KR20060120110A - 고온 전자 부품을 이용한 정 제어 및 감시 시스템 - Google Patents

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KR20060120110A
KR20060120110A KR1020067009356A KR20067009356A KR20060120110A KR 20060120110 A KR20060120110 A KR 20060120110A KR 1020067009356 A KR1020067009356 A KR 1020067009356A KR 20067009356 A KR20067009356 A KR 20067009356A KR 20060120110 A KR20060120110 A KR 20060120110A
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analog
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KR1020067009356A
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에드거 알. 몰리슨
토마스 쥐. 스트래튼
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허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

원격 제어 센터(12)는 다수의 정(well)을 제어하고 감시한다. 표면 제어 및 감시 시스템(20)은 정들(14) 각각에 위치하고, 표면 제어 및 감시 시스템들 각각은 원격 제어 센터와 통신을 한다. 또한, 다운 홀 감시 및 제어 시스템은 정들 각각의 내부에 제공되고, 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22) 각각은 상기 표면 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나와 통신을 한다. 상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 각각은 대응하는 정 내부의 고온 환경을 견디는 비냉각, 고온 전자 장치를 포함한다.
정(well), 제어기, 송수신기, 변환기, 멀티플렉서

Description

고온 전자 부품을 이용한 정 제어 및 감시 시스템 {WELL CONTROL AND MONITORING SYSTEM USING HIGH TEMPERATURE ELECTRONICS}
본 발명은 고온의 다운 홀 어플리케이션(down hole applications)에 이용되는 감시(monitoring) 및/또는 제어 시스템에 관한 것이다.
유정(gas well) 및 가스정(gas well)의 제어 및 감시는 점점 복잡해졌다. 예를 들어, 한 개 회사의 관리하에 있는 정(well; 이하, 유정 또는 가스정을 정이라함)은 전세계에 걸쳐서 시추되고 있다. 그러므로, 지리적으로 넓게 퍼져있는 정들의 중앙 제어 및 감시를 위한 필요가 점점 중요해지고 있다. 상기 중앙 제어 및 감시는 정에서 중앙 제어기까지 센서 및 로깅 정보의 통신과 중앙 제어기에서 정까지 중앙 정보의 통신이 필요하다.
또한, 상기 정은 그 자체로 점점 더 복잡해졌다. 예를 들어, 정 홀(well holes)은 다수의 브랜치(branches)를 가지며 시추되고 있으며, 공통된 또는 분리된 생산 배관에서 유체 또는 가스를 분리하여 생산하는 여러 생산 지역으로 나누어지고 있다. 효과적이며 효율적으로 이들 여러 생산 지역을 제어하기 위해서는, 상기 지역들이 개별적 또는 집단적으로 제어되고 감시될 수 있도록 전자 제어 및 감시 장치를 상기 정 내부에 위치시키는 것이 유리하다.
상기 정 내부의 다루기 힘든 온도 환경 때문에 정의 다운 홀(down hole) 전자 제어 및 감시를 실행하는 것은 어렵다. 만약 상기 정 내에서 정 생산을 제어 및 감시하는데 사용되는 상기 다운 홀 전자 제어 및 감시 장치에 냉각되지 않는다면, 극한의 온도 환경 때문에 이 장치는 자주 교체하는 것이 필요하다. 상기 다운 홀 전자 제어 및 감시 장치의 빈번한 교체로 인해 정 생산이 감소하게 된다. 반면에, 다운 홀 전자 제어 및 감시 장치의 냉각으로 높은 운영 비용이 들게 된다. 현재 이들 문제점들에 대한 실용적인 해결책이 알려지지 않았다.
본 발명은 정 내에서 냉각이나 잦은 교체가 필요없는 고온의 다운 홀 전자 제어 및 감시 장치를 이용함으로써 상기 문제점들을 해결한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 다수의 정 제어 및 감시를 위한 정 제어 및 감시 시스템은 원격 제어 센터, 다수의 표면 제어 및 감시 시스템, 및 다수의 다운 홀 감시 및 제어 시스템을 포함한다. 정들 각각은 표면 제어 및 감시 시스템들 중 대응하는 것을 가지며, 상기 표면 제어 및 감시 시스템들은 원격 제어 센터와 통신을 한다. 정들 각각은 또한 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 적어도 하나를 가지며, 상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 각각은 상기 표면 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나와 통신을 한다. 또한, 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 각각은 정들 중 대응하는 정 내에서 감시 및 제어 기능을 실행하도록 배치되는 비냉각, 고온 제어기를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 정 제어 및 감시를 위한 정 제어 및 감시 시스템은 상기 정에 위치한 제1 제어 및 감시 시스템과 상기 정 내에 제공되는 제2 제어 및 감시 시스템을 포함한다. 제1 제어 및 감시 시스템은 제어기 및 송수신기를 포함한다. 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 제어기 및 비냉각, 고온 송수신기를 포함한다. 상기 제1 및 제2 제어 및 감시 시스템은 상기 제1 및 제2 제어 및 감시 시스템 각각의 송수신기들을 통해 서로 통신한다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 다운 홀 감시 및 제어 시스템은 정 내부에 제공되고, 비냉각, 고온 제어기 및 상기 비냉각, 고온 제어기에 연결된 비냉각, 고온 송수신기를 포함한다.
본 발명의 상기 및 기타 특징과 장점은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명에 의하여 더욱 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일시형태에 따른 감시 및 제어 시스템을 나타내는 도면이 다.
도 2는 도 1에 도시된 표면 감시 및 제어 시스템들 중 대표적인 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 대표적인 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 감시 및 제어 시스템(10)은 다수의 정(14)과 통신하는 원격 제어 센터(12)를 포함한다. 도 1에는 단 3개의 정이 도시되어 있지만, 감시 및 제어 시스템(10)은 많은 정을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 정들(14)은 지리적으로 퍼져있으며, 원격 제어 센터(12)는 셀 방식 전송(cellular transmittions), 위성 전송(satellite transmittions), 전화선 등을 사용하는 정들(14)과 원격으로 통신한다.
정들(14) 각각 중 대응하는 정의 표면에 위치한 대응하는 정 플랫폼(well platform)(16)에 제공된다. 도면에 나타난 것과 같이, 상기 정들(14)은 상기 정 플랫폼(16)에서 땅 아래로 뻗어 있다. 그러나, 상기 정들(14)은 땅 위에 나타나 있지만, 정들(14) 중 하나 이상은 해양 플랫폼 또는 다른 행성에 위치한 플랫폼에서 뻗어날 갈 수 있다.
정들(14) 각각은 아래로 향하는 또는 옆으로 향하는 단 하나의 시추공으로 구성될 수도 있지만, 바람직하게는, 정들(14) 각각은 다수의 분리된 브랜치(branches)로 나누어질 수 있다. 또한, 상기 정의 효율적인 생산 및 관리를 위해 정들(14) 각각을 분리 및/또는 집단으로 감시 및 제어를 요구하는 여러 생산 지역으로 나누는 것이 가능하다.
표면 감시 및 제어 시스템(20)이 정 플랫폼(16) 각각에 제공된다. 또한, 다운 홀(down hole) 감시 및 제어 시스템(22)은 각각의 정들(14) 내에, 바람직하게는, 정들(14) 각각의 각 생산 지역 내에 제공된다.
표면 감시 및 제어 시스템(20)은 그것과 대응하는 정 내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템(22)과 통신하도록 배치되어 있다. 예를 들어, 표면 감시 및 제어 시스템(20)과 상기 정들(14) 중 대응하는 하나와 결합된 다운 홀 감시 및 제어 시스템(22)은 음파 신호의 이용을 통해 서로 통신하도록 배치될 수 있다. 그러나, 전기 또는 자기 신호와 같은 다른 형태의 신호가 표면 감시 및 제어 시스템(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템(22) 사이에 제어 및 감시 정보를 전달하는데 이용될 수 있다.
더욱이, 표면에서부터 각 정들(14)의 리던던트(redundant) 감시 및 제어를 제공하기 위해서, 정 플랫폼들(16) 중 하나에 탑재된 표면 감시 및 제어 시스 템(20)은 하나 이상의 다른 정들(14) 내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)과 통신하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 표면 감시 및 제어 시스템(20)과 정들(14) 중 다른 하나와 결합된 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)은 음파 신호 또는 펄스의 이용을 통해, 다른 형태의 신호가 이용되더라도, 서로 통신하도록 배치될 수 있다.
또한, 각각의 정들(14) 내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)은 추가적인 리던던시(redundancy)을 제공하기 위해 하나 이상의 다른 정들(14)에 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)과 통신하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 정들(14) 중 다른 하나의 다운 홀 제어 및 감시 시스템들(22)은 음파 신호의 이용을 통해, 다른 형태의 신호가 이용되더라도, 서로 통신할 수 있다.
더욱이, 정 플랫폼들(16) 상에 탑재된 표면 감시 및 제어 시스템들(20)은 원격 제어 센터(12)와 통신하도록 배치될 수 있으며, 표면 감시 및 제어 시스템들 간에 통신하도록 배치될 수 있다. 이런 경우에, 표면 감시 및 제어 시스템들(20)은 휴대 전송, 위성 전송, 전화선 등을 이용하여 원격 제어 센터(12)와 통신할 수 있으며, 표면 감시 및 제어 시스템들 서로 간에 통신할 수 있다.
표면 감시 및 제어 시스템들(20) 중 대표적인 것이 도 2에 나타나 있다. 그러므로, 표면 감시 및 제어 시스템들(20) 각각은 제어기(30), 메모리(32), 송수신 기(34), 및 신호 변환기들(transducers)(36)을 포함한다. 제어기(30) 및/또는 표면 감시 및 제어 시스템들(20)은 신호 조절(signal conditioning) 및/또는 하나 이상의 센서 변환기들을 포함할 수 있다.
제어기(30)는, 예를 들면, 대응하는 정(14)내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)로부터의 센서 및 로딩(logging) 정보를 얻도록 프로그램된 마이크로프로세서일 수 있다. 상술한 바와 같이, 제어기(30)는 또한 정들(14) 중 다른 정들 내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)로부터의 센서 및 로깅 정보(또는 더 높은 수준의 실행이 이루어지기 위한 제어 및/또는 감시에 요구되는 다른 속성)를 얻도록 배치될 수 있다. 또한, 제어기(30)는 대응하는 정(14)내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템(22)에 제어 정보를 전달하도록 배치될 수 있으며, 다른 정들(14) 내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)에 제어 정보를 전달하도록 배치될 수 있다. 또한, 제어기(30)는, 다른 정 플랫폼(16)의 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 원격 제어 센터(12)에 제어 정보를 전달하고, 다른 정 플랫폼(16)의 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 원격 제어 센터(12)로부터 센서 및 로깅 정보를 수신하도록 배치될 수 있다.
제어기(30)는 송수신기(34)를 제어하여 정들(14)내 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)에 정보를 전송한다. 제어기(30)는 특정한 하나 또는 집단의 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)에 이 정보를 전송하기 위해 임의의 어드레스 지정 체계(addressing scheme)를 사용할 수 있다. 제어기(30)는 또한 그것이 전송하는 정보에 그 자신의 주소를 포함시킬 수 있다. 신호 변환기(36)는 송수신기(34)에서 온 전기 신호를 음파 신호로 변환하고, 정 및/또는 땅을 통해 음파 신호를 전달한다. 이들 음파 신호는 정보를 원하는 목적지 및/또는 전송 원점에 전달한다. 신호 변환기들(36)은, 예를 들면, 압전기의 변환기(piezoelectric transducer)일 수 있으며, 무반향 코팅(anechoic coating)을 가질 수 있다. 신호 변환기들(36)은 또한 송수신기(34) 및 제어기(30)에 의해 처리되도록 다른 장치에 의해 전송된 음파 신호를 대응하는 전기 신호로 변환한다.
부가적인 송수신기들은, 제어기(30)가 다른 정 플랫폼들(16)에 있는 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 정보를 송수신할 수 있도록 제공될 수 있으며, 원격 제어 센터(12)와 정보를 송수신할 수 있도록 제공될 수 있다.
표면 감시 및 제어 시스템(20)의 메모리(32)는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)(고온 메모리를 가질 수 있다)에서 수신된 센서 및 로깅 정보를 저장한다. 메모리(32)는 또한 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22), 다른 정 플랫폼들(16)의 표면 감시 및 제어 시스템들(20), 및 원격 제어 센터(12)와 통신하는데 필요한 통신 프로그램을 저장한다. 또한 메모리(32)는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)에 필요한 제어 프로그램을 저장한다.
다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)의 대표적인 예가 도 3에 나타나 있다. 요컨데, 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22) 각각은 제어기(50), 메모리(22), 송수신기(54), 및 신호 변환기들(56)을 포함한다. 제어기(50) 및/또는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)은 신호 조절 및/또는 하나 이상의 센서 변환기들을 포함할 수 있다.
제어기(50)는 송수신기(54)를 제어하여 다른 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)과 표면 감시 및 제어 시스템들(20)에 정보를 전송한다. 제어기(50)는, 상술한 바와 같은, 임의의 어드레스 지정 체계를 이용하여 특정한 하나 또는 집단의 목적지에 정보를 전송할 수 있다. 또한 제어기(50)는 전송하는 정보에 그것 자체의 어드레스를 포함시킬 수 있다.
신호 변환기들(56)은 송수신기(54)에서 온 전기 신호를 음파 신호로 변환하고, 정(well)을 통해 음파 신호를 전달한다. 이들 음파 신호는 소정의 목적지에 정보를 전달한다. 신호 변환기들(56)은, 예를 들어, 압전기의 변환기일 수 있으며, 무반향 코팅(anechoic coating)을 가질 수 있다. 신호 변환기들(56)은 또한 송수신기(54) 및 제어기(50)에 의해 처리되도록 다른 장치들에 의해 전송된 음파 신호를 대응하는 전기 신호로 변환한다.
제어기(50)는 다운 홀에 위치한 센서들(58, 60)과 같은 다수의 센서로부터 온 센서 정보를 얻고 기록할 수 있도록 배치될 수 있다. 센서들(58, 60)은 압력, 온도, 유동(flow), 밀도 및/또는 다른 조건들과 같은 정(well) 내부의 관련된 조건들을 감지하도록 선택될 수 있다. 센서들(58, 60)은, 증폭기(64)에 연결되기 위해 센서들(58, 60)을 하나씩 선택하는 멀티플렉서(multiplexer)(62)와 연결되어 있다. 증폭기(64)의 출력은 아날로그-디지털 변환기(analog-to-digtal converter)(66)에 의해 디지털 신호로 변환되며, 변환된 디지털 신호는 제어기(50)에 제공된다.
상술한 바와 같이, 제어기(50)는 또한 다운 홀 내에서 제어 조작(control operations)을 실행하기 위해 배치될 수 있다. 그러므로, 스마트 제어기(smart controller)일 수 있는 제어기(50)는 또한 전기 기계 장치(68)과 같은 하나 이상의 전기 기계 장치와 연결될 수 있다. 이들 전기 기계 장치들은 하나 이상의 값 및/또는 하나 이상의 펌프, 및/또는 정들(14) 내에서 소정의 제어 기능을 실행하는데 필요한 하나 이상의 다른 장치를 포함할 수 있다. 전기 기계 장치(68)는 단순한 온/오프(on/off) 장치일 수 있으며, 이 경우에는 디지털-아날로그 변환기는 불필요하다. 이에 반해, 전기 기계 장치(68)가 아날로그 장치일 경우, 디지털-아날로그 변환기는 제어기(50)와 전기 기계 장치(68) 사이에 제공된다.
제어기(50)는 또한 그와 대응하는 정(14)내에 다른 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)과 다른 정들(14) 내에 있는 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)에 제어 정보를 전달하도록 배치될 수 있다. 또한, 제어기(50)는 그에 대응하는 정 플랫 폼(16)과 다른 정 플랫폼(16)의 표면 감시 및 제어 시스템들(20)에 센서 및 로깅 정보를 전달하고, 그에 대응하는 정 플랫폼(16)과 다른 정 플랫폼(16)의 표면 감시 및 제어 시스템들(20)로부터 제어 정보를 수신하도록 배치될 수 있다.
다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)의 메모리(52)는 센서 및 로깅 정보를 저장한다. 메모리(52)는 또한 다른 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)과 통신하고, 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 통신하는데 필요한 통신 프로그램을 저장한다. 메모리(52)는 또한 요구되는 제어 기능을 실행하는데 필요한 제어 프로그램을 저장한다.
냉각없이 연장된 시간 동안 정 내의 고온도를 견딜 수 있기 위해서는, 제어기(50), 메모리(52), 송수신기(54), 멀티플렉서(62), 증폭기(64) 및 아날로그-디지털 변환기(66)는 고온 장치일 필요가 있다. 예를 들어, 제어기(50)는 허니웰(Honeywell) HT83C51과 같은 고온 프로세서일 수 있으며, 메모리(52)는 허니웰 HT6256과 같은 고온 메모리일 수 있으며, 송수신기(54)는 허니웰 HT1553P와 같은 고온 프로토콜 제어기일 수 있으며, 멀티플렉서(62)는 스위치된 입력의 수에 의존하는 허니웰 HT506 또는 허니웰 HT507과 같은 고온 모놀리식 멀티플렉서(monolithic multiplexer)일 수 있으며, 증폭기(64)는 허니웰 HT1104 또는 허니웰 HT1104Z와 같은 모놀리식 연산 증폭기일 수 있으며, 아날로그-디지털 변환기(66)는 허니웰 HT574와 같은 고온 축차 비교형 A/D 컨버터(successive approximation A/D converter)일 수 있다. 이들 장치들은 -55℃ 내지 +225℃의 명목상 온도 범위에 걸쳐 작동하도록 구성된다. 그러나, 이들 장치들은 125℃만큼 높은 온도에서 100년까지 작동할 수 있으며, 150℃만큼 높은 온도에서 15 내지 20년 동안, 175℃만큼 높은 온도에서 10 내지 15년 동안, 225℃만큼 높은 온도에서 5년 동안, 그리고 300℃만큼 높은 온도에서 1년 이상 동안 작동할 수 있다.
신호 변환기들(36 및/또는 56)은 압전기 변환기들일 수 있으며, 무반향 코팅을 가질 수 있다. 주지된 바와 같이, 반사된 신호를 제거하고, 소정의 음파 신호를 강화하기 위해, 무반향 코팅은 전송 매개물과 변환기 사이의 인터페이스를 조절하는 코팅이다. 무반향 코팅의 두께는 정 및/또는 땅을 통해 전송되는 음파 신호를 위해 선택되는 파장의 적당한 일부분 또는 파장의 배수가 되도록 선택된다. 예를 들어, 무반향 코팅의 두께는 음파 신호 파장의 1/2가 되도록 선택될 수 있다. 또한, 무반향 코팅의 두께는 음파 신호 파장의 배수가 되도록 선택될 수 있다. 특정한 파장은 음파 신호가 전달되는 물질의 성질에 달려 있다. 이들 물질은 일반적으로 석유 화학 제품, 물, 및 땅이지만, 각종 산 및 오염물질과 같은 다른 물질로 또한 존재할 수 있다.
여하튼, 상기 두께는 상술한 바와 같이 통신 신호를 송수신하는데 사용되는 변환기에서 에코, 유동(flow) 및 기계 노이즈와 같은 음파 신호 장애와 반향음(reverberations)의 효과를 최소화하기 위해 선택되어 져야 한다. 또한, 변환기 에 제공되는 무반향 코팅의 특정 재료는 정 홀(well hole)에서 마주치게 되는 석유, 산(acids), 다른 물질, 및 높은 온도를 견딜 수 있도록 선택되는 것이 바람직하다. 따라서, 무반향 재료는 특정한 정 홀(well hole)에서 발견되는 물질의 혼합에 따라 홀마다 바뀔 수 있다. 일반적으로, 이들 무반향 재료는 내구성이 있고, 변환기 표면에 잘 부착되며, 마주칠 수 있는 물질의 침투를 견고하게 막기 위해 선택되는 고무 또는 고무와 같은 물질의 형태이다.
예를 들어, 신호 변환기(36 및/또는 56)에 사용되는 무반향 코팅은 실리콘, 폴리우레탄, 및/또는 폴리머에 기초한 폴리부타디엔과 같은 엘라스토머(elastomeric) 또는 엘라스토머 폴리머일 수 있으며, 변환기의 표면에 접착된다. 입자들이 음파 신호를 강화시키기 위해 제공될 수 있으며, 유기물 또는 무기물 커버가 제공될 수 있다. 에코, 유동(flow) 및 기계 노이즈와 같은 음파 신호 장애와 반향음에서 기인하며 무반향 코팅에 입사하는 음파 에너지는 이 음파 에너지를 없애기 위해 무반향 코팅의 재료를 변형시킨다.
본 발명의 일정한 변형은 위에서 기술되었다. 다른 변형은 본 발명의 실시에서 일어날 수 있다. 예를 들어, 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)은 신호를 송수신하기 위해 송수신기를 갖는다. 그러나, 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)은 신호를 송수신하기 위해 분리된 송신기 및 수신기를 갖는다. 또한, 대응하는 시스템만이 신호를 전송하거나 수신하는 것이 요구된다면 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22) 중 어떤 것은 송신기만을 또는 수신기만을 가질 수 있다. 더욱이, 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)은 빛에 의하거나, 전선을 통하거나, 다운 홀 에너지 소스에 의해 동력이 공급될 수 있다.
또한, 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22)이 분리된 송신기와 수신기를 갖는 경우에, 단일 변환기가 시스템의 송신기와 수신기 모두에 제공되거나 분리된 변환기들이 시스템의 송신기와 수신기를 위해 제공될 수 있다.
또한, 송수신기나 분리된 송신기 및 수신기는 상술한 바와 같이 이용되더라도, 송수신기나 분리된 송신기 및 수신기는 제어기에 통합될 수 있다. 이런 경우, 제어기는 직접 변환기에 연결되거나, 제어기는 D/A 컨버터, 및/또는 멀티플렉서 등과 같은 다른 장치를 통해 변환기에 연결될 수 있다.
또한, 상술한 바와 같은 정들(14) 각각은 표면 감시 및 제어 시스템들(20) 중 대응하는 시스템을 가지고 있다. 그러나, 더 적은 수의 표면 감시 및 제어 시스템들(20)이 이용될 수 있어서 표면 감시 및 제어 시스템들(20) 중 적어도 하나는 하나 이상의 정들(14)을 커버한다.
또한, 신호 변환기들(36 및 56)은 표면 감시 및 제어 시스템들(20)과 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22) 사이 그리고 다운 홀 감시 및 제어 시스템들(22) 사이의 통신을 유지하기 위해 음파 신호를 송신하고 수신한다. 대신에, 음파 신호가 통신 유지에 이용되지 않는다면, 신호 변환기들(36 및 56)은 다른 형태의 신호를 송신하고 수신하기 위해 배치될 수 있다. 더욱이, 신호 변환기들은 그것들과 대응하는 송수신기들로부터 오는 신호에 의해 전원이 켜지고 커지게 될 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변경 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims (61)

  1. 원격 제어 센터;
    다수의 표면 제어 및 감시 시스템 - 정들(wells) 각각은 상기 표면 제어 및 감시 시스템들 중 대응하는 하나를 가지며, 상기 표면 제어 및 감시 시스템들은 상기 원격 제어 센터와 통신함 -; 및
    다수의 다운 홀 감시 및 제어 시스템 - 상기 정들 각각은 상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 적어도 하나를 가지며, 상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 각각은 상기 표면 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나와 통신을 하며, 상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 각각은 상기 정들 중 대응하는 정 내에서 감시 및 제어 기능을 수행하도록 배치된 비냉각, 고온 제어기를 포함함 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 정 제어 및 감시를 위한 정(well) 제어 및 감시 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 적어도 하나의 상기 제어기와 연결되는 적어도 하나의 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서 - 상기 멀티플렉스는 비냉각, 고온 멀티플렉스를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 증폭기 - 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증폭기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 아날로그-디지털 변환기 - 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서 및 증폭기 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증폭기 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서 및 아날로그-디지털 변환기 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기 - 상기 증폭기는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서, 증폭기, 및 아날로그-디지털 변환기 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증폭기를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 적어도 하나는 전기 신호와 음파 신호 사이의 변환을 실행하도록 배치된 변환기를 포함하고, 상기 음파 신호는 적어도 하나의 정을 통해 정보를 전달하는 것을 특징으로 정 제어 및 감시 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 적어도 하나는 상기 다운 홀 감시 및 제어 시스템들 중 상기 적어도 하나의 상기 제어기에 의해 제어되는 적어도 하나의 전기 기계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 증폭기 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플렉서, 비냉각, 고온 증폭기, 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 비냉각, 고온 제어기는 비냉각, 고온 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플
    렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  22. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  24. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  25. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 증폭기 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  26. 제19항에 있어서,
    상기 다운 홀 제어 및 감시 시스템들 중 적어도 하나는 비냉각, 고온 멀티플 렉서, 비냉각, 고온 증폭기, 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  27. 정 위쪽에 위치한 제1 제어 및 감시 시스템 - 상기 제1 제어 및 감시 시스템은 제어기 및 송수신기를 포함함 - ; 및
    상기 정 내부에 제공되는 제2 제어 및 감시 시스템 - 상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 제어기 및 비냉각, 고온 송수신기를 가지며, 상기 제1 및 제2 제어 및 감시 시스템들은 상기 제1 및 제2 제어 및 감시 시스템들 각각의 송수신기들을 통해 서로 통신함 - 을 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 정 제어 및 감시를 위한 정 제어 및 감시 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템들은 상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 연결되는 적어도 하나의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 증폭기 - 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증폭기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 아날로그-디지털 변환기 - 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티 플렉서 및 증폭기 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증폭기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  33. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서 및 아날로그-디지털 변환기 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  34. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 증폭기 및 아날로그-디지털 변환기 - 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증포기를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  35. 제28항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 상기 센서를 연결하는 멀티플렉서, 증폭기, 및 아날로그-디지털 변환기 - 상기 멀티플렉서는 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하고, 상기 증폭기는 비냉각, 고온 증포기를 포함하고, 상기 아날로그-디지털 변환기는 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함함 - 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  36. 제27항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템은 전기 신호와 음파 신호 사이의 변환을 실행하도록 배치된 변환기를 포함하고, 상기 음파 신호는 상기 정을 통해 정보를 전달하는 것을 특징으로 정 제어 및 감시 시스템.
  37. 제27항에 있어서,
    상기 제2 감시 및 제어 시스템은 상기 제2 감시 및 제어 시스템의 상기 제어기에 의해 제어되는 적어도 하나의 전기 기계 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  38. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 멀티플렉서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  39. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  40. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  41. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  42. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  43. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 증폭기 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  44. 제27항에 있어서,
    상기 제2 제어 및 감시 시스템은 비냉각, 고온 멀티플렉서, 비냉각, 고온 증폭기 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  45. 제27항에 있어서,
    상기 제1 감시 및 제어 시스템은 상기 정의 표면에 위치하는 것을 특징으로 하는 정 제어 및 감시 시스템.
  46. 비냉각, 고온 제어기; 및
    상기 비냉각, 고온 제어기에 연결되는 비냉각, 고온 송수신기 - 상기 비냉각, 고온 송수신기는 신호를 정에 전송하고, 신호를 상기 정으로부터 수신함 - 를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 정 내부에 제공되는 다운 홀 감시 및 제어 시스템.
  47. 제46항에 있어서,
    전기 신호와 음파 신호 사이의 변환을 실행하도록 배치된 변환기를 더 포함하고, 상기 음파 신호는 상기 정을 통해 정보를 전달하는 것을 특징으로 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 변환기의 적어도 일부분을 코팅하는 무반향 물질을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  49. 제46항에 있어서,
    상기 비냉각, 고온 제어기는 원격으로 켜지고 꺼질 수 있는 비냉각, 고온 제 어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  50. 제46항에 있어서,
    상기 비냉각, 고온 제어기는 셀프 파워(self-powered) 비냉각, 고온 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  51. 제46항에 있어서,
    상기 비냉각, 고온 제어기는 전기선에 의해 원격에서 전원이 공급되는 비냉각, 고온 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  52. 제46항에 있어서,
    상기 비냉각, 고온 제어기는 광케이블에 의해 원격에서 전원이 공급되는 비냉각, 고온 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  53. 제46항에 있어서,
    상기 제어기에 의해 적어도 하나의 전기 기계 장치를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  54. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  55. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 증폭기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  56. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  57. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 증폭기를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  58. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 멀티플렉서 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  59. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 증폭기 및 비냉각, 고온 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  60. 제46항에 있어서,
    상기 신호는 펄스를 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
  61. 제46항에 있어서,
    비냉각, 고온 멀티플렉서, 비냉각, 고온 증폭기 및 비냉각, 고온 아날로그- 디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다운 홀 제어 및 감시 시스템.
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