JPS622113B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はドリルステム遠隔測定装置に関し、よ
り詳細に述べると抗井掘孔の底から地表へ又はそ
の逆にドリルステムを経てデータを音響遠隔測定
を利用して伝送する手段に関する。掘さく操作の
工程の間地下孔のデータを地表へ伝送する手段の
必要が最初の近代掘さく技術以来石油工業に於い
て認識されている。しかしながら近年に於いてよ
り深いところで行われる掘さく操作の到来と掘さ
く操作の間に有用な地下孔パラメーターの検出を
地表で行い得るようにした技術革新と共にその様
な遠隔測定装置の必要が増大し、その結果その様
な装置の開発に向けて石油工業によつて費される
努力は比例的に増大した。掘さく業者が地下孔か
ら地表へある形式の連絡をすること、即ち掘さく
中の層（岩石層位学的単元の）の型に関する情報
を必要する時この必要が起る。ドリルビツトの廻
転の速さと重量の最適の組合わせが掘さくされて
いる層の型（砂・頁岩・石炭岩・燧（すい）岩
等）で著しく変るので掘さく業者はこの対応する
情報なしに掘進速度を最適化できない。

〔従来の技術〕

掘さくしながら検層（Logging）する装置を開
発する試みがなされその様な一つの企てが合衆国
特許第2755431号に述べられているが現在のとこ
ろ種々な理由のため工業に於いてどんな装置も広
く受け入れられていない。ある装置では地下孔か
ら地表へ情報を伝送するケーブルを利用して来た
がパイプの区分が加えられる毎にケーブルを完全
に引揚げるか地表でケーブルに接続部をつくるこ
とを要する。これはやつかいで時間の無駄な操作
で採用を受けていない。電気導体を組み入れたパ
イプカツプリンを使用して一連のパイプ類（スト
リング オブ パイプ又はパイプストリングと云
う）内に電気電導路を開発する試みがなされた。
これも又この国（アメリカ合衆国）で採用されて
商業的使用される水準迄発展せしめられなかつ
た。その様な装置の技術的に実行しうることが実
証されたが非常に高い費用の特別なドリルストリ
ング（抗井内で使われる一連のドリルパイプツー
ルジヨイントおよびドリルカラーの総称）を要す
る。

垂直からの孔の逸れとどの方向でその様な逸れ
が起つているかが掘さく操作に於いて重要な他の
パラメーターである。垂直掘さくで近づき難いか
又は極端に到達するのが費用がかかる油層位置か
ら油を取り出すためわざと垂直位置からずれた油
井でその様な方向の測量情報を得ることは最も重
要である。この型の掘さくの初期の例はカリフオ
ルニア州のハンチントン ビーチとベンチユラ
フイールドである。これらの油田は太平洋の海岸
線に在り油層の大抵の区域は大洋の下にある。30
年代と40年代の初期これらの油田が掘さくされた
時陸地にすえられたリグ（掘さく用のやぐらドロ
ーワークスおよびサブストラクチヤーなどを含む
掘さく装置一式）が大洋の下の油を出せる様方向
性掘さくを制御する技術を工夫し道具を開発する
ことが必要であつた。現在と同じく当時方向性掘
さくは孔底から地表へこのデータを遠隔測定する
ための手段がなかつたので一層複雑で高価であつ
た。その結果、パイプを引張るか又は掘さく操作
を中断して抗井掘孔から回収される針金又はケー
ブルの端にその様な装置を置いて地表に回収され
る器具上に写真によつて又は化学的手段によつて
その様なデータがとられていた。これは勿論費用
がかかり無駄な時間を費やす操作であり、場合に
よつては坑井が極端に深く、針金の線によつてデ
ータを回収する時必然的に長い時間がかかるとい
う要因のため近代の掘さく時間としては腹立たし
い操作である。又掘さく用リグを運転することに
よる高い出費は、特にリグの時間が極めて高くつ
く海洋区域の様な悪条件の環境に於いては、掘さ
くの停止がデータを回収するため必要であるから
極めて重要な因子になる。

40年代多数の会社が遠隔測定装置の経済的可能
性を認識しそれを開発する研究を始めた。この仕
事の多くはこれらの会社によつて独立して行われ
たが可能な伝送方法の多くを研究した後必ず掘管
の金属を通じての音の伝送が最も有望であると云
う同じ結論に到達した。電磁（ラジオ）伝送は、
土地の層中に於けるその様な信号が急速に減衰す
るため劣弱な第２番目に続くものと考えられてい
た。鋼中の音の減衰の速度は大変低いことが知ら
れていたので掘管の金属壁を経る音の信号の伝送
が比較的簡単であると仮定することは合理的であ
つた。しかしながらこれは実情から遠いものであ
ることがわかつた。1948年サン オイル カンパ
ニーは掘管音響遠隔測定の可能性を試験する装置
を建設した。これは地下孔衝撃音源と伝送された
音を受け３つの振動数帯域の夫々でその振幅を測
定する様に設計された地表のひとまとめのものか
ら成つていた。音源はばねを捲き上げる電池動力
のモーターを含んでいた。充分に巻かれた時、ば
ねば開放され重りを駆動して掘管の端に鋭いハン
マーを打撃を加える。受量器具は掘管に接続せし
められその出力が増幅器に接続されたアクセロメ
ーターから成つていた。増幅器は次にエネルギー
スペクトラムを低中及び高振動数帯域に分離する
ため３帯域通過フイルターに供給した。この可能
性研究の結果は極めて非観的であつた。減衰速度
は３帯域の間でいくらか変つていたがこの線に沿
つてこれ以上の努力を阻止させる程最良の範囲に
於いてさえも非常に高かつた。サン オイルは
1948年に存在する技術の状態内で音響遠隔測定は
実行しうるものでないと結論を下した。この遠隔
測定研究所計画はやめにされ、高減衰率を克服す
るため中継装置を使用することが実用的であると
考えられた時の約1969年迄回腹されなかつた。

当時研究をしていた他の会社はケーシングのガ
ンパー（火薬を使用して抗井内ケーシングに穿孔
する作業をいう）を主とした業務としていた。ケ
ーシングのガンパーは生成砂の直上にケーシング
を設置し裸孔仕上のため中を掘孔する初期の且つ
より満足でない実施法のと違つて坑井が掘さくさ
れ生成砂中を掘孔してケーシングが入れられる場
合の石油とガスの井戸を完成する上で必須の工程
である。この会社は第一の彼等のガンパーをより
精確に制御するが又ケーシングの背後の他の可能
性を生ずる帯域を見付ける手段としてケーシング
を入れた孔の検層（Logging）の手段としてラジ
オアクテイブ（ガンマ線）検層に興味をもつ様に
なつた。この会社は1948年頃油井検層研究所を設
立し主計画の一つは地下孔遠隔測定のそれであつ
た。彼等の研究プログラムはサン オイル カン
パニーのそれと極めて類似したやり方で始つた。
代替法を検査した後、彼等は掘管音響遠隔測定を
最も有望なコースとして選択し、掘管の音響減衰
率を測定するためサン オイル カンパニーが行
つた様にこれに取りかかつた。このプログラムの
最終試験はドリルステム音響遠隔測定が可能でな
いことを信服させていた。この最終の試験は次の
如く行われた。地下孔音源は一組のジヤーから出
来ていてこのジヤーはジヤーが作動せしめられる
度毎に約３フイートー区劃のドリルカラー（ビツ
トに重量を加えて掘進能率を高めるために、ビツ
ト直上に接続される特殊の肉厚鋼管。）を落す様
に配置されていた。地表上で検出器として地下聴
音機が使用され恐らく地震用増幅器と記録器装置
に供給された。この方法で測定された減衰率は掘
管を通る音伝送が実用的でないことを実験者に納
得させる程高かつた。彼等は彼等の努力を泥パル
ス伝送方法に切換え泥パルス装置によつて意味さ
れるデータ伝送の非常に減少された率を受けるこ
とが必要であると感じた。この会社は掘さくしな
がら検層する手段としてこの装置を市場に出そう
と試みる他の組に技術が売却される迄泥パルス遠
隔測定装置について仕事を続けた。兎に角この会
社の結論は泥パルス遠隔測定が進むべき唯一の路
であつた。明かにその後の遠隔測定の研究の多く
のものに影響を与えたのでドリルステム遠隔測定
の分野で今日行われている研究の多くは泥パルス
遠隔測定として知られている技術に中心が向けら
れている。泥パルス装置は安価で迅速な可能性の
ある音響掘管装置よりも遥かにもつと複雑なハー
ドウエアーとより遅いデータ速度を伴う。

サン オイル カンパニーは減衰率が高いだろ
うことを充分承知してであるがこの困難が多数の
中継装置ステーシヨンを使つて克服することを希
望して1968年掘管音響遠隔測定について研究を再
び始めた。1948年になされた約305ｍ（1000フイ
ート）につき約12デシベルの減衰測定を基にし
て、掘管に沿つて間隔が置かれた中継装置のシス
テムを使用することが可能であるようにみえた。
各中継装置は一つの振動数で下のステーシヨンか
らのデーターを受け別の振動数で次の上のステー
シヨンに再伝送するのである。この様な方法で操
作が行なわれるよう伝送機及び中継装置のシステ
ムが組立てられた。雑音に対して最大限の区別を
達成するために伝送は計数形（デイジタル）であ
り１に対してつながり０に対して切れる単一クリ
スタル制御振動数か又はある場合には一つの振動
数が１を表わし他方が０を表わす近接して間隔が
置かれた１対の振動数を使用した。そして新しい
システムは錘りとばねの様な広い帯域の音源より
はむしろ分離した振動数が使用されたということ
のみにおいて1948年の実験と異なるものである。
複数個の中継装置システムを使用するためにはオ
ン−オフ論理に３つの伝送振動数又は二振動数論
理に６つの伝送振動数が必要とされた。従つて任
意選択が行なわれた。二振動論理系統に対しては
次の対の振動数が選ばれた。860〜880ヘルツ
（Hz）1060〜1080Hz及び1260〜1280Hz。これらの
振動数のすべては1948年の試験が減衰率が約305
ｍ（1000フイート）範囲当り10〜12デシベルの範
囲であるべきであるとした帯域内にあつた。最初
の現場試験は860〜880Hz帯数を使用して行なわれ
た。この試験は減衰率として予期された約305ｍ
（1000フイート）当たり10〜12デシベルを確認し
計画された中継装置システムの実行可能なことを
示した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら1060乃至1080Hz帯域で伝送するこ
とが試みられたとき減衰が余りにも大きなことが
わかつたので正確な減衰率を測定するための満足
なデーターは得られなかつた。これらの最初の試
験から１年をやや過ぎた期間の間に数多くの他の
振動数が試みられたがいずれも860Hz帯域と同等
ではないことがわかつた。一つの振動数を任意の
他のものに優先して選択する根拠はなく選択は全
く無差別であつたことが思い出されるべきであ
る。その上860Hzに於ける減衰率が各試験で大き
く異なることがわかつた。これは掘管の状態に依
存するかの様に思えるがどうしてそうなるのかは
理解できない。新しい掘管または非常に良い状態
の掘管では860Hzに於ける減衰率は約305ｍ（1000
フイート）当たり10〜12デシベルの範囲内であつ
たが一方非常にすり減つた掘管では減衰率が約
305ｍ（1000フイート）当たり30デシベル又はそ
れ以上であることがしばしばあつた。これらの結
果をどう説明するかを研究しているなかでジヤー
ナル オブ アコウステイカル ソサエテイー
オブ アメリカ（Journal of Acoustical Society
of Amerca）、第51巻第５号（1972）1606〜1608
頁に刊行されたバーンズ（Barnes）とカークウ
ツド（Kirkwood）による「パスバンド フオア
アコウステイツクトランスミツシヨン インア
ン アイデアライズド ドリル ストリング
（Passband for Acoustic Transmission in an
Idealized Drill String）」の題名の技術刊行物が
調べられた。この記事は音響フイルターとしての
掘管のパイプストリングの理論的分析について記
述しており、音伝送の起こり得ないより広い拒絶
帯域により分離された数多くの比較的狭い通過帯
域が存在すべきであると指摘した。この刊行物は
サンオイル カンパニーの行なつた試験の不思議
な結果の説明を与えているようにみえる。しかし
サン オイル カンパニーの試験で最も良い結果
を与えた振動数即ち860Hzがバーンズ カークウ
ツド論文では拒絶帯域の１つにきつぱりと入るこ
とを発見したことはがつかりさせられることであ
つた。またサン オイル カンパニーによつて試
みられた他の振動数例えば760Hzもこの実験デー
ターとは逆に良好な伝送通過帯域にはいるべきで
あつた。従つてバーンズとカークウツドの理論的
分析への興味は失なわれ３つの伝送帯域を見つけ
る無差別な選択の試みが再開始復活された。しか
し無差別な選択の技術は非常に費用がかかる失敗
をする時間のかかる方法となつていた。

〔問題を解決する手段〕

上に記載された背景の情報から掘管中の音響的
遠隔測定に於ける先行技術の試みが困難に遭遇し
たことが容易に分かる。従つて掘孔中で使用する
音響伝送システムを提供することが本発明の目的
であり、そのシステムというのは細長いパイプス
トリング内の自然の通過帯域を利用し、その様な
通過帯域及び抗井掘孔の周囲、より詳しくは掘さ
く操作の環境とに適用可能な音響振動数を選ぶも
のである。

これらの目的及び他の目的を念頭において、本
発明は抗井掘孔中につるされた管中で使用される
音響伝送システムを企図するものであり、ここで
は音響信号が管中に導入され、管を通して伝送さ
れて管に沿つた別の間隔が置かれた位置で受けら
れる。その様な信号は、パイプストリングの通過
帯域内に入つておりかつ掘孔周囲の他の選択的パ
ラメーターに適合するようになされた振動数で管
中を移動するものである。音響信号は管に沿つて
一つの位置から他の位置へ情報が伝送されるよう
な方法で音響信号が符号化又は変調できるように
準備される。

バーンズとカークウツドの「理想化されたドリ
ルストリング中の音響送信のための通過帯域
（Passbands for Acoustic Jransmission In An
Idealined Drill String）」の題の付けられた文献
に述べられた理論的データーは音響フイルターと
しての掘さくパイプストリングの理論的な分析を
表わしパイプストリングが音の伝送が起こり得な
いより広い拒絶帯域によつて分離された比較的狭
い多くの通過帯域を示すことを指摘する。

本発明を導く状況の発生に於いて、上の文献か
らの理論的なデーターが実際の試験から得られた
データーと相関々係を有さなかつたことがわか
り、そのため追加試験の実施が決定されて掘さく
パイプストリングにおける音響伝送の問題に対す
る常にわかりにくい解答を見出すに至つたのであ
る。

以下の事項が考慮された。もし掘管がある波長
を通過させ他を通過させないことができる同調さ
れた送信線として働くならばこの性質は電気的送
信線に対してなされた様に一時的試験分析に於い
て測定ができたであろう。掘さく孔中に垂直につ
るされたドリルステムの一端中に短い持続時間の
鋭い音響パルスを導入するように衝撃試験が設計
された。この試験装備は図１に図解的に示されて
いるがこゝでパイプストリング１１の上端にはそ
の上の端に溶接された板１５を有するツールジヨ
イント（掘管の着脱を容易にするため胴付きのあ
るねじ継手）のピン状の端１３が備えられ後述さ
れる様に音響カツプリングをパイプストリングに
与える。パイプストリングの下端は同様にその下
端に板１９を有するツールジヨイントの箱形の端
１７が取り付けられている。管２１の断面によつ
て形成される室はその板に取り付けられている。
Ｏリングシール２５を有するねじがきられたキヤ
ツプ２３はこの室の下端に取り付けられている。
慣用のクリスタルアクセレロメーター２７が板１
９に直接取り付けられ下方室に延び室２１内に収
容されている。前置増幅器２９がクリスタル２７
の出力と接続されクリスタルの低水準出力を同じ
く室２１に位置するカセツトテープレコーダー３
１の比較的低いインピーダンス入力と釣り合わさ
れている。片面60分のプレイ時間を有するカセツ
トテープが貴録計の中で使用されていた。記録計
は地表で作動され管上で抗井掘孔に達するのでそ
の時点から60分までに試験時間の全期間が制限さ
れた。孔の中に最初に95ｍ（313フイート）の管
を完成された後に最初の音響伝送試験がなされ
た。音の衝撃はボールピーンハンマー３３を試験
のパイプストリングの上端の板１５に対して以下
のやり方で鋭く打ちつけることによつて与えられ
た。一つのパルスがつくられ、次に１秒丈間隔が
置かれた一連の10個のパルスが板に与えられる前
に数秒間が経過した。ボールピーンハンマーは鋭
く打たれてはずむがままにされた時は鋭い（１ミ
リセカンド以下）かつ又比較的エネルギーの水準
の行いパルスをつくる。最初の一連のパルスの後
に、管の追加の区分がパイプストリングに加えら
れ記録計を161ｍ（527フイート）の位置に置い
た。そして始めの第２の試験を意味するための２
つのパルス符号の後に10パルスカウントが繰返さ
れた。この手順は280ｍ、382ｍ、及び477ｍで繰
返されここで経過した時間が、カセツトテープ上
で更にデーターを取り上げることを許さなかつ
た。ここで衝撃試験はパルスの鋭さ又は存続期間
によつて決定される最大振動数までのエネルギー
を有するパルスを与えることが出来ることが指摘
される。例えばハンマーパルスの存続期間が1/10
００秒であればそのパルスはD.C.から1000Hzまで
のすべての振動数を含むエネルギーを含むであろ
う。これらの試験に於けるボールピーンハンマー
技術は1000Hzを越える振動数を与えた。

パルスデーターが地下孔で記録されたので記録
計は管を引つぱることによつて回収された。しか
し生のデーターがテープ上に記録されるとデータ
ー分析の問題が始まつたのである。カセツトテー
プに記録された音信号は音響技術者が「時間領域
（tincl domain）」と呼ぶものにはいるものであつ
た。即ちテープで記録された信号は振幅対時間の
連続した記録であつた。

記録したものの振動数スペクトルを分析するた
めにフーリエ変換として知られる数学的方法によ
つて記録を振動数領域に変換することが必要であ
つた。これは机上計算で行なうには余りにも複雑
すぎる方法であり、実際的な立場からは高速デイ
ジタル計算機を必要とする。従つて「時間領域」
のデーターを計数形式に変換するのに計算機に入
れることが必要であつた。

地震データ処理施設は屡々フウリエ変換技術を
利用する。従つて多くの地球物理データ処理セン
ターは地震記録を計数化し分析する器具を有して
いる。しかしながら地震記録が特徴的に零と100
Hzの範囲丈の振動数を含み殆んど又は全く100Hz
以上の有用なデータをもつていないので現状の音
響データを分析するためその様な器具を使用する
のに問題がある。任意の型のデータを計数化する
のに計数化の点の間の時間増分は記録に含まれた
最高振動数で完全周期当り少くとも２点を与える
丈充分短くなければならない。でないと後の処理
で訂正できない誤差が導入される。地球物理学的
データは典型的には各２ミリセカンド毎に計数化
される。２計数化間隔より少い内に完了する周期
を任意の振動数が有していると振動数周期上で２
点以下を得ることになり、これは波型を適当に記
載しないであろう。このゴーノウ ゴウ（go−
nogo）振動数単位はナイキイスト（Nyquist）振
動数と呼ばれ地球物理学的データ処置器具に於い
て500Hzである。従つてナイキスト振動数を越え
る任意の機会を記録し且つ除去することが必要と
される計数値の数を最小限にするため、すべての
地震計数化器具は入力データを計数化の前に約
250Hz以上のすべての振動数を本質的に除去する
様に設計された極めて鋭い低い通過フイルターを
通る。本出願中では2500Hzの様に高い可能な通過
帯域を研究することが望まれたのでこの振動数ろ
波限定は禁止された。

計数化器具の他の既知の給源がなくこの出願に
対して特別な計数化器を建造する費用は禁止され
た。現状に於ける音響パルスからつくられた記録
事項がパルスを１秒当り19.1cmのテープの速さで
再記録しその後このテープが１秒当り１7/8イン
チでプレイされカセツトテープ上で再び記録され
ることによつて地震振動数範囲に縮少されうるこ
とが発見された。この手順によつて第１テープ上
のすべての振動数が４の因子丈減少せしめられ
た。しかしこれは2500Hzの帯域を250Hz地震計数
化限度以下にもつて来るのにまだ充分でなかつ
た。従つて第２のカセツトレコードが再び１秒当
り19.1cmの速さで記録され、総活振動数分割それ
ぞれ８対１と16対１を有する２組の記録を得るた
め１秒当り9.5cmと１秒当り4.8cmの両方でカセツ
トテープ上に再びプレイされた。これら後者のテ
ープの速さの両方で計数化し処理することが必要
であつたがこれは16対１の振動数分割は関心のあ
る低い方の振動数（500Hz以下）をしてテープレ
コーダーの低振動数応答（約30Hz）以下に入れる
からである。これに反し８対１の縮少は2500Hz区
域は地震計数化機の通過帯域にもち込むのに充分
でなかつた。

この正統でない手順で、もし適当な振動数乗算
器がこの減速方法を補償するため処理されたデー
タに応用できたならばそれが振動数区域に変換さ
れ慣用の地震データ処理技術で分析される様衝撃
試験データを地震振動数範囲に移し計数化される
様にすることが可能であつた。この長々しい方法
が上述の試験の間になされた衝撃試験記録事項の
組に応用された。

次に図２を参照するにこの解析方法の計算機ア
ウトプツトが５つの深さの夫々に対するエネルギ
ー密度対振動数のスペクトル曲線の形でプリント
アウトされた。この解析方法の結果は最も興味深
い。最も浅い深さの95ｍでも図２中の曲線上のピ
ークによつて証拠付けられる様な好ましい振動数
通過帯域の明確な証拠があつた。最大の477ｍ迄
ストリングにもつと管が加えられるにつれ、これ
らの通過帯域は鋭敏になり、これらの帯域の外の
伝送は零に極めて近くに落ちた。

掘管が機械的フイルターとして行動しある帯域
の振動数を通し他を拒絶すると予言することにお
いてバーンスとカークウンドは定性的に正しかつ
た。図３は9.4ｍの掘管に対するバーンズとカー
クウツドのデータのチヤニイとコツクス
（Chaney and Cox）の観察したデータの比較を
示す。理論的帯域通過振動数を図３で示される衝
突試験からの測定データと比較するとバーンズと
カークウツドの文献の帯域位置は殆んど全く測定
データと比べて位相の外にあつた。このことは音
響遠隔測定に対する好ましい範囲である約600Hz
から1500Hz迄の振動数範囲に於いて特に正しい。
この範囲ではバーンズとカークウツドの予言と測
定値の間に殆んど全部について不一致があつた。
この点480Hzから1740Hzの範囲に於いて測定され
たデータの拒絶された帯域にすべてがバーンズと
カークウツドによつて予言された通過帯域内に完
全にあつたことがわかつた。同じ様に、バーンズ
とカークウツドによつて予言された拒絶帯域は実
際の掘管試験で観察された通過帯域内に殆んど全
部あつた。夫々の場合に於いて通過帯域は近接拒
絶帯域より広いから観測された通過帯域と理論的
通過帯域に必ずある重なりがあつた。観測された
拒絶帯数と計算された拒絶帯域の間の全不一致か
ら見てこれは明かに偶然一致的である。

期待できたかも知れない様に、通過と拒絶帯域
の間の境界はバーンズとカークウツドの理論的処
理に於ける程試験データ中に鋭敏に定義されなか
つた。各通過帯域の両端で可成の減衰が起つた点
でこの事は非常に明かである。観測されたデータ
中で只５個の通過帯域がはつきり確認されたが他
のものが存在することを示すその位置にパターン
がある。例えば各通過帯域の最低振動数は17450
が１秒当りフイートで表わした掘管中の音速を表
わす場合の式１７４５０／２×管継手長によつて計算さ
れた振 動数の倍数によく近似している。かくしてこの基
底振動数は掘管の一つの長さがその振動数での半
波長である様なものである。試験は使用された掘
管の平均の継手長はねじを除外して9.39ｍであつ
た。かくして上記の式は基底振動数１７４５０／２×３
０．８＝283 Hzを生ずる。実験で観測された５通過帯域に低い
方の振動数の端がこの振動数の１、２、３、４及
び５倍に極めて近くに入る。

この再び起つているパターンから考えて、出発
振動数０×283Hzをもつ低い方の伝送帯域が又存
在せねばならないことが明かである。この帯域は
０Hzに拡張せねばならない。それは掘管がDCの
変位を減衰なしに伝送することが明かである。こ
の基本の通過帯域は前に説明された様に振動数を
８又は16で割ることの結果として解析手順中に失
われた。８で割ることさえこの最低通過帯域の適
当な中心振動数を17Hzにおくであろう。これは本
手順に使用されたカセツトテープレコーダーの低
振動数応答能力より遥かに下である。伝送帯数が
基底振動数の５倍より高い倍数で起るだろうこと
が又期待されるであろう。これらの伝送帯域はよ
り弱いだろうがそれは自然減衰が振動数の増加と
共に増加するからである。

別の実験に於いて283Hzの８番目の倍数に対応
する2264の最低振動数をもつた通過帯域にある
2304の振動数を使つて213ｍ（700フイート）の深
さ迄満足な伝送が観測された。

伝送帯域の幅はいくらか不精確である。それは
通過帯域の定義中に存在する鋭い境界より寧ろ徐
徐の減衰のためである。各場合に於いて、好まし
い操作範囲は上式によつて計算された各通過帯域
の出発振動数の20Hz上である基底で始まる150Hz
帯域にある。20Hzの空げきは通過帯域の両端に見
出される傾斜を過ぎて帯数の基底を動かす。この
空げきで遠隔測定は実際的であるがこの空げきよ
り上の150Hzの帯域中ではより少い減衰が起るこ
とが理解される。低い方で振動数でより減衰が低
いので低い方の振動数通過帯域はいくらかより広
く従つて中心振動数からプラス又はマイナス100
Hz以上でいくらか伝送が期待され一方2000Hz以上
の通過帯域はより狭いことがありうる。

各通過帯域の出発振動数の位置は固定されてお
らず掘管の個々のジヨイントの長さの関数であ
る。上に挙げられた出発振動数の位置は石油工業
で使用される最も普通の掘管の長さ即ちツールジ
ヨイントを含めて9.6ｍに対して正しい。しかし
ながら２、３の海洋の掘さくリグは13.7ｍ長の掘
さく管を使用する。その様なリグは9.6ｍと13.7
ｍ長の管の両方に対して適した１組の振動数もな
いから伝送振動数の移動を要するであろう。13.7
ｍ長に対しては基本振動数は196Hzで通過帯域に
対する振動数はこの振動数の倍数である。再び好
ましい通過帯域が500Hz乃至1500Hzの範囲に入る
と仮定すると、196Hzの対応する３、４、５、
６、７及び８番目の倍数は588、784、980、
1176、1372及び1568Hzの振動数にそれぞれの通過
帯域の低い方の端を限定するであろう。

バーンスとカークウツドの掘管伝送通過帯域の
理論的解析と衝撃試験の測定されたデータとの間
の不一致を解析するに当つて理論的予測と測定デ
ータとの間の一つの不一致は近接通過帯域の中心
振動数の間の間隔を較べることによつて示され
る。観測された試験データに於いてこの間隔は
31.5フイート管に対して270Hzであるが一方それ
らの理論析からの計算による対応する間隔は310
Hzである。この差を説明するための調査に於いて
バーンズとカークウツドは掘管中の音速として一
秒につき6000メーターの因子を使つたことが発見
された。これは嵩ばつた形（あらゆる次元が大約
等しい場合）の軟鋼に対して普通認容された速度
である。しかしながら長い薄い棒中の音速が可成
りより低い（約一秒当り5200メーター又は17000
フイート）ことも知られている。音速に対するこ
の値はバーンズとカークウンドの方程式に於いて
圧縮波に代つて使われその結果図４に示される結
果を得た。この図中の２つの曲線の比較は伝送帯
域の中心振動数の間の間隔が今度は非常に同じも
のに近いことを明らかにした。しかしながら観測
データと理論データは、通過帯域の中心振動数の
位置に大きな水平移行がある点でまだ一致しな
い。この移行は観測された通過帯域の夫々の通過
帯域幅を半分近くを、理論上のデータの拒絶帯域
が蔽う様にするのに充分である。この誤差を除去
する様バーンズとカークウツドのモデルに於ける
パラメータを調節するどんな方法も見付からなか
つた。現場試験プログラムに於ける観測と組合わ
せて、この事実は理論的データに使用された掘管
の挙動のモデルは根本的に誤つていたと云う結論
に導いた。

バーンズとカークウツドの文献中の詳細に記載
された掘管のモデルはかなりより大きい断面積の
ツールジヨイントによつて接続された均一の断面
積の掘管の長さから成つている。このモデルに於
いてツールジヨイントは管よりも遥かに剛直で理
論的データが予測する伝送帯域と拒絶帯域のパタ
ンをつくるのはこの規則的に間隔が置かれた剛性
に於ける繰返えしの不連続である。増加寸法と質
量はツールジヨイントと管の間の明かな差である
がツールジヨイントがねじ付接続部を含んでいる
ことに他の差がある。ねじ付き接続部の音響的性
質は解析するのが極めて困難であるがねじ付き接
続部はツールジヨイントを掘管よりも寧ろ剛直で
あるよりはしなやかにする様に思われる。余分の
金属よりも寧ろねじ付金属が支配的な因子である
と云うこの仮定の一つの理由はひどくすり減らさ
れた掘管での実験的観測から来ている。前記手順
で述べられた通過帯域の真の位置の発見の前に、
観測された通過帯域の低い方の端にある860Hzで
沢山の前の実験的な仕事が行われた。管が良好な
条件にある場合試験は満足な伝送が屡々この振動
数で得られた。しかしながらひどくすり減らされ
た掘管について結果は必ず否定的であつた。ツー
ルジヨイント上のすり減りの２つの最も顕著な効
果はジヨイントの外径のいくぶんかの減少とねじ
付き接続部に於ける隙間の増大である。ツールジ
ヨイントの外径は掘管自体より可成大きいもので
あるが、ツールジヨイントの外径は掘さく操作の
間抗井掘孔の壁と接触している管の廻転によつて
すり減らされる。ある振動数を拒絶するのにツー
ルジヨイントの余分の金属が支配的因子であるな
らばツールジヨイントから金属を選択的に除去す
ることがこの効果を減少しあらゆる振動数でもつ
と一定に近い伝送を与えるということが期待され
るであろう。これに反しねじに於けるより大きい
コンプライアンス（引張試験においてはヤング率
の逆数即ち歪と応力の比をいう、弱さの大小を示
す量である。剪断試験においては剪断弾性率の逆
数である）が支配的因子であるならばねじのすり
減りは更にコンプライアンスを増加することが期
待されるであろう。これは通過帯域の境界を鋭敏
にし他の振動数での拒絶を増す。試験からの観測
されたデータは前者よりも寧ろ後者の説明とはつ
きり一致する。これらの観測に基き且つ試験から
発展する理論を確認するためジヨイントが管の本
体よりもよりコンペライアンスの大きかつた掘さ
くパイプストリングの性質を解析するために計算
機のプログラムが書かれた。ツールジヨイントと
管の相対的コンプライアンスを計算する既知の方
法がなかつたのでこれがプログラムで変数の一つ
にされた。図５は２つの違つたコンプライアンス
比での観測されたデータと計算機予測との比較を
示す。２対１のコンプライアンス比で伝送帯域の
寸法と位置は実験データとよく一致する。10対１
のコンプライアンス比で伝送帯域が遥かに狭いこ
とがわかる。事実複数の中継器を有する実際の遠
隔測定にはこれらは狭ま過ぎる。これは著しくす
り減らされたねじが伝送帯域の端近くの振動数で
伝送をさまたげると云う初期現場観測を理論的に
確認する。管本体よりもねじが10倍以上コンプラ
イアンスが大きい管は掘さく操作でそれ自体を機
械的に支えないのでこの極端な状況に実際には遭
遇しそうでないことが注目すべきである。

掘管中の音に対するもつと適した速度即ち毎秒
5200メーター（毎秒17000フイート）を利用して
且つツールジヨイントのねじ付き接続部が、剛直
であるより掘管よりよりコンプライアンスが大き
いことを考えて次いでこれらの差をバーンとカー
クウツドの数学的式に置換することによつて理論
的データを実験的データによりはつきり調和する
データがつくられた。この比較が図６に示されて
いる。パイプストリング中のツールジヨイントの
ねじは掘管よりもつとコンプライアンスが大きい
ことが知られているがそれらがどれ丈よりコンプ
ライアントが大きいかを計算する方法がない。従
つて、計算機モデル化の目的で多数の比が試みら
れ試行錯誤によつて７対１のコンプライアンス比
が最も徹底的に調和した実験データを帯域幅に与
えた。図２に見られる様に実験データから精確な
帯域幅を取り出すことは困難であることが認識さ
れうる。それは振幅が各帯域の両端で徐々に衰え
るからである。従つて７対１のコンプライアンス
比に於ける誤差に対する可成りの余地がありこの
比は疑もなく管の年齢と共に変化する。管のねじ
はすり減りのためコンプライアンスを増加すが一
方管の本体は大して変化しない。これらの計算で
使用された音の速度は秒当り約400フイート以上
に調節された。これは測定されたデータと最良の
適合をする様計算された通過帯域を細かく同調さ
せるためになされた。これは長い薄い棒中の音の
速度の教科者値からの２％の変化丈を示し、巨大
な鋼中の音の速度の方向にある。この差が薄い棒
に較べて管中の音速の真の差を反映するものかど
うは又はそれがデータ中の誤差を示すかどうか知
られていない。データ中の２％の誤差は振動数の
整列を解析するのに使用された地震データ処置機
器に測定されたデータを適合させるのに要する複
数の部分から成る記録方法に鑑みると全く可能で
ある。

コンプライアンスの最適な比を決めるために計
算機のモデルで作業するなかで興味のある驚くべ
き観察がなされた。期待された様にコンプライア
ンス比に於ける増加が通過帯域を狭ばめたが驚い
たことには変化が各通過帯域の全く高い端にあつ
たのである。低い端は全く変化しない。これは20
対１のコンプライアンス比に対する図６の点線を
実線７対１の曲線と比較することによつて示され
る。各通過帯域の低振動数限度がジヨイント掘管
の長さが1/2波長にある振動数の正確に倍数にな
る。この振動数は次の如くに計算される。17450
が秒当りフイートで表わした音速で30.8がねじを
除外した管の長さである場合基底振動数＝
１７４５０／２×３０．９＝283Hz。次々の通過帯域は
この振動数の ０、１、２、３、４、５、６倍等である振動数で
始まることが観察される。図１で示されている様
にこの低振動数の終点はコンプライアンス比で変
化しない。高振動数の終点丈がコンプライアンス
比が変化するにつれて移動する。

図７は計算された通過帯域の位置と幅に対する
掘管の長さの影響を示す。基底曲線は図６の場合
の様に9.5ｍの掘管に対するものである。9.1ｍ掘
管に対する第２の曲線は標準の掘管に対するあり
そうな低い方の長さ限度としてとられたものであ
り、第３の曲線はいくらかの海洋のリグに於いて
使用される13.7ｍ管に対するものである。第１と
第２の曲線上の860Hzの位置は、この振動数に見
られる散漫な減衰率のゆえに注目することが興味
深い。9.5ｍ管に対し860Hzは安全に通過帯域内に
あるが9.1ｍ管に対し帯域の低い方の限度は890Hz
迄動いた。より初期の試験に於いて860Hzでの厳
しい減衰を起した所謂悪い管のいくらかは本統は
只短い管であつただけと云うことかも知れない。

図面の図８を今度は参照するに本発明と共に使
用する遠隔測定装置の概略図が示されている。掘
管のストリング３５が抗井掘孔中に懸垂され慣用
のやり方でねじ付きツールジヨイントで結合され
た複数個の管の区分（図示なし）からなつてい
る。

一続きの中継装置３７（概略的に図解されてい
る）が一様の間かくでパイプストリングに据え付
けられている。各中継装置の機能は一般的に云つ
て掘管のストリングから音響信号を捕え（受量
し）それを増幅し管に沿う音響信号としてそれを
再伝送することである。

地下孔のパラメーターを検出するためのセンサ
ー３９はアナログ信号を発達させこのアナログ信
号はアナログデイジタル変換器４１によつて計数
化コーテイングに変換される。その様なセンサー
の例は合衆国特許に示される様にフラツクスゲー
ト操縦工具を使つて掘孔の方位を決定する仕掛け
である。信号は又記載される装置に於ける伝送の
ための計数化データにも又変換されうるパルス巾
データとして発生されうる。どんな場合でもセン
サーで発展せしめられた信号はアナログデイジタ
ル変換器（Ａ／Ｄ）に通されこれはあらゆる情報
伝送に対し「１」と「０」を利用する計数化符号
にアナログ電圧を変換する。Ａ／Ｄ変換器の出力
はシフトレジスター４３に供給されシフトレジス
ター４３は簡単に今度はデイジタル符号にされた
信号を受け刻時機構４５と関連して時間のきまつ
た順序で（タイムドシーケンスで）伝送されるべ
き情報を出力する。シフトレジスター出力はスイ
ツチ４７に送られ、スイツチは発振器４９によつ
て駆動され、発振器の方は上記通過帯域内に入る
所望の伝送振動数で操作される。Ａ／Ｄ変換器と
シフトレジスターの出力はデイジタルの１又は０
のコーテイングに対応した「オン」又は「オフ」
のいずれかである。もし「オン」又は「１」がシ
フトレジスターに通されるならばスイツチが発振
器の出力を電力増幅器５１に通す様に作動され、
電力増幅器５１の方は発振器の信号の電力を上昇
させこの上昇せしめられた信号は音源５３に加え
られる。音源は電気エネルギーを続いてそれが掘
管に与えられるところの音響エネルギーに変換す
る電気機械的仕掛である。その様な音源は固定振
動数又はクリスタル制御の仕掛でありうる。一つ
の型の音の仕掛は、例えば920Hzで電気エネルギ
ーの給源によつて励起された時コイル内の棒を
920Hzで長さに於いて振動させるコイルを利用し
この運動が920Hzの振動数を有する圧縮波を発生
する様に管の中に向けられる。かくして検出器に
よつて捕えられたアナログデータは二進化符号に
変換され、二進化符号はデータ中で「１」又は
「オン」が現われる時丈伝送される音響的調子に
変換された。この調子の伝送は固定間隔で刻時シ
ーケンスであり、記載される両立できる刻時解読
機構によつて地表での解読を許す。

本発明で使用される一つのその様な刻時装置は
次の様なものである；データの各ビツトに対して
許された時間が200ミリセカンド（ｍｓ）。もし
「１」が伝送されるならばその時信号が100ミリセ
カンドの間オンであり残りの100ミリセカンドが
管中の音の衰微に対するものである。もし次の数
字も又１であるならばその時信号は100ミリセカ
ンドの間再び通され、それから100ミリセカンド
の間オフである。もし次の信号が「０」又は「オ
フ」であるとその時信号は通されない、即ち200
ミリセカンドの間静である等。時間照合を与える
のに同期（Sync）信号が使用される。その様な
一つの機構は一語に８ビツトを許すので上記の
200ミリセカンド間隔は８回繰返えされ次に９番
目の位置がパリテイビツトの形である。もし８ビ
ツトのデータの流れ中の「１」が加わつて偶数に
なるとその時「１」又は「オン」が９番目のビツ
トに適用される様にロジツクが配置される。もし
８ビツトのデータの流れ中の「１」が加わつて奇
数になるとその時９番目即ちパリテイビツトが零
になる。即ち信号が通されない。かくしてこの機
構中の各語が８ビツトプラスパリテイで出来てい
る。パリテイビツトはもし上述の寄数偶数の機構
がパリテイビツトの存在・不存在で照合されなか
つたら信号が伝送中に失われていることが知られ
るので誤を照合する手段を与える。９語（８ビツ
ト＋パリテイ）が通された後経過時間フレーム即
ち１連の「１」等の様な別々の同期信号が与えら
れる。これ迄記載された装置は音源が「１」のデ
ータ又はパリテイビツトが通過せしめられた時丈
作動せしめられるので最小限度の電力を使用す
る。この装置に於いて電力は刻時機構と低い電力
の仕掛である他の仕掛を作動させるためにだけ連
続的に使用される。かくして電池電源を利用する
装置は信号を例えば測定されたデータ情報で変調
する手段で一定して通過帯域振動数で伝送する装
置よりも遥かに長い時間の間運転されることが出
来る。

音響信号が管上に置かれた後、それは管上で両
方向に進行する圧縮波をつくる。パイプストリン
グの中継装置３７は容易に検出されるのに充分強
い間に音響信号を受ける様に間隔が置かれている
ので中継装置の系統は「１」又は「オン」を検出
する様に働き、「１」を表示する音響信号によつ
て励起された時異つた振動数で信号を再び伝送す
る。

図８中に又ドリルストリングの底での地下孔位
置か又は中継装置ステーシヨン３７かのいずれか
で音源から出て来る音響信号を受けるための地表
装置の概略図が示されている。いずれかの場合管
上の圧縮波の形の音響信号が信号ピツクアツプ又
は音響レシバー７１によつて地表で受信される。
受信器７１は音響信号を、電気エネルギーに変換
するクリスタルアクセロメーターの形であつてよ
い。前置増幅器７３は地表で更に処理するため管
上のレシバーからの電気信号の波長を増幅する。
この電気信号は更に狭帯域フイルターを含めた解
読器又は復調器へ硬質針金又はラジオリンクによ
つて通される。このフイルターは先の音源からの
振動数丈を通過させ、信号から出来る丈雑音を除
去する様その様な振動数に選択性を有する。フイ
ルター７５はこの所謂奇麗なデータを同期検出器
回路７７へ通しこの回路は地下孔伝送に関して記
載された様なその語ビツト機構中にデータを入れ
る様地下孔回路群と連合せしめられた刻時装置を
再建する。この刻時装置で同期化されたデータは
今度はラツチ７９に通されこのラツチはデータの
語を分け分類し、次いでアナログ又はデイジタル
形式で読み出されうる掘孔中で検出された地下孔
のパラメーターのアナログ値に対応させる。

次に図９を参照するに中継装置の区分が次の様
により特異的に動作する。管と結合せしめられた
クリスタルアクセロメーター５５が別々の振動数
即ち920Hzで管上を伝送された信号を捕える。ア
クセロメーターは音響信号を掘管上の伝送された
振動数と雑音を含む電気信号に変換しもどす。ア
クセロメーターからの信号は１ミリボルト程弱い
か若干ボルト程強い。信号波長のもの様に広い変
化を処理するためアクセロメーター出力は狭域フ
イルター５９に通された信号を制御するAGC
（自動利得制御）装置５８を有する増幅器５７に
加えられる。このフイルターは只固定振動数（例
えば920Hz）に対してのみ聴取し、制御できない
変数を考慮に入れて出来る丈狭い帯域に亘つて作
動する様に設計されている。伝送された振動数
920Hzの本実施例中で例えば918〜922Hzをフイル
ターが通過させこの装置で使われた他の振動数即
ち940と960Hzがフイルター中で差別的に区別され
ることを確かにするであろう。この狭い区別は伝
送器区分中クリスタル制御発振器の使用で可能で
ある。フイルターはそれが固定振幅信号を受ける
時最も能率よく作動する。AGC５８は増幅器５
７の出力を受け、もしそれが大き過ぎるとそれは
増幅器へ帰還信号を送り増幅器は増幅出力を切り
落し又その逆をする。中継装置区分は又30ボルト
信号を出力する伝送器区分を含んでいるのでこの
強い信号はAGC回路を作動させてデータ信号の
効果的増幅に対して増幅器利得を切り落し過ぎ
る。従つて電子スイツチ６１が回路中に置かれ問
題の中継装置音源６２が伝送している時増幅器と
AGC制御をやめ、データの次のビツトに対して
聴取するため残りの時間は開かれている。受信さ
れた各データビツトはリセツト６５を作動しリセ
ツト６５は時計６３をリセツトして再伝送された
パルスを聴取しない様入力をクランプする様この
スイツチ仕掛をゲートする。このクランプは音源
の鳴りがレシーバーを困乱させない丈充分な時間
とどまつている。

この中継装置フイルターがかくして伝送
（「１」又は「オン」）が受けられている時のみ存
在し他のすべての時間存在しない純枠な920Hz信
号を出力する。フイルター出力はレシバーが「オ
フ」にとなる迄中継装置伝送機を遅らせる遅延区
分６７に通過させられかくして受量に関しては伝
送を相移動する。実施例の装置で中継装置伝送器
は940Hzで動作する。

付加の中継装置区分が深さによつてこの系統で
利用される。例えばもし掘さくの深さ、管の年
齢、等が１以上の中継装置区分を使用する遠隔測
定装置を支配するなら、次の区分が940Hzと960Hz
で操作され得図１０で概略的に示されている様に
種々の振動数の間で交替する。この実施例で中継
装置３７の間610ｍの間隔が置かれ、３つの振動
数を利用して、同じ振動数で操作している伝送機
の間に全体2438ｍが存在し、これは同じ振動数の
ステーシヨンからの離れ離れの任意の信号が電流
データ信号として困乱させられるのを防ぐため充
分な信号の減衰を与える。兎に角中継装置と振動
数混合器の間の距離は信号そう失と能力に対する
レシバー信号ロツクによつて決められるであろ
う。各音響伝送器（音源）によつて伝送される音
響信号は管に沿つて両方の方向に勿論進行し、図
１０中の地表近くで920Hzの信号を発展させる伝
送器は下方並びに上方に信号を送る（後者が地表
下から地表へデータを送る場合に於いて所望の方
向である。）しかしながら３つの違つた中継装置
によつて使用される３つの違つた振動数があり、
これらの中継装置がドリルストリンド中で間隔が
置かれている場合の記載された食い違い振動数配
置は音響信号の進行の上方の方向への利益となる
よう差異を示す。

大部分は地表への伝送のための地下孔データ検
出のための遠隔測定装置として本明細書の発明を
記載して来たが一方地表制御によつて地下孔操作
をなすことなど地表から地下孔へデータ、制御信
号などを送るためにこの装置が同じ様に応用され
ることが容易にわかる。

従つて本発明の特別な態様が示され且つ記載さ
れたが一方それ以上の変更が当業者に今やそれ自
体を示唆しており、付属の特許請求の範囲内に入
る様なその様な変更をカバーすることが意図され
ていることが理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

図１はパイプストリングの音響遠隔測定手順の
概略図であり、図２は図１で示された手順からの
観測された試験データのグラフ表示であり、図３
と４は理論的データと較べられた観測された試験
結果から誘導された音響通過帯域のグラフ表示で
あり、図５，６と７は音響通過帯域に対するツー
ルジヨイントのコンプライアンスの影響のグラフ
表示であり、図８は本発明を利用している掘管遠
隔測定装置の概略ブロツク図でこの装置と関連さ
せられた孔底と地表の電子装置を示しており、図
９は図８の遠隔測定装置に使用される中継器ステ
ーシヨンの概略的ブロツク図であり、図１０は図
８と図９の遠隔測定装置に於いて使用される複数
中継装置ステイシヨン及び振動数混合の使用を図
解している概略図である。 １１……一連の管類（パイプストリング）、１
３……ピン状の端、１５……板、１７……継手の
箱形の端、１９……板、２１……室、２３……ね
じが切られたキヤツプ、２５……Ｏ−リングシー
ル、２７……クリスタルアクセロメーター、２９
……前置増幅器、３１……カセツトテープレコー
ダー、３３……ボールピーンハンマー、３５……
掘管ストリング、３７……中継装置、３９……セ
ンサー、４１……Ａ／Ｄ変換器、４３……シフト
レジスター、送りレジスター、４５……刻時機
構、４７……スイツチ、４９……発振器、５１…
…増幅器、５３……音源、５５……アクセロメー
ター、５７……増幅器、５８……AGC装置、５
９……狭域フイルター、６１……電子スイツチ、
６２……中継装置音源、６３……時計、６５……
リセツト、６７……遅引区分、７１……レシーバ
ー受量装置、７３……前置増幅器、７５……フイ
ルターろ過装置、７７……同期検出器、７９……
ラツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一連のパイプ（即ちストリング）上の第１と
   第２の離れた位置にある音響伝送及び受量手段
   と、130hz巾の振動数帯と283hzの倍数プラス
   20hzである基底振動数を有する通過帯域内にあ
   る固定振動数で前記伝送手段を操作する手段とを
   含んでいる。掘孔内に位置する約9.54メートル
   （31.3フイート）のパイプ区分を有する一連の標
   準の掘削パイプ（即ちストリング）につたわる音
   響信号を伝送する遠隔測定装置。 ２ 装置が掘孔のパラメーターを検出する地下孔
   手段と、検出されたパラメーターをあらわす電気
   信号を発生する手段と、発生された電気信号に応
   答して前記通過帯域内に入る振動数でパイプのス
   トリングに音響信号を与える手段を含む特許請求
   の範囲１の装置。 ３ 更に前記音響信号を受けるための地表手段
   と、受けられた音響信号に応答して検出されたパ
   ラメーターをあらわす電気信号を発生する手段を
   含む特許請求の範囲２の装置。 ４ 更に地下孔手段と地表手段の間の前記パイプ
   のストリング上に位置し、音響信号を受けるため
   のレシバーを有する中継装置手段と、レシバーに
   応答して通過帯域内の異つた振動数の音響信号を
   発生する音響信号発生手段を含む特許請求の範囲
   ３の装置。 ５ 更に第１と第２の互いに離れた位置の間のパ
   イプのストリング上に位置する中継装置手段を含
   み、前記中継装置手段は第１の固定振動数の音響
   信号を受ける受量区域と、第１の固定振動数の音
   響信号を受けて第２の固定振動数の音響信号を発
   生する前記受量区域に応答して作動する音響信号
   発生手段を有し、前記の第１と第２の固定振動数
   は前記通過帯域の一つ内に存在している特許請求
   の範囲１の装置。 ６ 電気信号の音響信号への又はその逆の変換を
   するため前記の第１と第２の互いに離れた位置に
   変換器界面手段を更に含んでいる特許請求の範囲
   ５の遠隔測定装置。 ７ パイプのストリング上の第１と第２の互いに
   離れた位置に位置する音響信号を伝送及び受量す
   る手段と、ストリング中のパイプ一区分の長さが
   約半波長となるような音の振動数の倍数である下
   限を有する振動数通過帯域内に在る固定振動数で
   前記伝送手段を作動させる手段とを含んでおり、
   大略同じ長さのパイプの区分で出来ていて掘孔中
   に位置する掘削パイプのストリングをつたわる音
   響信号を伝送する遠隔測定装置。 ８ 更に前記第１と第２の互いに離れた位置の間
   の前記パイプのストリング上に位置し、前記固定
   振動数を受け、それに応答して前記振動数の通過
   帯域内の第２の固定振動数の音響信号を伝送する
   ためその中に受量及び伝送手段を有する中継装置
   手段を更に含んでいる特許請求の範囲第７項の装
   置。 ９ 前記第２の固定振動数を受け、それに応じて
   前記振動数通過帯域内の第３の固定振動数を伝送
   するための第２の中継装置手段を更に含んでいる
   特許請求の範囲第８項の装置。 １０ 前記第１と第２の互いに離れた位置が掘孔
   の底部と地表であつてそれぞれパイプストリング
   上に位置し、前記掘孔中の物理的パラメーターを
   検出するための地下孔手段、前記掘孔パラメータ
   ーを表示する電気信号を与えるための手段、前記
   伝送手段を作動させるための前記電気信号に応答
   する手段を更に含んでいる特許請求の範囲７の装
   置。 １１ 固定振動数の音響信号を検出する地表手段
   と検出された掘孔パラメーターを表示する電気信
   号を与えるための前記検出手段に応答して作動す
   る手段を更に含んでいる特許請求の範囲１０の装
   置。 １２ 固定振動数の音響信号を受けその受量に応
   答して前記通過帯域から選ばれる他の固定振動数
   で他の音響信号を伝送するためパイプストリング
   中に位置する中継装置手段を更に含んでいる特許
   請求の範囲１１の装置。 １３ 前記検出手段が検出されたパラメーターを
   あらわすアナログ信号をつくり、更に前記アナロ
   グ信号をデジタルのパルス符号に変換するための
   手段と、検出されたパラメーターをあらわす固定
   した振動数の音響パルスを与える様デジタルパル
   スと刻時と関連づけて順次音響音源を作動させる
   手段とを更に含んでいる場合の特許請求の範囲１
   ０の装置。 １４ 前記音響パルスを受けるため、及びそれに
   応答して地上電気信号を与えるため、地表にある
   変換器手段を、そして地下孔検出パラメーターを
   あらわす地表での信号を与えるため、刻時と関連
   づけられている地下孔パルスに地表電気信号を同
   期的に関連させる手段を更に含んでいる特許請求
   の範囲１３の装置。 １５ パイプのストリング上の第１と第２の互い
   に離れた位置に在る音響伝送及び受量手段と、
   100hzの振動数帯域巾と196hzの倍数プラス20hz
   である基底振動数を有する振動数通過帯域内に在
   る固定振動数で前記伝送手段を操作する手段を含
   んでいる約13.56メートル（約44.5フイート）の
   パイプ区分を有する掘削パイプのストリングに亘
   つて音響信号を伝送する遠隔測定装置。 １６ 掘孔パラメーターを検出する地下孔手段
   と、検出されたパラメーターをあらわす電気信号
   を発生する手段と、発生された電気信号に応答し
   て前記通過帯域内に入る振動数でパイプのストリ
   ングに音響信号を与える手段とを伝送手段を含む
   場合の特許請求の範囲１５の装置。 １７ 前記音響信号を受ける地表手段と、受けら
   れた音響信号に応答して検出されたパラメーター
   をあらわす電気信号を発生する手段とを更に含ん
   でいる特許請求の範囲１６の装置。 １８ 地下孔手段と地表手段の間の前記パイプの
   ストリング上に位置し音響信号を受けるためのレ
   シバーを有する中継装置手段と、レシバーに応答
   して通過帯域内の違つた振動数の音響信号を発生
   する音響信号発生手段とを更に含んでいる特許請
   求の範囲１７の装置。 １９ 第１と第２の互いに離れた位置の間のパイ
   プのストリング上に位置する中継装置手段を更に
   含み、前記中継装置手段が第１の固定振動数の音
   響信号を受けるための受量区分と、第１の固定振
   動数の音響信号を受け第２の固定振動数の音響信
   号を発生する前記受量区分に応答して作動する音
   響信号発生手段を有し前記第１及び第２の固定振
   動数が前記通過帯域の１つの内にある特許請求の
   範囲１５の装置。 ２０ 電気信号の音響信号への変換又はその逆の
   変換をするため前記第１と第２の互いに離れた位
   置で変換器界面手段を更に含んでいる特許請求の
   範囲１９の遠隔測定装置。 ２１ 細長い部材の一区分の長さが約半波長であ
   るような音の振動数の倍数である下限を有する振
   動数通過帯域にある異なる振動数を生じるよう
   に、上記細長い部材上の一つの位置で固定振動数
   の音響信号を発生させ、音響信号をその細長い部
   材に与え、且つ上記細長い部材上の離れた位置で
   その様な別々の振動数の音響信号を受ける工程か
   らなる、掘孔中の略等しい長さの個々の区分から
   出来ており且つ細長い部材と音響的に結合せしめ
   られた伝送及び受量装置を有する細長い部材を通
   じて音響的にデータを伝送する方法。 ２２ 受けられた別々の振動数の音響信号をあら
   わす電気信号を上記離れた位置で発生することを
   更に含んでいる特許請求の範囲２１の方法。 ２３ 細長い部材上の上記一つの位置で掘孔パラ
   メーターを検出すること、検出されたパラメータ
   ーを表示している電気信号を発生すること、及び
   発生された電気信号に応答して上記別々の振動数
   の音響信号を与える伝送装置を作動させることを
   更に含んでいる特許請求の範囲２１の方法。 ２４ 一つの位置で掘孔パラメーターを検出し、
   検出されたパラメーターをあらわす電気信号を発
   生し、電気信号に応答して上記別々の振動数の音
   響信号を与えるよう伝送装置を作動させ、細長い
   部材上の離れた他方の位置で上記音響信号を受
   け、受けられた音響信号に応答して検出された掘
   孔パラメーターをあらわす電気信号を発生する工
   程を更に含んでいる特許請求の範囲２１の方法。 ２５ 検出された掘孔パラメーターに応答して一
   つの位置でアナログ信号を発生し、アナログ信号
   をデイジタルパルス符号に変換しデイジタルパル
   ス符号に応答して伝送装置を作動させることを更
   に含む特許請求の範囲２４の方法。 ２６ 第１と第２の互いに離れた位置の一つでパ
   イプのストリングを通じて伝送されるべきデータ
   をあらわす固定振動数の電気信号を発生し、１つ
   のパイプ区分の長さが約半波長となるような音の
   振動数の倍数である下限を夫々が有している振動
   数の通過帯域内にある別々の異なる音響振動数を
   生じるように、上記の発生された電気信号に応答
   して音響信号発生装置を作動させ、別々の音響信
   号をパイプのストリングを通じて、第１と第２の
   互いに離れた位置のもう一方を通過させ、その様
   な他の離れた位置を通過する音響信号を検出し、
   伝送されたデータを表わす検出された音響信号に
   応答してその様なもう一方の離れた位置で電気信
   号を発生する工程からなる掘孔中に懸垂された略
   等長のパイプ区分からなり且つ第１と第２の互い
   に離れた位置でパイプストリングと結合せしめら
   れた伝送受量装置を有する掘削パイプのストリン
   グを通じて音響的にデータを伝送する方法。 ２７ 130hzの振動数巾と282hzの倍数プラス
   20hzである基底振動数を有する通過帯域中のそ
   の様な音響信号を発生することを更に含む特許請
   求の範囲２６の方法。 ２８ パイプのストリング上の第１と第２の互い
   に離れた位置の間の中間位置でその様な通過する
   別々の音響信号を受けることその様な振動数の通
   過帯域内にある第２の別々の音響振動数で受けら
   れた別々の音響信号に応答して中継装置伝送器を
   作動させること及び、第１と第２の互いに離れた
   位置のもう一方で第２の別々の音響信号を受ける
   ことを更に含んでいる特許請求の範囲２６の方
   法。 ２９ 検出するのに十分な音量で、283hzの倍数
   プラス20hzからなる群から選ばれた150hz通過帯
   域中に振動数を有する音響振動を掘管中に発生さ
   せ、データを伝送するために掘管中の上記音響振
   動を符号化し、発生している振動の地点から離れ
   た位置で掘管からその様な音響振動を受け、音響
   振動からデータを分離することからなる掘孔中約
   長さ9.54メートル（30.8フイート）の掘管を通し
   て音響的にデータを伝送する方法。 ３０ 検出するのに十分な音量で、196hzの倍数
   プラス20hzからなる群から選ばれる100hz通過帯
   域中に振動数を有する音響振動を掘管中に発生せ
   しめ、データを伝送するため掘管中の上記音響振
   動を符号化し、発生している振動点から離れた地
   点で掘管から上記音響振動を受け、音響振動から
   データを分離する工程からなる掘孔中で長さ約
   13.7メートル（約45フイート）の掘管を通して音
   響的にデータを伝送する方法。