JPS6233994A - 地表制御弁及び地表下作動装置検査システム及びその動作検査方法 - Google Patents

地表制御弁及び地表下作動装置検査システム及びその動作検査方法

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JPS6233994A
JPS6233994A JP61101208A JP10120886A JPS6233994A JP S6233994 A JPS6233994 A JP S6233994A JP 61101208 A JP61101208 A JP 61101208A JP 10120886 A JP10120886 A JP 10120886A JP S6233994 A JPS6233994 A JP S6233994A
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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】 [発明の技術分野] 本発明は概して、地球の地下からの流体化石燃料(石油
、ガス又は液化石炭)及び他のそのような地下エネルギ
を採集する分野に関する。地表不作動装置は、油田の相
に穴を開け、検査し、完了し、且つ生産することに使用
される。この発明のは、石油やガスを常に産出する坑井
中の設備のための地表上安全弁への応用である。しかし
ながら、本発明の原理は、他への応用もなお可能である
特に、本発明は、地上局に又は海の坑井架台上にのよう
な地表に置かれた制御局によって送信された電磁信号に
よって制御される弁のような地表上装置の補正動作を確
認するための、又は開閉又は限界性能を測定するための
配置に向けられている。記述される本発明が主に弁動作
の検査に関係するとはいえ、地表から送信された信号に
よって作動される即ち制御されるどのような地表上装置
にも応用し得る。
[従来技術とその問題点] 坑設備のための内蔵弁制御システムが従来より知られて
いる。これは例えば、米国特許第 3,865,955
号、Conner 、  Sr 、  (1972年 
5月)に開示されている。これによると弁は、弁位置で
の圧力、流量、音、又は電磁信号に反応する。また、地
下装置への/からの無線信号通信も知られている。これ
は例えば、米国特許第3,967.201号、Rord
en  (197Ci年6月29日)に開示されている
この米国特許の主旨は本明細書中に組込まれている。
弁又は坑に設置された他の作動装置が有する重大な問題
は、特定の設備が適当に働いているかどうか確認するこ
とができないということである。
地表と地表下の弁との間の低周波数通信チャネルは、雑
音がある(低S 、/ N比の)ものである。よって、
地表に送信された全ての制御情報が、正確に受信されず
、それに基いて行動ができない。特定の地表下設備の耐
用期間を越えても、地表下設置装置は、バルブを開閉す
るため、地表で送信された種々の制御信号に応すること
が要求される。
後で、弁又は他の装置がその地表下設備から取除かれた
時、上記装置がそれに送信された種々の信号に適当に応
じるかどうかは分らない。換言すれば、地表から坑設備
への制御情報の送信が有効であるということを確めるl
〔めの現在知られているシステムはないということであ
る。
地表下設備から地表へ送信されるデータの確認は、米国
特許第4,216,536号、M ore  (198
0年8月5日)に開示されている。この米国特許第4,
216,536号には、地表下装置によって検知された
坑データ(坑装置での種々の物理的パラメータの測定値
)を記憶し、そのデータをそれが受信され且つ記憶され
る地表に送信するためのシステムが記述されている。後
で、その坑設備から地表下装置を回収した後、坑で記憶
されたデータが記憶装置から読出され、地表で受信され
且つ記憶されたデータと比較される。従って、坑設備か
ら地表へのデータの送信の効果が、測定されることがで
きる。
しかしながら、雑音のある通信チャネル上の地表から坑
装置に送信された制御信号に応じて、どのようにして弁
のような坑作動装置の補正動作を確認するか、又は開閉
又は限界性能を測定するかに関しての問題が残っている
[発明の目的] 本発明は上記の点に鑑みて成されたもので、地表下に設
置された弁のような地表制御作動装置の動作の効果的な
確認を提供するための装置及び方法を提供することを目
的とする。
[発明の概要] この発明の使用は、もし必要ならば補正ステップが行な
われることができるように、坑作動装置の非機能的な即
ち僅かな動作を確実に検出し得るようにする。この発明
は、弁が坑井のそれぞれに設置される多数の坑口油田又
はガス田設備に特に応用可能である。全ての弁の制蔀は
、作動されるべきいずれか特定の弁をアドレスする信号
を送信する地表制御システムから行なわれる。上記地表
制御システムは、適当な地表位置に設置された地表制陣
局を含む。それは、キー・パッド入力を介して局部的に
、又は遠隔制御システムを介して遠く離れて動作される
ことができる。上記地表制御システムは、地表下に設置
された作動可能な装置に関連する受信機に信号を送信す
るため、地表での送信機を含んでいる。
実施例に於ける地表上作動装置は、地表不作動−〇− 弁(SAV)である。上記SAVは、坑井の充填物の下
の管状ニップルに設置されるのが最も効果的である。上
記弁機構は、管中の充填物の下の坑井のケースからの石
油やガスの流れを制御する。
地表制御システムの送信機によって送信された電磁信号
は、アンテナによって検知され、該アンテナからの信号
を増幅し1フイルタ!リングするための手段を含む受信
機によって処理される。最後に、それらの信号は、ディ
ジタル・データ・フォーマットに変換され、受信メツセ
ージをデコードするために、プログラム制御の下に働く
マイクロプロセッサによって処理される。上記マイクロ
プロセッサは、特定の受信信号が(いくらかの他の弁と
対向するような)その関連する弁に向けられているかど
うか、及びもしそうならば、どんな弁反応が命令された
かを判断する。実時間時計が時間基準を提供し、これに
よって受信命令の記録はラベルを付されることができる
もしマイクロプロセッサが、その関連するSAVのため
の弁命令であると受信信号を判断するならば、それは命
令された状態をとるように上記弁を順次に作動させる弁
制御部を作動させる。
センサが弁運動を機械的に検知し、弁状態を表わす信号
を提供するため、抗生に提供されている。
この信号は、上記実時間時計からの時間情報及び測定さ
れた信号対雑音(S/N>比のような受信信号について
の情報と一緒に、大容量メモリに最終的な記憶のために
上記マイクロプロセッサに入力される。後で、上記SA
Vがその坑設備から取除かれた時、上記大容量メモリに
記憶された制御情報が、上記地表制御システムによって
通信インターフェースを介して読出される。次に、上記
地表制御システムは、それぞれの弁の大容量メモリから
読出された制御信号と、種々の弁に対するその送信に関
して地表で予め記憶されたデータとを相関させ、そのよ
うな弁の遠隔作動の有効性を測定する。
[発明の実施例] 以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。第1
図は、複数の坑口10を有する油田やガス田を概略的に
示している。それぞれの坑口10に関連して、地表レベ
ル14によって表わされる地表の真下に坑井ボア12が
ある。(本発明は、地表が海面レベルによって表わされ
る海面設備にも同様に応用できる。)参照番号16によ
って概して示される地表不作動弁<5AV)は、坑井ボ
ア12のそれぞれの坑に設置されている。上記S八\/
16は、送信機18によって送信される信号によって制
御される。送信機18によって送信される電磁信号は、
図中一点鎖線22によって表わされている。
第2図は、5AVI6の一般的な配置を示す概略図であ
る。この図は、SAVの機械的な細部の全てを示しては
おらず、SAVが良く知られており且つSAVの構造細
部がこの発明に重要ではない故に、その一般的なレイア
ウトのみが示されている。5AV16は、坑井ボア12
の設置された坑を示している。坑井ボア12内への5A
V16の設置は、それがワイヤによって回収可能なもの
であるようなことが好ましい。それは充填物30の下の
管状ニップル28中に設置される。弁機構32は、上記
坑井のケース34の内側から上記管状ニップル28の内
側への産出された流体の流れを制御する。ロック3Gは
、上記管状ニップル28中に、弁機構32の上にそれを
保持するために配置されている。地表の送信機18によ
って送信された信号は、アンテナ38によって捕えられ
る。上記信号は、受信信号がいくらかの他の弁に対向す
るような、この特定の弁に命令するために向けられてい
るかどうか、及びもしそうならば、どんな弁制御が命令
されたかを判断する電子システム40によってデコード
される。
5AV16のための電力は、唯一の又は多数の電池を含
むことができる電池システム42によって提供される。
それは、上記坑井によって産出される流体の流れからエ
ネルギを得るための装置によって充電される二次電池さ
えも含むことができる。
受信信号がこのS A V 16の作動を命令している
ならば、電子システム40は、弁機構32をを作動させ
るだろう。近接センサ44が、弁機構32の可動部の移
動を検知するような位置に配置されている。
センサ44は、弁機構32の状態を表わす信号を電子シ
ステム40に供給する。この実施例に於いては、弁位置
の物理的センサが提供されているとはいえ、上記弁の状
態は例えば上記弁を通して流れる流体を検知することに
よっても間接的に検知することができるということを理
解されたい。この状態情報は、電子システム40によっ
て記録され、5AV16がその坑設備から引抜かれた時
、後で使用するためにセーブされる。S A V 16
の種々の部分は、それらの保護のため圧力ハウジング4
6中に収容されている。
第3図は、5AV16の種々の電子部のブロック図であ
る。アンテナ38.弁機構32.及び近接センサ44以
外の第3図に示された他のブロックも、第2図に示され
た電子システム40の一部である。アンテナ38は、巻
線50の巻付けられた磁心48を含んでいる。
(第1図及び第4図に示された)送信機18からの電磁
信号は、アンテナ38によって受信される。
上記電磁信号は、リード線52上に、前置増幅器として
働く差動増幅器54によって増幅される電気信号を誘導
する。増幅器54からの出力信号は、帯域通過フィルタ
56によってフィルタリングされ、増幅器58によって
さらに増幅される。増幅器58からのアナログ信号出力
は、A/D変換器60によってディジタル・データ・フ
ォーマットに変換される。
A/D変換器60からの結果のデータは、データ・バス
62に供給される。帯域通過フィルタ56は、′それを
通して流れる信号を、送信機18によって送信された信
号の周波数レンジに制限する。
電子システム40の意思決定機能は、データ・バス62
に接続されたマイクロプロセッサ64によって成し遂げ
られる。マイクロプロセッサ64は例えば、RCA18
02やHfO2、NSC800(Nationa13 
emiconductor) 、又はMotorola
 146805やMC68HC11のような低出力装置
であることが、現在は好ましい。前述のマイクロプロセ
ッサ・チップのそれぞれは、8ピツ1〜・バス構造で動
作するCMOSデバイスである。マイクロプロセッサ6
4は、データ・バス62にまた接続されたリード・オン
リ・メモリ(ROM)66のプログラム・メモリにスト
アされたプログラム・コードに従って動作する。スクラ
ッチ・パッド・メモリは、ランダム・アクセス・メモリ
(RAM)68によって提供され、データ・バス62に
接続された実時間時計70は、実時間信号を提供する。
上記時計は、坑への設置の前に、地表制御システム26
の(第4図に示された)対応する実時間時計72に対し
て、S A V 16の初期設定に同期される。データ
・バス62に接続された通信インターフェース74(第
3図)及び地表制御システム26の対応する通信インタ
ーフェース76(第4図)によって、初期設定の時間が
S A V 16に対して入力される。初期設定の時間
で通信インターフェース74及び76は、ラジオ・チャ
ネル、光学インターフェース等のようないくらかの他の
通信チャネルを介して直接的にか又は間接的に電気的に
結合される。
弁作動が必要であるとマイクロプロセッサ64が決定し
た時、それは弁機構32の弁80を順次に作動させる弁
機構32の弁制御部78に信号を送る。弁の作動は、デ
ータ・バス62に信号を供給する近接せンサ44によっ
て検知される。大容最メモリ82が、実時間時計72に
従う時間、受信信号の信号対雑音(S/N)比1等のよ
うな弁作動命令に関する他のデータに加えて、試みられ
た及び実際の弁作動に関するデータを記憶するために提
供されている。
以下、どのようにして地表から送信された信号が、5A
V16によって利用されるかを説明する。
ROM66のプログラム・メモリに記憶されたプログラ
ム・コード命令は、上記マイクロプロセッサに、特定の
時間間隔でA/D変換器60の出力をサンプリングさせ
、上記サンプリングされた出力をディジタル・フィルタ
リングさせ、次に地表から受信された信号とそれを同期
させる。同期されるや否や、マイクロプロセッサ64は
、その関連する弁を開けるか閉じるためにその特定のチ
ャネル番号に向けられた命令を受信したが否かを判断す
ることができる。上記弁が開けられるべきであると判断
すれば、マイクロプロセッサ64は、弁制御部78に適
当な信号を送る。上記弁が閉じられるべきであるとマイ
クロプロセッサ64が判断すれば、それは弁制m’BB
7Bに適当な信号を送る。信号が少しも受信されないな
らば、又は地表からの送信が終わったならば、上記弁は
、閉じる又は閉じたままであることをマイクロプロセッ
サ64によって命じられるだろう。
これらの命令即ち事象のいずれかが理解され゛た時は何
時でも、マイクロプロセッサ64はまた実時間時計70
を読む。さらにその上、地表から受信される信号の信号
対雑音(S/N)比を計算する。
時間及びS/N比データは次に、坑の大官(至)メモリ
82に記憶される。この記憶されたデータは、バルブの
開閉、電池状態、所定の閾値以下のS/N比2等のよう
な活動を示す。そのような活動データは、4ビツト・デ
ィジタル・コードによって確認されることが好ましい。
また、24ビツトのディジタル・データを構成すること
が好ましい日付及び−日の時刻が記憶されるだろう。信
号強度データは、記録されたディジタル・データの8ビ
ツトを含むことが好ましい。
記憶されたデータはまた、低電池電圧及び受信信号の低
S/N比を示すと同様に、擬似識別に起因する情報を含
むことができる。
第4図は、地表制御システム26のブロック図である。
地表制御システム26の中心は、第1図にも示された地
表制御局24である。
5AV1Gが、例えば電池消耗やシステム不調のために
動作しなくなるような時には、それがワイヤによって回
収され、その通信インターフェース74が地表制御シス
テム2Gの通信インターフェース76と接続されなくな
ることができるような地表に置かれるだろう。マイクロ
プロセッサ64は、地表制御システム26へ大容量メモ
リ82の内容を読出すように命ぜられるだろう。この処
理が終えられた時、上記地表制御システム26は、大容
量メモリ82及び88の内容を、出力装置8Gの表示部
に表示するような、表示又は印刷することをキー・パッ
ド84を介して命ぜられるだろう。大容量メモリ88は
、種々のS A V 16に送られた送信についての情
報を記憶しているだろう。読出された特定のS A V
 1Bに関する大容量メモリ88からの情報は、上記S
AVの大容量メモリ82から読出された情報と相関させ
られるだろう。データのこれらの2つのセットの検査は
、地表からの命令を受信し、固有の信号対雑音比及び上
記弁の設置時間の期間中のエラーの確率の表示を提供す
る上記弁アセンブリの能力評価を成すことを許す。
地表制御局24は、キー・パッド842局部制御板90
、及び遠隔制御システム92からの入力を、上記地表制
御システム2Gが局部的にか又は遠隔的に動作させるこ
とができるように、受信することができるコンピュータ
実行局であることが好ましい。
地表制御局24はまた、それらのそれぞれの坑口に極め
て接近して配置された非常弁閉鎖スイッチを含む坑口制
御システム94からの入力を受入れる。
以下、上記システム動作をさらに詳細に説明する。5A
V16が設置のために坑口に届けられるべき前に、通信
インターフェース74が、地表制御システム26の通信
インターフェース76に接続される。
5AV16は、初期化され、それが設置されるべき坑井
を表わす特定の命令チャネルの信号に応するように設定
される。その上、−日の時刻が上記5AV16に送信さ
れる。初期設定・・・4ビット二年4ビット、月4ビッ
ト、日5ビット、時5ビツト。
分6ビツトのトータル24ピッ1〜即ち3バイ1〜の情
報が、初期設定の時に5AVI6に記憶されることが好
ましい。また、例えば27チヤネルの1つのようなチャ
ネル番号が、5ビツト・データ・ワードで記憶される。
同様の情報が、それが関係するチャネル番号と共に、地
表制御システム26の大容量メモリ88に記憶される。
この場合、全ての活動(初期設定、弁アセンブリ、弁ア
センブリが坑井から引JRかれた時のメモリ読出し、坑
井中にある間の開閉命令)が、後の比較の簡単のためチ
ャネル番号に従ってファイルされる。
初期設定の後、S A V 1Gは、S A V 16
が設置される坑口に典型的に潤滑装置(1ubrica
tor)を使用することによって、ワイヤにより坑井中
に備えられ、実行される。弁アセンブリが、それがその
機能を成すべきである位置の坑井中の適所でロツりされ
た時、上記弁自身は閉状態にあり、弁制御部78は付勢
されていない。
本発明が、最も実際的且つ好ましい実施例と現在見なさ
れるものに関して述べられているとはいえ、本発明は開
示された実施例に限定されるものではなく、種々の変更
修正が可能なものであるということが理解されるべきで
ある。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、地表下に設置され
た弁のような地表制御作動装置の動作の効果的な確認を
提供するための装置及び方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の応用を一般的な用語で示す多数の坑口
油田の概略図、第2図は地表不作動弁の一般的な配置の
概略図、第3図は第2図に示された地表不作動弁の電子
部のブロック図、第4図は第1図に示された地表制御局
及び送信機を含む地表制御システムのブロック図である
。 16・・・地表上作動可能弁、18・・・送信器、24
・・・地表制御局、26・・・地表制御システム、32
・・・弁機構、38・・・アンテナ、40・・・電子シ
ステム、44・・・近接センサ。 64・・・マイクロプロセッサ、 82.88・・・大
容量メモリ。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)地表下に設置されるような作動装置と、前記装置
    が地表下に設置された時、前記装 置の動作状態を制御するための信号を地表で送信するた
    めの手段と、 前記信号を受信し、それに従って前記装置 を制御するための、前記装置に近接した手段と、前記装
    置の動作状態を知らせ、それらを表 わす状態データを発生するための手段と、 前記状態データを記憶するための、前記装 置に近接した手段と、 その地表下設備から前記装置の取除きで、 前記記憶手段から前記データを読出すための手段と、 を具備する地表下作動装置検査システム。
  2. (2)前記システムは、前記送信された信号の情報を、
    地表でその送信と実質上同時に記憶するための手段と、 地表から地表下設備の通信の効果の表示を 提供するために、地表で記憶された情報を読出し、前記
    記憶手段から読出されたデータと相関させるための手段
    と、 をさらに具備することを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載の地表下作動装置検査システム。
  3. (3)前記作動装置は弁を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の地表下作動装置検査システム。
  4. (4)前記作動装置は弁を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第2項に記載の地表下作動装置検査システム。
  5. (5)地表から送信された信号に従って、流体を弁で調
    節するための、地表下に設置されるような少なくとも一
    つの電磁信号制御可能な弁配置と、地表の地表制御局と
    、 を具備し、 前記弁配置は信号を受信し、該信号がそれ を受信した弁装置に向けられたものであるかどうかを判
    断し、受信信号によって命令された弁状態を確認し、も
    し受信信号によって命ぜられたならば上記弁の状態を変
    更し、受信信号及び前記弁のどんな状態変化かを表わす
    データを記憶するための手段を含み、 前記地表制御局は(a)上記弁が地表下に 設置された後、その状態を制御するため前記弁の所に信
    号を送信し、(b)そのような送信を表わすデータを記
    録し、(c)それによって受信された信号を表わすその
    地表下の設備から取除かれた弁によって収集されたデー
    タを読出し、(d)上記弁から読出されたデータ及び送
    信時間で上記地表制御局によって記録されたデータを表
    示するための手段を含む、 ことを特徴とする地表制御弁システム。
  6. (6)前記地表制御弁システムは、分離して地表下設備
    中にそれぞれ設置された複数の信号制御可能な弁配置を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の地
    表制御弁システム。
  7. (7)地表下の位置に地表下設置装置を設置するステッ
    プと、 或る動作状態を帯びるように上記装置に命 令するため、上記装置に信号を地表で送信するステップ
    と、 その送信と実質上同時に前記命令の指示を、地表でメモ
    リに記録するステップと、 上記地表送信信号を上記地表下設置装置で 受信するステップと、 受信信号に従って上記装置を動作するステ ップと、 上記装置の動作状態を検知するステップと、受信信号及
    び上記装置の動作状態に関する データを、上記装置のメモリに記録するステップと、 その地表下設備から上記装置を回収するス テップと、 装置メモリに記憶されたデータを読出すス テップと、 地表メモリに記憶された情報を読出すステ ップと、 地表から地表下設備への通信の効果に関す る評価が成されることができるように、前記データと情
    報を比較するステップと、 のステップを含む地表下設置装置の動作検査方法。
  8. (8)前記検知ステップは、前記装置の素子の移動を検
    知するステップと、それを表わす信号を発生するステッ
    プとを含むことを特徴とする請求の範囲第7項に記載の
    地表下設置装置の動作検査方法。
  9. (9)上記装置は弁であり、上記動作状態は上記弁が開
    いているか又は閉じているかどうかであることを特徴と
    する請求の範囲第7項に記載の地表下設置装置の動作検
    査方法。
JP61101208A 1985-05-03 1986-05-02 地表制御弁及び地表下作動装置検査システム及びその動作検査方法 Pending JPS6233994A (ja)

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