(57)【要約】  プランジャ110が井戸底部に到達した時を決定するシステムは、井戸100の圧力を測定して測定圧力出力を与える圧力センサを含む。微分計算回路300は測定圧力出力の微分を計算する。検出回路330は当該計算された微分に基づいてプランジャ110が井戸底部に到達した時を検出する。
2016532023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャが井戸の底部に到達した時を検出するシステムであって、
前記井戸の圧力を測定して測定圧力出力を与えるよう構成されている圧力センサと、
前記測定圧力出力の微分を計算するように構成されている微分計算回路と、
前記計算された微分に基づいて前記プランジャが前記井戸の底部に到達した時を検出する検出回路と、を備えるシステム。
【請求項２】
前記微分が傾きを表すものである請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記微分が曲率を表すものである請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記微分が1次微分である請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記微分が２次微分である請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記微分計算回路がサンプリング窓を用いて前記微分を計算する請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記サンプリング窓が設定可能である請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記検出回路が、前記測定圧力出力の1次微分及び2次微分に基づいて前記プランジャが前記井戸の底部に到達した時を検出する請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記圧力センサ、微分計算回路及び検出回路が圧力伝送器に実装されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記微分計算回路を実装した圧力伝送器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記微分計算回路を実装した井戸制御器を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記検出回路がさらに、前記プランジャが前記井戸内へと下降を開始する時間に関するタイミング入力を受け取ることで、前記微分及び当該タイミング入力に基づいて前記プランジャが前記井戸の底部に到達した時を検出する請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記タイミング入力が井戸制御器によって与えられる請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記測定圧力出力を減衰するよう構成された減衰回路を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記測定圧力出力をダウンサンプリングするダウンサンプル回路を含む請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記検出回路が最小待ち時間パラメータに従って動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記最小待ち時間パラメータが設定可能である請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記検出回路が検出制限閾値に従って動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記検出制限閾値が設定可能である請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記検出回路が1次微分又は2次微分から選択された１つの変数に従って動作する請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記選択された１つの変数が設定可能である請求項１９に記載のシステム。
【請求項２２】
プランジャが井戸の底部に到達した時を検出する方法であって、
前記井戸の圧力を測定して測定圧力出力を与えることと、
前記測定圧力出力の微分を計算することと、
前記計算された微分に基づいて前記プランジャが前記井戸の底部に到達した時を検出することと、を備える方法。
【請求項２３】
前記微分が傾きを表すものである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記微分が曲率を表すものである請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記微分が1次微分である請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
前記微分が２次微分である請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】
サンプリング窓を用いて前記微分が計算される請求項２２に記載の方法。
【請求項２８】
前記サンプリング窓が設定可能である請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記検出することが、1次微分及び2次微分に基づいて行われる請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】
前記検出することがさらに、前記プランジャが前記井戸内へと下降を開始する時間に関するタイミング情報に基づいて行われる請求項２２に記載の方法。
【請求項３１】
前記タイミング情報が井戸制御器によって与えられる請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記測定圧力出力を減衰することを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項３３】
前記測定圧力出力をダウンサンプリングすることを含む請求項２２に記載の方法。
【請求項３４】
前記検出することが最小待ち時間パラメータに従って行われる請求項２２に記載の方法。
【請求項３５】
前記最小待ち時間パラメータが設定可能である請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記検出することが検出制限閾値に従って行われる請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】
前記検出制限閾値が設定可能である請求項２２に記載の方法。
【請求項３８】
前記検出することが1次微分又は2次微分から選択された１つの変数に従って行われる請求項２２に記載の方法。
【請求項３９】
前記選択された１つの変数が設定可能である請求項３８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガス井戸その他から液体を除去するのに用いられるタイプのプランジャに関する。より詳細には、本発明は当該井戸の長さ方向にプランジャが動く際に、その位置を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
深い井戸を用いて、地面内からガス及び液体が抽出される。例えば、こうした井戸を用いて、地下にあるガスポケットから天然ガスの抽出が行われる。当該井戸は、地面内へと掘られた穴の内部に配置される長い管を備える。当該井戸が天然ガスポケットに到達すると、天然ガスを地表へと抽出することができる。
【０００３】
天然ガス井戸が古くなるにつれ、水といったような液体が当該井戸の底部に集まってくる傾向がある。このような水により、天然ガスの地表への湧出が遅くなり、ひいては当該湧出を妨げるようになる。井戸の寿命を長くするのに用いられる技術の１つとしてプランジャベースのリフトシステムがあり、当該システムを用いて井戸の底部にある液体が除去される。井戸内のプランジャの位置は、井戸の頂部にあるバルブの開閉によって制御される。バルブが閉じられると、井戸から湧出するガスの流れが止められ、プランジャは水の中を通って井戸の底部にまで降下する。プランジャが井戸の底部に到達すると、バルブを開けることにより、井戸内からの圧力によってプランジャが地表まで押し上げられる。プランジャが上昇する際に、プランジャが自身よりも上部にある全ての液体を持ち上げて搬出することにより、井戸から大部分の液体が除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許7963326号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
プランジャを効率的に操作するには、プランジャが井戸の底部に到達する時を特定することが望ましい。ここで、プランジャが井戸の底部に到達する時を決定するための種々の技術が利用されてきており、例えば、「石油及びガス井戸内の標識として圧力特性を降下時間と連動して利用する方法及び装置」との名称で2011年6月21日にギアコミノ（Giacomino）に取得された米国特許7963326号が１つの技術を説明している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
井戸の底部にプランジャが到達した時を検出するシステムは、井戸の圧力を測定し測定圧力出力を与えるよう構成された圧力センサを含む。微分計算回路は当該測定圧力出力の微分を計算する。当該計算された微分に基づいて、微分計算回路はプランジャが井戸の底部に到達した時を検出する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係るシステムを採用した井戸の簡略図である。
【図２】一例としての井戸において圧力を時間に対してプロットしたグラフである。
【図３】図２のグラフより取った、圧力をその1次微分及び2次微分と共に時間に対してプロットしたグラフである。
【図４】図２のグラフより取った、圧力並びにその1次微分及び2次微分を時間に対してプロットしたより詳細なグラフである。
【図５】図２のグラフより取った、圧力並びにその1次微分及び2次微分を時間に対してプロットしたより詳細なグラフである。
【図６】別の一例としての井戸において圧力を時間に対してプロットしたグラフであって、複数のサイクルを示しているものである。
【図７】図６のグラフより取った、圧力をその1次微分及び2次微分と共に時間に対してプロットしたグラフである。
【図８】図６のグラフより取った、圧力をその1次微分及び2次微分と共に時間に対してプロットしたグラフである。
【図９】図６のグラフより取った、圧力をその1次微分及び2次微分と共に時間に対してプロットしたグラフである。
【図１０】図６のグラフより取った、圧力をその1次微分及び2次微分と共に時間に対してプロットしたグラフである。
【図１１】一実施形態に係る変化率計算回路の簡略ブロック図である。
【図１２】プランジャが井戸の底部に到達した時を決定するのに用いられる圧力伝送器及び井戸制御器システムの簡略ブロック図である。
【図１３】圧力伝送器及び井戸制御器の別の一例としての実施形態を示す図である。
【図１４】図１３に示す事象検出器の簡略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明により、天然ガス井戸といったような井戸の底部にプランジャが到達する時を特定するシステムが提供される。より詳細には、当該井戸の圧力を測定する方法及び装置が提供される。測定された圧力は分析され、プランジャが井戸の底部に到達した時を特定するのに用いられる。プランジャ位置の特定にただ圧力異常を用いるだけではなく、本発明では圧力センサ信号の微分情報を利用する。特定の例においては、測定圧力の１次微分及び／又は２次微分が監視される。当該１次及び／又は２次微分の変化が、プランジャが井戸の底部に到達した時を特定するのに用いられる。
【０００９】
天然ガス井戸が稼働を開始して最初のときは、ガス溜りに通常存在する高圧によって補助されることにより、地面下から地表へと大量に湧出することが一般的である。しかし、井戸の利用年数とともに、水がガス井戸の底部へと流れ始めるようになる。結果としての当該水柱による背圧とガス溜りの圧力の減少とが合わさることにより、天然ガスの湧出は遅くなり、最終的には完全に止まってしまう。
【００１０】
この問題に対する１つの解決策として、井戸を封鎖する（井戸頂部においてバルブを閉じる）ことによりガス溜りの圧力を再び上昇させるということがある。圧力が充分に上昇した際には、バルブを再び開くことで、当該上昇した圧力によって水が頂部へと押し出される。しかしながら、当該手法の短所として、水の大部分は井戸底部に落ちて戻ってしまい、最終的な井戸の追加ガス生産がそれほど増えるわけではないという点が挙げられる。
【００１１】
よりより解決策であって、ガス井戸で最もよく用いられるものとして、プランジャを用いて井戸から外へ水を運び出すという手法がある。図１は、プランジャリフトシステムを用いた一般的なガス井戸100を示す図である。プランジャ110は、井戸100の中央チュービング112とほぼ同じ直径を有する装置であって、井戸内を自由に上昇及び下降して動くことができる。モータバルブ120を用いることで井戸が開閉され、前述のように当該開閉によってプランジャ110が井戸の頂部116へと又は底部118へと移動する。井戸の底部118にはバンパスプリング(bumper spring)124があり、プランジャ110が底部118に衝突する際のプランジャ110の損傷を防止している。井戸の頂部には捕獲器（キャッチャー）及び到着センサ130があり、これらはプランジャ110が井戸の頂部116に到着した際にプランジャ110を捕獲し、プランジャ110の到着を表す電気信号を生成する。捕獲器の上には潤滑器140があり、潤滑器140はプランジャ110に油又はその他の潤滑剤を加えることで、プランジャ110がチュービング内を自由に上下動できるようにする。電子制御器144は、利用可能な測定信号（例えばチュービング圧力やプランジャ到着の信号）を受信し、適切な時刻にモータバルブ120に対して開閉を行わせる命令を送信することにより、井戸を稼働する。
【００１２】
井戸の流体生成物を地表まで引き上げるのに用いられるプランジャアセンブリは、ストロークの非常に長いポンプとして機能する。プランジャ110は、流体柱と引き上げるガスとの間の固体境界の役割を果たすように設計されている。プランジャ110が動いている際には、プランジャ110をはさんで圧力差が存在し、当該圧力差によって流体が落ちることが防止される。従って、地表まで運ばれる流体の量は、当初載せた量と実質的に同じはずである。プランジャ110は底部118から頂部116まで移動し、この際にワイパーとして動作し、ストリング状のチュービング内の流体を除去する。利用可能なプランジャには多くのタイプがある。
【００１３】
プランジャ110そのものは、種々の形態を取ってよい。プランジャの中には、ばねで付勢されて拡張するブレードを含み、当該ブレードによってチュービング壁に対する密閉が行われ、上昇ストロークのための圧力差を発生させるようになっているものがある。その他のタイプのプランジャには、密閉を行うためのラビリンスリングを用いるプランジャや、プランジャの降下をより迅速にするための内部バイパスを備えたプランジャなどがある。
【００１４】
ガスメーカは何千もの井戸を稼働させるので、任意の所与の井戸における計測及び制御は一般的に、かなりの最小限度のものである。いくつかの例では、井戸においてなされる唯一の測定は、２つの圧力伝送器を用いて、１つの伝送器でチュービング（プランジャがその内部を降下し、且つ、その内部を通ってガスが自然に湧出する中央管）の圧力を測定し、もう１つの伝送器でケーシング（環帯(annulus)とも呼ばれる、チュービングを内包する外側空孔）の圧力を測定する、というだけのものである。モータバルブ120は開くことによってプランジャ110が井戸100の底部118へ降下するように制御し、閉じることによってプランジャ110が井戸100の頂部116へ上がってくるように制御する。電子制御器114は、多くの場合プログラマブルロジックコントローラ（PCL）又は遠隔操作卓(ROC: Remote Operator Console)である。制御器114は、利用可能な測定信号を受信し、適切な時間にモータバルブ120を開閉することにより、井戸の稼働を最適状態に保つようにする。いくつかの構成においてはまた、プランジャ到着センサ（プランジャが井戸頂部に到達した時を検出するセンサ）、温度測定センサ又は流量センサがあってもよい。
【００１５】
プランジャリフトを用いたガス制御の１つの重要な側面として、井戸を適切な長さの時間に渡って封鎖する必要があるということが挙げられる。特に、プランジャが井戸の底部に到達するために充分な長さだけ、井戸を封鎖する必要がある。プランジャが完全に底部まで到達しない場合、モータバルブを開いても全ての水が除去されるわけではないため、井戸は最適な生産状態へと戻らなくなる。この事態が発生した場合、プランジャが降下してまた戻るのに掛かった時間（当該時間は30分またはこれよりも長いことがある）が無駄になってしまう。さらに深刻なこととして、プランジャが水に衝突する前にモータバルブが開かれてしまった場合、プランジャの速度を遅くする水がないため、上昇してくるプランジャの速度は（井戸内の大きな圧力を原因として）非常に大きなものとなり、プランジャ又は潤滑器／捕獲器を損傷させてしまうほか、捕獲器を井戸頂部から完全に吹き飛してしまうということもありうる。
【００１６】
プランジャを引き上げて戻すタイミングが早すぎるのは危険であるため、本質的な「安全因子」を有する井戸制御方式が取られることが大半である。当該方式においては、プランジャが井戸の底部に到達するのに充分な長さの時間にさらに幾分かの追加時間を加えた時間だけ、井戸を封鎖しておくことにより、プランジャが確実に底部に到達しているようにする。この方式のデメリットとして、プランジャが底部に到達後に静止している時間が、ガス井戸における生産時間に充てられなくなってしまうことが挙げられる。プランジャが井戸底部に静止している時間が長ければ長いほど、ガス井戸がフル生産状態に戻るのに掛かる時間も長くなってしまう。
【００１７】
プランジャが井戸の底部に到達した時を検出するために、種々の技術が採用されている。例えば、圧力及び音響信号を監視してもよいが、これらの信号は比較的小さいものであり、バックグラウンドのノイズ、井戸の広範な長さ、及び、当該信号が井戸内の流体及びガス内を伝搬する際の信号損失によって、特定するのが困難であることが多い。圧力伝送器は一般的にほとんどの井戸に存在しているが、単に圧力を監視して圧力異常を検出するだけではプランジャ位置の決定を誤ってしまうことがある。さらに、音響ベースの機器を用いるには追加設備を設定し、購入し、設置し、構成して保守管理する必要がある。以下により詳細に説明するように、一実施形態において、圧力伝送器150は井戸100の圧力に接続され、測定された圧力の微分に基づいてプランジャ110が井戸100の底部118に到達した時を決定する。当該決定情報は制御器144へと通信され、井戸100の稼働の制御に利用される。例えば、当該情報は制御器144へと、例えばプロセス制御ループ152といったような任意の適切な技術を用いて通信することができる。プロセス制御ループ152は、井戸の稼働に用いられている標準通信技術、例えば有線及び無線通信技術の両方、に即して動作することができる。伝送器150によって測定される特定の圧力は、一般的には井戸内の中央カラムの圧力であるが、井戸のケーシングにおける種々の層の内部にある圧力（複数）を含む別の圧力もまた、監視対象としてよい。
【００１８】
以下に説明するように、井戸圧力の測定によって井戸底部にプランジャが到達した時を決定することができる。図２には、第１の例の井戸における、井戸チュービングの圧力の時間に対するグラフが示されている。合計で３つのプランジャサイクルが示されている。影付きボックス部は各サイクルにおける井戸封鎖の時間を示しており、当該時間はモータバルブが閉じられた時刻において開始し、その後にプランジャが下降を始めた後に、再びモータバルブが開かれた時刻において終了するが、その後さらにプランジャは地表へ向けて上昇を始める。破線は最小のチュービング上昇圧力（418psi(pound per square inch,ポンド平方インチ)）を示している。この例においては、封鎖後にチュービング圧力が少なくとも418psiまで上昇する必要があり、当該上昇によってプランジャが頂部まで戻して運ぶのに充分な背圧があるようにさせると当該井戸に関わるエンジニアが決定している。
【００１９】
図２に示すように、この特定の井戸はまた、最小の封鎖時間として60分を有している。これは、プランジャが運び上げられる前に確実にプランジャが井戸の底部に到達しているようにするためである。前述のように、モータバルブを開けるのが早すぎてはいけない。プランジャの運び上げが早すぎることによる別の危険は、プランジャが完全にドライの状態で上昇すると、井戸内の圧力によってプランジャの速度が増大され、井戸頂部から捕獲器／潤滑器を吹き飛ばしてしまうことである。従って、最小時間だけ井戸を封鎖することを要求する本質安全因子が設けられていることが一般的である。この例の井戸に関しては、最小の封鎖時間は60分である。
【００２０】
したがって、この井戸に関しては、PLC又は井戸制御器は以下のように示される封鎖ロジックを有する。
井戸のチュービング内の圧力が418psiよりも大きく、且つ、封鎖時間が60分よりも長い場合、モータバルブを開ける。
(IF Ptubing > 418psi AND Shut-in Time > 60min THEN Open Motor Valve
Where Ptubing is the pressure in the well tubing.)
【００２１】
図３は、図２におけるサイクル１の封鎖期間の拡大部分を示す図である。このグラフにおける時間周期は11分17秒（11:17）（封鎖の約11分後）から始まり、約12分5秒（12:05）（モータバルブが開けられる直前）まであることに注意されたい。当該プロットにおいて、3つの傾向を見て取ることができる。一番上に示される傾向はチュービング圧力であり、井戸制御器において一般的に観測されるものである。真ん中及び一番下のグラフはそれぞれ、チュービング圧力の1次微分及び2次微分を示している。1次微分は圧力信号の傾きを表している。2次微分は圧力信号の曲率を表している。
【００２２】
11分30秒（11:30）において、チュービング圧力は必要とされる最小のチュービング圧力である418psiを超えている。11分52秒（11:52）において、チュービング圧力の1次及び2次微分の両者において当該導関数における顕著な事象（イベント）を見て取ることができる。当該事象は、プランジャが井戸の底部に到達した時間に対応するものであることを推定することができる。同様の事象がサイクル2（図４）及サイクル3（図５）に示す1次及び2次微分における概ね同じ時刻においても発生している。このことは、プランジャは底部まで降下するのに46分を要し、毎分206フィートの平均速度を有するということを意味している。
【００２３】
図３に示すように、前述の導関数の事象から14分の後（12分6秒(12:06)）において、60分の封鎖時間に到達し、モータバルブが開けられている。これら事象が実際にプランジャが底部に到達したことに対応するものとすると、この14分はサイクル時間において無駄となっている。プランジャを上昇させるのを14分だけ早くすれば、井戸が生産状態に戻るのをその分だけ迅速にすることができるはずである。
【００２４】
図４及び５は、当該同じ井戸におけるサイクル２及びサイクル３の同じグラフを示している。導関数における事象は、井戸封鎖の後の42分及び45分経過後にそれぞれ見て取ることができる。
【００２５】
井戸が異なれば、導関数の事象も異なるパターンを示すはずである。図６は、第２の井戸において取得されたチュービングデータを用いて作成した、時間に対する圧力グラフを示している。データは、合計で4回のプランジャサイクルについて取得されたものである。図７は、１つのみのプランジャサイクル（サイクル4）に関して、時間に対して圧力をプロットしたものを、その1次微分及び2次微分のプロットと並べて示したものである。この場合、当該事象は2次微分計算プロットを調べることで最も容易に特定することができる。当該データによれば、その他のプランジャサイクル（サイクル１，２，３）に関しても、封鎖後の概ね同じ時間において常に、同様の事象が示されている。当該導関数の事象もまた、プランジャが井戸の底部に衝突することに対応するものである。
【００２６】
以上示した通り、変化率（1次及び2次微分）をプランジャの事象を推測し特定するのに用いることができる。しかしながら、これらの圧力信号微分（複数）のみに基づいて
井戸制御を実施するのは、困難であると考えられる。なぜなら、プランジャサイクルの周期内において、プランジャが降下している期間以外の間は、チュービング圧力又はケーシング圧力の1次及び2次微分の値は、プランジャが水面（又は井戸底部）に衝突する際の値よりも非常に大きいからである。従って、プランジャ位置決定に対する何らかのタイミング関係情報（timing context）を与えることで、これらのプランジャ事象が特定のタイムウィンドウ内のみにおいて検出されるようにする必要がある。
【００２７】
図８は、別の例示としての井戸における、複数のプランジャサイクルに渡って、チュービング圧力並びに1次及び2次微分を時間に対してプロットしたグラフを示すものである。チュービング圧力の最も急激な変化は、（プランジャが井戸頂部を通じてスラグを押し出すために）プランジャが井戸頂部に戻る直前において発生する。チュービング圧力のこれら急激な変化の結果として、1次及び2次微分の値は不安定となり、正負の両方の値を取るようになる。一般的に、井戸においては、プランジャが井戸の頂部に到達した時間の検出、をいくつもの異なる検出技術を用いて行うことが可能である。こうした派生事象は、プランジャが井戸の底部に到達した時間を決定する手法からは除外しておく必要がある。
【００２８】
図９は、図８に示すプランジャ降下サイクルの１つに対して、チュービング圧力並びに1次及び2次微分の同じプロットを示すものである。図９では、モータバルブが閉じられてプランジャが降下を開始した初期の直後において、チュービング圧力に急激な増大が発生し、結果として、1次及び2次微分が非常に大きく増加している。当該増加は、プランジャが井戸底部に衝突する際にみられる1次微分及び2次微分の変化よりもはるかに大きい。従って今一度述べると、当該システムにおいて、モータバルブが閉じた直後においてプランジャ事象を検出するようにしてはならない。
【００２９】
図１０は、当該同じ変数のプロットをさらに拡大した部分を、井戸の封鎖の約10分後を開始時刻として示すものである。ここでは、1次及び2次微分は非常に明瞭に、プランジャが井戸底部に衝突することといったようなプランジャ事象を明らかにするものとなっている。当該事象は、井戸の最適化に付加価値をもたらすことができる。なぜなら、当該事象は井戸制御器によって、プランジャが井戸底部に到達する時間を特定するのに利用することができるからである。従って、プランジャ事象の検出アルゴリズムは、プランジャ事象が井戸サイクルの間の適切な時刻においてのみ検出されるような、何らかのタイプのタイミング及びロジックを含んでいる必要がある。例えば、図１に示す圧力伝送器150は、モータバルブが閉じられた後にPLCから命令を受信するようにしてよい。何らかのタイマー関数を活用することで、開始命令の後に（例えば10分といったように）幾分かの時間が経過した後においてのみ、圧力伝送器150が当該導関数の事象を検出するようにしてよい。
【００３０】
図１１は、変化率計算回路300の簡略化されたブロック図である。変化率計算回路は、圧力センサの圧力測定を受け取り、当該測定圧力は減衰回路302によって処理される。減衰回路302は調整可能な減衰時定数を受け取ることで、圧力測定信号における変化量を低減する高周波フィルタとして利用されることができ、これによって1次及び2次微分を計算するのに必要な計算量を低減することができる。また、調整可能なダウンサンプル間隔の設定と共に、ダウンサンプル回路304が適用される。当該ダウンサンプリングによって圧力測定信号のデータ量が削減され、従ってさらに、1次及び2次微分を計算するのに必要な計算量をも低減することができる。図１１ではまた、１次微分計算回路306と２次微分計算回路308とがそれぞれ示されている。第１及び第２のサンプリング周期は、当該時間窓上において特定の微分が評価されるところの、連続的に移動させるサンプリング時間窓(rolling sampling time window)の移動に応じて調整するようにしてよい。これら回路は、調整可能な第１及び第２のサンプリング周期を用いて動作し、それぞれ1次及び2次微分の出力を与える。図１１に示される種々のブロックは、一般的にはソフトウェア命令に即して動作するマイクロプロセッサとして実装することができる。一方で、これらブロックは個別の回路要素として実装することもまた、可能である。変化率に関する種々の設定パラメータは、ユーザ設定可能なパラメータであってもよいし、メーカ製造の際に設定されるようにしてもよい。例えば、これらパラメータを、特定の井戸の特性に応じたものとして調整することができる。
【００３１】
図１２は、接続機構152を用いて井戸制御器144に接続される圧力伝送器150を示す簡略図である。圧力伝送器150は圧力センサ320を含み、圧力センサ320は変化率計算回路300及び井戸制御器144へと圧力測定情報を与える。変化率計算回路300からの1次及び2次微分出力もまた、井戸制御器144へと与えられる。接続機構152による通信は、任意の適切な技術に即したものとすることができる。例となる技術としては、HART（登録商標）、フィールドバス(Fieldbus)、モドバス(Modbus)、プロフィバス(Profibus)及びその他の通信技術が含まれる。さらに、WirelessHART（登録商標）といったような、無線通信技術が含まれてもよい。この構成においては、井戸制御器144は、1次及び2次微分並びにプランジャが井戸100内への下降を開始した時間に関するタイミング情報に基づいたプランジャ事象検出アルゴリズムを実装することができる。例えば、井戸制御器144は、井戸封鎖事象が発生した後に例えば10分といったような幾分かの時間が経過した後に、1次及び2次微分における事象を観測するようにしてよい。当該時間の経過後に1次及び2次微分の値が事前設定された制限値を超えた場合に、当該超えたことを井戸制御器144に対するプランジャが井戸底部に到達したことの通知として用いることができ、当該通知された際に、井戸制御器144はモータバルブに開くよう命令を与えることができる。
【００３２】
図１３は、圧力伝送器そのものが、1次及び2次微分並びに追加情報に基づいてプランジャ事象を検出する事象検出器330を含んでいる別の一例の実施形態を示す図である。例えば、プランジャが井戸内へと下降を始めた時に関係するタイミング情報を、井戸制御器144によって事象検出器330へと与えることができる。事象設定パラメータは事象検出器330へと与えることができる。当該パラメータは例えば、1次微分及び／又は2次微分に関する閾値の値や、1次微分及び／又は2次微分に対して事象検出アルゴリズムを適用するまでに実装される遅れタイミング（timing delay）を含むことができる。当該タイミング情報は接続機構152を用いて井戸制御器144から事象検出器330へと通信される。前述と同様、当該通信は標準プロセス制御監視通信プロトコルに即したものとしてよい。また、専用技術を用いるようにしてもよいのは勿論である。プランジャが井戸底部に到達したことを検出すると、伝送器150は状態（ステータス）情報、例えば、状態ビットを接続機構152を用いて井戸制御器144へと通信する。すると、井戸制御器144は、自身に保存されているロジックに即して動作することで、プランジャの上昇を開始することができる。
【００３３】
図１４は、事象検出回路330をより詳細に示した簡略ブロック図である。ブロック340において、プランジャが井戸底部に到達した時を特定するのに用いるものを、1次微分及び2次微分の一方又は両方のいずれにするかを選択することができる。当該選択に基づいて、出力がブロック342へと与えられ、ブロック342においては検出アルゴリズムの初期化を行うまでの待ち時間が決定される。例えば、当該時間はプランジャが井戸底部に到達することに関係ない任意の導関数の事象における経過時間であってよい。適切な時間間隔が経過すると、1次微分及び／又は2次微分のうち選択された特定のものが閾値と比較される。閾値を超えると、事象報知出力が与えられる。ここで、他の比較技術を用いてもよいことに注意されたい。例えば、1次微分及び／又は2次微分の特定の特徴又は波形を観測するようにしてもよいし、1次微分及び2次微分に関係する値を監視するようにしてもよいし、1次微分及び／又は2次微分が閾値を超えている際の継続時間を観測するようにしてもよいし、その他の技術を用いてもよい。1次微分及び／又は2次微分を用いて事象を検出すると、事象報知出力が与えられる。別の例では、1次微分を第１の閾値と比較し、2次微分を第２の閾値と比較した結果に基づいて、事象報知出力が与えられる。当該出力は井戸制御器へと与えられることで、井戸の稼働制御に用いられる。
【００３４】
本発明は好ましい実施形態に関して説明してきたが、当業者であれば、本発明の考え方及び範囲から逸脱することなく、形式及び詳細に変更を加えうることを理解できるはずである。以上では1次微分及び2次微分を説明したが、任意階数の微分（微分係数・導関数）を用いてもよい。当該明細書にて説明した種々の要素や回路は、ソフトウェア、ハードウェア又はその組み合わせとして実装することができる。アナログ回路及び／又はデジタル回路のいずれをも用いてもよい。
【符号の説明】
【００３５】
110…プランジャ、100…井戸、300…微分計算回路、330…検出回路
【図１】
2016532023.tif 000003
【図２】
2016532023.tif 000004
【図３】
2016532023.tif 000005
【図４】
2016532023.tif 000006
【図５】
2016532023.tif 000007
【図６】
2016532023.tif 000008
【図７】
2016532023.tif 000009
【図８】
2016532023.tif 000010
【図９】
2016532023.tif 000011
【図１０】
2016532023.tif 000012
【図１１】
2016532023.tif 000013
【図１２】
2016532023.tif 000014
【図１３】
2016532023.tif 000015
【図１４】
2016532023.tif 000016
【国際調査報告】
2016532023.tif 000017
2016532023.tif 000018