KR20050105976A - 데이터 전송 장치 - Google Patents
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Abstract
본 장치는 그라운드(17)의 표면으로부터 연장하는 공동(13)을 포함하고 적어도 하나의 전기 전도성 관형 요소(21; 25)가 제공된 설비에 관한 것이다. 장치는 작동 및/또는 측정 조립체를 지지하는 단일 스트랜드 스무스 케이블(3)을 포함하고, 이 케이블은 전기 전도성이고 300 daN보다 큰 파괴 강도를 가지며, 관형 요소(21; 25)에 배치된다. 케이블(3)의 표면은 관형 요소(21; 25)로부터 적어도 부분적으로 전기 절연된다. 장치는 전기 및/또는 전자기 신호를 전송 및 수신하기 위한 송신기 수단(9, 11) 및 수신기 수단(9, 11)을 구비하고, 수단은 표면(17) 근방에 및 공동(13)에 위치되고 첫째로 케이블(3)에 두 번째로 관형 요소(21; 25) 및/또는 층(19)에 전기적으로 접속된다. 본 발명은 정보 전송 및 유정(oil well)내의 공구들을 제어하는 데 적용 가능하다.
Description
본 발명은 그라운드 아래에 들어있는 유체들을 채굴하기 위한 설비에서 데이터를 전송하는 장치에 관한 것으로, 설비는 지하층(underground formation)에 정의되고 그라운드의 표면으로부터 연장하는 공동(cavity)을 포함하고, 공동에는 적어도 하나의 전기 전도성 관형 요소가 제공되고, 장치는 작동 및/또는 측정 조립체를 지지하는 단일-스트랜드 스무스 케이블(single-strand smooth cable)을 포함하고, 케이블은 300 데카뉴턴(daN)보다 큰 파괴 강도(breaking strength)를 가지며, 전기 전도성 재료로 만들어지고 그라운드의 표면에 있는 제 1 지점과 공동 내의 제 2 지점 사이의 관형 요소에 배치되고, 본 발명은 또한 지하에 들어있는 유체들을 채굴하기 위한 관련 설비에 관한 것이다.
용어 "관형 요소(tubular element)"는 중공의 기다란 요소, 예를 들면 실질적으로 원통형인 요소를 나타내기 위해 사용된다.
유정(oil well) 또는 몇몇 다른 방출물(특히 가스, 증기, 물)을 위한 우물(井; well) 아래에서 다양한 기계적 작업들(일반적으로 "케이블 작업" 또는 "슬릭라인 작업(slickline operation)")을 수행하기 위해 "피아노 와이어(piano wire)" 또는 "슬릭라인"형의 단일-스트랜드 스무스 케이블 등을 사용하는 것이 알려져 있다. 예로서, 이와 같은 작업들은 밸브들을 개폐하는 것, 요소들을 적절한 장소에 배치하는 것 또는 벽을 천공하는 것일 수 있다.
본 출원에서 "스무스 케이블(smooth cables)" 또는 "피아노 와이어(piano wire)"로 불리는 이들 케이블들은 사용하기 간단하다는 이점을 제공한다. 이들의 바로 그러한 특성에 의해, 이들은 트위스트 전기 케이블과는 달리 양호한 기계적 특성들을 갖는다. 웰헤드(wellhead)에 실링(sealing)을 제공하는 것은 트위스트 전기 케이블들에서보다 "피아노 와이어" 형 케이블들에서 훨씬 용이하다.
그럼에도 불구하고, 이와 같은 케이블들의 사용은 기계적 기능이 제한되고, 결점들을 제공할 수 있다. 예들 들면 천공 작업들에서, 폭발성 충전물이 피아노 와이어형 케이블의 단부에서 우물 아래로 내려가면, 타이머가 소정 시간 길이의 끝무렵에서 폭발을 개시시키기 위해 제공된다. 이와 같은 환경들 하에서, 지상에 있는 조작자는 폭발이 정말로 일어났는가, 케이블이 지표로 다시 올라왔을 때, 공구가 위험을 줄 수 있는 잔류 폭발성 충전물을 포함할 수 있는가를 결코 확신할 수 없었다.
트위스트 전기 케이블들은 또한 전기 크기를 전송하는 기능들이 수행될 수 있게 하는 것으로 알려져 있다. 그럼에도 불구하고, 이와 같은 케이블들은 더 고가이고 웰헤드에서 이들을 다루는 것은 스무스 케이블을 다루는 것보다 더 복잡하다.
도 1은 본 발명의 전송 장치의 제 1 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 피아노 와이어형 케이블 표면위의 절연 코팅의 적소에서의 도포를 위한 장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 전송 장치의 제 2 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 전송 장치의 제 3 구성을 나타낸 도면이다.
본 발명의 주 목적은 지상에 있는 제어 장치와 피아노 와이어형 케이블(piano wire type cable)의 단부에 위치된 공구 사이에서 또는 우물내에 위치된 측정 수단과 지상 사이에서 데이터를 전송하기 위한 특히 단순하고 염가의 수단을 제공하는 것이다.
이 때문에, 본 발명은, 케이블의 표면은 관형 요소로부터 적어도 부분적으로 전기적으로 절연되고, 장치는 제 1 및 제 2 지점들 중 하나 또는 모두의 근방에 위치된, 전기 및/또는 전자기 신호를 전송하기 위한 송신기 수단, 및 제 1 및 제 2 지점들 중 다른 하나 또는 모두의 근방에 위치된, 전기 및/또는 전자기 신호를 수신하기 위한 수신기 수단을 더 포함하고, 송신기 수단 및 수신기 수단 각각은 첫째로 케이블에 그리고 두 번째로 관형 요소 및/또는 층에 전기적으로 접속되고, 케이블은 송신기 수단과 수신기 수단 사이에서 전기 및/또는 전자기 신호를 전송하기 위한 루프의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는, 위에 기술된 형태의 장치를 제공한다.
본 발명의 장치는, 다음과 같은 특징들 중 하나 이상을 단독 또는 임의의 기술적으로 실행 가능한 조합으로 구비해도 된다:
·케이블의 표면은 절연 재료의 연속 코팅을 보유하고 관형 요소로부터 전기적으로 절연되어 있다.
·절연 재료의 연속 코팅의 두께는 2개의 표준 및 비코팅 케이블들(non-coating cables) 간의 직경에 있어서의 차이의 절반과 동일하다.
·케이블의 표면에는 관형 요소를 전기적으로 절연하기 위한 절연 재료의 센트럴라이저들(centralizers)이 규칙적인 간격들로 제공된다.
·제 1 및 제 2 지점들 근방의 송신기 및 수신기 수단은 관형 요소에 전기적으로 접속되고, 송신기 수단에 의해 전송되고 수신기 수단에 의해 수신된 신호는 전기 신호이다.
·공동에는 적어도 제 1 관형 요소 및 제 1 관형 요소 내측에 배치된 제 2 관형 요소가 제공되고, 케이블은 제 1 및 제 2 요소들 사이의 환형 공간에 배치된다.
·케이블의 표면은 관형 요소와의 적어도 하나의 전기 접촉 지점을 가지며, 제 1 및 제 2 지점들 및 관형 요소 근방의 송신기 수단 및/또는 수신기 수단은 층에 전기적으로 접속된다.
·제 1 지점 근방의 송신기 수단에 의해 전송된 전기 신호는 첫째로 케이블과 제 1 지점 근방의 송신기 수단 사이의 전기 접촉 지점 및 두 번째로 층과 제 1 지점 근방의 송신기 수단 사이의 전기 접촉 지점 사이의 전기 접촉 지점을 포함하는 제 1 다이폴에 도입되고, 제 1 다이폴은 케이블과 관형 요소 사이의 전기 접촉 지점들 중 하나, 및 두 번째로 관형 요소와 제 2 지점 근방의 수신기 수단 사이의 전기 접촉 지점을 포함하는 제 2 다이폴에 의해 수신되는 전자기 신호를 발생하고, 제2 다이폴에 의해 수신되는 전자기 신호는 제 2 지점 근방에서 수신기 수단에 전송되는 전기 신호를 발생한다.
·제 2 지점 근방의 송신기 수단에 의해 전송된 전기 신호는 첫째로 케이블과 관형 요소 사이의 전기 접촉 지점들 중 하나, 및 두 번째로 관형 요소와 제 2 지점 근방의 송신기 수단 사이의 전기 접촉 지점을 포함하는 제 2 다이폴에 도입되고, 제 2 다이폴은 첫 번째로 케이블과 제 1 지점 근방의 수신기 수단 사이의 전기 접촉 지점, 및 두 번째로 층과 제 1 지점 근방의 수신기 수단 사이의 전기 접촉 지점을 포함하는 제 1 다이폴에 의해 수신되는 전자기 신호를 발생하고, 제 1 다이폴에 의해 수신되는 전자기 신호는 제 1 지점 근방의 수신기 수단에 전송되는 전기 신호를 발생한다.
·층 및 송신기 및/또는 제 1 지점 근방의 수신기 수단 간의 전기 접촉은 그라운드에 고정된 도전체 부재를 통해 생긴다.
·전기 및/또는 전자기 신호를 전송 및 수신하기 위한 송신기 수단 및 수신기 수단은 제 1 및 제 2 지점들의 각각의 것들 근방에 위치된다.
·전기 및/또는 전자기 신호를 전송하기 위한 송신기 수단은 제 1 및 제 2 지점들 중 하나의 근방에만 위치되고, 전기 및/또는 전자기 신호를 수신하기 위한 수신기 수단은 제 1 및 제 2 지점들 중 다른 하나의 근방에만 위치된다.
본 발명은 또한 지하에 들어있는 유체들을 채굴하기 위한 설비를 제공하고, 그라운드의 표면으로부터 연장하는 땅속 층에 정의되고 웰헤드에 의해 표면 위에서 폐쇄되는 공동을 포함하고, 공동에는 적어도 하나의 전기 전도성 관형 요소가 제공되며, 유체 채굴 설비는 위에 정의된 것과 같은 송신 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 설비는 다음과 같은 특징들 중 하나 이상을 단독 또는 임의의 기술적으로 실행 가능한 조합으로 구비해도 된다:
·그것은 절연 코팅을 케이블 위에 적용하기 위한 도포기 장치를 포함한다.
·웰헤드 앞에는 케이블에 대한 실링 장치가 제공되는 에어록(airlock)이 있고, 절연 코팅을 케이블 위에 적용하는 도포기 장치는 실링 장치로부터 하류의 에어록 내측에 배치된다.
·그것은 케이블을 웰헤드에 정렬하기 위한 전개 수단(deployment means) 및 정렬 장치를 구비하고, 정렬 장치는 적어도 하나의 피복(sheath)을 포함하고, 절연 코팅을 케이블 위에 적용하기 위한 도포기 장치가 전개 수단과 정렬 장치 사이에 배치되고, 또는 각 피복은 웰헤드 및/또는 층으로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시예들을 첨부 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명의 장치는 예를 들면 시추공 아래에서의 측정 행동(campaign) 또는 피아노 와이어형 케이블의 단부에 장착된 공구에 의해 구현되는 천공 작업과 같은, 오일 생산 우물 설비(1)에서 행동을 취할 경우 사용된다.
장치는 작동 및/또는 측정들을 행하는 조립체(5)를 지지하고 전개 수단(deployment means; 7)과 연결된 스무스 케이블(3)을 포함한다. 장치는 전기 및/또는 전자기 신호를 전송/수신하는 제 1 수단(9) 및 제 2 수단(11)을 더 포함한다.
오일 생산 우물 설비(1)는 그라운드(17) 표면 위에 있는 웰헤드(15)에 의해 폐쇄되는 공동(13) 또는 "우물(well)"을 가진다.
이러한 공동(13)은 일반적으로 관형상이다. 그것은 그라운드(17)의 표면과 지표 아래의 층(19) 아래의 어떤 깊이에 위치된 채굴될 유체의 층(도시되지 않음) 사이에서 연장한다. 그것은 전기 전도성 재료(금속)로 만들어지는 튜브들의 조립체로 만들어지는, "케이싱(casing)"으로 불리는 외측의 제 1 관형 덕트(21)에 의해 정의된다.
더 작은 직경의 제 2 관형 덕트(25)("생산 관(production tubing)"이라 불림)는 제 1 덕트(21) 내측에 장착되고, 마찬가지로 금속 튜브들의 조립체로 구성된다. 제 2 덕트(25)는 전기 전도성 재료(금속)로 만들어지는 블레이드 센트럴라이저들(bladed centralizers; 27)에 의해 제 1 덕트(21)의 중심에 실질적으로 유지된다.
웰헤드(15)는 전기 전도성 재료로 만들어지고 서비싱 밸브(servicing valve; 33)가 설치된 본체(31)를 포함한다.
웰헤드(15)의 본체(31)는 그라운드(17)의 표면에서 제 1 덕트(21)의 단부에 장착된다. 제 2 덕트(25)의 단부는 본체(31) 내측에 장착된다. 제 2 덕트(25)는 제 2 덕트(25)와 일렬로 위치되어 있는 서비싱 밸브(33)에 의해 폐쇄된다.
스무스 케이블(3)은 피아노 와이어형 또는 슬릭라인형의 단일-스트랜드 케이블이다. 그것은 아연도금 강 또는 스테인레스 강(예컨대 316 타입)과 같은 금속으로 만들어진다. 스무스 케이블은 양호한 견인 강도 및 적당한 유연성을 가지고 있다. 통상적으로 이러한 종류의 케이블은 300 daN 내지 1500 daN 범위, 바람직하게는 600 daN 내지 1000 daN 범위의 파괴 하중 및 통상적으로 미터 당 30 밀리옴(mΩ/m) 내지 500 mΩ/m 범위에 있는, 바람직하게는 35 mΩ/m 내지 300 mΩ/m 범위에 있는 상대적으로 높은 전기 저항을 가진다.
스무스 케이블(3)의 직경은 웰헤드(15)로의 삽입에 적합하게 되어 있다. 통상적으로 이러한 종류의 케이블의 직경은 1 밀리미터(mm) 내지 5 mm, 바람직하게는 1.5 mm 내지 4 mm 범위에 있다.
스무스 케이블(3)은 전개 수단(7)에 의해 제 2 덕트(25)에 삽입된다. 이들 수단(7)은 유압 또는 전기 유닛(43)과 결합된 드럼(42)이 설치된 윈치(41) 및 정렬 및 실링 장치(45)를 포함한다.
스무스 케이블(3)을 전개하기 위한 전개 수단(7)은 그라운드(17) 위에 배치될 수 있거나 가능하게는 이들은 차량(도시하지 않음)의 보드 위에 있을 수 있다.
스무스 케이블(3)의 제 1 단부는 드럼(42)에 고정된다. 정렬 및 실링 장치(45)는 2개의 디플렉터 풀리들(deflector pulleys; 49), 에어록(airlock; 51) 및 팩커(packer; 53)를 포함한다.
케이블(3)의 외면이 스무스(smooth)하므로, 에어록(51)을 통한 실링이 간단한 팩커(53)를 이용하여 달성될 수 있다.
스무스 케이블(3)은 이와 같은 환경에서, 제어부(57)와 함께 활성부(55), 특히 공구를 포함하는 작동 및/또는 측정 조립체(5)를 그 자유단에 갖고 있다.
공구(55)는 하나 이상의 동작들이 우물내에서 수행되게 한다. 이들 동작들은 본 발명의 데이터 전송 장치를 이용하여 그라운드(7)의 표면으로부터 제어된다.
제 1 실시예에 있어서(도 1), 스무스 케이블(3)의 외면은 제 2 덕트(25)로부터 전기적으로 완전히 절연된다. 이 때문에, 전기 절연 재료가 스무스 케이블(3)의 외면에 도포된다.
이러한 연속 절연 재료는 열가소성 재료, 페인트 또는 수지(resin)로부터 선택될 수 있고, 그것은 케이블 위에 영구적인 방법으로 도포될 수 있다. 그것은 또한 임시적인 방법으로 도포될 수 있으며, 그 경우 그것은 그리스들, 윤활유들, 타르들 및 유사 물질 가운데서 선택된다.
절연 재료는 케이블(3)이 끌어당겨지거나 조절되는 동안 스무스 케이블(3)에 도포될 수 있다. 이러한 도포는 또한 도 2를 참조하여 기술된 도포기 장치(61)에 의해 공동(13)의 근방에서, 떨어져서(off-site) 수행될 수 있다.
도포기 장치는 에어록의 단부와 웰헤드의 서비싱 밸브(33) 사이의 에어록(51)에 삽입되어도 된다. 그것은 밸브(65)를 통해 주입된 절연 물질을 도포하기 위한 챔버(63) 및 물질을 가열, 용융 또는 경화하기 위한 수단, 예를 들면 유도 가열기 턴들(induction heater turns)을 포함한다.
도포기 장치(61)가 에어록(51)에 배치되면, 본 발명의 전송 장치가 적절히 동작할 수 있도록 보장하기 위해 디플렉터 풀리(49) 및 드럼(42)은 웰헤드 및/또는 층(19)으로부터 전기 절연될 필요가 있다.
변형예에서, 대안으로 도포기 장치(61)는 윈치(41)와 하 디플렉터 풀리(49) 사이에 배치되어도 된다.
유리하게는, 표준 스무스 케이블(3)(예를 들면 직경 2.34 mm 또는 2.74 mm의 직경을 가진)을 사용하고 스무스 케이블(3) 위에 케이블(3)과 더 큰 직경의 표준 스무스 케이블 간의 직경 차의 절반과 동일한 두께의 코팅을 도포하는 것이 가능하다. 따라서, 한번 코팅된 스무스 케이블(3)은 기존 "슬릭라인(slickline)" 장비(위의 예에서 2.74 mm 또는 3.17 mm)를 위한 표준 사이즈이다. 코팅된 스무스 케이블(3)은 이후 기존 슬릭라인 장비에 용이하게 적응된다.
도시되지 않은 본 발명의 변형예에서, 스무스 케이블(3)은 절연 코팅을 사용하지 않고, 제 2 덕트(25)를 따라 규칙적인 간격들로 배치된 절연 재료의 센트럴라이저들(71)에 의해 제 2 덕트로부터 전기 절연되어도 된다.
전기 신호를 송수신하기 위한 제 1 송수신기 수단(9)은 웰헤드(15)의 근방에 배치된다. 이들은 스무스 케이블(3)과 웰헤드(15) 모두에 전기 접속되는 제어 유닛(73)을 포함한다.
전기 신호를 송수신하기 위한 제 2 송수신기 수단(11)은 공구(55)의 근방에서 스무스 케이블(3)의 제 2 단부에 장착된다. 제 2 송수신기 수단(11)은 제어부(57)에 접속된다. 본 발명의 이러한 제 1 전송 장치에 있어서, 이들 수단(11)은 또한 첫째로 스무스 케이블(3)에 그리고 두 번째로 제 2 덕트(25)에 전기 접속된다.
제 1 및 제 2 송수신기 수단 각각은 전자 회로 및 전원, 예컨대 배터리를 포함한다. 이들 수단은 저 또는 중간 주파수의 변조된 교류 전기 신호를 전송 및 수신할 수 있다. 이와 같은 수단은 그 자체가 알려져 있으므로 상세히 설명하지 않는다. 장치에 사용하기 적합한 송수신기의 예는 공급자 지오서비시스(Geoservices)에 의한 명칭 WTD(wireless transmitted data)이 이용가능하다.
용어 저 또는 중간 주파수는 범위 1 헤르츠(Hz) 내지 50,000 Hz, 바람직하게는 범위 5 Hz 내지 5000 Hz의 주파수를 포함한다. 송신기 수단과 수신기 수단 간의 데이터 전송은 범위 0 내지 10,000 미터(m)에 있는 거리, 바람직하게는 범위 500 m 내지 6000 m 에 있는 거리에 걸쳐 일어난다.
지상에서 땅속으로 전송된 전기 신호는, 이와 같은 환경에서, 조작자에 의해 발생된 제어 신호이고, 한편 시추공 아래에서 지상으로 전송된 전기 신호는 제어부(57)에 의해 발생된 확인 신호이다.
송신기 수단(9, 11)에 의해 도입된 전류는 범위 0 내지 50 볼트(V), 바람직하게는 범위 5 V 내지 25 V에 있는 전압에서, 범위 0 내지 10 암페어(A), 바람직하게는 범위 0 내지 2 A에 있다. 이들 수단은 전자기 신호에 의해 데이터를 전송하는 환경에서 일반적으로 사용되는 것과 동일하다.
변형예에 있어서, 트위스트 전기 케이블을 통해 신호들을 전송하는 데 사용되는 종류의 전류원은 이 제 1 실시예에서 사용될 수 있다. 사용하기 적합한 전류원의 예는 공급자 지오서비시스에 의한 명칭 Emrod 셔틀이 이용가능하다.
더욱이, 그것이 지상으로부터 우물 아래로 송신하기 위해서만, 예컨대 단지 명령을 발행하기 위해서만 필요로 될 경우, 지상의 조작자는 간단한 송신기(9)를 작동시키고 작동 및/또는 측정 조립체(5)는 수신기 수단(11)에만 제공될 필요가 있다.
다른 변형예에 있어서, 작동 및/또는 측정 조립체(5)는 또한 물리적 단위들, 예컨대 온도, 압력, 유량, 깊이, 땅속 밸브의 상태, 지형으로부터의 자연 방사능(감마 방사능), 케이싱 시일들 "케이싱 컬러 로케이터(Casing Collar Locator)"의 위치 등을 검출하는 수단(도시하지 않음)을 포함해도 된다.
단지 땅속의 측정 행동들을 수행할 때, 작동 및/또는 측정 조립체(5)는 검출기 수단 및 송신기(11)만을 포함해도 되며, 이 경우 그 표면은 수신기 수단(9)에만 고정된다.
이하, 천공 동작 중의 본 발명의 제 1 장치의 동작이 예로서 설명된다.
작동 및/또는 측정 조립체(5)가 원하는 깊이에 도달했을 때, 그라운드(17)의 표면에 있는 제 1 송수신기 수단(9)은 전기 제어 신호를 변조된 전류 형태로 송신한다. 스무스 케이블(3)이 제 2 덕트(25)로부터 전기적으로 절연되므로, 전류 루프가 제 1 송수신기 수단(9), 스무스 케이블(3), 제 2 송수신기 수단(11), 제 2 덕트(25) 및 웰헤드(15) 사이에 확립된다. 케이블(3)의 불량한 전기 전도 특성들에도 불구하고, 전기 제어 신호는 케이블(3)을 통해 작동 및/또는 측정 조립체(5)의 제어 부재(57)에 전달된다. 작동 및/또는 측정 조립체(5)의 활성부(55)는 이후 예를 들면 폭발성 충전물을 트리거하는 명령을 수행한다.
작동 및/또는 측정 조립체(5)의 활성부(55)가 명령 실행을 끝냈을 때, 제 2 송수신기 수단(11)은 전기 확인 신호를 전류 루프를 돌아 흐르는 전류 형태로 보낸다. 이러한 확인 신호는 제 1 송수신기 수단(9)에 의해 수신된다. 따라서, 지상의 조작자는 명령이 내려진 동작이 적절히 수행되었다는 확인을 수신할 수 있고 후속 동작(예컨대 작동 및/또는 측정 조립체와 함께 케이블을 끌어 올리는 것)을 계속할 수 있다.
본 발명의 제 2 데이터 전송 장치가 도 3에 도시되어 있다.
본 발명의 제 1 장치와는 달리, 스무스 케이블(3)은 제 1 덕트(21)와 제 2 덕트(25) 사이의 환형 공간(annular space)에 배치된다.
이러한 스무스 케이블(3)은 도 3에 도시된 오일 생산 우물 설비에 영구적으로 설치된다. 이를 위해, 제 2 덕트(25) 자체가 제 1 덕트(21) 내측에 적소에 놓여있는 동안 스무스 케이블(3)은 제 2 덕트(25)의 외면에 적소에 놓인 패스너들(fasteners; 75)에 의해 고정될 수 있다.
본 발명의 이러한 제 2 장치에 있어서, 스무스 케이블(3)의 외면은 영구적으로 도포된 절연 재료로 코팅된다.
도 1에 도시된 설비와는 달리, 전개 수단(7)은 더 이상 필요하지 않다. 따라서, 스무스 케이블은 제어 유닛(73)에 직접 접속된다.
그 외의 본 발명의 제 2 장치의 동작은 본 발명의 제 1 장치의 것과 동일하다.
본 발명의 제 3 데이터 전송 장치가 도 4에 도시되어 있다.
도 1에 도시된 장치와는 달리, 스무스 케이블(3)의 표면은 제 2 덕트(25)와의 전기 접점의 적어도 하나의 지점(81)을 가진다.
더욱이, 제 1 송수신기 수단(9)은 첫째로 스무스 케이블(3)에 그리고 두 번째로 그라운드(17)의 표면에서 층(19)으로 삽입되는 전기 전도성 재료의 말뚝(stake; 83)을 통해 지표 아래의 층(19)에 전기 접속된다.
변형예에서, 설비가 해안에서 떨어진 시추공에 관한 것이면 말뚝(83)은 해저에 삽입될 수 있다.
본 발명의 제 3 장치의 동작은 본 발명의 제 1 장치의 것과 유사하다.
작동 및/또는 측정 조립체(5)가 원하는 깊이에 위치되면, 제 1 송수신기 수단(9)은 전기 제어 신호를 전송한다. 이러한 신호는 본 발명의 제 1 장치에서 발생된 것과 동일하다. 그러므로 그것은 동일한 수단에 의해 발생될 수 있다.
이러한 신호는 첫째로 케이블(3)과 제 1 송수신기 수단 사이의 접촉 지점(84)에 의해 형성된 제 1 다이폴에 그리고 두 번째로 말뚝(83)에 도입된다. 이러한 제 1 다이폴에 도입된 전기 신호는 전자기 제어 신호로 하여금 주위 지형을 통해, 특히 전송될 정보를 포함하는 전자기파를 전달하게 한다. 이 후 전자기 제어 신호는 스무스 케이블(3) 및/또는 제 2 덕트(25)에 의해 안내되어 우물의 바닥을 향해 아래로 이동한다. 전자기 제어 신호는 첫째로 작동 및/또는 측정 조립체(5)에 가장 가까운 제 2 덕트(25)와의 케이블(3)의 전기 접촉 지점(81) 및 두 번째로 제 2 송수신기 수단(9)과 제 2 덕트(25) 사이의 전기 접촉 지점(87)에 의해 형성된 제 2 다이폴에 의해 픽업되고, 제 2 덕트는 센트럴라이저들(27)과 제 1 덕트(21)에 의해 층(19)에 전기 접속된다. 제 2 다이폴에 의해 수신된 전자기 신호는 제 2 송수신기 수단(11)에 의해 수신되는 전기 신호를 발생한다.
유사하게, 작동 및/또는 측정 조립체(5)로부터의 확인 신호는 먼저 케이블(3)과 작동 및/또는 측정 조립체(5)에 가장 가까운 제 2 덕트(25) 사이의 전기 접촉 지점(81) 및 두 번째로 송신기 수단(11)과 제 2 덕트(25) 사이의 전기 접촉 지점(87)에 의해 형성된 제 1 다이폴에 도입된 전기 신호 형태로 발생된다. 이러한 접촉 지점은 층(19)에 전기적으로 접속된다. 제 1 다이폴에 도입된 전기 신호는 전자기 제어 신호로 하여금 우물을 둘러싼 지형을 통해, 특히 전송될 정보를 포함하는 전자기파를 전달하게 한다. 이 후 이러한 전자기 확인 신호는 스무스 케이블(3) 및/또는 제 2 덕트(25)에 의해 안내되어 지상으로 올라간다. 전자기 제어 신호는 첫째로 제 1 송수신기 수단(9)과 케이블(3) 사이의 전기 접촉 지점(84)과 제 1 송수신기 수단(9)과 층(19) 사이의 전기 접촉 지점 사이에 형성된 제 2 다이폴에 의해 말뚝(83)을 통해 픽업된다. 제 2 다이폴에 의해 수신된 전자기 신호는 제 1 송수신기 수단(9)에 의해 수신되는 전기 신호를 발생한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의해, 오일 생산 우물 설비 아래에 위치된 "피아노 와이어"형의 단일-스트랜드 스무스 케이블의 단부에 위치된 공구와 지상의 제어 부재 사이에서 실시간으로 데이터를 전송하기 위한 장치가 얻어진다.
따라서, 먼저 "슬릭라인" 동작들을 수행하는 스무스 케이블들의 기계적 특성의 이점, 즉 웰헤드에의 실링 제공의 용이성 및 트위스트 전기 케이블들에 비해 높은 기계적 강도 및 지상과 땅속 지점 사이에서 실시간으로 정보를 전송할 가능성을 동시에 갖는 것이 가능하다. 이러한 결과는 놀랍게도 스무스 케이블의 불량한 전기 전도 특성들에도 불구하고 얻어진다.
더욱이, 위의 장치는 기존 설비에 용이하게 적응될 수 있다.
Claims (16)
- 그라운드(19) 아래에 들어있는 유체들을 채굴하기 위한 설비(1)에서 데이터를 전송하는 장치로서, 상기 설비는 지하층(19)에 정의되고 상기 그라운드(17)의 표면으로부터 연장하는 공동(13)을 포함하고, 상기 공동(13)에는 적어도 하나의 전기 전도성 관형 요소(21; 25)가 제공되고, 상기 장치는 작동 및/또는 측정 조립체(5)를 지지하는 단일-스트랜드 스무스 케이블(single-strand smooth cable; 3)을 포함하는 형태이고, 상기 케이블은 300 daN보다 큰 파괴 강도를 가지며, 전기 전도성 재료로 만들어지고 상기 그라운드(1)의 상기 표면에 있는 제 1 지점과 상기 공동(13) 내의 제 2 지점 사이의 상기 관형 요소(21; 25)에 배치되는, 상기 데이터 전송 장치에 있어서,상기 장치는 상기 케이블(3)의 상기 표면이 상기 관형 요소(21; 25)로부터 적어도 부분적으로 전기적으로 절연되고, 상기 장치는 상기 제 1 및 제 2 지점들 중 하나 또는 모두의 근방에 위치된, 전기 및/또는 전자기 신호를 전송하기 위한 송신기 수단(9, 11), 및 상기 제 1 및 제 2 지점들 중 다른 하나 또는 모두의 근방에 위치된, 전기 및/또는 전자기 신호를 수신하기 위한 수신기 수단(9, 11)을 더 포함하고, 상기 송신기 수단 및 상기 수신기 수단 각각은 첫째로 상기 케이블(3)에 그리고 두 번째로 상기 관형 요소(21; 25) 및/또는 상기 층(19)에 전기적으로 접속되고, 상기 케이블(3)은 상기 송신기 수단(9, 11)과 상기 수신기 수단(9, 11) 사이에서 상기 전기 및/또는 전자기 신호를 전송하기 위한 루프의 일부를 구성하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이블(3)의 상기 표면은 절연 재료의 연속 코팅을 보유하고 상기 관형 요소(21; 25)로부터 전기적으로 절연되어 있는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 2 항에 있어서,상기 절연 재료의 상기 연속 코팅의 두께는 2개의 표준 및 비코팅 케이블들(non-coating cables; 3) 간의 직경에 있어서의 차이의 절반과 동일한 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 케이블(2)의 상기 표면에는 상기 관형 요소(21; 25)를 전기적으로 절연하기 위한 절연 재료의 센트럴라이저들(centralizers; 71)이 규칙적인 간격들로 제공되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 지점들 근방의 상기 송신기 및 수신기 수단(9, 11)은 상기 관형 요소(21; 25)에 전기적으로 접속되고, 상기 송신기 수단(9, 11)에 의해 전송되고 상기 수신기 수단(9, 11)에 의해 수신된 상기 신호는 전기 신호인 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 공동(13)에는 적어도 제 1 관형 요소(21) 및 상기 제 1 관형 요소(21) 내측에 배치된 제 2 관형 요소(25)가 제공되고, 상기 케이블(3)은 상기 제 1 및 제 2 요소들(21, 25) 사이의 환형 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 케이블(3)의 상기 표면은 상기 관형 요소(21; 25)와의 적어도 하나의 전기 접촉 지점(81)을 가지며, 상기 제 1 및 제 2 지점들 및 상기 관형 요소(21; 25) 근방의 상기 송신기 수단 및/또는 수신기 수단(9, 11)은 상기 층(19)에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 지점 근방의 상기 송신기 수단(9)에 의해 전송된 상기 전기 신호는 첫째로 상기 케이블(3)과 상기 제 1 지점 근방의 상기 송신기 수단(9) 사이의 전기 접촉 지점(84) 및 두 번째로 상기 층(19)과 상기 제 1 지점 근방의 상기 송신기 수단(9) 사이의 전기 접촉 지점(83)을 포함하는 제 1 다이폴에 도입되고, 상기 제 1 다이폴은 상기 케이블(3)과 상기 관형 요소(21; 25) 사이의 상기 전기 접촉 지점들(81) 중 하나, 및 두 번째로 상기 관형 요소(21; 25)와 상기 제 2 지점 근방의 상기 수신기 수단(11) 사이의 전기 접촉 지점(87)을 포함하는 제 2 다이폴에 의해 수신되는 전자기 신호를 발생하고, 상기 제 2 다이폴에 의해 수신되는 상기 전자기 신호는 상기 제 2 지점 근방에서 상기 수신기 수단(11)에 전송되는 전기 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,상기 제 2 지점 근방의 상기 송신기 수단(11)에 의해 전송된 상기 전기 신호는 첫째로 상기 케이블과 상기 관형 요소(21; 25) 사이의 상기 전기 접촉 지점들(81) 중 하나, 및 두 번째로 상기 관형 요소(21; 25)와 상기 제 2 지점 근방의 상기 송신기 수단(11) 사이의 전기 접촉 지점(87)을 포함하는 제 2 다이폴에 도입되고, 상기 제 2 다이폴은 첫 번째로 상기 케이블(3)과 상기 제 1 지점 근방의 상기 수신기 수단(9) 사이의 전기 접촉 지점(84), 및 두 번째로 상기 층(19)과 상기 제 1 지점 근방의 상기 수신기 수단(9) 사이의 전기 접촉 지점(83)을 포함하는 제 1 다이폴에 의해 수신되는 전자기 신호를 발생하고, 상기 제 1 다이폴에 의해 수신되는 상기 전자기 신호는 상기 제 1 지점 근방의 상기 수신기 수단(9)에 전송되는 전기 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 층 및 상기 송신기 및/또는 상기 제 1 지점 근방의 수신기 수단 간의 상기 전기 접촉은 상기 그라운드(19)에 고정된 도전체 부재(83)를 통해 생기는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,전기 및/또는 전자기 신호를 전송 및 수신하기 위한 상기 송신기 수단(9, 11) 및 상기 수신기 수단(9, 11)은 상기 제 1 및 제 2 지점들의 각각의 것들 근방에 위치되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,전기 및/또는 전자기 신호를 전송하기 위한 상기 송신기 수단(9)은 상기 제 1 및 제 2 지점들 중 하나의 근방에만 위치되고, 전기 및/또는 전자기 신호를 수신하기 위한 상기 수신기 수단(11)은 상기 제 1 및 제 2 지점들 중 다른 하나의 근방에만 위치되는 것을 특징으로 하는, 데이터 전송 장치.
- 지하(19)에 들어있는 유체들을 채굴하기 위한 설비로서, 상기 그라운드(17)의 표면으로부터 연장하는 땅속 층(19)에 정의되고 웰헤드(15)에 의해 상기 표면 위에서 폐쇄되는 공동(13)을 포함하고, 상기 공동(13)에는 적어도 하나의 전기 전도성 관형 요소(21; 25)가 제공되는, 상기 유체 채굴 설비에 있어서,상기 설비는 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 전송 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 유체 채굴 설비.
- 제 13 항에 있어서,절연 코팅을 상기 케이블(3) 위에 적용하기 위한 도포기 장치(61)를 구비하는 것을 특징으로 하는, 유체 채굴 설비.
- 제 14 항에 있어서,상기 웰헤드(15) 앞에는 상기 케이블(3)에 대한 실링 장치(53)가 제공되는 에어록(airlock; 51)이 있고, 상기 설비는 상기 절연 코팅을 상기 케이블(3) 위에 도포하는 상기 도포기 장치(61)가 상기 실링 장치(53)로부터 하류의 상기 에어록(51) 내측에 배치되는 것을 특징으로 하는, 유체 채굴 설비.
- 제 14 항에 있어서,상기 케이블(3)을 상기 웰헤드(15)에 정렬하기 위한 전개 수단(deployment means; 7) 및 정렬 장치(43)를 구비하고, 상기 정렬 장치는 적어도 하나의 풀리(49)를 포함하고, 상기 설비는 상기 절연 코팅을 상기 케이블(3) 위에 적용하기 위한 상기 도포기 장치(61)가 상기 전개 수단(7)과 상기 정렬 장치(43) 사이에 배치되고, 상기 또는 각 풀리(49)는 상기 웰헤드(15) 및/또는 상기 층(19)으로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는, 유체 채굴 설비.
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