(57)【要約】  リモートコントロールセンタ（１２）が、複数の井戸を制御し、監視する。表面制御監視システム（２０）が、井戸（１４）のそれぞれに置かれ、表面制御監視システムのそれぞれが、リモートコントロールセンタと通信する。また、ダウンホール監視制御システムが、井戸のそれぞれの中に設けられ、ダウンホール監視制御システム（２２）のそれぞれが、少なくとも１つの表面制御監視システムと通信する。ダウンホール監視制御システムのそれぞれに、対応する井戸内の高温環境に耐えることができる非冷却高温電子機器が含まれる。
2007509264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リモートコントロールセンタと、
各井戸が、表面制御監視システムのうちの対応する１つを設けられ、前記表面制御監視システムは前記リモートコントロールセンタと通信する、複数の表面制御監視システムと、
各前記井戸は、ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つを設けられ、各前記ダウンホール監視制御システムは、前記表面制御監視システムのうちの少なくとも１つと通信し、前記井戸のうちの対応する１つの中で監視機能および制御機能を実行するように配置された非冷却高温コントローラを含む、複数のダウンホール監視制御システムと、
を含む、複数の井戸の制御および監視の井戸制御監視システム。
【請求項２】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つの前記コントローラに結合された少なくとも１つのセンサをさらに含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合するマルチプレクサをさらに含み、前記マルチプレクサが、非冷却高温マルチプレクサを含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合する増幅器をさらに含み、前記増幅器が、非冷却高温増幅器を含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項５】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合するアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記アナログ−ディジタル変換器が、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項６】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合するマルチプレクサおよび増幅器をさらに含み、前記マルチプレクサが、非冷却高温マルチプレクサを含み、前記増幅器が、非冷却高温増幅器を含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項７】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合するマルチプレクサおよびアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記マルチプレクサが、非冷却高温マルチプレクサを含み、前記アナログ−ディジタル変換器は、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項８】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合する増幅器およびアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記増幅器が、非冷却高温増幅器を含み、前記アナログ−ディジタル変換器は、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項９】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラに前記センサを結合するマルチプレクサ、増幅器、およびアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記マルチプレクサは、非冷却高温マルチプレクサを含み、前記増幅器が、非冷却高温増幅器を含み、前記アナログ−ディジタル変換器は、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１０】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、電気信号と音響信号との間の変換を実行するように配置された変換器を含み、前記音響信号が、少なくとも１つの井戸を介して情報を伝える、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１１】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、前記ダウンホール監視制御システムのうちの前記少なくとも１つの前記コントローラによって制御される少なくとも１つの電気機械デバイスを含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１２】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサを含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１３】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温増幅器を含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１４】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１５】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温増幅器を含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１６】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温アナログ−ディジタル変換器増幅器を含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１７】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温増幅器および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１８】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサ、非冷却高温増幅器、および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項１９】
前記非冷却高温コントローラは、非冷却高温トランシーバを含む、請求項１に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２０】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサを含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２１】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温増幅器を含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２２】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２３】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温増幅器を含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２４】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２５】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温増幅器および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２６】
前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つは、非冷却高温マルチプレクサ、非冷却高温増幅器、および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項１９に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２７】
前記井戸の上に置かれ、コントローラおよびトランシーバを含む、第１の制御監視システムと、
前記井戸内に設けられ、非冷却高温コントローラおよび非冷却高温トランシーバを含み、前記第１および第２の制御監視システムが、各トランシーバを介して互いに通信する、第２の制御監視システムと、
を含む、井戸の制御および監視の井戸制御監視システム。
【請求項２８】
前記第２監視制御システムは、前記第２の監視制御システムの前記コントローラに結合された少なくとも１つのセンサを含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項２９】
前記センサを前記第２の監視制御システムの前記コントローラに結合するマルチプレクサをさらに含み、前記マルチプレクサは非冷却高温マルチプレクサを含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３０】
前記センサを前記第２監視制御システムの前記コントローラに結合する増幅器をさらに含み、前記増幅器は非冷却高温増幅器を含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３１】
前記センサを前記第２監視制御システムの前記コントローラに結合するアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記アナログ−ディジタル変換器は非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３２】
前記センサを前記第２監視制御システムの前記コントローラに結合するマルチプレクサおよび増幅器をさらに含み、前記マルチプレクサは非冷却高温マルチプレクサを含み、前記増幅器は非冷却高温増幅器を含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３３】
前記センサを前記第２監視制御システムの前記コントローラに結合するマルチプレクサおよびアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記マルチプレクサは非冷却高温マルチプレクサを含み、前記アナログ−ディジタル変換器は非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３４】
前記センサを前記第２監視制御システムの前記コントローラに結合する増幅器およびアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記増幅器は非冷却高温増幅器を含み、前記アナログ−ディジタル変換器は非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３５】
前記センサを前記第２監視制御システムの前記コントローラに結合するマルチプレクサ、増幅器、およびアナログ−ディジタル変換器をさらに含み、前記マルチプレクサが、非冷却高温マルチプレクサを含み、前記増幅器が、非冷却高温増幅器を含み、前記アナログ−ディジタル変換器が、非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２８に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３６】
前記第２監視制御システムは電気信号と音響信号との間の変換を実行するように配置された変換器を含み、前記音響信号は前記井戸を介して情報を伝える、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３７】
前記第２監視制御システムは前記第２監視制御システムの前記コントローラによって制御される少なくとも１つの電気機械デバイスを含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３８】
前記第２監視制御システムは非冷却高温マルチプレクサを含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項３９】
前記第２監視制御システムは非冷却高温増幅器を含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４０】
前記第２監視制御システムは非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４１】
前記第２監視制御システムは非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温増幅器を含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４２】
前記第２監視制御システムは非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４３】
前記第２監視制御システムは非冷却高温増幅器および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４４】
前記第２監視制御システムは非冷却高温マルチプレクサ、非冷却高温増幅器、および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器を含む、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４５】
前記第１監視制御システムは前記井戸の表面に置かれる、請求項２７に記載の井戸制御監視システム。
【請求項４６】
非冷却高温コントローラと、
前記非冷却高温コントローラに結合され、前記井戸に信号を送信し、前記井戸から信号を受信する、非冷却高温トランシーバと、
を含む、井戸内に設けられるダウンホール監視制御システム。
【請求項４７】
電気信号と音響信号との間の変換を実行するように配置された変換器をさらに含み、前記音響信号は前記井戸を介して情報を伝える、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項４８】
前記変換器の少なくとも一部をコーティングする無反響材料をさらに含む、請求項４７に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項４９】
前記非冷却高温コントローラは遠隔地から電源を入れ、切ることのできる非冷却高温コントローラを含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５０】
前記非冷却高温コントローラは自家動力の非冷却高温コントローラを含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５１】
前記非冷却高温コントローラは電線によって遠隔地から電力を供給される非冷却高温コントローラを含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５２】
前記非冷却高温コントローラは光ケーブルによって遠隔地から電力を供給される非冷却高温コントローラを含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５３】
前記コントローラによって制御される少なくとも１つの電気機械デバイスをさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５４】
非冷却高温マルチプレクサをさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５５】
非冷却高温増幅器をさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５６】
非冷却高温アナログ−ディジタル変換器をさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５７】
非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温増幅器をさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５８】
非冷却高温マルチプレクサおよび非冷却高温アナログ−ディジタル変換器をさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項５９】
非冷却高温増幅器および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器をさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項６０】
前記信号が、パルスを含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【請求項６１】
非冷却高温マルチプレクサ、非冷却高温増幅器、および非冷却高温アナログ−ディジタル変換器をさらに含む、請求項４６に記載のダウンホール監視制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温ダウンホール応用に使用される監視システムおよび／または制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
油井およびガス井の制御および監視は、ますます複雑になってきた。たとえば、単一の会社の管理下の井戸が、世界中で掘削されつつある。したがって、地理的に広く分散した井戸の中央制御および中央監視の必要が、ますます重要になりつつある。そのような中央制御および中央監視は、井戸から中央コントローラへのセンサ情報およびロギング情報の通信と、中央コントローラから井戸への制御情報の通信を必要とする。
【０００３】
さらに、井戸自体が、ますます複雑になってきた。たとえば、井戸穴が、複数の分岐を用いて掘削されつつあり、共通のまたは分離されたのいずれかのプロダクションチュービングで流体または気体を分離して産する複数の生産ゾーンに分割されつつある。これらの複数の生産ゾーンを効果的、効率的に制御するために、井戸内に電子制御監視機器を配置し、その結果、ゾーンを個別にまたはグループで制御でき、監視できるようにすることが有利である。
【０００４】
井戸のダウンホール電子制御監視を実施することは、井戸内の困難な温度環境のゆえに艱難であった。井戸内の井戸生産を制御し、監視するのに使用されてきたダウンホール電子制御監視機器に冷却が提供されない限り、この機器は、極端な温度環境のゆえに頻繁な交換を必要とする。ダウンホール電子制御監視機器の頻繁な交換は、結果的な井戸生産の減少を意味する。その一方で、ダウンホール電子制御監視機器の冷却は、より高い動作コストをもたらす。これらの問題に対する現実的な解決策は、現在は知られていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、井戸内で、冷却も頻繁な交換も必要としない高温ダウンホール電子制御監視機器を使用することによって、これらの問題のうちの１つまたは複数に対処する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様によれば、複数の井戸の制御および監視の井戸制御監視システムが、リモートコントロールセンタと、複数の表面制御監視システムと、複数のダウンホール監視制御システムとを含む。前記井戸のそれぞれが、前記表面制御監視システムのうちの対応する１つを設けられ、前記表面制御監視システムが、前記リモートコントロールセンタと通信する。各前記井戸も、前記ダウンホール監視制御システムのうちの少なくとも１つを設けられ、前記ダウンホール監視制御システムのそれぞれが、前記表面制御監視システムのうちの少なくとも１つと通信する。さらに、前記ダウンホール監視制御システムのそれぞれが、前記井戸のうちの対応する１つの中で監視機能および制御機能を実行するように配置された非冷却高温コントローラを含む。
【０００７】
本発明の第２の態様によれば、井戸の制御および監視の井戸制御監視システムが、前記井戸に置かれた第１の制御監視システムと、前記井戸内に設けられた第２の制御監視システムとを含む。前記第１の制御監視システムが、コントローラおよびトランシーバを含む。前記第２の制御監視システムが、非冷却高温コントローラおよび非冷却高温トランシーバを含む。前記第１のおよび第２の制御監視システムが、各トランシーバを介して互いに通信する。
【０００８】
本発明のもう１つの態様によれば、ダウンホール監視制御システムが、井戸内に設けられ、非冷却高温コントローラと、前記非冷却高温コントローラに結合された非冷却高温トランシーバとを含む。前記非冷却高温トランシーバが、前記井戸に信号を送信し、前記井戸から信号を受信する。
【０００９】
上記および他の特徴および利益は、図面と共に解釈される時の本発明の詳細な考慮からより明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１に示されているように、監視制御システム１０に、複数の井戸１４と通信するリモートコントロールセンタ１２が含まれる。図１には３つの井戸だけが示されているが、監視制御システム１０に、任意の個数の井戸を含めることができることを理解されたい。井戸１４は、地理的に分散している場合があるので、リモートコントロールセンタ１２は、セルラ伝送、衛星伝送、電話回線、および／または類似物を使用して井戸１４と遠隔通信する。
【００１１】
井戸１４のそれぞれに、井戸１４のうちの対応する井戸の表面に置かれた対応する井戸プラットフォーム１６が設けられる。図からわかるように、井戸１４は、井戸プラットフォーム１６から下に、地球の中に延びる。しかし、井戸１４が、地上に図示されているが、井戸１４のうちの１つまたは複数が、その代わりに、沖合いプラットフォームからまたは他の惑星に配置されたプラットフォームから延びることができることを理解されたい。
【００１２】
望まれる場合に、井戸１４のそれぞれを、複数の別々の分岐に分割することができるが、井戸１４のそれぞれに、その代わりに、単一の下にまたは横に向いた試掘穴を含めることができる。さらに、井戸１４のそれぞれを、井戸の効率的な生産および管理のために別々のおよび／またはグループでの監視および制御を必要とする複数の生産ゾーンに分割することができる。
【００１３】
表面監視制御システム２０が、井戸プラットフォーム１６のそれぞれに設けられる。また、ダウンホール監視制御システム２２が、井戸１４のそれぞれの中に設けられ、望まれる場合に、井戸１４のそれぞれの生産ゾーンのそれぞれの中に設けられる。
【００１４】
表面監視制御システム２０は、その対応する井戸内のダウンホール監視制御システム２２と通信するように配置される。たとえば、井戸１４の対応する１つに関連する表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２を、音響信号の使用を介して互いに通信するように配置することができる。しかし、電気信号または磁気信号などの他のタイプの信号を使用して、表面監視制御システム２０とダウンホール監視制御システム２２の間で制御情報および監視情報を通信することができる。
【００１５】
さらに、井戸プラットフォーム１６の１つに取り付けられた表面監視制御システム２０を、さらに、表面からの井戸１４のそれぞれの冗長な監視および制御を提供するために、１つまたは複数の他の井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２と通信するように配置することができる。たとえば、井戸１４のうちの異なる１つに関連する表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２を、音響信号または音響パルスの使用を介して互いに通信するように配置することができるが、他のタイプの信号を使用することもできる。
【００１６】
同様に、井戸１４のそれぞれの中のダウンホール監視制御システム２２を、追加の冗長性を提供するために、１つまたは複数の他の井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２と通信するように配置することができる。たとえば、井戸１４のうちの異なる井戸のダウンホール監視制御システム２２が、音響信号の使用を介して互いに通信することができるが、他のタイプの信号を使用することもできる。
【００１７】
さらに、井戸プラットフォーム１６に取り付けられた表面監視制御システム２０を、リモートコントロールセンタ１２およびお互いと通信するように配置することができる。この場合に、表面監視制御システム２０は、セルラ伝送、衛星伝送、、電話回線、および／または類似物を使用して、リモートコントロールセンタ１２およびお互いと通信することができる。
【００１８】
表面監視制御システム２０のうちの代表的なものを、図２に示す。したがって、表面監視制御システム２０のそれぞれに、コントローラ３０、メモリ３２、トランシーバ３４、および信号変換器３６が含まれる。コントローラ３０および／または表面監視制御システム２０に、信号条件付け変換器および／または１つもしくは複数のセンサ変換器を含めることができる。
【００１９】
コントローラ３０は、たとえば、対応する井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２からセンサ情報およびロギング情報を収集するようにプログラムされたマイクロプロセッサとすることができる。上で述べたように、コントローラ３０を、他の井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２からセンサ情報およびロギング情報（あるいは、より高い性能が達成されるようにするための制御および／または監視に必要な他の属性）を収集するように配置することもできる。コントローラ３０を、さらに、それに対応する井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２におよび他の井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２に制御情報を通信するように配置することができる。さらに、コントローラ３０を、他の井戸プラットフォーム１６上の表面監視制御システム２０およびリモートコントロールセンタ１２に制御情報を通信し、これらからセンサ情報およびロギング情報を受け取るように配置することができる。
【００２０】
コントローラ３０は、トランシーバ３４を制御して、井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２に情報を送信する。コントローラ３０は、任意のアドレッシング方式を使用して、ダウンホール監視制御システム２２のうちの特定の１つまたはグループにこの情報を送信することができる。コントローラ３０は、それが送信する情報にそれ自体のアドレスを含めることもできる。信号変換器３６は、トランシーバ３４からの電気信号を音響信号に変換し、その音響信号を井戸および／または地球を通して向ける。これらの音響信号は、所望の宛先および／または送信の起点に情報を伝える。信号変換器３６は、たとえば、圧電変換器とすることができ、無反響コーティングを施すことができる。信号変換器３６は、さらに、他のデバイスによって送信された音響信号を、トランシーバ３４およびコントローラ３０による処理のために対応する電気信号に変換する。
【００２１】
追加のトランシーバを設けて、コントローラ３０が、他の井戸プラットフォーム１６の表面監視制御システム２０との間およびリモートコントロールセンタ１２との間で情報を送信し、受信することを可能にすることができる。
【００２２】
表面監視制御システム２０のメモリ３２には、ダウンホール監視制御システム２２（高温メモリを有することができる）から受信したセンサ情報およびロギング情報が記憶される。メモリ３２には、ダウンホール監視制御システム２２、他の井戸プラットフォーム１６上の表面監視制御システム２０、およびリモートコントロールセンタ１２と通信するのに必要な通信プログラミングも記憶される。メモリ３２に、さらに、ダウンホール監視制御システム２２を制御するのに必要な制御プログラミングが記憶される。
【００２３】
ダウンホール監視制御システム２２の代表的な１つを、図３に示す。したがって、ダウンホール監視制御システム２２のそれぞれに、コントローラ５０、メモリ５２、トランシーバ５４、および信号変換器５６が含まれる。コントローラ５０および／またはダウンホール監視制御システム２２に、信号条件付け変換器および／または１つもしくは複数のセンサ変換器を含めることができる。
【００２４】
コントローラ５０は、トランシーバ５４を制御して、他のダウンホール監視制御システム２２および表面監視制御システム２０に情報を送信する。コントローラ５０は、上で説明したものなどの任意のアドレッシング方式を使用して、特定の１つの宛先または宛先のグループに情報を送信することができる。コントローラ５０は、それが送信する情報にそれ自体のアドレスを含めることもできる。
【００２５】
信号変換器５６は、トランシーバ５４からの電気信号を音響信号に変換し、その音響信号を井戸を通して向ける。これらの音響信号は、所望の宛先に情報を伝える。信号変換器５６は、たとえば、圧電変換器とすることができ、無反響コーティングを施すことができる。また、信号変換器５６は、他のデバイスによって送信された音響信号を、トランシーバ５４およびコントローラ５０による処理のために対応する電気信号に変換する。
【００２６】
コントローラ５０を、ダウンホール内に置かれたセンサ５８および６０などの複数のセンサからセンサ情報を収集し、ログ記録するように配置することができる。センサ５８および６０は、圧力、温度、流れ、密度、および／または他の条件など、井戸内のすべての関連する条件を感知するように選択することができる。センサ５８および６０は、マルチプレクサ６２に結合され、このマルチプレクサ６２は、増幅器６４への結合のために、一時に１つのセンサ５８または６０を選択する。増幅器６４の出力は、アナログ−ディジタル変換器６６によってディジタル信号に変換され、結果のディジタル信号が、コントローラ５０に供給される。
【００２７】
上で述べたように、コントローラ５０を、ダウンホール内で制御動作を実行するように配置することもできる。したがって、コントローラ５０は、スマートコントローラとすることができるが、電気機械デバイス６８などの１つまたは複数の電気機械デバイスに結合することもできる。これらの電気機械デバイスに、井戸１４内で所望の制御機能を実装するのに必要になる可能性がある、１つもしくは複数の弁および／または１つもしくは複数のポンプ、ならびに／あるいは１つもしくは複数の他のデバイスを含めることができる。電気機械デバイス６８は、単純なオン／オフデバイスとすることができ、その場合に、ディジタル−アナログ変換器は不要である。その一方で、電気機械デバイス６８がアナログデバイスである場合に、コントローラ５０と電気機械デバイス６８の間にディジタル−アナログ変換器を設けることができる。
【００２８】
コントローラ５０を、さらに、それに対応する井戸１４内の他のダウンホール監視制御システム２２に、および他の井戸１４内のダウンホール監視制御システム２２に制御情報を通信するように配置することができる。さらに、コントローラ５０を、それに対応する井戸プラットフォーム１６および他の井戸プラットフォーム１６の表面監視制御システム２０にセンサ情報およびロギング情報を通信し、これらから制御情報を受信するように配置することができる。
【００２９】
ダウンホール監視制御システム２２のメモリ５２に、センサ情報およびロギング情報が記憶される。メモリ５２に、他のダウンホール監視制御システム２２および表面監視制御システム２０と通信するのに必要な通信プログラミングも記憶される。メモリ５２に、さらに、必要な制御機能を実行するのに必要な制御プログラミングが記憶される。
【００３０】
冷却なしで長い期間の間井戸内の高温に耐えるためには、コントローラ５０、メモリ５２、トランシーバ５４、マルチプレクサ６２、増幅器６４、およびアナログ−ディジタル変換器６６が、高温デバイスであることが必要である。たとえば、コントローラ５０は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ８３Ｃ５１などの高温プロセッサとすることができ、メモリ５２は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ６２５６などの高温メモリとすることができ、トランシーバ５４は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ１５５３Ｐなどの高温プロトコルコントローラとすることができ、マルチプレクサ６２は、切り替えられる入力の個数に応じて、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ５０６またはＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ５０７などの高温モノリシックマルチプレクサとすることができ、増幅器６４は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ１１０４またはＨｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ１１０４Ｚなどのモノリシックオペアンプとすることができ、アナログ−ディジタル変換器６６は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ  ＨＴ５７４などの高温連続近似Ａ／Ｄ変換器とすることができる。これらのデバイスは、−５５℃から＋２２５℃までの公称温度範囲で動作することが指定されている。しかし、これらのデバイスは、１２５℃もの温度で１００年まで、１５０℃もの温度で１５年から２０年、１７５℃もの温度で１０年から１５年、２２５℃もの温度で５年、３００℃もの温度で１年以上動作することができる。
【００３１】
信号変換器３６および／または５６は、圧電変換器圧電変換器とすることができ、かつ／または無反響コーティングを施すことができる。既知のように、無反響コーティングは、反射される信号を減らし、所望の音響信号を強めるために伝送媒体と変換器の間の界面を変更するコーティングである。無反響コーティングの厚さは、井戸および／または地球を介して伝送される音響信号について選択された波長の適当な分数または倍数になるように選択される。たとえば、無反響コーティングの厚さを、音響信号の波長の１／２になるように選択することができる。その代わりに、無反響コーティングの厚さを、音響信号の波長の倍数になるように選択することができる。特定の波長は、音響信号がそれを通って移動しなければならない物質の正確な性質に依存する。これらの物質は、一般に、石油化学製品、水、および地球であるが、さまざまな酸および汚染物質などの他の物質も存在する場合がある。
【００３２】
どの場合でも、厚さは、上で説明したように通信信号を送信し、受信するのに使用される変換器での、反響雑音、流れ雑音、機械雑音、および残響などの音響信号減損の影響が最小になるように選択されなければならない。また、変換器に施される無反響コーティングの特定の材料が、特定の井戸穴内で出会う、油、酸、他の物質および高温に耐えるように選択されなければならない。したがって、無反響材料は、特定の井戸穴で見つかる物質の特定の混合に応じて、穴ごとに変更される可能性がある。一般に、これらの無反響材料は、長持ち、変換器界面への粘着力、出会う可能性が高い物質に対する実質的な不浸透性について選択される、ゴムまたはゴム様材料の形である。
【００３３】
たとえば、信号変換器３６および／または５６と共に使用される無反響コーティングを、変換器の外面に接着される、シリコン、ポリウレタン、および／またはポリブタジエンに基づくポリマなどの弾性物質または弾性ポリマとすることができる。粒子をこれらの物質の中に提供して、音響信号を強めることができ、有機または無機のカバーを設けることができる。反響雑音、流れ雑音、機械雑音、および残響などの音響信号減損から生じる、無反響コーティングに入射する音響エネルギは、この音響エネルギを発散させるために無反響コーティングの材料を変形させる。
【００３４】
本発明のある変更を上に述べた。他の変更を、本発明の分野の当業者は思いつくであろう。たとえば、表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２に、信号を送信し、受信するためにトランシーバを設けることができる。しかし、表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２に、信号を送信し、受信するために、別々の送信器および受信器を設けることができる。その代わりに、対応するシステムが信号の送信または受信だけを行うことが望まれる場合に、表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２のいずれかに、送信器だけまたは受信器だけを設けることができる。さらに、表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２に、光によって、電線によって、またはダウンホールエネルギ源によって電力を与えることができる。
【００３５】
さらに、表面監視制御システム２０およびダウンホール監視制御システム２２に、別々の送信器および受信器が設けられる場合に、単一の変換器が、システムの送信器と受信器の両方のために働くことができ、あるいは、システムの送信器と受信器について別々の変換器を設けることができる。
【００３６】
さらに、上で述べたように、トランシーバまたは別々の送信器および受信器を使用することができるが、トランシーバまたは別々の送信器および受信器をコントローラに組み込むことができることを理解されたい。この場合に、コントローラを変換器に直接に結合することができ、あるいは、コントローラを、Ｄ／Ａ変換器および／またはマルチプレクサおよび／または類似物などの他のデバイスを介して変換器に結合することができる。
【００３７】
さらに、上で説明した井戸１４のそれぞれに、表面監視制御システム２０のうちの対応する１つを設けることができる。しかし、より少数の表面監視制御システム２０を使用することができ、その結果、表面監視制御システム２０のうちの少なくとも１つが、複数の井戸１４をカバーするようになる。
【００３８】
また、信号変換器３６および５６は、表面監視制御システム２０とダウンホール監視制御システム２２の間およびダウンホール監視制御システム２２同士の間での通信をサポートするために、音響信号を発し、受け取る。その代わりに、音響信号が通信をサポートするのに使用されない場合に、信号変換器３６および５６を、他のタイプの信号を発し、受け取るように配置することができる。さらに、信号変換器は、それに対応するトランシーバからの信号によって、電源を入れ、切ることができる。
【００３９】
したがって、本発明のこの説明は、例示的であるのみと解釈されなければならず、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示するためのものである。本発明の趣旨から外れずに、詳細を実質的に変更することができ、添付請求項の範囲内のすべての変更の排他的使用が、留保される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の１実施形態による監視制御システムを示す図である。
【図２】図１に示された表面監視制御システムのうちの代表的なものを示す図である。
【図３】図１に示されたダウンホール監視制御システムのうちの代表的なものを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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