JPS6374228A - 極長波長電磁波の受信装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は極長波長電磁波の受信装置に関し、例えば石油
、天然ガス等の井戸を掘削する場合の地下の情報を地上
に送信する極長波長電磁波の受信装置を提案するもので
ある。

〔従来技術〕

石油、天然ガス等の井戸を掘削する場合には、掘削部に
おける地質、温度、圧力等の地下情報を得る必要があり
、従来は掘削用のパイプを地上に引き上げてから検層用
の計測装置を掘削した井戸から地中に位置させて計測す
る方法、又は掘削時に地中と地上との間を掘削用パイプ
を介して循環させるマッドと称する泥水の成分を調べる
マッドロギング法が採用されている。

しかし乍ら、これらの方法は計測に長い時間を要し、掘
削中の地下情報をリアルタイムで計測することができな
い。そのため、最近はＭＷＤ　　（Ｍｅａｓｕｒｅ−ｗ
＋ｅｎｔ　Ｗｈｉｌｅ　Ｄｒｉｌｌｉｎｇ　　：　掘削
時計側）と称するリアルタイムによる計測を目的とした
計測技術が研究されてきており、種々の方法が提案され
ている。

その中で電磁波を使用する方式が注目されている。

例えば第３図は米国文献”Ｏｉｌ　＆　Ｇａｓ　Ｊｏｕ
ｒｎａ１８５″　Ｆｅｂ２１．１９８３０ＧＪ　Ｒｅｐ
ｏｒｔ　　ｒｓｅｃｏｎｄ−ＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＭＷ
Ｄ　Ｔｏｏｌ　Ｐａ５ｓｅｓ　Ｆｉｅｌｄ　Ｔｅ５ｔＪ
に示された地下情報を送信する極長波長電磁波の受信状
態図である。

第３図において大地１上には掘削リグ２を建設しており
、この掘削リグ２の直下には、掘削された井戸３が形成
されており、この井戸３内にはドリルパイプ４が延出し
、ドリルバイブ４の先端には絶縁カラー５を介してドリ
ルカラー６を連結している。このドリルカラー６の先端
には掘削のためのピント７を取付けていて、ドリルバイ
ブ４を回転駆動することにより大地ｌを掘削する。ドリ
ルカラー６内には掘削中の地中の温度、圧力等を検出し
て電気信号に変換した変調信号により地下情報を地上に
送信する送信装置８を収納している。

この送信装置８の図示しない送信出力端子は、絶縁カラ
ー５を挾んで連結されているドリルバイブ４とドリルカ
ラー６とに接続されており、ドリルバイブ４及びドリル
カラー６が送信用ダイポールアンテナとなって変調され
た極長波長電磁波を地上に送信するようにしている。

一方、地上の！！削リグ２の基部には大地１に沿い掘〜
１リグ２から放射方向に位置させて受信用ダイポールア
ンテナ９を設置し、地中からの極長波長電磁波を受信す
るようにしている。そしてダイポールアンテナ９が受信
した信号は増幅器ｌＯに人力し、増幅された信号はその
信号を復＃（検波）して地下情報を得るための信号処理
部１１に入力している。そして、この場合の極長波長電
磁波の周波数は５０Ｈｚ以下が多く、その場合の波長は
約６０００に一以上となっている。なお、地層、地質、
深さ等によっては１００Ｈｚ程度の周波数の極長波長電
磁波波が使用される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述した極長波長電磁波の受信装置では、受信感度の高
いダイポールアンテナを設置するが、５０Ｈｚ程度の極
長波長電磁波ではその波長が６０ｏｏｈｍと長いためア
ンテナの長さを波長λの１／４としても、アンテナの全
長は１５００ｋｍとなり実用が不可能であり、実用でき
るアンテナの長さは長くとも１００−程度が限度である
。しかし乍ら、受信感度はアンテナの実効長に比例する
ものであるから、極長波長の場合にはアンテナの全長を
短縮するとＳ／Ｎの良い信号を受信することができない
問題がある。

本発明は前述した問題に鑑み、極長波長電磁波の磁界又
は電界成分を検出することにより、大規模な受信用アン
テナを設置することなく受信信号のＳ／Ｎが良い極長波
長電磁波の受信装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の極長波長電磁波の受信装置は、磁界又は電界セ
ンサを地中に配設して、該磁界又は電界センサが検出し
た磁界又は電界による出力信号から情報を得る構成とす
る。

〔作用〕

地中に配設した送信装置は掘削中の地下情報を極長波長
電磁波により地上に送信する。その極長波長電磁波によ
る磁界又は電界は地中に配設しに磁界又は電界センサが
検出する。この磁界又は電界は極長波長電磁波の変化に
応して変化するから、検出した出力信号を信号処理部で
処理することにより、地下情報が得られる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例を示す図面によって詳述する。第１
図は本発明に係る極長波長電磁波の受信装置を送信装置
とともに示した構成図である。第１図において、大地１
上には掘削リグ２を建設しており、この掘削リグ２の直
下には、大地１を掘削した井戸３が形成されている。こ
の井戸３内には掘削リグ２からドリルバイブ４が延出し
ており、このドリルバイブ４の先端には絶縁カラー５を
介してドリルカラー６が連結されている。ドリルカラー
６の先端には掘削のためのピント７を取付けていて、ド
リルバイブ４を回転駆動することによりとフト７により
大地１を掘削するようにしている。ドリルカラー６内に
は、掘削部付近の地質。

温度、圧力等を検出して電気信号に変換し、変調信号の
地下情報を送信する送信装置８を収納している。この送
信装置８の図示しない送信出力端子は絶縁カラー５を挾
んで連結されているドリルバイブ４とドリルカラー６と
に接続されている。そしてドリルバイブ４とドリルカラ
ー６とで送信用ダイポールアンテナを構成して、変調さ
れた極長波長電磁波（以下電値波という）を地上に送（
Ｂするようになっている。堀浄１リグ２の基部付近には
大地１を掘削して深さの深い地下孔１ａを鉛直に開設し
ている。この地下孔Ｉａ内には、地中に迷走電流が流れ
ている深さ以上の深い位置に、ホール素子２０ａを多数
個直列接続して１列状に配設してなる磁界センサ２０を
、地下孔１ａの長さ方向に沿って配設している。これら
のホール素子２０ａは磁界を最も高感度で検出する姿勢
としている。磁界センサ２０が検出した信号はケーブル
ｌにより地上に配設した、増幅器１０に入力されており
、増幅器１０の信号は信号処理部１１に入力されている
。

このような磁界センサ２０．増幅器１０及び信号処理部
１１により構成された受信装置Ｒの動作を説明する。

地中に配設した送信装置８は掘削部付近の地下情報を電
磁波により地上に送信する。送信された電磁波の磁界成
分は、地下孔ｌａ内に配設した磁界センサ２０の各ホー
ル素子２０ａが検出する。このように磁界を検出すると
、電磁波つまり磁界の変化に応じて各ホール素子２０ａ
の抵抗値が変化する。

そして各ホール素子２０ａの抵抗値を加算した磁界セン
サ２０の抵抗値に相応する電圧信号が増幅器１０に入力
されて、増幅した電圧信号を信号処理部１１に入力する
。信号処理部１１は入力された電圧信号を検波する等適
宜処理をして、検波した電圧信号の変化から送信装置８
が送信した地下情報を得る。

このようにして地中の送信装置８が送信した電磁波の磁
界成分を、地中に配設した磁界センサで検出することに
より、従来の如（大規模なアンテナを使用せずに、地下
情報を送信する電磁波を高感度で受信することができる
。また磁界を地下孔ｌａ内に配設した磁界センサ２０に
よりヰ★出するから、地上の外部磁界の影響が生じず受
信した電圧信号のＳ／Ｎが向上する。なお、磁界センサ
２０を迷走電流が流れていない深さに配設した場合は、
迷走電流による磁界を検出せず更にＳ／Ｎを向上させ得
る。

第２図は本発明の受信装置の他の実施例を示したもので
あって、第１図に示した増幅器１０をプリフジ回路とし
た点で構成を異にしている。第２図においてブリッジ回
路３０はプリフジを構成する４辺のうちの３辺の夫々に
標準抵抗（以下抵抗という）Ｒ１＋　　Ｒ２，Ｒ３を夫
々接続している。そして抵抗Ｒ２を接続した１辺と対向
する側の１辺には、ホール素子２０ａを多数個直列接続
してなる磁界センサ２０を接続している。また磁界セン
サ２０と抵抗Ｒ８との接続点ａと、抵抗Ｒ２ｒ　Ｒ３の
接続点すとは信号処理部１１の入力端子１１ａ、ｌｌｂ
に接続している。更に、磁界センサ２０と抵抗Ｒ３との
接続点Ｃと、抵抗Ｒ，，Ｒ２の接続点ｄとの間には交流
電源３０ａを接続している。このブリッジ回路３０は磁
界センサ２０が地中から送信された電磁波の磁界成分を
検出していない場合には、ブリッジ回路３０が平衡状態
となるよう各抵抗Ｒ，，Ｒ２，Ｒ。

の抵抗値が選定されている。

このブリフジ回路３０を用いた受信装置Ｒは、地中から
送信された電磁波の磁界成分を磁界センサ２０が検出す
ると、磁界センサ２０の抵抗値が変化することになる。

この磁界センサ２０の抵抗値変化がブリッジ回路３Ｍ）
接続点ａ、Ｃ間に生してプリフジ回路３０の平衡が崩れ
て、接続点ａ、ｂ間には磁界センサ２０の抵抗値変化に
相応した電圧信号が得られる。

このプリフジ回路３０の電圧信号は信号処理部１１に入
力され、信号処理部１１は前記同様の処理を行って、電
圧信号の変化から地下情報を得る。

なお、前述した地下孔ｌａ内に配設する磁界センサ２０
に替えて所定間隔離隔して平行に対向させた２枚の平板
電極で電界を検出するようにした電界センサを用いて受
信装置を構成して、地中から送信された電磁波の電界成
分を前記同様に処理することによっても、地中から送信
された電磁波を高感度で受信できる。

また、磁界センサ及び電界センサとしては磁界又は電界
に感応する光学素子を使用してもよい。

更に、磁界センサにはサーチコイルも使用できる。

〔効果〕

以上詳述した如く本発明は、地中から送信される電磁波
の磁界又は電界成分を、地中に配設した磁界又は電界セ
ンサで検出する構成としたので、大規模なアンテナを使
用せずに地中から送信される電磁波を高感度で受信する
ことができ、しかも、地上の外部磁界のに’ＪＩを受け
ず、Ｓ／Ｎの良い受信信号が得られる等の優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る極長波長電磁波の受信装置の構成
図、第２図は本発明装置の他の実施例を示す構成図、第
３図は従来の極長波長電磁波の受信装置の構成図である
。 ８・・・送信装置　１０・・・増幅器　１１・・・信号
処理部２０・・・磁界センサ　３０・・・ブリッジ回路
　３０ａ・・・交流電源 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人　　　大　　　岩　　　増　　雄′８１　図 阜　２　日 四トｚθロー２θ 第３図 手続補正書（自発） ２８発明の名称 極長波長電磁波の受信装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ５、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」、「発明の詳細な説明」及
び「図面の簡単な説明」の欄、並びに図面 ６、補正の内容 ６−１明細書の「特許請求の範囲」の欄別紙のとおり ６−２明細書の「発明の詳細な説明」の欄（１）明細書
の第２頁１３行目及び１７行目に「第３図」とあるのを
「第６図」と訂正する。 （２）明細書の第５頁４行目及び１０行目に「地中に」
とあるのを「地中あるいは水中に」と訂正する。 （３）明細書の第１０頁１行目の「変化から地下情報を
得る。」の次に以下の文章を追加する。 「前述した実施例ではホール素子２０ａを複数個直列接
続した磁界センサ２０を掘削リグ２の基部周辺の１箇所
に配設したが、第３図に示した単一のホール素子２０ａ
からなる磁界センサ２０を組込んだブリフジ回路２１を
複数個用いて、第４図及び第５図に示すように掘削リグ
２の基部周辺に分散配設して、各ブリッジ回路２１の検
出信号を加算するよう構成しても、地中からの電磁波を
前記同様に受信できる。 また、このように分散配置した磁界センサ２０の夫々を
、ホール素子２０ａが複数個直列接続したものにすれば
、電磁波の受信感度をより高めることができる。 更に、本実施例は磁界センサ２０を地中に配設したが海
、湖、河川等の水中に配設しても地中からの電磁波を同
様に受信できる。」 （４）明細書の第１０頁１＋行目に「地中に」とあるの
を「地中あるいは水中に」と訂正する。 ６−３明細書の「図面の簡単な説明」の欄ｆｌ）　　明
細書の第１１頁３行目から４行目に「第３図は従来の・
・・（中略）・・・構成口である。」とあるのを「第３
図は受信装置の他の変形例を示す構成図、第４図及び第
５図は磁界センサの他の配設状態を示す状態図、第６図
は従来の極長波長電磁波の受信装置の構成図である。」
と訂正する。 ６−４図面 第１図、第３図、第４図、第５図、第６図を夫々別紙の
とおりに訂正する。 ７、添付書類の目録 （１）補正後の特許請求の範囲の 全文を記載した書面　　　　　　１通 （２）訂正図面　　　　　　　　　　　１通補正後の特
許請求の範囲の全文を記載した書面２、特許請求の範囲 １、情報を地中から地上へ送信する極長波長電磁波の受
信装置において、 前記極ゑ波長電磁波の磁界又は電界に感応する磁界又は
電界センサを地中夷Ａと量水主に配設して、該磁界又は
電界センサの出力信号から前記情報を得る構成としてあ
ることを特徴とする極長波長電磁波の受信装置。 蔓　！　圓 第　　３　　図 簗　　４　　　図 第　５　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、情報を地中から地上へ送信する極長波長電磁波の受
   信装置において、 前記極波長電磁波の磁界又は電界に感応す る磁界又は電界センサを地中に配設して、該磁界又は電
   界センサの出力信号から前記情報を得る構成としてある
   ことを特徴とする極長波長電磁波の受信装置。