ１乃
至Ｓ４．Ｓ６．Ｓ９乃至Ｓ１５の各々のオン／オフ状態
を各欄毎に示してあり、各ステップにおいて測定される
電気的特性も各欄に示しである。

一方、第１３図は、６つのステップ５ＴＥＰＯ乃至５Ｔ
ＥＰ５の各々においてケーブル４を介してＡ／Ｄ変換器
５９から究極的に地表装置５０へ送られるデータ列を示
している。

ステップＯにおいて、５個の増幅器回路５１乃至５４の
各々の反転入力端子と非反転入力端子とは短絡されてお
り共通に接地接続されている。これは、第１０図の回路
において、スイッチｓｗｉ。

ＳＷＩがオフされ且つスイッチＳＷ２．ＳＷ２がオンさ
れている状態に対応する。従って、増幅器回路５１乃至
５４はそれらのオフセット値ＯＵＴ　１乃至０ＵＴ５を
供給し、これらのオフセット値は次いでＡ／Ｄ変換器５
９によってデジタル化された後にケーブルを介して地表
装置５ｏへ供給される。

ステップ１において、第１２図の５ＴＥＰＩ欄に示した
如くスイッチＳ１乃至Ｓ４．Ｓ６乃至Ｓ１５が設定され
、従って第１増幅器回路５１が電極Ｂ１とＣ１との間の
電位差を測定し、第２増幅器回路５２が電極Ｂ２とＣ２
との間の電位差を測定し、第３増幅器回路５３が電極Ｂ
３とＣ３との間の電位差を測定し、且つ第４増幅器回路
５４が電極ＡとＤとの間の電位差を測定する様に電気的
接続が確立される。第１４ｂ図において、軸方向電位差
が測定される２つの電極には丸印を付してあり且つそれ
らを点線で接続しである。従って、４つの電位差データ
が採取され、Ａ／Ｄ変換器５９でデジタル化され、且つ
第１３図に５ＴＥＰＩで示したデータ列の形態で地表装
置５０へ伝送される。

ステップ２において、第９図におけるスイッチＢ４がオ
ンされ、従って既知の電流工。、本例においては０．５
Ａ、が電流源工、によって上部電極Ａと下部電極りとの
間に印加される。第１４ｃ図において、この電流工。の
注入は電極Ａ１に指向されている矢印で示しである。こ
の電流がケーシング３の軸方向へ流れるので、３対の垂
直方向に配向されている電極Ｂｌ−（，１，Ｂ２−Ｃ２
゜Ｂ５−Ｃ５間の電位差が測定され、３つのケーシング
抵抗を計算することを可能とする。更に、０゜５Ａの既
知の電流が上部電極Ａと下部電極りとの間に注入される
ので、電極Ａ及びＤとケーシング３との間の接触抵抗を
決定することが可能である。

第１３図において、ケーシング抵抗の計算に使用する為
に測定される電位差は単一ダッシュを付して示してあり
、又接触抵抗の計算に使用する為に測定される電位差は
二重ダッシュを付して示しである。

ステップ３において、第９図に示したスイッチＳｌ、Ｓ
２．Ｓ３は全てオンとされ、従って電流源工、乃至工、
は、夫々の対の電極Ｂ１−Ｃ１，Ｂ２−Ｃ２，Ｂ５−Ｃ
５へ小さな既知の電流１ｍＡを供給する。これらの小さ
な電流の注入は第１４ｄ図において矢印で示しである。

これらの小さな電流を夫々の対の電極間に注入すること
によって、夫々の電極間の電位差が測定され、それらは
デジタル化され且つ地表装置５０へ送られて、そこでデ
ータが処理されて接触抵抗が計算される。このステップ
においては、スイッチＳ６がオンされ且つ電極Ａと地表
基準電位との電位差が地上のデジタル化装置によって測
定される。

ステップ４では、第９図において、スイッチＳ９とＳＩ
Ｏがオンされ且つスイッチＳｌｌがオフされスイッチＳ
１と８３とがオンされるので、第１増幅器回路５１は、
同一の２番目の高さの円周上にある２つの電極Ｂ１と８
２との間の電位差を測定すべく接続され、又第３増幅器
回路５３は同一で３番目の高さの円周上にある２つの電
極ｃ２と０３との間の電位差を測定すべく接続される。

従って、第１４ｅ図に示した如く、１ｍＡの小さな電流
が注入されてケーシング３上の２つの円周経路に沿って
流れる。この電流注入によって、円周方向の電位差が電
極Ｂ１と８２との間及びＣ２とＣ３との間で測定され、
且つ測定結果はデジタル化されて地表装置５０へ伝送さ
れ、そこで計算が行われてケーシング３と電極Ｂ１−Ｂ
２との間及びケーシング３と電極Ｃ２−Ｃ５との間の接
触抵抗が得られる。第１４ｄ図に示したステップと同様
に、第１４ｅ図に示した本ステップにおいて注入される
電流工い実際には工、及び工１、は本例においては１ｍ
Ａである。

ステップ５において、第９図に示したスイッチＳ１及び
Ｂ３はオフされて小さな電流の注入を終了し、且つ、第
１４ｆ図に示した如く、電極Ｂ１とＢ２及び電極Ｃ２と
Ｃ３との間の電位差を測定すべく第１及び第３増幅器回
路５１及び５３を接続させる。従って、電位差測定がＢ
１とＢ２との間及びＣ２とＣ３との間において行われ、
測定結果をデジタル化して、地表装置５０へ伝送し、こ
れにより６ステツプ測定サイクルを完了する。

上述した如く５本発明に拠れば、複数個の電極を異なっ
た軸方向位置のみならず異なった円周方向位置に配列さ
せているので、ケーシング３上の異なった円周方向位置
において２つ以上の軸方向電位差測定を同時的に行うこ
とが可能であり、これにより腐食位置に関するより詳細
な情報が与えられる。更に、電位差測定は円周方向のみ
ならず軸方向にも行われるので１局所的腐食の位置を軸
方向のみならず円周方向においても決定することが可能
である。本発明のこの側面の重要性は第１６図を参照す
るとより良く理解することが可能である。即ち、第１６
図はケーシング３の一部を示しており、陰極区域３ａと
陽極区域３ｂとが局所的に形成されている。３個の２番
目の高さの電極Ｂ１乃至Ｂ３と３番目の高さの電極Ｃ１
乃至Ｃ３による接触点はＸ印で示しである。電極Ｂ２は
陽極区域３ｂ内に位置しており、他の電極は陰極区域３
ａにも陽極区域３ｂの何れにも位置していないことが示
されている。陰極区域３ａから陽極区域３ｂ八ケーシン
グ３の金属内を流れる局所電流の方向を白抜き矢印で示
しである。従って、正味電流は陽極区域３ｂから周囲の
地層へ向けてケーシング３から流出する。

ケーシング上にたとえこの様な局所的な腐食が存在して
いても１本発明によれば、Ｂ２−Ｃ２間の軸方向電位差
がＢｌ−Ｃ：１とＢ５−Ｃ５間のものと異なり、且つＢ
　２−Ｂ　１又はＢ　２−Ｂ　３間の円周方向電位差が
Ｃ２−Ｃ１，Ｃ２−Ｃ５又はＣ１−Ｃ５間の何れのもの
とも異なるので、腐食位置を正確に求めることが可能で
ある。勿論、設ける電極数を増加させれば軸方向及び円
周方向の分解能が向上される。更に、軸方向又は円周方
向に４個以上の電極を設けた場合には、その様な構成に
おいては、２つの外側の電極に既知の電流を注入して２
つの内側の電極間でケーシング抵抗を測定することが可
能である。

夏−員 以上詳説した如く１本発明に拠れば、ダウンホール装置
を配置箇所において直接的に所望の電気的特性を測定す
る様に構成される場合には、測定を高精度で行うことが
可能である。測定は局所的に行われ且つ測定結果はデジ
タル化されてケーブルを介して所望の箇所へ伝送される
ので、ケーブルがどれほど長くとも測定に悪影響を与え
ることは無い。ダウンホール装置が軸方向のみならず円
周方向にも配列された複数個の電極を有する構成とされ
る場合には、ケーシング３の局所的な２次元調査を同時
的に行うことが可能であり、それにより高分解能及び高
速で腐食位置を一層正確に決定することが可能となる。

本発明を実施例に関して詳細に説明したが、本発明はこ
れらの特定の実施例にのみ限定されるべきものではなく
１本発明の精神及び技術的範囲を逸脱すること無しに種
々の変形を容易に行うことが可能なものである。例えば
、上述した実施例は穿孔（ボアホール）ケーシングに適
用した場合に関して説明したが、本発明は、埋設されて
いるか否かに拘らず、パイプやダクト等の種々の管状要
素の診断に適用することが可能である。更に、上述した
実施例においては、静止型電極を使用しているが、当業
者等にとって周知の如くローラ型電極を使用することも
可能である。更に注意すべきことであるが、軸方向及び
円周方向に配列されるべき電極数は所望により適用条件
に応じて決定することが可能である。更に１本発明は、
ケーブル４を介して増幅したデータをアナログ形態で地
表へ伝送すべく構成することも可能である。この場合に
は、Ａ／Ｄ変換器５９を除去することが可能である。更
に、本発明は、又、増幅の前にマルチプレクス動作が行
われる様に構成することも可能である。この場合には、
増幅器は１個のみで良い。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は穿孔ケーシングの診断を行う為に適用した本
発明の１実施例に基づいて構成されたケーシング診断ダ
ウンホール装置１であって該ダウンホール装置１のアー
ム組立体１２が後退位置にセットされた状態を示す概略
図、第１ｂ図は電極Ａ乃至りをケーシング３と接触状態
に維持させる為にアーム組立体１２を前進位置とさせた
ダウンホール装置１を示す概略図、第２図はアーム組立
体を前進位置とさせているダウンホール装置！１のアー
ム作動部１０の詳細な構成を拡大して且つ第５ａ図中の
ｖ−ｖ線に大略沿っての概略図、第３図はアーム組立体
１２を後退位置とさせたダウンホール装！！！１アーム
作動部１０の一部を示した概略図、第４図は平面図でア
ーム組立体１２を示した概略図、第５ａ図乃至第５ｃ図
は第３図中に示した線Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩに沿って取った
各概略断面図、第６ａ図乃至第６ｄ図は本ダウンホール
装置１に好適に適用可能な電極組立体を示した概略図、
第７図はアーム作動部内の種々の要素とダウンホール装
置１の油圧発生部１０及び１１との間の油圧接続を示し
たブロック図、第８図は本ダウンホール装置１の全体的
な電気的構成を示したブロック図、第９図は本ダウンホ
ール装置１の電気的構成を更に詳細に示した部分的ブロ
ック回路図。 第１０図は本ダウンホール装置１の電気的構成へ好適に
適用されているリセット安定化オフセット演算増幅器を
示した回路図、′第１１図は第１０図に示したリセット
安定化演算増幅器の動作を説明するのに有用なタイミン
グチャート図、第１２図、第１３図及び第１４ａ図乃至
第１４÷図は本ダウンホール装置１によって行われる６
ステツプ測定サイクルを説明するのに有用な各概略図、
第１５図は本ダウンホール装置１１によって行うことの
可能な動作の全体的なシーケンスを示したフローチャー
ト図、第１６図は本ダウンホール装置のマルチ電極構成
によって局所化腐食の位置を決定する為の２次元調査を
如何にして実施することが可能であるかを示した概略図
、である。 （符号の説明） １：ケーシング診断ダウンホール装置 １２：アーム組立体 Ａ−Ｄ：電極 ５０：地表処理装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長尺金属ケーシングの診断装置において、ケーブル
   に接続されており且つ前記ケーシング内に挿入可能なハ
   ウジング、複数個の電極、前記ハウジングに設けられて
   おり前記複数個の電極が前記ケーシングと接触する前進
   位置と前記複数個の電極を前記ハウジングへ近接して保
   持した後退位置とに前記複数個の電極を選択的に位置決
   めさせる位置決め手段、前記ハウジング内に設けられて
   おり且つ前記複数個の電極が前記ケーシングと接触する
   位置における前記ケーシングの少なくとも１個の所定の
   電気的特性を測定する測定手段、前記ハウジング内に設
   けられており前記位置決め手段及び前記測定手段の動作
   を制御する制御手段、を有しており、前記測定手段によ
   って測定された前記ケーシングの前記少なくとも１個の
   所定の電気的特性の情報が前記ケーブルを介して所望の
   位置へ送信されることを特徴とする装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記位置決め手段
   は、前記ハウジングの長手軸に沿って互いに離隔して前
   記ハウジングに装着された少なくとも４個のアーム組立
   体及び前記アーム組立体を作動させる為の作動手段を有
   しており、前記各アーム組立体は、前記前進位置と後退
   位置とを選択的に取る為に前記ハウジングに回動自在に
   支持されており且つ前記複数個の電極の少なくとも１個
   を担持する少なくとも１個のアームを具備していること
   を特徴とする装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、前記作動手段は、
   前記アーム組立体が前記前進位置と後退位置の選択した
   一方を通常取る様に付勢するスプリング手段及び前記前
   進位置と後退位置の他方を取る様に前記アーム組立体を
   駆動する駆動手段を具備していることを特徴とする装置
   。 ４、特許請求の範囲第１項において、前記測定手段は、
   前記複数個の電極の選択したものへ接続可能な一対の入
   力端子と１個の出力端子とを持った少なくとも１個の増
   幅器回路、及び前記増幅器回路の前記出力端子から供給
   される出力信号を前記ケーブルへ供給する前にデジタル
   データへ変換させるＡ／Ｄ変換器を具備していることを
   特徴とする装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、前記 増幅器回路は、夫々一対の第１スイッチを介して前記増
   幅器回路の前記一対の入力端子へ接続可能であり且つ夫
   々一対の第２スイッチを介して基準電位へも接続可能な
   一対の第１入力端子と、第２入力端子と、出力端子とを
   持った第１演算増幅器を具備しており、前記増幅器回路
   は更に前記第１演算増幅器の該出力端子を前記第１演算
   増幅器の前記第２入力端子へ接続させておりその際に前
   記第１演算増幅器のオフセット電圧を取り除くことを可
   能とするフィードバックループを具備していることを特
   徴とする装置。 ６、特許請求の範囲第５項において、前記フィードバッ
   クループは、第３スイッチ、及び前記第１演算増幅器の
   出力端子におけるオフセット電圧を一時的に保持する為
   に前記第３スイッチと前記第１演算増幅器の前記第２入
   力端子との間に接続されている保持手段を具備すること
   を特徴とする装置。 ７、特許請求の範囲第６項において、前記保持手段が前
   記フィードバックループと基準電圧との間に接続されて
   いる第１コンデンサを具備していることを特徴とする装
   置。 ８、特許請求の範囲第７項において、前記フィーバック
   ループは、更に、前記第１演算増幅器の前記出力端子と
   前記第３スイッチとの間に直列に接続した第４スイッチ
   と、第２コンデンサと、第２演算増幅器とを具備するこ
   とを特徴とする装置。 ９、特許請求の範囲第８項において、前記フィードバッ
   クループは、更に、前記第１コンデンサと前記第１演算
   増幅器の前記第２入力端子との間に接続されている第３
   演算増幅器を具備していることを特徴とする装置。 １０、特許請求の範囲第１項乃至第９項の内の何れか１
   項において、前記測定手段が前記複数個の電極の選択し
   た２つの間に所定の電流を印加することの可能な少なく
   とも１個の電流源を具備していることを特徴とする装置
   。 １１、特許請求の範囲第１項乃至第１０項の内の何れか
   １項において、前記複数個の電極の各々は、前記電極が
   前記前進位置へ移動される場合に前記ケーシングと接触
   する所定の部分を除いて電気的絶縁性物質で包囲されて
   いることを特徴とする装置。 １２、特許請求の範囲第１項乃至第１１項の内の何れか
   １項において、前記ケーシングは金属から構成されてお
   り且つ地中に延在する穿孔内に嵌入された穿孔ケーシン
   グであることを特徴とする装置。 １３、長尺ケーシングの診断装置において、ケーブルに
   接続されており且つ前記ケーシング内に挿入可能なハウ
   ジングが設けられており、複数個の電極が前進位置と後
   退位置との間を前記ハウジングに対して移動自在である
   様に前記ハウジングに装着されており、前記複数個の電
   極は少なくとも互いに円周方向へ離隔して前記ハウジン
   グの第１軸方向位置に位置されている第１組の電極と互
   いに円周方向へ離隔して前記第１軸方向位置とは異なっ
   た前記ハウジングの第２軸方向位置に位置されている第
   ２組の電極とを具備しており、前記複数個の電極が前記
   ケーシングと接触する前記前進位置と前記複数個の電極
   が前記ケーシングと接触しない前記後退位置とに選択的
   に前記複数個の電極を位置決めさせる位置決め手段が設
   けられており、前記複数個の電極と前記ケーブルとの間
   に電気的インターフェース手段が設けられており、前記
   位置決め手段と前記電気的インタフェース手段の動作を
   制御する制御手段が設けられていることを特徴とする装
   置。 １４、特許請求の範囲第１３項において、前記第１組及
   び第２組の電極は等角度間隔で配設されていることを特
   徴とする装置。 １５、特許請求の範囲第１３項又は第１４項において、
   前記電気的インターフェース手段は、前記複数個の電極
   を前記ケーブルへ接続させたりそれから遮断させたりす
   る為のスイッチ手段を具備していることを特徴とする装
   置。 １６、特許請求の範囲第１３項乃至第１５項の内の何れ
   か１項において、前記電気的インターフェース手段は、
   前記複数個の電極が前記前進位置にあって前記ケーシン
   グと接触している場合に前記ケーシングの所定の電気的
   特性を測定する測定装置を具備していることを特徴とす
   る装置。 １７、特許請求の範囲第１３項乃至第１６項の内の何れ
   か１項において、前記各電極は、前記複数個の電極が前
   記前進位置に位置されている場合に前記ケーシングと接
   触される所定の部分を除いて電気的絶縁物質で包囲され
   ていることを特徴とする装置。 １８、特許請求の範囲第１３項乃至第１７項の内の何れ
   か１項において、前記ケーシングは、金属から構成され
   ており且つ地中内に延在する穿孔内に嵌入されている穿
   孔ケーシングであることを特徴とする装置。