(57)【要約】【課題】経済効果を最適化するように採掘に関する機器の位置を決定する。【解決手段】本発明の機器制御装置は、坑道内で資源を採掘するために使用される機器の環境を示す情報をセンサから取得するセンサ情報処理部と、取得した機器の環境を示す情報に基づいて、機器の故障リスクを算出する故障リスク算出部と、資源が生み出す収益及び算出した故障リスクに基づいて、機器の経済性指標を、坑道内の複数の位置ごとに算出し、算出した経済性指標が所定の基準を満たす程度に大きくなるように坑道内における機器の位置を決定する経済性評価部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３
2018111990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑道内で資源を採掘するために使用される機器の環境を示す情報をセンサから取得するセンサ情報処理部と、
前記取得した機器の環境を示す情報に基づいて、前記機器の故障リスクを算出する故障リスク算出部と、
前記資源が生み出す収益及び前記算出した故障リスクに基づいて、前記機器の経済性指標を、前記坑道内の複数の位置ごとに算出し、
前記算出した経済性指標が所定の基準を満たす程度に大きくなるように前記坑道内における前記機器の位置を決定する経済性評価部と、
を備えることを特徴とする機器制御装置。
【請求項２】
前記経済性指標を前記坑道内の複数の位置ごとに算出するために、前記センサを備える前記機器を前記坑道内の複数の位置に移動する制御指令部をさらに備えること、
を特徴とする請求項１に記載の機器制御装置。
【請求項３】
前記故障リスク算出部は、
前記取得した機器の環境を示す情報に基づいて前記機器の腐食量を算出し、
前記算出した腐食量に基づいて前記機器が故障する確率を算出し、
前記算出した確率に基づいて前記故障リスクを算出すること、
を特徴とする請求項２に記載の機器制御装置。
【請求項４】
前記経済性評価部は、
前記坑道内の複数の位置ごとに算出した経済性指標を学習データとして使用して前記腐食量を算出するための数式及び前記確率を算出するための数式を学習すること、
を特徴とする請求項３に記載の機器制御装置。
【請求項５】
前記機器は、
ポンプ又は圧縮機であること、
を特徴とする請求項４に記載の機器制御装置。
【請求項６】
前記機器は、
前記坑道内においてワイヤで吊るされており、
前記制御指令部は、
巻き取り装置に前記ワイヤを巻き取らせることによって前記機器を移動すること、
を特徴とする請求項５に記載の機器制御装置。
【請求項７】
前記経済性評価部は、
前記機器と前記坑道の入口との距離を決定することによって前記坑道内の位置を決定すること、
を特徴とする請求項６に記載の機器制御装置。
【請求項８】
前記経済性評価部は、
前記決定した坑道内における機器の位置、及び、前記機器の現在における位置を対比可能な態様で画面表示するとともに、両者の位置における経済性指標の値を画面表示すること、
を特徴とする請求項７に記載の機器制御装置。
【請求項９】
前記機器の環境を示す情報は、
前記機器が存在する位置における前記資源の温度、前記資源の圧力、及び、腐食性ガスの分圧のうち少なくとも１つを含むこと、
を特徴とする請求項８に記載の機器制御装置。
【請求項１０】
機器制御装置のセンサ情報処理部は、
坑道内で資源を採掘するために使用される機器の環境を示す情報をセンサから取得し、
前記機器制御装置の故障リスク算出部は、
前記取得した機器の環境を示す情報に基づいて、前記機器の故障リスクを算出し、
前記機器制御装置の経済性評価部は、
前記資源が生み出す収益及び前記算出した故障リスクに基づいて、前記機器の経済性指標を、前記坑道内の複数の位置ごとに算出し、
前記算出した経済性指標が所定の基準を満たす程度に大きくなるように前記坑道内における前記機器の位置を決定すること、
を特徴とする機器制御装置の機器制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器制御装置及び機器制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油、天然ガス等の資源は、通常、地中において層を形成している。このように埋蔵された資源を採掘するには、例えば石油の油層に達するまで坑道（井戸）を掘削し、坑道を通じて資源（石油）を地上へ汲み上げる。このとき、充分な地圧が資源に及んでいる場合、資源は自然に地上に噴出する。しかしながら、採掘が数年に亘ると自然に地圧は低下し、資源に対して人為的に圧力を及ぼさない限り資源を地上に汲み上げることができなくなる。そこで、例えば、電動水中ポンプ（ＥＳＰ：Electric Submersible Pump ）によって石油等の資源に圧力を及ぼす、坑内湿性ガス圧縮機（ＤＷＧＣ：Downhole Wet Gas Compressor ）によって天然ガス等の資源に圧力を及ぼす等の措置が必要になる。
【０００３】
このように資源に人為的に圧力を加えつつ資源を増産する手法は、一般的に増進回収法（ＥОＲ：Enhanced Oil Recovery ）と呼ばれる。多種のＥОＲのなかでも、ＥＳＰ及びＤＷＧＣは、大がかりな設備を必要としない。したがって、特にオフショアの石油プラットフォーム、浮体式生産貯蔵積出システム（ＦＰＳО：Floating Production, Storage and offloading system ）等の作業面積が限られた現場において、ＥＳＰ及びＤＷＧＣの利用価値が高い。
【０００４】
坑道内は高温かつ高圧であり、石油、天然ガス等の資源に混じって、硫化水素、二酸化炭素等の腐食性ガスも存在する。このような環境においては、ＥＳＰ、ＤＷＧＣ等の機器は容易に腐食する。そして、一般的には、坑道内の深度が大きい場所ほど、腐食はより容易に進行する。機器の腐食が進行すれば、当然機器は故障しやすくなる。
【０００５】
特許文献１の図１は、地中深くに位置する油層６０に達する坑道２０の内側において、ＥＳＰ３０が油層６０の近傍に固定されている様子を図示している。ＥＳＰ３０は、油層６０から石油を吸い込み、送油管２２を介して石油を地上に汲み上げる（図中の矢印）。ＥＳＰ３０の石油排出口３１は、送油管２２の内部に入り込み、ＥＳＰ３０の石油吸引口３４は、送油管２２からはみ出し、坑道２０の内部に対してむき出しの状態になっている。仮にＥＳＰ３０の上端から下端までのすべての部分が送油管２２に覆われていると、ＥＳＰ３０の外周の狭隘な空間を石油が高速度で移動し、ＥＳＰ３０の劣化を助長する。特許文献１の発明の特徴は、このような空間を少しでも拡大しＥＳＰ３０の劣化を防ぐことにある。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１４／０２４６２０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、ＥＳＰ、ＤＷＧＣ等の機器は、坑道内の深い位置に設置されるほど資源の増産効果を高めることが知られている。一方、前記したように、ＥＳＰ等の機器は、坑道内の深い位置に設置されるほど故障しやすい。つまり、増産効果及び故障リスクは、トレードオフの関係にある。ＥＳＰ等が故障すると、ＥＳＰ等の本体の経済的損失が発生することに加え、故障が回復するまでの間、資源を採掘できなくなることに起因する経済的損失（機会利益の喪失）も膨大になる。
【０００８】
特許文献１のＥＳＰもまた、高い増産効果を狙い、油層に近い位置に固定されている。しかしながら、このような深い位置にＥＳＰを固定することは、故障リスクを回避する観点からは望ましくはない。特許文献１は、ＥＳＰ３０の送油管２２との相対的な位置関係を決定するに留まり、ＥＳＰ３０の油層６０との位置関係（深さ）を決定するという考え方を開示していない。故障リスク回避の観点からＥＳＰの位置（深さ）を決定するには、引用文献１以外に別途方策が必要となる。
そこで、本発明は、経済効果を最適化するように採掘に関する機器の位置を決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の機器制御装置は、坑道内で資源を採掘するために使用される機器の環境を示す情報をセンサから取得するセンサ情報処理部と、取得した機器の環境を示す情報に基づいて、機器の故障リスクを算出する故障リスク算出部と、資源が生み出す収益及び算出した故障リスクに基づいて、機器の経済性指標を、坑道内の複数の位置ごとに算出し、算出した経済性指標が所定の基準を満たす程度に大きくなるように坑道内における機器の位置を決定する経済性評価部と、を備えることを特徴とする。
その他の手段については、発明を実施するための形態のなかで説明する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、経済効果を最適化するように採掘に関する機器の位置を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】機器制御装置が使用される環境を説明する図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、坑道の形状を説明する図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、ＥＳＰの深さの決定を説明する図である。
【図４】機器制御装置の構成を説明する図である。
【図５】処理手順のフローチャートである。
【図６】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、ＥＳＰの暫定位置の設定を説明する図である。
【図７】（ａ）は、パタン情報の一例である。（ｂ）は、パタンの選択方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以降、本発明を実施するための形態（“本実施形態”と言う）を、図等を参照しながら詳細に説明する。本発明は、一般的に“坑道”を通じて“資源”を採掘する“機器”に対して適用される。“資源”とは、石油、天然ガス等の燃料、鉱物等の原料、飼料、砂漠のオアシスの水等、任意の埋蔵物を含む概念である。“坑道”とは、井戸、坑井、導管等、資源を地中から採掘するために掘削された任意の通路を含む概念である。“機器”とは、ポンプ、圧縮機等、坑道内で資源の採掘のために使用される任意の装置を含む概念である。本実施形態では、資源が石油であり、機器がＥＳＰである例を説明する。石油採掘の分野では、石油を採掘する通路は様々な名称で呼ばれるが、本実施形態においては“坑道”と呼ぶ。
【００１３】
（機器制御装置が使用される環境）
図１に沿って、機器制御装置が使用される環境を説明する。地面６から地底の油層５に通じるように、坑道４が掘削されている。地上に本実施形態の機器制御装置１及び巻き取り装置２が配置されている。坑道４の内部にＥＳＰ３が配置されている。ＥＳＰ３は、巻き取り装置２によって巻き取られ得るワイヤ７に吊り下げられている。巻き取り装置２がワイヤ７を巻き取るにつれて、ＥＳＰ３は、坑道４内を上方に移動する。巻き取り装置２がワイヤ７をほどくにつれて、ＥＳＰ３は、坑道４内を下方に移動する。なお、ワイヤ７に代替して、ドリルストリングが使用されてもよい。
【００１４】
地面６と坑道４が交差する点８を“ウェルヘッド（坑道の入口）”と呼ぶ。油層５と坑道４が交差する点９を“ウェルボトム（坑道の底）”と呼ぶ。通常、油層５だけではなく、坑道４のウェルボトム９からウェルヘッド８までの区間も、石油で満たされている。ＥＳＰ３は、ワイヤ７に付属する電力ケーブルを介して地上から供給される電力を動力として自身の電動機を回転させ、ＥＳＰ３のウェルボトム９側にある石油をウェルヘッド８側に搬送する。ＥＳＰ３は、坑道４内のどの深さにおいても石油を搬送することができる。
【００１５】
ＥＳＰ３は、自身の現在位置における環境を示す任意の物理量を測定する複数のセンサ（図示せず）を有する。当該物理量は、ＥＳＰ３の劣化（腐食等）に大きな影響を及ぼすものであることが望ましい。本実施形態では、当該物理量は、石油の温度（単位：ｋ）、石油の圧力（単位：Ｐａ）、硫化水素の分圧（単位：Ｐａ）及び二酸化炭素の分圧（単位：Ｐａ）である。もちろんＥＳＰ３は、これ以外の物理量（塩分濃度、ｐＨ等）を測定するセンサを有してもよい。なお、センサは、石油の流量も測定する。ＥＳＰ３は、ワイヤ７に付属する通信ケーブルを介して、これらのセンサ値を巻き取り装置２に送信する。機器制御装置１は、有線又は無線の通信技術により巻き取り装置２と接続可能である。機器制御装置１は、巻き取り装置２からセンサ値を受信する。また、機器制御装置１は、巻き取り装置２に対して、ワイヤ７を巻き取る長さ又はほどく長さ（すなわち、ＥＳＰ３の深さ）を指示する。
【００１６】
（坑道の形状）
図２に沿って、坑道の形状を説明する。図１においては、油層５が陸地の地中に存在する例を説明した。この例では、坑道４は通常、垂直に掘削される。しかし、油層５と自然物（海、山等）との位置関係によっては、坑道４が垂直に掘削されない場合もある。図２（ａ）は、油層５が陸地の地中及び海底の地中に跨って存在する例である。この例では、坑道４を斜めに掘削することも可能である。
【００１７】
図２（ｂ）もまた、油層５が陸地の地中及び海底の地中に跨って存在する例である。この例では、坑道４を一旦垂直に掘削し、その後、水平に掘削することも可能である。図２（ｃ）は、油層５が山中に存在する例である。この例では、坑道４を水平に掘削することも可能である。なお、ＥＳＰ３は、坑道４内の水平部分を自走できるものとする。
【００１８】
図２（ｄ）は、油層５が海底の地中に存在する例である。この例では、海洋上に船舶（ＦＰＳО）を浮かべ、船舶が波、風等によって移動しないように船舶と地底との間を鋼線等（図示せず）で固定する。そのうえで、船舶から海底までは送油管４ｂを配置し、海底から油層５までは坑道４を掘削することも可能である。このように、実際の坑道の形状は様々である。
【００１９】
（ＥＳＰの位置と経済性指標）
ＥＳＰ３によって石油を採掘する事業の経済性（採算性）は、収益（売上高）と経費の差額によって評価される。本実施形態は、この差額を“経済性指標”と呼ぶ。また、本実施形態では単純化のため、経費のうち経常的に発生する人件費、動力費等を捨象し、ＥＳＰ３の故障に起因する経済的損失だけが経費を構成するものとする。収益は、石油の産出量（油田の規模）だけではなく、石油の市場価格によっても影響を受ける。ＥＳＰ３の故障に起因する経済的損失は、ＥＳＰ３が故障する確率に大きく左右される。
【００２０】
ＥＳＰ３が故障する確率は、ＥＳＰ３が存在する坑道４内の位置における自然条件（前記した物理量）に左右される。いま、物理量の代表として、温度を例に取る。ＥＳＰ３の位置が変わると、その位置における石油の温度も変化する。なぜならば、その位置における石油は、地中の火山活動等により発生する地熱、地表から伝わる太陽熱を受けるからである。このような熱は、その熱源に近いほど大きいという単純なものではなく、地質、季節、時間帯等によっても不規則に変化する。したがって、その位置の石油の温度を机上の論理計算で予測することは困難であり、実際にその位置にセンサを移動させて温度を測定する必要がある。他の物理量についても考え方は同様である。
【００２１】
一般的にセンサの位置、すなわちＥＳＰ３の位置は、例えばウェルヘッド８（図１）を原点とする３次元座標値として表現できる。すると、本実施形態の機器制御装置は、経済性指標を最大化するように、その３次元座標値を決定すればよいことになる。しかしながら、図１及び図２のように、多くの場合、ＥＳＰ３は、途中で分岐することのない所与の固定化された坑道４中を一次元的に移動する。つまり、ウェルヘッド８からＥＳＰ３までの距離（図２（ｂ）のように曲がり角がある場合には曲がり角を経由する距離）が決まれば、ＥＳＰ３の３次元座標値も決まる。そこで、本実施形態は、ウェルヘッド８からＥＳＰ３までの距離を決定する。この距離は、ウェルヘッド８からＥＳＰ３までのワイヤ７の長さに等しい。以降では、この距離を単に“深さ”と呼ぶことがある。
【００２２】
機器制御装置は、以下に示す式１〜式５を使用して、坑道内のある位置における経済性指標を算出する。なお、以下のｆ１、ｆ２及びｆ３は、関数を表している。
【００２３】
Ｓ＝ｆ１（Δｔ,Ｔ,ｐ,ｐＨ２Ｓ,ｐＣＯ２）        （式１）
ここで、Ｓは、ＥＳＰの腐食量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）である。Δｔは、その位置に固定されたままＥＳＰが運転を継続する時間（単位：時間）である。Ｔは、石油の温度（単位：ｋ）である。ｐは、石油の圧力（単位：Ｐａ）である。ｐＨ２Ｓは、硫化水素の分圧（単位：Ｐａ）である。ｐＣＯ２は、二酸化炭素の分圧（単位：Ｐａ）である。
【００２４】
Ｐ＝ｆ２（Δｔ,Ｓ,Ｔ,ｔａ,Ｓａ）                （式２）
ここで、Ｐは、故障確率である。ｔａは、ＥＳＰの累積使用時間（単位：時間）である。Ｓａは、ＥＳＰの累積腐食量（単位：ｍｇ／ｃｍ２）である。
【００２５】
Ｐｒ＝Ｑ×Δｔ×Ａ×Оｐ                      （式３）
ここで、Ｐｒは、収益（単位：＄）である。Ｑは、現在時刻をｔとした場合、時刻（ｔ−Δｔ）から時刻ｔまでの期間における石油の流量の、単位時間当たりかつ坑道の単位断面積当たりの平均値（単位：ｍ３／秒・ｍ２）である。Ａは、坑道の断面積（単位：ｍ２）である。Оｐは、単位体積当たりの石油の市場価格（単位：＄／ｍ３）である。
【００２６】
Ｅｒ＝Ｐ×（ＥＳＰｐ＋Ｑ×Ａ×Оｐ×Ｔｎ）    （式４）
ここで、Ｅｒは、ＥＳＰの故障に起因する経済的損失（単位：＄）である。ＥＳＰｐは、ＥＳＰ本体の価格（単位：＄）である。Ｔｎは、故障したＥＳＰを修理するのに必要な時間（単位：時間）である。なお、“ＥＳＰの故障に起因する経済的損失”を単に“故障リスク”とも呼ぶ。
【００２７】
Ｅｘ＝Ｐｒ−Ｅｒ                              （式５）
ここで、Ｅｘは、経済性指標（単位：＄）である。
【００２８】
いま、説明を容易にするために、式１〜式５をまとめると、以下の式６となる。
Ｅｘ＝ｆ３（Ｔ,ｐ,ｐＨ２Ｓ,ｐＣＯ２,Ｑ,Δｔ,Ａ,Оｐ,ｔａ,Ｓａ,ＥＳＰｐ,Ｔｎ）
（式６）
【００２９】
式６の右辺のＱ、Δｔ、Ａ、Оｐ、ｔａ、Ｓａ、ＥＳＰｐ及びＴｎは、ＥＳＰに関する未知の環境条件（環境を示す物理量）としてセンサが測定する値ではない。これらは、環境条件とは独立してその値を変化させる。そこで、これらをパラメータ（可変ではあるが既知の定数）と看做して消去すると、以下の式７が得られる。
【００３０】
Ｅｘ＝ｆ３（Ｔ,ｐ,ｐＨ２Ｓ,ｐＣＯ２）            （式７）
式７は、Ｅｘが、Ｔ、ｐ、ｐＨ２Ｓ及びｐＣＯ２を入力変数とする合成関数ｆ３の出力変数であることを示している。つまり、図１においてウェルヘッド８からＥＳＰ３までの距離（深さ）が決まれば、式７の右辺の入力変数Ｔ、ｐ、ｐＨ２Ｓ及びｐＣＯ２のそれぞれの値は一意に決まり、結局、その時点における経済性指標Ｅｘの値も一意に決まることになる。
【００３１】
（関数の生成）
本実施形態では、前記した関数ｆ１（式１）及び関数ｆ２（式２）は、所与のものであるとする。機器制御装置が過去の経験値に基づき、関数ｆ１及び関数ｆ２を生成してもよいし、機器制御装置が、完成している関数ｆ１及び関数ｆ２を他の装置から受け付けてもよい。関数ｆ１及び関数ｆ２は、多次元の実績値を学習データとする回帰分析等の統計的手法で生成することが可能である。
【００３２】
（ＥＳＰの深さの決定）
図３に沿って、ＥＳＰ３の深さの決定を説明する。いま、ＥＳＰ３がウェルヘッド８を基準にして深さｄ０の位置にあり、自身の位置を見直すために運転を一時的に停止したとする。機器制御装置は、深さｄ０の位置において、経済性指標Ｅｘ０を算出する。
【００３３】
次に、機器制御装置は、ＥＳＰ３を深さｄ１の位置に移動させる（図３（ａ）の矢印４１ａ）。そして、機器制御装置は、深さｄ１の位置において、経済性指標Ｅｘ１を算出する。このとき、Ｅｘ０＜Ｅｘ１であったとする。なお、図中の“○”は、直前の位置に比して経済性指標の値が大きくなったことを示している。
【００３４】
すると、機器制御装置は、ＥＳＰ３を深さｄ２の位置に移動させる（図３（ａ）の矢印４１ｂ）。そして、機器制御装置は、深さｄ２の位置において、経済性指標Ｅｘ２を算出する。このとき、Ｅｘ１＜Ｅｘ２であったとする。
すると、機器制御装置は、ＥＳＰ３を深さｄ３の位置に移動させる（図３（ａ）の矢印４１ｃ）。そして、機器制御装置は、深さｄ３の位置において、経済性指標Ｅｘ３を算出する。このとき、Ｅｘ２＜Ｅｘ３であったとする。
【００３５】
すると、機器制御装置は、ＥＳＰ３を深さｄ４の位置に移動させる（図３（ａ）の矢印４１ｄ）。そして、機器制御装置は、深さｄ４の位置において、経済性指標Ｅｘ４を算出する。このとき、Ｅｘ３≧Ｅｘ４であったとする。なお、図中の“×”は、直前の位置に比して経済性指標の値が大きくならなかったことを示している。
【００３６】
経済性指標の値の大きさを比較すると、Ｅｘ０＜Ｅｘ１＜Ｅｘ２＜Ｅｘ３≧Ｅｘ４である。つまり、Ｅｘ３の値が最も大きい。そこで、機器制御装置は、ＥＳＰ３を深さｄ３の位置に移動させる（図３（ａ）の矢印４２）。そのうえで、機器制御装置は、図３（ｂ）の深さｄ３の位置においてＥＳＰ３の運転を再開する。
【００３７】
図３の例では、ユーザが予め設定した条件に従って、機器制御装置は、ＥＳＰ３を順次より深い位置に移動して行き、移動させた後の位置で経済性指標を算出することとした。そして、機器制御装置は、ほぼ同じ刻み幅（移動前後の深さの差分）を適用した。刻み幅については、特にすべての刻み幅（ｄ１−ｄ０、ｄ２−ｄ１、ｄ３−ｄ２、・・・）を均等に設定する必要はない。
【００３８】
移動する方向については、ＥＳＰ３の位置がウェルボトム９から充分離れている場合、機器制御装置は、ＥＳＰ３を順次より深い位置に移動して行くことを原則とする。なぜならば、ＥＳＰ３が深い位置（ワイヤ７の長さが長い位置）にあるほうが、増産効果が大きいことが経験的にわかっているからである。しかしながら、坑道４の自然的な特質によっては、必ずしもその原則が当てはまらない場合もある。したがって、機器制御装置は、ＥＳＰ３を順次より浅い位置に移動してもよい。さらに、機器制御装置は、ＥＳＰ３を、より深い位置→より浅い位置→より深い位置→より浅い位置、のように交互に上下させてもよい。
【００３９】
また、機器制御装置は、経済性指標を算出する任意の深さを予め複数指定しておき、ＥＳＰ３を任意の順序でその深さに移動し、移動した後のそれぞれの深さで経済性指標を算出してもよい。前記では、ＥＳＰ３がこのように移動している間、ＥＳＰ３は本来のポンプとしての運転を停止し、センサ値を取得する機能だけを果たしている例を説明した。しかしながら、ＥＳＰ３は、移動中に本来のポンプとしての運転を継続してもよい。なお、深さｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、・・・の位置についてユーザが予め設定する条件については、様々なものが想定され得る。これらは、“暫定位置の設定”として後記する。
【００４０】
（機器制御装置の構成）
図４に沿って、機器制御装置１の構成を説明する。機器制御装置１は、一般的なコンピュータである。機器制御装置１は、中央制御装置１１、入力装置１２、出力装置１３、主記憶装置１４、補助記憶装置１５及び通信装置１６を備える。補助記憶装置１５は、数式データベース３１及びパラメータデータベース３２（詳細後記）を格納する。主記憶装置１４における、制御指令部２１、センサ情報処理部２２、故障リスク算出部２３及び経済性評価部２４は、プログラムである。以降の説明において、“○○部は”と動作主体を記した場合、それは、中央制御装置１１が補助記憶装置１５から○○部を読み出し、主記憶装置１４にロードしたうえで○○部の機能（詳細後記）を実現することを意味する。機器制御装置１の通信装置１６は、巻き取り装置２と通信可能である。巻き取り装置２は、ワイヤ７に付属する通信ケーブルを介してＥＳＰ３（センサを有する）と通信可能である。
【００４１】
数式データベース３１は、前記した式１〜式５を格納する。パラメータデータベース３２は、式１〜式５に含まれる所与のパラメータ（より正確には、Ｔ、ｐ、ｐＨ２Ｓ及びｐＣＯ２以外の変数の値）を格納する。所与のパラメータのなかには、坑道の断面積“Ａ”のように値が変化しないものもあり、石油の市場価格“Оｐ”及びＥＳＰの累積使用時間“ｔａ”のように値が時々刻々と変化するものもある。機器制御装置１は、パラメータの最新の値をパラメータデータベース３２に格納しているものとする。
【００４２】
（処理手順）
図５に沿って、処理手順を説明する。当該処理手順は、所定の期間ごとに実行される。所定の期間とは、前記した“Δｔ”である。例えば“Δｔ＝１時間”である場合、機器制御装置１は、１時間ごとにＥＳＰ３の深さを見直す。処理手順を開始する前提として、数式データベース３１には既に生成された式１〜式５が記憶されているものとする。さらに、機器制御装置１は、ユーザが入力装置１２を介して各パラメータの最新の値を入力するのを既に受け付けているものとする。
【００４３】
ステップＳ１０１において、機器制御装置１のセンサ情報処理部２２は、現在位置におけるセンサ値を取得する。具体的には、センサ情報処理部２２は、ＥＳＰ３が有するセンサからセンサ値（例えば、前記したＴ、ｐ、ｐＨ２Ｓ及びｐＣＯ２）を取得する。現在位置とは、図３（ａ）の深さｄ０の位置である。
【００４４】
ステップＳ１０２において、機器制御装置１の故障リスク算出部２３は、現在位置における故障リスクを算出する。具体的には、第１に、故障リスク算出部２３は、数式データベース３１から、前記した式１、式２及び式４を取得する。
第２に、故障リスク算出部２３は、パラメータデータベース３２から、式１、式２及び式４において必要なパラメータ（例えば、前記したΔｔ、ｔａ、Ｓａ、ＥＳＰｐ、Ｑ、Ａ、Оｐ及びＴｎ）の最新の値を取得する。
第３に、故障リスク算出部２３は、ステップＳ１０１において取得したセンサ値、ステップＳ１０２の“第１”において取得した式１、式２及び式４、並びに、ステップＳ１０２の“第２”において取得したパラメータを使用して、故障リスク“Ｅｒ”を算出する。
【００４５】
ステップＳ１０３において、機器制御装置１の経済性評価部２４は、現在位置における経済性指標を算出する。具体的には、第１に、経済性評価部２４は、数式データベース３１から、前記した式３及び式５を取得する。
第２に、経済性評価部２４は、パラメータデータベース３２から、式３及び式５において必要なパラメータ（例えば、前記したＱ、Δｔ、Ａ及びОｐ）の最新の値を取得する。
【００４６】
第３に、経済性評価部２４は、ステップＳ１０３の“第１”において取得した式３及び式５、ステップＳ１０３の“第２”において取得したパラメータ、並びに、ステップＳ１０２の“第３”において算出された故障リスク“Ｅｒ”を使用して、経済性指標“Ｅｘ０”を算出する。
第４に、経済性評価部２４は、深さと経済性指標の値との組合せ“[ｄ０, Ｅｘ０]”を主記憶装置１４に一時的に記憶する。
【００４７】
ステップＳ１０４において、機器制御装置１の制御指令部２１は、ＥＳＰ３を暫定位置に移動する。具体的には、制御指令部２１は、巻き取り装置２を制御して、ＥＳＰ３を暫定位置に移動する。暫定位置とは、図３（ａ）の深さｄ１の位置である。
【００４８】
ステップＳ１０５において、機器制御装置１のセンサ情報処理部２２は、暫定位置におけるセンサ値を取得する。当該ステップの処理は、センサ値が取得される深さが異なることを除き、ステップＳ１０１と同様である。
【００４９】
ステップＳ１０６において、機器制御装置１の故障リスク算出部２３は、暫定位置における故障リスクを算出する。当該ステップの処理は、ステップＳ１０２と同様である。
【００５０】
ステップＳ１０７において、機器制御装置１の経済性評価部２４は、暫定位置における経済性指標を算出する。当該ステップの処理は、ステップＳ１０３と同様である。結果として、経済性評価部２４は、深さと経済性指標の値との組合せ“[ｄ１, Ｅｘ１]”を主記憶装置１４に一時的に記憶することになる。
【００５１】
ステップＳ１０８において、経済性評価部２４は、経済性指標が増加したか否かを判断する。具体的には、経済性評価部２４は、Ｅｘ０の値をＥｘ１の値と比較する。そして、経済性評価部２４は、“Ｅｘ０＜Ｅｘ１”が成立する場合（ステップＳ１０８“Ｙｅｓ”）、ステップＳ１０４に戻り、“Ｅｘ０＜Ｅｘ１”が成立しない場合（ステップＳ１０８“Ｎｏ”）、ステップＳ１０９に進む。
【００５２】
戻った後のステップＳ１０４においては、暫定位置が、図３（ａ）の深さｄ２の位置となる。その後ステップＳ１０４を経由する都度、暫定位置は、図３（ａ）の深さｄ３の位置、深さｄ４の位置、・・・と変わって行く。ステップＳ１０８“Ｎｏ”を経由した段階で、主記憶装置１４には、“[ｄ０, Ｅｘ０]、[ｄ１, Ｅｘ１]、・・・、[ｄｎ−１, Ｅｘｎ−１]、[ｄｎ, Ｅｘｎ]” のような情報が蓄積されていることになる。Ｅｘ０、Ｅｘ１、・・・、Ｅｘｎ−１、及び、Ｅｘｎのうちで、最も値が大きいのは、Ｅｘｎ−１である。なお、ｎは、ステップＳ１０７を経由した回数に等しい。
【００５３】
ステップＳ１０９において、経済性評価部２４は、直前の暫定位置を変更後位置とする。具体的には、第１に、経済性評価部２４は、Ｅｘ０、Ｅｘ１、・・・、Ｅｘｎ−１、及び、Ｅｘｎのうち最も値が大きいものを取得する。ここでは、“Ｅｘｎ−１”が取得されることになる。
第２に、経済性評価部２４は、最大の経済性評価に対応する深さを変更後位置として決定する。ここでは、“Ｅｘｎ−１”に対応する深さ“ｄｎ−１”の位置が変更後位置として決定されることになる。
【００５４】
ステップＳ１１０において、機器制御装置１の制御指令部２１は、ＥＳＰ３を変更後位置に移動する。具体的には、制御指令部２１は、巻き取り装置２を制御して、ＥＳＰ３を変更後位置に移動する。変更後位置とは、深さ“ｄｎ−１”の位置である。例えば、ステップＳ１０４〜Ｓ１０７の繰り返しループを４回経由した（ｎ＝４）場合、変更後位置は、図３（ａ）及び図３（ｂ）の深さｄ３の位置である。
【００５５】
ステップＳ１１１において、機器制御装置１の経済性評価部２４は、変更後位置等を表示する。具体的には、第１に、経済性評価部２４は、現在位置、１又は複数の暫定位置及び変更後位置を出力装置１３に表示する。このとき表示される画面は、例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）を左右に並置した（見直し前後の位置が対比可能な）画面である。
第２に、経済性評価部２４は、現在位置における経済性指標“Ｅｘ０”の値及び変更後位置における経済性指標“Ｅｘｎ−１”を出力装置１３に表示する。
その後、処理手順は終了する。
【００５６】
前記では、ステップＳ１０８において、“Ｅｘ０＜Ｅｘ１”が成立しない場合が一度でも発生すると、経済性評価部２４は、ステップＳ１０９に進むこととした。しかしながら、例えばＥＳＰ３が順次より深い位置に下がって行くとき、ある深さの位置で経済性指標が一旦減少した後、それより深い位置で最大値となる場合もある。このような場合を考慮して、経済性評価部２４は、“Ｅｘ０＜Ｅｘ１”が成立しない場合が所定の回数（例えば２回）連続した場合に初めてステップＳ１０９に進むこととしてもよい。
【００５７】
（変形例１）
経済性評価部２４は、ステップＳ１０１において取得されたセンサ値、及び、ステップＳ１０２において故障リスクを算出する過程で取得された故障確率を組み合わせて補助記憶装置１５に記憶する。また、経済性評価部２４は、ステップＳ１０５において取得されたセンサ値、及び、ステップＳ１０６において故障リスクを算出する過程で取得された故障確率を組み合わせて補助記憶装置１５に記憶する。そして、これらのデータが充分蓄積された後の任意の時点において、経済性評価部２４は、これらのデータを学習データとして回帰分析等の統計的手法を実行し、新たな関数ｆ１（式１）及び関数ｆ２（式２）を生成する。そして、経済性評価部２４は、新たな関数ｆ１及び関数ｆ２で以前の関数ｆ１及び関数ｆ２を置換（更新）する。
【００５８】
（変形例２）
前記のステップＳ１０９においては、経済性評価部２４は、最大の経済性指標Ｅｘを取得した。しかしながら、これはあくまでも一例であり、経済性評価部２４は、所定の基準を満たす程度に値が大きい経済性指標Ｅｘを取得してもよい。
【００５９】
例えば、経済性評価部２４は、ユーザが自身の経営目標等を考慮して設定した下限閾値を、入力装置１２を介して入力するのを受け付けておく。そして、経済性評価部２４は、ステップＳ１０７において算出された経済性評価の値がその下限閾値以上であれば、ステップＳ１０８“Ｎｏ”を経由しステップＳ１０９に進むことにしてもよい。そしてステップＳ１０９において、経済性評価部２４は、繰り返しループ中のステップＳ１０７において初めて下限閾値以上となった経済性指標に対応する深さの位置を、変更後位置として決定してもよい。さらに、経済性評価部２４は、現在位置における経済性指標の値に対する変更後位置における経済性指標の値の増加幅（絶対値又は比率）を閾値としてもよい。
【００６０】
（暫定位置の設定）
図６に沿って、ＥＳＰの暫定位置の設定について説明する。暫定位置の設定とは、図３（ａ）において、深さｄ０の位置を基準にした場合の深さｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、・・・の位置を予めどのように決めておくかということである。いま、ｎ回目のステップＳ１０４においてＥＳＰ３が移動した先の深さを“ｄｎ”とする。すると、“ｄｎ−ｄ０”は、現在位置の深さ（ステップＳ１０４における移動前の深さ）“ｄ０”を基準として、ＥＳＰ３が相対的にどの深さの位置にあるかを示すことになる。
【００６１】
図６（ａ）〜（ｄ）の座標平面は、横軸に“ｎ”を有し、縦軸に“ｄｎ−ｄ０”を有する。わかり易さのために、縦軸は、下方向を正の方向としている。つまり、横軸の上にある点“●”等は、ＥＳＰ３が現在位置よりも上（ウェルヘッド方向）にあることを示す。逆に、横軸の下にある点“○”等は、ＥＳＰ３が現在位置よりも下（ウェルボトム方向）にあることを示す。機器制御装置１の制御指令部２１は、ユーザが入力装置１２を介して、この座標平面上に一連の複数の点を描画するのを任意の時点で受け付ける。
【００６２】
図６（ａ）の一連の“●”５１に注目する。横軸ｎの値が大きくなるにしたがって、“●”の縦軸の値（縦軸は下方向が正で上方向が負である）は、減少しながらある値に収束（漸近）して行く。このことは、ＥＳＰの暫定位置が、順次より浅い（ウェルヘッドに近い）位置に移動しながら、ある水準の位置に無限に近付いて行くことを意味する。一連の“●”５１のような暫定位置の推移を“Ａ型：上方収束”と呼ぶ。
図６（ａ）の一連の“○”５２に注目する。横軸ｎの値が大きくなるにしたがって、“○”の縦軸の値は、増加しながらある値に収束（漸近）して行く。このことは、ＥＳＰの暫定位置が、順次より深い（ウェルボトムに近い）位置に移動しながら、ある水準の位置に無限に近付いて行くことを意味する。一連の“○”５２のような暫定位置の推移を“Ｂ型：下方収束”と呼ぶ。
【００６３】
図６（ｂ）の一連の“●”５３に注目する。横軸ｎの値が大きくなるにしたがって、“●”の縦軸の値は、ある値に収束（漸近）することなく単調減少して行く。このことは、ＥＳＰの暫定位置が、順次より浅い位置に移動して行くことを意味する。一連の“●”５３のような暫定位置の推移を“Ｃ型：上方発散”と呼ぶ。
図６（ｂ）の一連の“○”５４に注目する。横軸ｎの値が大きくなるにしたがって、“○”の縦軸の値は、ある値に収束（漸近）することなく単調増加して行く。このことは、ＥＳＰの暫定位置が、順次より深い位置に移動して行くことを意味する。一連の“○”５４のような暫定位置の推移を“Ｄ型：下方発散”と呼ぶ。
【００６４】
図６（ｃ）の一連の“●”５５に注目する。横軸ｎの値が大きくなるにしたがって、“●”の縦軸の値は、正負の領域間で移動を繰り返しながら絶対値を増加させて行く。このことは、ＥＳＰの暫定位置が、上下の移動を繰り返しながら順次現在位置からより離れた位置に移動して行くことを意味する。一連の“●”５５のような暫定位置の推移を“Ｅ型：上下発散”と呼ぶ。
図６（ｄ）の一連の“●”５６に注目する。横軸ｎの値が大きくなるにしたがって、“●”の縦軸の値は、正負の領域間で移動を繰り返しながら絶対値を減少させて行く。このことは、ＥＳＰの暫定位置が、一旦現在位置を離れた後、上下の移動を繰り返しながら順次現在位置により近い位置に移動して行くことを意味する。一連の“●”５６のような暫定位置の推移を“Ｅ型：上下収束”と呼ぶ。
【００６５】
図７（ａ）に沿って、パタン情報３３を説明する。パタン情報とは、前記した暫定位置の推移の複数の“型”を時系列に並べたものである。“１回目見直し”とは、前記した所定の期間“Δｔ”が１回経過し、図５の処理手順（ステップＳ１０１〜Ｓ１１１）を１回実行することによって、ＥＳＰの新たな変更後位置を決定することを意味する。“２回目見直し”等についても同様である。
【００６６】
パタン情報３３のレコード（行）６１ａに注目する。１回目見直しの列には“Ａ型”が記憶されており、２回目見直しの列には、“Ｂ型”が記憶されており、以降、“Ａ型”及び“Ｂ型”が交互に記憶されている。このことは、機器制御装置１の制御指令部２１が以下の処理を実行することを意味する。
・１回目の“Δｔ”が経過したとき、制御指令部２１は、暫定位置の推移“Ａ型”にしたがって、暫定位置にＥＳＰを移動する。
・２回目の“Δｔ”が経過したとき、制御指令部２１は、暫定位置の推移“Ｂ型”にしたがって、暫定位置にＥＳＰを移動する。
・その後、“Δｔ”が経過する都度、制御指令部２１は、暫定位置の推移“Ａ型” にしたがって、暫定位置にＥＳＰを移動する処理と、暫定位置の推移“Ｂ型” にしたがって、暫定位置にＥＳＰを移動する処理と、を交互に繰り返す。
【００６７】
レコード６１ａの暫定位置の推移の並びを“パタンａ”と名付ける。レコード６１ｂ〜６１ｅについても同様であり、詳しい説明を省略するが、結果としてパタンｂ〜パタンｅが定義されることになる。図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら図７（ａ）を全体的に見ると、以下のことがわかる。
・パタンａにおいては、変更後位置は、時系列で上下に移動するが、最初の現在位置からは大きく離れない。
・パタンｂにおいては、変更後位置は、時系列で上下に移動し、最初の現在位置からは大きく離れて行くかもしれない。
【００６８】
・パタンｃにおいては、変更後位置は、時系列で上下に移動し、最初の現在位置からは大きく離れて行くかもしれない。しかしながら、パタンｂとの比較において、離れる距離は小さくなる可能性が高い。
・パタンｄにおいては、変更後位置は、時系列で上に（より浅く）単調に移動する。
・パタンｅにおいては、変更後位置は、時系列で下に（より深く）単調に移動する。
【００６９】
さらに図７（ａ）の“使用条件”の列に注目すると、以下のことがわかる。
・パタンｄは、ＥＳＰがウェルボトムに近い位置にある（上側に余地がある）場合に有効である。
・パタンｅは、ＥＳＰがウェルヘッドに近い位置にある（下側に余地がある）場合に有効である。
・パタンａは、ＥＳＰがウェルヘッド又はウェルボトムに近い位置にある（移動する余地が乏しく、その余地が実際に既知である）場合に有効である。
・パタンｂ及びパタンｃは、上記の場合以外に標準的に使用可能である。
機器制御装置１の制御指令部２１は、ユーザが入力装置１２を介して、パタン情報３３を入力するのを受け付ける。このとき、パタンａ〜パタンｅ以外のパタン（例えば、Ｅ型のみで構成されるパタン等）が入力されてもよい。
【００７０】
図７（ｂ）に沿って、経済性指標に基づくパタンの選択方法を説明する。機器制御装置１の制御指令部２１は、ある長さを有する“試行錯誤期間”をパタンの数に等しい均等な長さの小期間に分割する。図７（ｂ）の例では、試行錯誤期間は５週間であり、試行錯誤期間は、５つの均等な小期間（各１週間）に分割されている。第１週においては、制御指令部２１は、パタンａを適用する。そして、制御指令部２１は、経済性評価部２４が算出した経済性指標（１週間分の総和）を取得する。
【００７１】
第２週においては、制御指令部２１は、パタンｂを適用する。そして、制御指令部２１は、経済性評価部２４が算出した経済性指標（１週間分の総和）を取得する。第３週〜第５週においては、制御指令部２１は、それぞれ、パタンｃ、パタンｄ及びパタンｅを適用したうえで、経済性評価部２４が算出した経済性指標を取得する。第５週が終了した時点で、制御指令部２１は、５つの経済性指標の値を比較し、最も大きいものを特定する。ここでは、第１週の経済性指標の値が最大であったとする。
【００７２】
制御指令部２１は、第６週に続く任意の期間を“固定期間”とする。そして、制御指令部２１は、第５週が終了した時点で特定された経済性指標が算出された小期間において適用されたパタンａを、当該固定期間を通じて適用し続ける。図７（ｂ）の例では、固定期間は、第６週〜第１０週である。
【００７３】
制御指令部２１は、前記の第１週〜第５週と同様に、第１１週〜第１５週を試行錯誤期間とする。制御指令部２１は、第１１週〜第１５週において、パタンａ〜パタンｅを１週間ずつ適用し、制御指令部２１は、経済性評価部２４が算出した経済性指標を取得する。第１５週が終了した時点で、制御指令部２１は、５つの経済性指標の値を比較し、最も大きいものを特定する。ここでは、第１３週の経済性指標の値が最大であったとする。
【００７４】
制御指令部２１は、第１６週に続く任意の期間を“固定期間”とする。そして、制御指令部２１は、第１５週が終了した時点で特定された経済性指標が算出された小期間において適用されたパタンｃを、当該固定期間を通じて、適用し続ける。
【００７５】
（本実施形態の効果）
本実施形態の機器制御装置の効果は以下の通りである。
（１）機器制御装置は、機器の故障リスクを考慮したうえで、資源の採掘の経済効果を最適化することができる。
（２）機器制御装置は、センサを備える機器を坑道内の複数の位置に移動するので、機器の現実的な環境条件に基づき、経済効果を取得することができる。
（３）機器制御装置は、機器の腐食量及び故障確率を算出するので、特に過酷な環境に配置される機器の現実的な経済効果を取得することができる。
（４）機器制御装置は、機器の腐食量及び故障確率を算出する数式を学習するので、経済効果を算出する精度を常に高く維持することができる。
【００７６】
（５）機器制御装置が対象とする機器は、ポンプ又は圧縮機である。よって、機器制御装置は、特に油田、ガス田等の経済規模が巨大な設備において利用価値が高い。
（６）機器制御装置が対象とする機器は、巻き取り可能なワイヤで吊り下げられている。よって、機器の位置を決定する制御を単純化できる。
（７）機器制御装置は、坑道の入口と機器との距離を決定するので、ワイヤの巻き取り装置に対して単純な情報を与えることによって機器の位置を制御することができる。
（８）機器制御装置は、見直し前後の機器の位置及び経済性指標の値を画面表示するので、機器の位置を見直した具体的な成果が視認しやすい。
（９）機器制御装置は、資源の温度、圧力及び腐食性ガスの分圧のうちの何れかを測定する。よって、入手しやすいデータから現実的な故障リスクを算出することができる。
【００７７】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７８】
また、前記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウエアで実現してもよい。また、前記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウエアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆どすべての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１      機器制御装置
２      巻き取り装置
３      ＥＳＰ
４      坑道
５      油層
６      地面
７      ワイヤ
８      ウェルヘッド
９      ウェルボトム
１１    中央制御装置
１２    入力装置
１３    出力装置
１４    主記憶装置
１５    補助記憶装置
１６    通信装置
２１    制御指令部
２２    センサ情報処理部
２３    故障リスク算出部
２４    経済性評価部
３１    数式データベース
３２    パラメータデータベース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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