JPS62284889A - マツドパルスの発生装置の制御方式 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の利用分野〕 本発明はマッドパルス発生装置の制御方式、より詳しく
は、石油掘削等において掘削中の坑井の坑底から、その
坑井または地層の情報を地上に伝送する手段として使用
される連続的坑底データテレメトリングシステムにおけ
るマッドパルス発生装置の制御方式に関するものである
。

〔従来技術〕

連続的坑底データテレメトリングシステムは、別名メー
ジャリング・ホワイル・ドリリング（以下ＭＷＤと略称
する）として近年脚光を浴び、米国では数年前から石油
開発の分野で実用化されている技術であり、文字通り、
掘削中の坑井の坑底から、坑井または地層の各種情報、
例えば掘削作業におけるドリルパイプの先端の傾斜の方
位、傾斜角及び坑底の温度、圧力等の情報を地上に伝送
するものである。

前記ＭＷＤの技術開発の主流は、マッドバルス式であり
、現在ではすでに数社で実用化の段階に入っており、こ
の方式にはパルスアップ方式とパルスダウン方式が代表
的であるが、このＭＷＤを用いることにより、油井等を
掘削中にドリルパイプ等を坑井から全て引き上げた後、
検出器をワイヤの先端に吊り下げて坑底に降して前記の
情報を得ていた従来の方式に比較してドリルパイプ等の
引き上げ作業等を減らし、掘削作業の能率向上をはかり
うる計測手段として今後益々実用化されるものである。

そこで、前記２つの方式のうち、パルスダウン方式はパ
ルスアップ方式に比べ圧力信号発生部のバルブの寸法形
状が小型で、駆動力が少なくてすみ、またバルブ開閉の
反復率が高いのでデータ伝送レートが高くとれるという
利点がある。

次に、従来のＭＷＤのパルスダウン方式のパルス発生器
の原理を第９図により説明すると、岩盤１中に掘進中の
ドリルパイプ２は下端に取付けたビット３により掘進さ
れるが、ドリルバイブ２内に挿設したケーシング４の下
端にドリルパイプ２の先端の傾斜の方位、傾斜角及び坑
底の温度、圧力等得ようとする情報のセンサーを内蔵し
た計器部５を設け、その計器部５で得られた情報をパル
ス信号として地上に伝送し、コンピュータにより計算す
るようにしている。

そこで、このパルスダウン方式のパルス発生器では、ビ
ット３による掘削を助け、かつ掘削屑を地上に搬出する
目的で地上から圧送された高圧の泥水Ｍｈの一部を岩盤
１の内周とドリルパイプ２との間隙、即ち坑内６の低圧
部の泥水Ｍ１ヘバイパスする泥水バイパス通路７を設け
、その泥水バイパス通路７の途中にソレノイド８により
上下に操作されるピストンバルブ９を設け、このピスト
ンバルブ９により泥水バイパス通路を開は閉めすること
により高圧の泥水Ｍｈの圧が急激に低下し、この時発生
した圧力差がパルスダウン圧となって上方に伝送される
信号の機能をするものである。

その時の泥水Ｍｈの圧力と時間の関係を示したのが第１
０図であり、発生したパルスをＰで示しており、信号の
変調はパルス間隔の変化に直す方式となっている。

以上に説明した従来のパルスダウン方式のＭＷＤのパル
ス発生器においては、ソレノイド８とビス、トンバルブ
９とにより泥水バイパス通路７を開は閉めする方式であ
るため、その制御はピストンバルブ９の開閉をソレノイ
ド８への電流のオン・オフによって行なっており、くさ
び形の開閉の圧力差に起因する駆動部にかかる力が大き
く、駆動パワーが太き（なるという問題がある。

この種のパルス発生器としては、パルス発生のための駆
動力が小さいことと、情報の伝達量が多いことと、信鯨
性にすぐれていることがその具備すべき特性であるので
、第９図の従来のパルス発信器ではこれらの特性を完全
に満足するものではなく、それらの特性の向上が望まれ
ている。

かかることから本発明者等は、バイパス通路７内に回転
栓を設け、この回転栓をＤＣサーボモータで駆動する方
式を先に提案した。

〔発明の目的〕

本発明は前記した回転栓をＤＣサーボモータで回転させ
てパルスを発生させるようにしたマッドパルス発生装置
を簡単かつ容易に制御する方式を提供する点にある。

〔発明の概要〕

本発明は前記目的を達成するために、坑内のドリルパイ
プ内の高圧の泥水の一部を低圧部へバイパスするバイパ
ス通路を設け、該通路の途中に回転栓を設け、該回転栓
を作動させて前記バイパス通路を繰り返し閉状態と開状
態とにしてダウンパルス圧を発生させるようにしたマッ
ドパルス発生装置において、前記回転栓を作動させるモ
ータと、入力装置と、該入力装置からの信号を変換する
信号変換装置と、該信号変換装置からの信号により０Ｎ
−ＯＦＦを行なうアナグロスイッチと回転栓の回転角を
検出する検出器と、該検出器からの信号を受けて前記ア
ナログスイッチに出力するアナログスイッチ切換回路と
よりなり、前記アナログスイッチによりコントローラを
介して前記モータに電力を供給して酸モータの回転を制
御するようにしたマッドパルス発生装置の制御方式であ
る。

〔実施例〕

以下第１図乃至第８図に基づき本発明によるマッドパル
ス発生装置の制御方式の一実施例を説明する。

第１図は本発明による制御方式を採用したマッドパルス
発生装置の要部断面図であり、第９図と同一符号は同一
名称を示す、坑内６のドリルパイプ２内の高圧の泥水Ｍ
ｈの一部を低圧部の泥水Ｍｌヘバイパスする泥水バイパ
ス通路７に回転柱１０を設け、この回転柱１０をＤＣサ
ーボモータ１１により回転させるようになっている。

この回転柱１０は第２−Ａ図、同Ｂ図、同Ｃ図に示すよ
うに丁字形の連通孔１２を設けておりＤＣサーボモータ
１１の回転により泥水バイパス通路７を第３−Ａ図の開
状態と第３−Ｂ図の閉状態とに繰り返すことにより高圧
の泥水Ｍｈにダウンパルス圧を発生させるようになって
いる。

そして、ＤＣサーボモータ１１と回転柱１０を連結する
軸１３には後述す颯マグネットを取付けた回転体１４が
取付けられるとともにケーシング４内にホール素子とコ
ントローラ等を内装する箱体１５が取付けられている。

詳述すれば、第４図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ）の概念
図で示すように回転体１４には２個のマグネット１６．
１７が角９０°であって、かつ上下方向に間隔ｌを置い
て取付けられるとともに、ケーシング４内にはホール素
子１８．１９が間隔ｌ′を置いて取付けられている。即
ち、回転体１４が回転することによって、マグネット１
６とホール素子１８が、またマグネフ）１７とホール素
子１９がそれぞれ水平方向に接近するように取付けられ
、その回転角を検出する検出器として構成されている。

　　　′第５図（ａ）、　（ｂ）、　（Ｃ１は回転体１
４にマグネット１６゜１７を水平方向にのみ９０°間隔
を持たせて配置し、一方ケーシング４内にもホール素子
１８．１９を間隔９０°を持たせた他の実施例である。

箱体１５内には第６図に示すように信号変換器２０．ア
ナログスイッチ２１．　コントローラー２２．アナログ
スイッチ切換回路２３のほか図示しない電力源等が装備
されている。この図で２４は、第１図の計器部５のデー
タを処理して回転柱の開閉を制御する装置である。

今、信号変換器２０がＯ〜５Ｖの範囲で作動するように
設定されていたとする。即ち、指令電圧ＯＶでモータ１
１は左方向に最大回転速度、指令電圧２．５ｖでモータ
１１は停止、更に指令電圧５ｖでモータ１１は右方向に
最大回転速度となるように設定されている。

かかる状態において、計器部５から２．５〜５Ｖの指令
信号が信号変換器２０に入力されるとここで５ｖの指令
信号に変換されアナログスイッチ２１にこの５ｖの指令
信号が入る。そして、この信号はコントローラ２２によ
り調整されモータ１１に計器部５からの指令信号に比例
した電圧をかけて右方向に最大回転数で作動させる。回
転柱１０が閉状態から開状態に移行し、ホール素子１９
の出力がある電圧レベルに達したときアナログスイッチ
切換回路２３は、アナログスイッチ２１をａからｂに切
換えて停止信号２．５ｖをコントローラ２２へ流しモー
タ１１を停止し回転柱１０は開状態となる。

一方、回転柱１０の開閉制御信号発生装置２４からの指
令信号に比例した０〜２．５Ｖの指令信号が信号変換器
２０に入ると、ここでＯＶの指令信号に変換される。そ
してこのＯＶの指令信号はアナログスイッチ切換回路２
３に流れホール素子１９の信号がＯＮであることを確認
してアナログスイッチ２１をｂからａへ切換える。そし
てコントローラ２２にＯＶの指令信号が流れモータ１１
に電圧がかけられ左方向に最大回転数で作動され、回転
柱１０が開状態から閉状態へ移行し、ホール素子１８の
出力がある電圧レベルに達したときアナログスイッチ切
換回路２３はアナログスイッチ２１をａからｂに切換え
てモータ１１を停止し回転柱１０を閉状態とする。

信号変換器２０からの信号をＳｉｇｎａｌ　Ｂ＋　ホー
ル素子１８からの信号をＳｉｇｎａｌ　Ａと云い、ホー
ル素子１９からの信号をＳｉｇｎａｌ　Ｂ＋　とじ回転
柱１０とアナログスイッチ２１との作動関係を示すと第
６図のとおりであり、また横軸に時間Ｔをとり、入力信
号とモータ１１１回転柱１０の作動状態を示すと第７図
に示すとおりとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によるマッドパルス発生装置
の制御方式によれば、泥水バイパス通路に設けられた回
転柱１０をモータ１１で作動させるようにし、このモー
タ１１を回転柱１０の回転角度を検出し、この検出信号
により制御するようにしたため装置は簡単かつ容易にな
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明によるマッドパルス発生装置
の制御方式の一実施例を示すものであって、第１図は本
制御方式を採用したマッドパルス発生装置の要部断面図
、第２−ＡＷＪは回転柱の断面図、第２−Ｂ図は同正面
図、第２−Ｃ図は平面図、第３−Ａ図、第３−Ｂ図は回
転柱の開閉状態の説明図、第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ
）及び第５図（ａ）、偽）、（Ｃ）は回転体の概念図、
第６図は制御系統図、第７図は回転柱とアナログスイッ
チの作動関係図、第８図は入力信号とモータと回転柱と
の作動状態説明図であり、第９図は従来のマッドパルス
発生装置の説明図であり、第１０図はその泥水Ｍｈの圧
力と時間の関係説明図である。 １・・・岩盤、２・・・ドリルパイプ、３・・・ビット
、４・・・ケーシング、５・・・計器部、６・・・坑内
、７・・・泥水バイパス通路、８・・・ソレノイド、９
・・・ピストンバルブ、１０・・・回転柱、１１・・・
ＤＣサーボモータ、１２・・・連通孔、１３・・・軸、
１４・・・回転体、１５・・・箱体、１６．１７・・・
マグネット、１８．１９・・・ホール素子、２０・・・
信号変換器、２１・・・アナログスイッチ、２２・・・
コントローラ、２３・・・アナログスイッチ切換回路。 第１図 第２−Ｃ図 第３−Ａ図　　　　　　　　第３−Ｂ図第４図 ！ 第５図 閉状態　　　　　開状態 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 坑内のドリルパイプ内の高圧の泥水の一部を低圧部へバ
   イパスする泥水バイパス通路を設け、該通路の途中に回
   転栓を設け、該回転栓を作動させて前記バイパス通路を
   繰り返し閉状態と開状態とにしてダウンパルス圧を発生
   させるようにしたマッドパルス発生装置において、前記
   回転栓を作動させるモータと、入力装置と、該入力装置
   からの信号を変換する信号変換装置と、該信号変換装置
   からの信号によりＯＮ−ＯＦＦを行なうアナグロスイッ
   チと、回転栓の回転角を検出する検出器と、該検出器か
   らの信号を受けて前記アナログスイッチに出力するアナ
   ログスイッチ切換回路とよりなり、前記アナログスイッ
   チによりコントローラを介して前記モータに電力を供給
   して該モータの回転を制御するようにしたことを特徴と
   するマッドパルス発生装置の制御方式。