JP2021533290A - 油井やガス井のストリング間でデータを取得および通信するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、油井および／またはガス井に関する。より詳細には、坑井におけるデータを取得および送信するための装置および方法に関する。該装置および方法は、内面（２）と、外面（３）と、主軸（Ｘ）と、内面（２）の側に位置する内部アンテナ（４）と、外面（３）の側に位置する外部アンテナ（５）と、を備える管状要素（１）に基づいており、外面（３）から延在して内面（２）に開口する開口部（６）と、開口部（６）内に延在する導電体と、を備えてもよい。【選択図】図４

Description

本発明は、油井および／またはガス井に関する。より詳細には、坑井におけるデータを取得および送信するための装置に関する。

油井やガス井は、一般的に複数のチューブストリングを備え、ケーシングストリングとチュービングストリングの少なくとも２つを備える。坑井の構造は、通常、２つ以上のケーシングストリングと１つのチュービングストリングを備える。隣接する２つのチューブストリングの間の空間、または坑井の最大径のチューブストリングと岩盤との間の空間は、環状空間と呼ばれる。これらの環状空間は、少なくとも部分的にセメントまたは壁を支持する充填流体で満たされる場合がある。これらの空間内の圧力や温度、ｐＨ、硫化二水素濃度、二酸化炭素濃度、塩化物や水の濃度などの物理的または化学的なパラメータを監視することは、坑井内の漏れ、流体やガスの望ましくない蓄積、建設時には予想できなかった使用状況などの異常な事象を検出するために有益である。

油井やガス井の建設に使われる管は、一般的に鋼製で、６ｍを超えるかなりの長さの管と、その長い管を互いに接続するカップリングスリーブと呼ばれるより短い管と、を備える。これに対応するねじ式の接続は、Ｔ＆Ｃ（Threaded & Coupled)式と呼ばれている。また、管自体に形成された雄部と雌部とによる一体接続（integral connection）と呼ばれる接続方式で、より長い管を互いに直接接続するものも存在する。

チューブストリングは、油井やガス井で数年間使用されるように意図されている。使用する鋼種、管やその接続部の特性、さらには機器の環境条件や使用状況に応じて、経年変化に耐える能力が深く研究されている。坑井内の環境条件や使用条件がどのように変化していくかを監視する必要がある。

管上に設置したケーブルを用いた監視装置が知られているが、特にケーシングストリングの場合は、このような解決策の設置は困難である。

米国特許出願第２０１８０５８２０８号には、ドリルストリングに沿ってデータを送信し、管の壁を介して送信される音響波を使用する装置が記載されている。この装置では、同じ坑井におけるストリング間のデータの送信を確立することができず、坑井の様々な環状空間を監視することができない。

これらの既知の装置では、坑井の様々な環状空間を監視することができない。

既知の装置では、坑井内の異なる深さや異なる環状空間における状態を監視することができない。そこで、様々な環状空間における機器の動作状況に関するパラメータを操作者が監視することができ、負担の大きい解体作業や、複雑な機器を坑口や坑底に設置することなく、様々な環状空間の状況に関するデータを収集することができる装置が求められている。

本発明は、内面と、外面と、主軸（Ｘ）と、内面の側に位置する内部アンテナと、外面の側に位置する外部アンテナと、を備える管状要素に関する。この配置により、本発明による管状要素の内側から外側に向けて、または外側から内側に向けて、信号を送受信することができる。また、この配置により、管状要素の組立体の内側から外側に向けて、または管状要素の組立体の外側から内側に向けて、信号を送受信することができる。

一態様によれば、管状要素は、外面から延在して内面に開口する開口部と、開口部内に延在する導電体と、を備えてもよい。

一態様によれば、開口部は、金属対金属タイプのシール面を備える。これにより、開口部を介して一方の環状空間から他方の環状空間に液体や気体が漏れるのを防止することができる。

一態様によれば、管状要素は、センサモジュールを備えてもよい。これにより、所与の環状空間で測定を行うことができる。

センサモジュールは、圧力センサ、温度センサ、流体流量センサ、ｐＨセンサ、および硫化二水素、二酸化炭素、塩化物または水の濃度を検知する濃度センサから選択された少なくとも１つのセンサを備えてもよい。

一変形例において、センサモジュールは、圧力センサ、温度センサ、および流体流量センサを備える。

センサモジュールは、所与の環状空間で測定を行うように、管状要素の外面に配置されてもよい。

一態様によれば、管状要素は、内部アンテナまたは外部アンテナを介してデータ信号を発信するように設計された電子機器を含む通信モジュールをさらに備えてもよい。

別の態様によれば、内部アンテナは、導電性ワイヤの内部巻線であり、外部アンテナは、導電性ワイヤの外部巻線である。

管状要素は、センサモジュールおよび／または通信モジュールを収容可能な少なくとも１つの外部ポケットを備えてもよい。

管状要素は、外面に、デブリおよび管状要素の外側を循環する流体の流れから内部アンテナを保護する外部補強材を備えてもよい。

管状要素の外面には、少なくとも１つの空洞が設けられてもよい。空洞の数は、好ましくは２〜２０の範囲である。有利には、空洞は、管状要素の周囲に円周方向に分布している。好ましくは、空洞は、第１の外部ポケットと同様に軸方向に延在する。典型的には、空洞は、軸方向の溝である。これらの空洞により、管状要素の構造的完全性を向上させることができる。

管状要素は、軸方向に所定の位置で内部アンテナをブロックするように設計されたロックスリーブを備えてもよい。

管状要素の少なくとも一方の端部に、補完的なねじ山を有する別の管状要素とねじ接続できるように構成されたねじ山が設けられてもよい。

管状要素は、油井またはガス井の建設に使用されるように意図されている。

また、本発明は、油井またはガス井の構造体に関する。該構造体は、少なくとも第１および第２のチューブストリングと、本発明による少なくとも第１および第２の管状要素と、を備える。第１の管状要素は、第１のチューブストリングに取り付けられ、第２の管状要素は、第２のチューブストリングに取り付けられる。第１のチューブストリングは、ねじ付きの第２のチューブストリングに直接隣接し且つ同心である。

また、本発明は、油井またはガス井の構造体に関する。該構造体は、内部アンテナが第１の内部アンテナであり、外部アンテナが第１の外部アンテナである本発明による少なくとも第１の管状要素と、内部アンテナが第２の内部アンテナであり、外部アンテナが第２の外部アンテナである本発明による少なくとも第２の管状要素と、を備える。ここで、第１の管状要素は、油井またはガス井の第１のストリングに所与の深さで取り付けられ、第２の管状要素は、油井またはガス井の第２のストリングに取り付けられ、第２のストリングは、所与の深さにおいて第１のストリングに隣接する。これにより、第１の管状要素と第２の管状要素との間で信号が送信される。油井またはガス井の構造体は、本発明による２つ以上の管状要素を備えてもよい。

本発明による油井またはガス井の構造体は、その坑井のストリング間でデータを取得および通信するための装置を構成してもよい。

最後に、本発明は、油井またはガス井における監視および通信のための方法に関する。該方法は、
・ 第１の管状要素に配置された第１のセンサモジュールを用いて、第１の環状空間の特定の深さにおける温度および圧力の状態を測定するステップと、
・ 第２の管状要素に配置された第２のセンサモジュールを用いて、第２の環状空間の特定の深さにおける温度および圧力の状態を測定するステップと、
・ 第２の管状要素の第２のセンサモジュールによって測定されたデータを第１の管状要素に送信するステップと、
を含む。

従来技術における油井またはガス井の構造体を模式的に示す図である。 坑井の構造体と本発明による取得および通信システムの一実施例とを模式的に示す図である。 坑井の構造体と本発明による取得および通信システムの第２の実施例とを模式的に示す図である。 本発明の一実施形態による管状要素の部分断面図である。 本発明の一実施形態による管状要素の詳細断面図である。 本発明の別の実施形態による管状要素の部分断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による管状要素の部分断面図である。

図１は、坑井を模式的に示しており、５つのチューブストリングを有する油井またはガス井の従来の構造体の一例を示す。

一般的に、ストリングは、８ｍ〜１５ｍのかなりの長さの管を含む管状要素を備える。これらの管は、Ｔ＆Ｃシステムの場合、カップリングスリーブと呼ばれる、一般的に０．８ｍ〜２ｍの範囲のより短い管状要素によって接続される。別の場合には、管は、互いに直接接続される。組み立ては、ねじ山によって行われる。

チューブストリング２１は、例えば、ＶＡＭ（登録商標）２１Ｔ＆ＣのようなＴ＆Ｃタイプの接続を使用する、１３９．７０ｍｍ（５．５インチ）の公称外径を有する管から構成された抽出ストリングである。ストリング２２は、例えば、２５０．８３ｍｍ（９ ７／８インチ）の公称直径を有する管から構成されたチュービングストリングである。ストリング２３は、例えば、３４６．０８ｍｍ（１３ ５／８インチ）の公称直径を有する管から構成されたチュービングストリングである。ストリング２４は、例えば、ＶＡＭ（登録商標）ＢＩＧ ＯＭＥＧＡ（登録商標）タイプのＴ＆Ｃタイプの接続を有する、５０８．００ｍｍ（２０インチ）の公称直径を有する管から構成された表面チュービングストリングである。ストリング２５は、例えば、７６２ｍｍ（３０インチ）の公称直径を有する管から構成された表面ストリングである。

最も長いストリングは、坑井の全長にわたってもよく、最も短いストリングは、２０ｍ〜２００ｍの範囲の長さを有してもよい。

ストリングの数、管の直径、接続のタイプおよび使用する鋼の種類は、数多くのパラメータに依存し、坑井ごとに大きく異なる。

同心に配置されたこれらのストリングは、より小さい直径を有するストリングの外壁と、より大きい直径を有する隣接するストリングの内面との間に、環状空間を画定する。例えば、ストリング２１および２２が環状空間３１を画定し、ストリング２２および２３が環状空間３２を画定し、ストリング２３および２４が環状空間３３を画定し、ストリング２４および２５が環状空間３４を画定する。環状空間は、坑井の構造を強固にするために使用されるセメント、または掘削泥水や安定化泥水などの液体、またはガス相を含んでもよい。以下では、一般的な坑井構造の一例に基づいて説明を行うが、これは、チューブストリングの数、直径、使用される接続および採用される機器に関する制限を設けるものではない。

図２は、本発明の第１の実施形態による管状要素を備える坑井４０ａを示す。坑井４０ａは、少なくとも２つのストリング、すなわち図２の実施形態では４つのストリング（２１、２２、２３、２４）にわたって、測定装置および通信装置を含む本発明による管状要素（４６、４７、４８、４９）を備える。

これらの要素は、好ましくは浅い深度に位置しており、例えば、坑口から１０ｍ〜５０ｍの深度に位置する。

内部管状要素４６は、１つの環状空間の状態に関するパラメータを測定するように設計された第１のセンサを備える。

測定されるパラメータは、圧力、温度、流体流量、ｐＨ、および硫化二水素、二酸化炭素、塩化物または水の濃度から選択されてもよい。以下では、説明を容易にするために、圧力と温度が監視対象のパラメータとして選択される。したがって、図２に示す実施例では、第１のセンサモジュールは、第１の環状空間３１内の圧力および温度を測定するように設計された圧力および温度センサを備える。

なお、センサモジュールは、圧力センサ、温度センサ、流体流量センサ、ｐＨセンサ、および硫化二水素、二酸化炭素、塩化物または水の濃度を検知する濃度センサから選択された１つまたは複数のセンサを備えてもよいことに留意されたい。また、坑井内で使用される様々な管状要素は、坑井内の異なる深さで異なるパラメータを監視するように、異なるセンサを有してもよい。

測定された値は、センサモジュールの処理機器に組み込まれたメモリに記憶することができる。

内部管状要素４６は、第１の中間管状要素４７によって送信された情報信号を受信するように設計された第１の信号送信モジュールを備える。

図２に示す第１の変形例では、第１の信号送信モジュールは、表面にデータを通信する、管状要素４６の内面に配置された通信モジュールを備えてもよい。これにより、内部管状要素４６と同じ深さに配置されたプローブ５１と通信することができる。プローブ５１は、管状要素によって測定されたデータを処理するように設計された表面ユニット５９に接続される。

また、図２に示す別の変形例では、第１の信号送信モジュールは、表面に向けてデータを通信する、内部管状要素４６の外面に配置された通信要素を備えてもよい。これにより、ケーブル５０を介して、管状要素によって測定されたデータのすべてを収集するように設計された電子機器を含む表面ユニット５９と通信することができる。ケーブル５０は、その外側で管状要素に沿って固定されてもよい。

通信モジュールは、送信ユニットに相当する。

第１の中間管状要素４７は、第２の環状空間３２内の圧力、温度およびｐＨを測定するように設計された第２のセンサモジュールと、第２の中間管状要素４８によって送信される情報信号を受信するように設計された第１の信号送信モジュールと、を備える。

第２の中間管状要素４８は、第３の環状空間３３内の圧力および温度を測定するように設計された第３のセンサモジュールと、外部管状要素４９によって送信されたデータ情報信号を受信するように設計され、対応するデータを記憶するように設計されたメモリを含む第１の信号送信モジュールと、を備える。

外部管状要素４９は、第４の環状空間３４内の圧力および温度を測定するように設計された第２のセンサモジュールと、第２の中間管状要素４８と情報信号を送受信するように設計された第１の信号送信モジュールと、を備える。

送信モジュールは、隣接するストリングの同じ深さに位置する送信モジュールとの間で情報信号を送信および／または受信するように設計されてもよい。

図３は、本発明の第２の実施例による坑井ストリング４０ｂを示す。ストリング４０ｂは、少なくとも２つのストリングにわたって、第１の深さにおいて、測定および通信装置を含む本発明による管状要素（４６１、４７１、４８１、４９１）を備える。

また、ストリング４０ｂは、少なくとも第２の深さにおいて、測定および通信装置を含む本発明による管状要素（４６２、４７２、４８２）を備える。また、ストリング４０ｂは、少なくとも第３の深さにおいて、測定および通信装置を含む本発明による管状要素（４６３、４７３）を備える。

なお、坑井のストリングはすべて同じ長さではないため、所与の深さにおいて異なる数のストリングが存在する可能性がある。したがって、所与の深さごとに、同じ深さに位置する管状要素の数が異なる可能性があることに留意されたい。ただし、実質的に同じ深さに位置する異なるストリングには、少なくとも２つの管状要素が存在する必要がある。「実質的に同じ深さ」という表現は、±２ｍの範囲内で同じ深さを意味することに留意されたい。実質的に同じ深さに位置する管状要素の集合体は、管状要素群と呼ばれる。

本発明による管状要素の複数の群を備える坑井の一実施形態では、これらの群の各々が坑井内の異なる深さに位置する。これにより、異なる深さで行われる測定の精度が向上するが、ストリングに挿入される要素の長さや、管状要素が実質的に同じ深さにあることを保証するための要素の見当の観点から、その実現がより困難であることが分かる。本発明による管状要素は、数メートルの深さにおけるオフセットを補償することができ、これにより、１つの管状要素からの信号を別の管状要素に送信することができる。

また、ソレノイド型のアンテナを使用する利点として、ソレノイドの内部の磁界またはソレノイドの軸に沿った磁界の均一性が高いため、より大きい直径を有する管状要素からより小さい直径を有する管状要素へより多くのデータ送信を行うことができることが挙げられる。このようにして、この方向では、より大きいデータレートを得ることができる一方で、反対方向では、別の管状要素の通信モジュールやセンサモジュールに、例えば記憶された測定値の送信要求、測定周波数の変更要求、または電子機器の動作状態や予備電力に関する診断要求などに関連するコマンドを含む動作指示を送信するのに十分な、より低い値のデータレートを得ることができる。

図４において、本発明による管状要素１は、内面２および外面３を有する管状本体１１を備える。管状本体１１は、管状本体１１の中央部分１１ｂによって離間している２つのねじ付き端部１７、１８を備える。本体１１は、金属、好ましくは鋼から形成される。

管状要素１は、外面３の側に位置する第１の外部アンテナ５と、内面２の側に位置する第１の内部アンテナ４と、を備える。一実施形態では、内部アンテナ４は、管状要素の第１の端部１７の近くに位置し、外部アンテナ５は、管状要素の第２の端部１８の近くに位置する。別の実施形態では、内部アンテナ４および外部アンテナ５は共に、管状要素の第１の端部１７または第２の端部１８のいずれかの同じ端部の近くに位置する。

また、管状要素１には、外面３から内面２まで延在する開口部６が設けられる。

開口部６は、外面３に位置する第１の外部ポケット７から延在してもよい。

管状要素１の外面３には、少なくとも１つの空洞７１が設けられてもよい。空洞７１の数は、好ましくは２〜２０の範囲、さらに好ましくは５〜２０の範囲である。空洞７１の数が２以上である場合、有利には、空洞７１は、管状要素の円周方向に分布している。有利には、空洞７１および外部ポケット７は、互いに等距離に分布している。好ましくは、空洞７１は、第１の外部ポケット７と同様に軸方向に延在する。図６に示す本実施形態の変形例では、第２の外部ポケット１３が細長く、管の軸Ｘに実質的に平行であり、空洞７１が管状要素１の軸Ｘに平行な溝である。

開口部６には、外面３または外部ポケット７から第１の内部アンテナ４まで延在する導電体が収容される。

管状要素１は、導電体を保護するためのシース８を備えてもよい。

管状要素１は、センサモジュール１２を備える。センサモジュール１２は、圧力および温度センサ、または流体流量やｐＨなどを検知するセンサを備えてもよい。センサモジュール１２は、外面３に形成された第２の外部ポケット１３内に配置されてもよい。センサモジュール１２は、センサに電力を供給するように意図されたバッテリと、所定の時間間隔で測定を開始するための時計と、を備えてもよい。この間隔は、２００ｍｓから数日、数週間、または数ヶ月の範囲であり得る。

外面３は、第１および第２の外部ポケット（７および１３）の形成を許容すると同時に、管状要素の機械的または構造的な強度を維持するように意図された追加の肉厚部１４を備えてもよい。

センサモジュール１２は、螺合または力をこめることにより、第２の外部ポケット１３内に保持されてもよい。また、センサモジュール１２は、測定のために一方の面を空けるように、部分的にエポキシで封入されてもよい。

管状要素１は、アンテナの近傍に位置する第１の送信ユニット１５を備える。図４に示す実施形態では、送信ユニットは、外部アンテナ５の近傍の第２の外部ポケット１３内に配置される。

第１の送信ユニット１５は、第１の内部アンテナ４および第１の外部アンテナ５との間で信号を送受信するように設計された電子機器を備える。第１の送信ユニットは、センサモジュール１２による測定値に関するデータを記憶するように設計されたメモリを備える。第１の送信ユニット１５は、送信ユニット１５の動作のための電力を蓄えるためのバッテリ１６に接続される。第１の送信ユニットは、第１の所定の周波数で信号を発信するように設計されたエミッタを備えてもよい。

また、バッテリ１６は、センサユニット１２に電力を供給してもよい。代替的に、センサユニット１２専用の第２のバッテリを設置してもよい。

有利には、送信ユニット１５は、変換電子機器を備えてもよい。変換電子機器は、外部の電磁場によってアンテナに発生した電流からバッテリ１６に電気を蓄えるためのエネルギー変換器を備える。これにより、バッテリを充電して機器の寿命を長くすることができる。また、変換電子機器は、隣接する管状要素のアンテナに電荷を発生させるように意図された充電頻度で、アンテナに電流を発生させるようにしてもよい。

このようにして、坑井内では、ケーブル５０との直接接触により、または第１の中間管状要素４７のプローブによって発生した電磁波によって第１の内部アンテナに誘発された電流を介して、内部管状要素４６を充電することができる。次いで、第２の中間管状要素４８は、その外部アンテナを介して、第１の中間管状要素４７から、所定の深さにある管状要素群のうちの最も大きい直径を有する管状要素までを充電するように、充電フィールドを生成することができる。これにより、コストのかかる生産停止を伴うメンテナンス作業を回避することができる。

第１の内部アンテナ４は、円形のコイルであってもよく、ポリマー系、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系、シリコーン系またはポリエーテルケトン系の材料で封入された導電性のワイヤを備えてもよい。

第１の内部アンテナ４は、１５ｃｍ〜８０ｃｍの範囲で軸方向に延在してもよい。

第１の外部アンテナ５は、円形のコイルであってもよく、ポリマー系、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）系、シリコーン系またはポリエーテルケトン系の材料で封入された導電性ワイヤを備えてもよい。

第１の外部アンテナ５は、４０ｃｍ〜３ｍの範囲の軸方向の長さにわたって軸方向に延在してもよい。アンテナの導電性ワイヤは、この軸方向の長さにわたって５０〜５００ターンを行ってもよい。

開口部６は、２ｍｍ〜４ｍｍの範囲の直径を有してもよい。開口部６は、穿孔によって作製されてもよい。開口部６は、管状要素の主軸（Ｘ）に対して垂直に配向された主軸を有してもよい。代替的に、開口部６は、管状要素の主軸（Ｘ）に対して１５度〜７５度の範囲の角度を有するように配向されてもよい。

一実施形態では、管状要素１は、第１の内部アンテナ４と第１の外部アンテナ５との間で信号を送受信するように設計された電子機器を含む第１の送信ユニット１５と、外面３に位置する第１の外部ポケット７から延在する開口部６と、圧力および温度、流体流量、ｐＨ、またはその他のひずみゲージなどを検知するセンサを含むセンサモジュール１２と、を備えるスリーブである。場合によっては、専用のセットアップで寸法ゲージを使用してもよい。開口部６には、外面３または外部ポケット７から第１の内部アンテナ４まで延在する導電体が収容される。また、導電体は、第１の送信ユニット１５に接続される。本発明によるスリーブは、内部および外部アンテナを収容するように長くされた中央部分を備える。

第１の外部ポケット７は、管状要素１の主軸（Ｘ）に対して５０度〜８０度の角度を有する、開口部６が開口する壁５５を有してもよい。反対側では、開口部６は、内面から、第１の内部アンテナ４へのコネクタを収容するように意図された環状溝５６に開口してもよい。

管状要素は、外面に、デブリおよび要素の外側すなわちストリングの外側を循環する流体の流れから内部アンテナ４を保護する外部補強材９を備えてもよい。外部補強材９は、管状要素に取り付けられた円形のインサートであってもよい。

図５に詳細に示す開口部６は、第１の直径を有する第１の部分５２と、第２の直径を有する第２の部分５３と、第１および第２の直径よりも小さい第３の直径を有する第３の部分５４と、を有してもよい。好ましくは、第１の部分と第２の部分とは、同じ直径を有する。

開口部６の第１の部分は、シール面を形成するように設計された円錐面を有する部分を介して、第３の部分に接続される。

導電体は、１つの部分がシースに圧着されたケーブルを備える。シースは、開口部６の円錐面５７の部分と協働可能な円錐シール面を有する。シースは、ねじ山を有してもよい。これにより、シースを、開口部６から、対応するねじ山を有する第１の部分５２、または適切に対応するねじ山を有する第２の部分５３にねじ込むことができる。ねじ山は、ねじ込み時に、シースの円錐面が開口部６の円錐部分と干渉して、金属対金属のシールを確立するように設計される。

センサモジュール１２は、圧力センサ、温度センサ、および流体流量センサから選択された少なくとも１つのセンサを備えてもよい。好ましくは、センサモジュールは、圧力センサおよび温度センサを備える。さらに好ましくは、センサモジュールは、圧力センサ、温度センサ、および流体流量センサを備える。また、センサモジュールは、ｐＨセンサを備えてもよく、硫化二水素、二酸化炭素、塩化物または水の濃度を検知する濃度センサを備えてもよい。例えば、センサモジュールは、圧力や温度を測定するＭＥＭＳタイプのマイクロセンサを備えてもよい。

センサモジュールは、バッテリと、時間の経過とともに得られた測定値を記憶するためのメモリと、を備えてもよい。

管状部材は、通信モジュール１５を備えてもよい。通信モジュール１５は、第１の内部アンテナおよび第１の外部アンテナに接続される。通信モジュール１５は、センサモジュールに接続されており、内部アンテナおよび外部アンテナを介して、センサモジュールのメモリの内容を送信するように設計される。通信モジュール１５は、内部アンテナまたは外部アンテナからの信号を受信するように、および受信した信号を増幅するように、および外部アンテナまたは内部アンテナを介して増幅された信号を送信するように設計された電子機器を備える。

一実施形態では、管状要素１は、内部アンテナ４を軸方向に所定の位置でブロックするように設計されたロックスリーブ１９を備える。好ましくは、内部アンテナ４に最も近い管状要素１の端部１７は、第１のねじ山２０を有し、ロックスリーブ１９は、第１のねじ山２０を補完する第２のねじ山２０ａを有し、ロックスリーブ１９は、管状要素１にねじ込まれて固定される。図７には、第１のねじ山２０が管状要素１の外面３に位置し、第２のねじ山２０ａがロックスリーブ１９の内面２ａに位置する本実施形態の変形例が示されている。したがって、内部アンテナ４を管状要素１の内部に挿入することができ、その後、ロックスリーブ１９を管状要素１にねじ止めすることができる。本実施形態によって、内部アンテナ４の挿入が容易になり、挿入中のその歪みを回避することができる。

また、本発明は、流体を輸送するためのパイプの分野に適用することができる。より詳細には、本発明は、陸や海で使用される石油やガスのパイプに適用することができる。そのため、パイプは、本発明による管状要素を備えてもよい。これにより、パイプから信号を送信することができる。ここで、信号には、パイプ内の測定値に対応するデータセットが含まれる場合がある。

また、本発明は、少なくとも１つの管状要素１を備える管状要素の組立体におけるデータの取得および通信のための方法に関する。該方法は、
・ 第１の外部アンテナ５を介して、物理的または化学的パラメータを示す情報を含む第１の信号を受信するステップと、
・ 第１の内部アンテナ４を介して、物理的または化学的パラメータを示す情報を含む対応する信号を発信するステップと、
を含む。

有利には、第１の信号が第１の周波数で受信され、第２の信号が第２の周波数で発信される。そのため、信号の送信を最適化することができる。

別の実施形態では、該方法は、少なくとも２つの管状要素を備える管状要素の組立体で実現されてもよい。該方法は、
・ 第２の外部アンテナを介して、物理的または化学的パラメータを示す情報を含む第２の信号を受信するステップと、
・ 第２の内部アンテナを介して、物理的または化学的パラメータを示す情報を含む対応する第３の信号を発信するステップと、
を追加的に含んでもよい。

第２の信号および第３の信号は、第１および第２の管状要素にそれぞれ取り付けられたセンサからの物理的または化学的パラメータを示す追加情報を含んでもよい。

Claims (20)

1. 内面（２）と、外面（３）と、主軸（Ｘ）と、を含む管状要素（１）であって、
   前記内面（２）の側に配置された内部アンテナ（４）と、前記外面（３）の側に配置された外部アンテナ（５）と、を備える、
   管状要素。
2. 前記外面（３）から延在して前記内面（２）に開口する開口部（６）と、前記開口部（６）内に延在する導電体と、を備える、請求項１に記載の管状要素。
3. 前記開口部（６）は、金属対金属タイプのシール面（５７）を備える、請求項２に記載の管状要素。
4. センサモジュール（１２）を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の管状要素。
5. 前記センサモジュール（１２）は、圧力センサ、温度センサ、流体流量センサ、ｐＨセンサ、および硫化二水素、二酸化炭素、塩化物または水の濃度を検知する濃度センサから選択された少なくとも１つのセンサを備える、請求項４に記載の管状要素。
6. 前記センサモジュール（１２）は、圧力センサ、温度センサ、および流体流量センサを備える、請求項４に記載の管状要素。
7. 前記センサモジュール（１２）は、前記管状要素の外面に配置される、請求項４〜６のいずれか１項に記載の管状要素。
8. 前記センサモジュール（１２）を収容可能な少なくとも１つの外部ポケット（７、１３）を備える、請求項４〜７のいずれか１項に記載の管状要素。
9. 前記内部アンテナ（４）または前記外部アンテナ（５）を介してデータ信号を発信するように設計された電子機器を含む通信モジュール（１５）をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の管状要素。
10. 前記通信モジュール（１５）を収容可能な少なくとも１つの外部ポケット（７、１３）を備える、請求項９に記載の管状要素。
11. 前記内部アンテナ（４）は、導電性ワイヤの内部巻線であり、前記外部アンテナ（５）は、導電性ワイヤの外部巻線である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の管状要素。
12. 前記外面に、デブリおよび前記管状要素の外側を循環する流体の流れから前記内部アンテナ（４）を保護する外部補強材（９）を備える、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の管状要素。
13. 前記外面（３）には、少なくとも１つの空洞（７１）が設けられる、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の管状要素。
14. ２〜２０の前記空洞（７１）が設けられ、前記空洞（７１）は、前記管状要素の周囲に円周方向に分布している、請求項１３に記載の管状要素。
15. 軸方向に所定の位置で前記内部アンテナ（４）をブロックするように設計されたロックスリーブ（１９）を備える、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の管状要素。
16. 前記管状要素の少なくとも一方の端部（１７、１８）にねじ山が設けられ、前記ねじ山は、補完的なねじ山を有する別の管状要素とねじ接続できるように構成される、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の管状要素。
17. 油井またはガス井の建設に使用されるように意図された、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の管状要素。
18. 少なくとも第１および第２のチューブストリングと、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の少なくとも第１および第２の管状要素と、を備える油井またはガス井の構造体であって、
    前記第１の管状要素は、前記第１のチューブストリングに取り付けられ、前記第２の管状要素は、前記第２のチューブストリングに取り付けられ、前記第１のチューブストリングは、ねじ付きの前記第２のチューブストリングに直接隣接し且つ同心である、
    油井またはガス井の構造体。
19. 油井またはガス井の構造体であって、
    内部アンテナ（４）が第１の内部アンテナであり、外部アンテナ（５）が第１の外部アンテナである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の少なくとも第１の管状要素と、
    前記内部アンテナ（４）が第２の内部アンテナであり、前記外部アンテナ（５）が第２の外部アンテナである、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の少なくとも第２の管状要素と、
    を備え、
    前記第１の管状要素は、前記油井または前記ガス井の第１のストリングの所与の深さで取り付けられ、
    前記第２の管状要素は、前記油井または前記ガス井の第２のストリングに取り付けられ、前記第２のストリングは、前記所与の深さにおいて前記第１のストリングに隣接して、前記第１の管状要素と前記第２の管状要素との間で信号が送信される、
    油井またはガス井の構造体。
20. 油井またはガス井における監視および通信のための方法であって、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の第１の管状要素（１）に配置された第１のセンサモジュール（１２）を用いて、第１の環状空間の特定の深さにおける温度および圧力の状態を測定するステップと、
    請求項１〜１７のいずれか１項に記載の第２の管状要素に配置された第２のセンサモジュール（１２）を用いて、第２の環状空間の前記特定の深さにおける温度および圧力の状態を測定するステップと、
    前記第２の管状要素の第２のセンサモジュールによって測定されたデータを前記第１の管状要素（１）に送信するステップと、
    を含む、
    方法。

Images