JP2023069089A - Drill pipe multi-stage connector - Google Patents

Abstract

To provide a drill pipe multi-stage connector to which observation equipment can be easily attached in the middle.SOLUTION: A first triplexer 23 of an observation drill pipe of this drill pipe multi-stage connector transmits the high-frequency power and the control signal from a first transmit/receive coil 21 to a power dividing unit 25 and a control signal dividing unit 27, respectively, and transmits the composite observed signal to the first transmit/receive coil 21. The power dividing unit 25 divides a part of the high frequency power and supplies it to a charging unit 26. The control signal dividing unit 27 divides a part of the control signal to control observation equipment 28. The observation signal synthesizing unit 29 transmits a synthetic observation signal of the internal observation signal and the observation signal to the first triplexer 23. A second triplexer 24 transmits the high-frequency power from the power dividing unit 25 and the control signal from the control signal dividing unit 27 to a second transmit/receive coil 22, and transmits the observation signal from the second transmit/receive coil 22 to the observation signal synthesizing unit 29. Power is supplied from the charging unit 26 to the control signal dividing unit 27, the observation equipment 28, and the observation signal synthesizing unit 29.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、電力と制御信号と観測信号を伝送できるドリルパイプ多段接続体に関する。 The present invention relates to a drill pipe multi-stage connector capable of transmitting electric power, control signals and observation signals.

海底又は地下における科学掘削や石油、天然ガス等の資源掘削などを行う際、一般的に、所定長さのドリルパイプが多段に接続されたドリルパイプ多段接続体が海上又は地上の設備から降ろされて用いられる。ドリルパイプ多段接続体の先端部には、掘削用の刃（ビット）が取り付けられ、また、その先端部又は周囲の状態を観測する観測機器（例えば、各種センサーやカメラなど）が取り付けられることが少なくない。海上又は地上の設備と観測機器の間では、観測機器への電力と制御信号及び観測機器からの観測信号をドリルパイプ多段接続体を通して伝送する技術が各種提案されている。その中には、特許文献１～４に示すように、安定した伝送のために、ドリルパイプの継ぎ目において非接触で電力と制御信号と観測信号（又は電力と制御信号のみ）を伝送することが提案されている。 When conducting scientific drilling on the seabed or underground, drilling for resources such as oil and natural gas, etc., generally, a drill pipe multi-stage connection body in which drill pipes of a predetermined length are connected in multiple stages is lowered from a facility on the sea or on the ground. used for Drilling blades (bits) are attached to the tip of the drill pipe multistage connection, and observation equipment (for example, various sensors, cameras, etc.) that observes the tip or the surroundings is sometimes attached. Not a few. Various techniques have been proposed for transmitting power and control signals to the observation equipment and observation signals from the observation equipment through multi-stage drill pipe connections between the equipment on the sea or on the ground and the observation equipment. Among them, as shown in Patent Documents 1 to 4, it is possible to transmit power, control signal and observation signal (or only power and control signal) without contact at the joint of the drill pipe for stable transmission. Proposed.

特開２０１８－１４８７８４号公報JP 2018-148784 A 特開２０２１－１３６８００号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-136800 米国公開特許公報ＵＳ２００４／０１０４７９７United States Patent Publication US2004/0104797 米国公開特許公報ＵＳ２０１４／０１４４６１４United States Patent Publication US2014/0144614

しかし、海底又は地下における科学掘削や資源掘削などにおけるドリルパイプ多段接続体は、先端部のみならず途中の必要な箇所でドリルパイプ多段接続体の状態又は周囲の状態の観測が必要な場合もある。 However, for multi-stage drill pipe connections used in scientific drilling or resource excavation on the seabed or underground, it may be necessary to observe the state of the multi-stage connection of drill pipes or the state of the surroundings not only at the tip but also at necessary points along the way. .

本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ドリルパイプの継ぎ目において非接触で電力と制御信号と観測信号を伝送し、かつ、途中の必要な箇所で観測機器が容易に取り付けられるようにすることができるドリルパイプ多段接続体を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and its object is to transmit electric power, control signals, and observation signals in a non-contact manner at the joint of a drill pipe, and to facilitate observation equipment at necessary points along the way. To provide a drill pipe multistage connector which can be attached to a drill pipe.

上記目的を達成するために、請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体は、第１端部に第１送受電コイルが設けられ、第２端部に第２送受電コイルが設けられたドリルパイプが多段接続され、隣接する該ドリルパイプ間では、非接触で前記第１送受電コイルに前記第２送受電コイルから高周波電力と制御信号が伝送され、前記第１送受電コイルから前記第２送受電コイルに観測信号が伝送されるドリルパイプ多段接続体であって、多段接続された前記ドリルパイプは、少なくとも１個の観測用ドリルパイプを含んでおり、該観測用ドリルパイプは、前記第１送受電コイルと前記第２送受電コイルの間に、第１トリプレクサ、第２トリプレクサ、電力分割部、充電部、制御信号分割部、観測機器及び観測信号合成部を備えており、前記第１トリプレクサは、前記第１送受電コイルから伝送された前記高周波電力と前記制御信号をそれぞれ前記電力分割部、前記制御信号分割部に伝送し、前記観測信号合成部から伝送された合成観測信号を前記観測信号として前記第１送受電コイルに伝送し、前記電力分割部は、前記第１トリプレクサから伝送された前記高周波電力の一部を分割して前記充電部に供与し、かつ、残りの前記高周波電力を前記第２トリプレクサに伝送し、前記充電部は、前記電力分割部から供与された前記高周波電力の前記一部を充電し、前記制御信号分割部は、前記充電部から電力が供給され、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号の一部を分割して前記観測機器を制御し、かつ、残りの前記制御信号を前記第２トリプレクサに伝送し、前記観測機器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割部により制御されて観測した情報を内部観測信号として前記観測信号合成部に伝送し、前記観測信号合成部は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号と前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記第１トリプレクサに伝送し、前記第２トリプレクサは、前記電力分割部から伝送された前記高周波電力と前記制御信号分割部から伝送された前記制御信号を前記第２送受電コイルに伝送し、前記第２送受電コイルから伝送された前記観測信号を前記観測信号合成部に伝送する。 In order to achieve the above object, a drill pipe multistage connection body according to claim 1 is provided with a first power transmitting/receiving coil at a first end and a second power transmitting/receiving coil at a second end. Pipes are connected in multiple stages, and between the adjacent drill pipes, high-frequency power and control signals are transmitted from the second power transmission/reception coil to the first power transmission/reception coil in a non-contact manner, and the first power transmission/reception coil transmits the second power transmission/reception coil to the second power transmission/reception coil. A drill pipe multi-stage connection body in which an observation signal is transmitted to a power transmission/reception coil, wherein the drill pipes connected in multiple stages include at least one observation drill pipe, and the observation drill pipe is connected to the first observation drill pipe. Between the first power transmitting/receiving coil and the second power transmitting/receiving coil, a first triplexer, a second triplexer, a power dividing section, a charging section, a control signal dividing section, an observation device, and an observation signal synthesizing section are provided. The triplexer transmits the high-frequency power and the control signal transmitted from the first power transmitting/receiving coil to the power dividing section and the control signal dividing section, respectively, and transmits the combined observation signal transmitted from the observation signal combining section to the transmission to the first power transmission/reception coil as an observation signal; transmitting power to the second triplexer, the charging unit charging the portion of the high-frequency power provided from the power dividing unit, the control signal dividing unit being supplied with power from the charging unit; A part of the control signal transmitted from the first triplexer is divided to control the observation device, and the remaining control signal is transmitted to the second triplexer, and the observation device receives the signal from the charging unit. Power is supplied, and information observed under control by the control signal division unit is transmitted as an internal observation signal to the observation signal synthesis unit, and the observation signal synthesis unit is supplied with power from the charging unit, and the observation device and the observation signal transmitted from the second triplexer, and transmits the combined observation signal to the first triplexer, and the second triplexer receives the signal transmitted from the power dividing unit. the high-frequency power and the control signal transmitted from the control signal dividing unit are transmitted to the second power transmission/reception coil, and the observation signal transmitted from the second power transmission/reception coil is transmitted to the observation signal synthesis unit .

請求項２に記載のドリルパイプ多段接続体は、請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体において、前記制御信号分割部は、制御信号増幅器、制御信号分割器及び制御信号復調器を有しており、前記制御信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号を増幅して前記制御信号分割器に伝送し、前記制御信号分割器は、前記制御信号増幅器により増幅された前記制御信号の前記一部を分割して前記制御信号復調器に伝送し、かつ、残りの前記制御信号を前記第２トリプレクサに伝送し、前記制御信号復調器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された前記制御信号の前記一部を復調して前記観測機器を制御する。 The drill pipe multi-stage connection body according to claim 2 is the drill pipe multi-stage connection body according to claim 1, wherein the control signal dividing section has a control signal amplifier, a control signal divider and a control signal demodulator. The control signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the control signal transmitted from the first triplexer, and transmits the control signal to the control signal splitter. dividing the part of the control signal amplified by the signal amplifier and transmitting it to the control signal demodulator, and transmitting the remaining control signal to the second triplexer; Power is supplied from the charging unit, and the part of the control signal transmitted from the control signal splitter is demodulated to control the observation equipment.

請求項３に記載のドリルパイプ多段接続体は、請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体において、前記制御信号分割部は、制御信号分割器、制御信号復調器及び制御信号出力増幅器を有しており、前記制御信号分割器は、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号の前記一部を分割して前記制御信号復調器に伝送し、かつ、残りの前記制御信号を前記制御信号出力増幅器に伝送し、前記制御信号復調器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された前記制御信号の前記一部を復調して前記観測機器を制御し、前記制御信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された残りの前記制御信号を増幅して前記第２トリプレクサに伝送する。 The drill pipe multi-stage connection body according to claim 3 is the drill pipe multi-stage connection body according to claim 1, wherein the control signal dividing unit has a control signal divider, a control signal demodulator, and a control signal output amplifier. and the control signal splitter splits the part of the control signal transmitted from the first triplexer, transmits the part to the control signal demodulator, and outputs the remaining control signal as the control signal output. and the control signal demodulator is supplied with power from the charging unit and demodulates the part of the control signal transmitted from the control signal splitter to control the observation equipment, A signal output amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the remaining control signal transmitted from the control signal divider, and transmits the amplified remaining control signal to the second triplexer.

請求項４に記載のドリルパイプ多段接続体は、請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体において、前記制御信号分割部は、制御信号増幅器、制御信号分割器、制御信号復調器及び制御信号出力増幅器を有しており、前記制御信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号を増幅して前記制御信号分割器に伝送し、前記制御信号分割器は、前記制御信号増幅器により増幅された前記制御信号の前記一部を分割して前記制御信号復調器に伝送し、かつ、残りの前記制御信号を前記制御信号出力増幅器に伝送し、前記制御信号復調器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された前記制御信号の前記一部を復調して前記観測機器を制御し、前記制御信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された残りの前記制御信号を増幅して前記第２トリプレクサに伝送する。 The drill pipe multi-stage connection body according to claim 4 is the drill pipe multi-stage connection body according to claim 1, wherein the control signal dividing section includes a control signal amplifier, a control signal divider, a control signal demodulator, and a control signal output. an amplifier, wherein the control signal amplifier receives power from the charging unit, amplifies the control signal transmitted from the first triplexer, transmits the control signal to the control signal divider, and divides the control signal. device divides the part of the control signal amplified by the control signal amplifier and transmits the control signal to the control signal demodulator, transmits the remaining control signal to the control signal output amplifier, and transmits the control signal to the control signal output amplifier. A signal demodulator is supplied with power from the charging unit and demodulates the part of the control signal transmitted from the control signal splitter to control the observation equipment, and the control signal output amplifier is configured to control the observation device. Power is supplied from the unit, and the remaining control signal transmitted from the control signal splitter is amplified and transmitted to the second triplexer.

請求項５に記載のドリルパイプ多段接続体は、請求項１～４のいずれか１項に記載のドリルパイプ多段接続体において、前記観測信号合成部は、観測信号増幅器、観測信号変調器及び観測信号合成器を有しており、前記観測信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号を増幅して前記観測信号合成器に伝送し、前記観測信号変調器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号を変調して前記観測信号合成器に伝送し、前記観測信号合成器は、前記観測信号変調器から伝送された前記内部観測信号と前記観測信号増幅器により増幅された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記第１トリプレクサに伝送する。 The drill pipe multistage connection body according to claim 5 is the drill pipe multistage connection body according to any one of claims 1 to 4, wherein the observation signal synthesizing unit comprises an observation signal amplifier, an observation signal modulator and an observation signal modulator. a signal synthesizer, wherein the observation signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the observation signal transmitted from the second triplexer, and transmits the observation signal to the observation signal synthesizer; A signal modulator is supplied with power from the charging unit, modulates the internal observation signal transmitted from the observation device, and transmits the modulated internal observation signal to the observation signal synthesizer, and the observation signal synthesizer is configured to operate on the observation signal modulator. and the observation signal amplified by the observation signal amplifier, and transmits the combined observation signal to the first triplexer.

請求項６に記載のドリルパイプ多段接続体は、請求項１～４のいずれか１項に記載のドリルパイプ多段接続体において、前記観測信号合成部は、観測信号変調器、観測信号合成器及び観測信号出力増幅器を有しており、前記観測信号変調器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号を変調して前記観測信号合成器に伝送し、前記観測信号合成器は、前記観測信号変調器から伝送された前記内部観測信号と前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記観測信号出力増幅器に伝送し、前記観測信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測信号合成器から伝送された前記合成観測信号を増幅して前記第１トリプレクサに伝送する。 The drill pipe multistage connection body according to claim 6 is the drill pipe multistage connection body according to any one of claims 1 to 4, wherein the observation signal synthesizing unit comprises an observation signal modulator, an observation signal synthesizer and an observation signal output amplifier, wherein the observation signal modulator is supplied with power from the charging unit, modulates the internal observation signal transmitted from the observation equipment, and transmits the modulated internal observation signal to the observation signal synthesizer; the observation signal combiner combines the internal observation signal transmitted from the observation signal modulator and the observation signal transmitted from the second triplexer, and transmits the combined observation signal to the observation signal output amplifier; The observation signal output amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the combined observation signal transmitted from the observation signal combiner, and transmits the amplified combined observation signal to the first triplexer.

請求項７に記載のドリルパイプ多段接続体は、請求項１～４のいずれか１項に記載のドリルパイプ多段接続体において、前記観測信号合成部は、観測信号増幅器、観測信号変調器、観測信号合成器及び観測信号出力増幅器を有しており、前記観測信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号を増幅して前記観測信号合成器に伝送し、前記観測信号変調器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号を変調して前記観測信号合成器に伝送し、前記観測信号合成器は、前記観測信号変調器から伝送された前記内部観測信号と前記観測信号増幅器により増幅された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記観測信号出力増幅器に伝送し、前記観測信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測信号合成器から伝送された前記合成観測信号を増幅して前記第１トリプレクサに伝送する。 The drill pipe multi-stage connection body according to claim 7 is the drill pipe multi-stage connection body according to any one of claims 1 to 4, wherein the observation signal synthesizing unit comprises an observation signal amplifier, an observation signal modulator, an observation signal A signal synthesizer and an observation signal output amplifier are provided, and the observation signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the observation signal transmitted from the second triplexer, and outputs the observation signal to the observation signal synthesizer. and the observation signal modulator is supplied with power from the charging unit, modulates the internal observation signal transmitted from the observation device, and transmits the modulated internal observation signal to the observation signal synthesizer, and the observation signal synthesizer combining the internal observation signal transmitted from the observation signal modulator and the observation signal amplified by the observation signal amplifier, and transmitting the combined observation signal to the observation signal output amplifier; Power is supplied from the charging unit, and the combined observation signal transmitted from the observation signal combiner is amplified and transmitted to the first triplexer.

本発明のドリルパイプ多段接続体によれば、ドリルパイプの継ぎ目において非接触で電力と制御信号と観測信号を伝送し、かつ、途中の必要な箇所で観測機器が容易に取り付けられるようにすることができる。 According to the drill pipe multistage connector of the present invention, power, control signals, and observation signals can be transmitted in a non-contact manner at the joints of drill pipes, and observation equipment can be easily attached at necessary points along the way. can be done.

本発明の実施形態に係るドリルパイプ多段接続体の例を示す側面視断面図である。1 is a side sectional view showing an example of a drill pipe multistage connection body according to an embodiment of the present invention; FIG. 同上のドリルパイプ多段接続体のドリルパイプの継ぎ目の近傍の例を拡大して示す側面視断面図である。Fig. 3 is a cross-sectional side view showing an enlarged example of the vicinity of joints of drill pipes of the same multi-stage drill pipe connector; 同上のドリルパイプ多段接続体の伝送特性の例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of transmission characteristics of the drill pipe multi-stage connection; 同上のドリルパイプ多段接続体の観測用ドリルパイプの回路構成の例を示すブロック図である。Fig. 2 is a block diagram showing an example of circuit configuration of an observation drill pipe of the drill pipe multi-stage connector; 同上のドリルパイプ多段接続体の観測用ドリルパイプの第１トリプレクサの回路例を示す回路図である。Fig. 2 is a circuit diagram showing a circuit example of a first triplexer of an observation drill pipe of the drill pipe multistage connection body; 図５で示した回路例の通過特性の例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of pass characteristics of the circuit example shown in FIG. 5; 同上のドリルパイプ多段接続体の観測用ドリルパイプの電力分割部の回路例を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit example of a power dividing section of the observation drill pipe of the drill pipe multistage connection body;

以下、本発明を実施するための形態を説明する。本発明の実施形態に係るドリルパイプ多段接続体１は、図１に示すように、ドリルパイプ２を多段接続したものである。ここでは、ドリルパイプ２Ａ及びドリルパイプ２Ｂを総称してドリルパイプ２とする。多段接続されたドリルパイプ２は、大多数がドリルパイプ２Ａによって構成されるが、ドリルパイプ多段接続体１の途中の必要な箇所にドリルパイプ２Ｂを含んでいる。例えば、約１００段のドリルパイプ２Ａに対して１段のドリルパイプ２Ｂを接続することができる。ドリルパイプ２Ｂは、観測用ドリルパイプである。ドリルパイプ多段接続体１には、海上又は地上の設備からドリルパイプ多段接続体１の先端部に向かう向きに、高周波電力が常時伝送され、制御信号が間欠的に（所定時間ごと）伝送される。また、ドリルパイプ多段接続体１には、ドリルパイプ多段接続体１の先端部から海上又は地上の設備に向かう向きに、制御信号に同期した観測信号が間欠的に伝送される。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the present invention will be described below. A drill pipe multi-stage connector 1 according to an embodiment of the present invention is formed by connecting drill pipes 2 in multiple stages, as shown in FIG. Here, the drill pipe 2A and the drill pipe 2B are collectively referred to as the drill pipe 2. As shown in FIG. The drill pipes 2 connected in multiple stages are mostly composed of drill pipes 2A, but drill pipes 2B are included at necessary points in the middle of the multistage drill pipe connection body 1. As shown in FIG. For example, one stage of drill pipe 2B can be connected to about 100 stages of drill pipe 2A. The drill pipe 2B is an observation drill pipe. High-frequency power is constantly transmitted to the drill pipe multi-stage connection 1 in a direction toward the tip of the drill pipe multi-stage connection 1 from facilities on the sea or on the ground, and a control signal is intermittently (at predetermined time intervals) transmitted. . In addition, an observation signal synchronized with the control signal is intermittently transmitted to the multistage drill pipe connection 1 in the direction from the tip of the multistage drill pipe connection 1 toward the facility on the sea or on the ground.

ドリルパイプ２は、硬質（典型的には鉄系の金属製）のドリルパイプ本体２ａにより形成されており、長手方向（図１では上下方向）の中空孔２ｂを有している。例えば、ドリルパイプ多段接続体１は海上又は地上の設備により制御され、ドリルパイプ本体２ａは海底又は地底を掘削するための動力伝達物となり、中空孔２ｂには海水、泥水、油、天然ガスなどが流れる。ドリルパイプ２は、海上又は地上の設備側の第１端部２ａａとドリルパイプ多段接続体１の先端部側の第２端部２ａｂにねじ（本実施形態では、第１端部２ａａに雌ねじ、第２端部２ａｂに雄ねじ）を形成することにより、他のドリルパイプ２と接続される。 The drill pipe 2 is formed of a hard (typically made of ferrous metal) drill pipe body 2a, and has a hollow hole 2b extending in the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1). For example, the drill pipe multi-stage connection 1 is controlled by equipment on the sea or on the ground, the drill pipe body 2a serves as a power transmission for drilling the seabed or the ground, and the hollow hole 2b contains seawater, muddy water, oil, natural gas, etc. flows. The drill pipe 2 has a first end 2aa on the equipment side on the sea or on the ground and a second end 2ab on the tip side of the drill pipe multistage connector 1 (in this embodiment, the first end 2aa is internally threaded, It is connected to another drill pipe 2 by forming an external thread on the second end 2ab.

ドリルパイプ２は、特に限定されるものではないが、例えば、中空孔２ｂの直径を約１０ｃｍ程度、中空孔２ｂのみが形成されている部分のドリルパイプ本体２ａの厚さを約１ｃｍ程度、長手方向の長さを約１０ｍ程度とすることができる。なお、ドリルパイプ２Ａとドリルパイプ２Ｂとで、形状又は長手方向の長さが異なってもよい。 The drill pipe 2 is not particularly limited. The length in the direction can be about 10m. The drill pipe 2A and the drill pipe 2B may have different shapes or lengths in the longitudinal direction.

ドリルパイプ２は、図２に示すように、第１端部２ａａに第１送受電コイル２１が設けられ、第２端部２ａｂに第２送受電コイル２２が設けられている。第１送受電コイル２１及びその周囲の詳細な構造については、本願の要旨ではないのでその詳細な説明は省略するが、例えば上記の特許文献１又は特許文献２における受電コイル及びその周囲の構造と同様にすることができる。また、第２送受電コイル２２及びその周囲の詳細な構造については、本願の要旨ではないのでその詳細な説明は省略するが、例えば上記の特許文献１又は特許文献２における送電コイル及びその周囲の構造と同様にすることができる。図２に示す第１送受電コイル２１と第２送受電コイル２２はそれぞれ、特許文献２と同様に、スパイラルコイルになっている。また、後述する図３の特性は、特許文献２の図６と同様な構造を用いて得たものである。なお、図２においては、ドリルパイプ２Ａの第１送受電コイル２１の近傍とドリルパイプ２Ｂの第２送受電コイル２２の近傍を示しているが、ドリルパイプ２Ａの第２送受電コイル２２の近傍は、後述する電子回路部２ｄがなくそれ以外はドリルパイプ２Ｂの第２送受電コイル２２の近傍と同様であり、ドリルパイプ２Ｂの第１送受電コイル２１の近傍は、ドリルパイプ２Ａの第１送受電コイル２１の近傍と同様である。 As shown in FIG. 2, the drill pipe 2 is provided with a first power transmitting/receiving coil 21 at a first end 2aa and a second power transmitting/receiving coil 22 at a second end 2ab. The detailed structure of the first power transmitting/receiving coil 21 and its surroundings is not the gist of the present application, so a detailed description thereof will be omitted. You can do the same. Further, the detailed structure of the second power transmitting/receiving coil 22 and its surroundings is not the gist of the present application, so a detailed description thereof will be omitted. can be similar to the structure. Each of the first power transmitting/receiving coil 21 and the second power transmitting/receiving coil 22 shown in FIG. 2 is a spiral coil as in Patent Document 2. Further, the characteristics shown in FIG. 3, which will be described later, are obtained using a structure similar to that shown in FIG. Although FIG. 2 shows the vicinity of the first power transmission/reception coil 21 of the drill pipe 2A and the vicinity of the second power transmission/reception coil 22 of the drill pipe 2B, the vicinity of the second power transmission/reception coil 22 of the drill pipe 2A is shown. is the same as the vicinity of the second power transmitting/receiving coil 22 of the drill pipe 2B except that there is no electronic circuit portion 2d described later. It is the same as the vicinity of the power transmitting/receiving coil 21 .

ドリルパイプ多段接続体１の隣接するドリルパイプ２、２間では、第１送受電コイル２１と第２送受電コイル２２が物理的には接触せずに磁気的に結合する。それにより、隣接するドリルパイプ２、２間では、非接触で第２送受電コイル２２から第１送受電コイル２１に高周波電力と制御信号を伝送し、第１送受電コイル２１から第２送受電コイル２２に観測信号を伝送する。制御信号と観測信号の周波数は、それら相互の高低関係はどちらでもよいが、高周波電力の周波数よりも高い。 Between the drill pipes 2, 2 adjacent to each other in the multi-stage drill pipe connection 1, the first power transmitting/receiving coil 21 and the second power transmitting/receiving coil 22 are magnetically coupled without physical contact. As a result, between the adjacent drill pipes 2, 2, high-frequency power and control signals are transmitted from the second power transmitting/receiving coil 22 to the first power transmitting/receiving coil 21 in a non-contact manner, and the first power transmitting/receiving coil 21 transmits the second power transmitting/receiving coil. An observation signal is transmitted to the coil 22 . The frequencies of the control signal and the observation signal are higher than the frequency of the high-frequency power, although they may be higher or lower relative to each other.

ドリルパイプ２の内部については、第１送受電コイル２１から第２送受電コイル２２に高周波電力と制御信号を伝送し、第２送受電コイル２２から第１送受電コイル２１に観測信号を伝送する。 Inside the drill pipe 2, high-frequency power and control signals are transmitted from the first power transmission/reception coil 21 to the second power transmission/reception coil 22, and observation signals are transmitted from the second power transmission/reception coil 22 to the first power transmission/reception coil 21. .

ドリルパイプ２Ａにおいては、線路２ｃ（通常は、同軸ケーブル）のみを介して第１送受電コイル２１と第２送受電コイル２２を接続するようにすることができる。このようなドリルパイプ２Ａが多段接続されると、上記の特許文献１及び特許文献２で示したような１周期分を構成する単位セル（単位回路）が多段に接続された周期回路が形成されるようにすることができる。図３に示す曲線ａは、シミュレーションに基づく、長さ１０ｍのドリルパイプ２Ａを１００段接続したときの伝送効率（ηｍａｘ）の例である。ドリルパイプ多段接続体１では、ドリルパイプ２、２間における第１送受電コイル２１と第２送受電コイル２２間での伝送による損失とドリルパイプ２の内部における線路２ｃでの伝送による損失が生じるが、図３によると、約３５０ｋＨｚで約－５ｄＢ以上の伝送効率が可能であることが分かる。 In the drill pipe 2A, the first power transmitting/receiving coil 21 and the second power transmitting/receiving coil 22 can be connected only via the line 2c (usually, a coaxial cable). When such drill pipes 2A are connected in multiple stages, a periodic circuit is formed in which unit cells (unit circuits) constituting one cycle are connected in multiple stages as shown in Patent Documents 1 and 2 above. can be made A curve a shown in FIG. 3 is an example of the transmission efficiency (ηmax) when connecting 100 stages of drill pipes 2A each having a length of 10 m based on simulation. In the multi-stage connection of drill pipes 1, loss occurs due to transmission between the first power transmitting/receiving coil 21 and the second power transmitting/receiving coil 22 between the drill pipes 2 and 2 and loss due to transmission on the line 2c inside the drill pipe 2. However, according to FIG. 3, it can be seen that a transmission efficiency of about -5 dB or more is possible at about 350 kHz.

観測用ドリルパイプであるドリルパイプ２Ｂにおいては、線路２ｃ及び電子回路部２ｄを介して第１送受電コイル２１と第２送受電コイル２２を接続するようにすることができる。ドリルパイプ２Ｂにおける電子回路部２ｄを設ける箇所及び大きさは、図２で示すような箇所及び大きさに限られるものではない。電子回路部２ｄは、図４に示すように、第１トリプレクサ２３、第２トリプレクサ２４、電力分割部２５、充電部２６、制御信号分割部２７、観測機器２８及び観測信号合成部２９を備えている。なお、図４においては、充電部２６が供給する電力を矢印付き破線で、それ以外の信号等の流れを矢印付き実線で示している。 In the drill pipe 2B, which is a drill pipe for observation, the first power transmitting/receiving coil 21 and the second power transmitting/receiving coil 22 can be connected via the line 2c and the electronic circuit section 2d. The location and size of the electronic circuit portion 2d in the drill pipe 2B are not limited to those shown in FIG. The electronic circuit section 2d includes a first triplexer 23, a second triplexer 24, a power dividing section 25, a charging section 26, a control signal dividing section 27, an observation device 28, and an observation signal synthesizing section 29, as shown in FIG. there is In FIG. 4, the power supplied by the charging unit 26 is indicated by a dashed line with an arrow, and the flow of other signals and the like is indicated by a solid line with an arrow.

第１トリプレクサ２３は、第１送受電コイル２１から伝送された高周波電力と制御信号をそれぞれ電力分割部２５、制御信号分割部２７に伝送し、観測信号合成部２９から伝送された合成観測信号を観測信号として第１送受電コイル２１に伝送する。 The first triplexer 23 transmits the high-frequency power and the control signal transmitted from the first power transmitting/receiving coil 21 to the power dividing unit 25 and the control signal dividing unit 27, respectively, and the combined observation signal transmitted from the observation signal combining unit 29. It is transmitted to the first power transmitting/receiving coil 21 as an observation signal.

第１トリプレクサ２３は、例えば、図５に示すような素子を有する回路とすることができる。例えば、容量素子のＣ１が３．１ｎＦ、Ｃ２が１．１ｎＦ、Ｃ３が１．１ｎＦ、Ｃ４が３．１ｎＦ、Ｃ５が４７．８ｎＦ、Ｃ６が４９．４ｎＦ、Ｃ７が４７．８ｎＦ、Ｃ８が２．０ｎＦ、Ｃ９が０．８７ｎＦ、Ｃ１０が０．８７ｎＦ、Ｃ１１が２．０ｎＦ、Ｃ１２が１２．４ｎＦ、Ｃ１３が１３．２ｎＦ、Ｃ１４が１２．４ｎＦ、Ｃ１５が０．９１ｎＦ、Ｃ１６が０．２８ｎＦ、Ｃ１７が０．２８ｎＦ、Ｃ１８が０．９１ｎＦ、Ｃ１９が５．９ｎＦ、Ｃ２０が５．５ｎＦ、Ｃ２１が５．９ｎＦとし、誘導素子のＬ１が５μＨ、Ｌ２が１４μＨ、Ｌ３が４μＨ、Ｌ４が４μＨ、Ｌ５が４μＨ、Ｌ６が４μＨ、Ｌ７が４μＨ、Ｌ８が４μＨ、Ｌ９が４μＨ、Ｌ１０が４μＨ、Ｌ１１が４μＨとすると、端子２３Ａと端子２３Ｂ間、端子２３Ａと端子２３Ｃ間、端子２３Ａと端子２３Ｄ間では、、図６の曲線ｂ、ｃ、ｄに示すように、中心周波数をそれぞれ約３５０ｋＨｚ、約６５０ｋＨｚ、約８００ｋＨｚとする通過特性のＳパラメータを実現することができる。なお、第２トリプレクサ２４も、第１トリプレクサ２３と同様の回路とすることができる。 The first triplexer 23 can be, for example, a circuit having elements as shown in FIG. For example, the capacitance element C1 is 3.1 nF, C2 is 1.1 nF, C3 is 1.1 nF, C4 is 3.1 nF, C5 is 47.8 nF, C6 is 49.4 nF, C7 is 47.8 nF, C8 is 2 .0nF, C9 is 0.87nF, C10 is 0.87nF, C11 is 2.0nF, C12 is 12.4nF, C13 is 13.2nF, C14 is 12.4nF, C15 is 0.91nF, C16 is 0.28nF , C17 is 0.28 nF, C18 is 0.91 nF, C19 is 5.9 nF, C20 is 5.5 nF, C21 is 5.9 nF, and the inductor L1 is 5 μH, L2 is 14 μH, L3 is 4 μH, and L4 is 4 μH. , L5 is 4 μH, L6 is 4 μH, L7 is 4 μH, L8 is 4 μH, L9 is 4 μH, L10 is 4 μH, and L11 is 4 μH. In between, as shown by curves b, c, and d in FIG. 6, it is possible to realize S-parameters of pass characteristics with center frequencies of about 350 kHz, about 650 kHz, and about 800 kHz, respectively. The second triplexer 24 can also be a circuit similar to that of the first triplexer 23 .

よって、高周波電力、制御信号、観測信号の周波数をそれぞれ３５０ｋＨｚ、６５０ｋＨｚ、８００ｋＨｚとすると、端子２３Ａで重畳した高周波電力、制御信号、観測信号が、端子２３Ｂでは高周波電力、端子２３Ｃでは制御信号、端子２３Ｄでは観測信号にそれぞれ適切に切り分けられることが分かる。 Therefore, if the frequencies of the high-frequency power, the control signal, and the observation signal are 350 kHz, 650 kHz, and 800 kHz, respectively, the high-frequency power, the control signal, and the observation signal superimposed at the terminal 23A are the high-frequency power at the terminal 23B, and the control signal and the observation signal at the terminal 23C. It can be seen that 23D can be appropriately segmented into the observed signals.

電力分割部２５は、第１トリプレクサ２３から伝送された高周波電力の一部を分割して充電部２６に供与し、かつ、残りの高周波電力を第２トリプレクサ２４に伝送する。 The power dividing unit 25 divides a part of the high frequency power transmitted from the first triplexer 23 and supplies it to the charging unit 26 and transmits the remaining high frequency power to the second triplexer 24 .

電力分割部２５は、方向性結合器を用いることができる。電力分割部２５は、例えば、図７に示すような素子を有する回路とすることができる。例えば、容量素子のＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４が１８１ｎＦとし、誘導素子のＬ１とＬ３が２．２７μＨ、Ｌ２とＬ４が２．２８μＨとし、抵抗素子のＲが５０Ωとすると、高周波電力の周波数が３５０ｋＨｚで、端子２５Ａに入力された高周波電力の約１／１００が分割されて端子２５Ｂから出力され、残りの約９９／１００が端子２５Ｃから出力されるようにできる。分割される割合は、素子の定数を変えることによって変更することができる。 The power splitter 25 can use a directional coupler. The power divider 25 can be, for example, a circuit having elements as shown in FIG. For example, if the capacitive elements C1, C2, C3, and C4 are 181 nF, the inductive elements L1 and L3 are 2.27 μH, L2 and L4 are 2.28 μH, and the resistance element R is 50Ω, the frequency of the high-frequency power is At 350 kHz, about 1/100 of the high frequency power input to terminal 25A can be divided and output from terminal 25B, and the remaining about 99/100 can be output from terminal 25C. The division ratio can be changed by changing the constants of the elements.

下記表１は、１００段接続（伝送距離１ｋｍ）のドリルパイプ２Ａごとに１段のドリルパイプ２Ｂを接続したときの計算値を示したものである。１００段接続（伝送距離１ｋｍ）のドリルパイプ２Ａの伝送効率は、上記図３に示したデータに基づいて、－５ｄＢとした。海上又は地上の設備（伝送距離０ｋｍとして示す）からは１０００Ｗの高周波電力が出力されるものとした。ドリルパイプ多段接続体１の長さ（最大の伝送距離）は、１０ｋｍとした。ドリルパイプ２Ｂにおいて分割されて充電部２６に供与される電力の割合は、伝送距離が計６ｋｍまでは、伝送されて来た高周波電力の１／１００とし、伝送距離が計７ｋｍ、８ｋｍ、９ｋｍでは電力分割部２５の素子の定数を変えることで段々と大きくした。これは、伝送距離が計７ｋｍ、８ｋｍ、９ｋｍで分割されて充電部２６に供与される電力が少なくなり過ぎないようにしたためである。 Table 1 below shows calculated values when one drill pipe 2B is connected to every 100-stage connection (transmission distance of 1 km) drill pipe 2A. The transmission efficiency of the drill pipe 2A with 100-stage connection (transmission distance of 1 km) was set to -5 dB based on the data shown in FIG. High-frequency power of 1000 W was output from facilities on the sea or on the ground (shown as a transmission distance of 0 km). The length (maximum transmission distance) of the drill pipe multistage connection 1 was set to 10 km. The ratio of the power divided by the drill pipe 2B and supplied to the charging part 26 is 1/100 of the transmitted high-frequency power up to a total transmission distance of 6 km, By changing the constants of the elements of the power dividing unit 25, it was gradually increased. This is because the transmission distance is divided into a total of 7 km, 8 km and 9 km so that the power supplied to the charging unit 26 does not become too small.

下記表１において、入力高周波電力は、伝送距離１ｋｍごとに設けられるドリルパイプ２Ｂに伝送される高周波電力であり、出力高周波電力はドリルパイプ２Ｂから伝送される高周波電力であり、分割高周波電力は、分割されて充電部２６に供与される高周波電力である。 In Table 1 below, the input high-frequency power is the high-frequency power transmitted to the drill pipe 2B provided every 1 km of transmission distance, the output high-frequency power is the high-frequency power transmitted from the drill pipe 2B, and the divided high-frequency power is It is the high-frequency power that is divided and supplied to the charging unit 26 .

表１によると、ドリルパイプ多段接続体１の先端部及び途中の箇所において、少なくとも約６．５ｍＷが確保できている。 According to Table 1, at least about 6.5 mW can be secured at the tip and intermediate portions of the drill pipe multi-stage connector 1 .

充電部２６は、電力分割部２５から供与された高周波電力の一部の電力を蓄積する。 Charging unit 26 accumulates part of the high-frequency power supplied from power dividing unit 25 .

充電部２６は、詳細には、ＡＣＤＣコンバータ２６ａとＤＣＤＣコンバータ２６ｂと充電池２６ｃとで構成することができる。ＡＣＤＣコンバータ２６ａは、電力分割部２５から供与された高周波電力の一部を整流してＤＣ電圧の電力に変換する。ＤＣＤＣコンバータ２６ｂは、そのＤＣ電圧を所定の一定電圧に変換する。充電池２６ｃは、電力を蓄積する。 Specifically, the charging section 26 can be composed of an ACDC converter 26a, a DCDC converter 26b, and a rechargeable battery 26c. The ACDC converter 26a rectifies a portion of the high-frequency power supplied from the power divider 25 and converts it into DC voltage power. The DCDC converter 26b converts the DC voltage into a predetermined constant voltage. The rechargeable battery 26c stores power.

ＤＣＤＣコンバータ２６ｂは、ＡＣＤＣコンバータ２６ａからのＤＣ電圧の値がドリルパイプ２Ｂが設けられる箇所などの条件により大きく変わり得るので、可能な入力電圧が広いものが好ましく、また、降圧及び昇圧の両方が可能なものが好ましい。 The DCDC converter 26b preferably has a wide range of input voltages because the value of the DC voltage from the ACDC converter 26a can vary greatly depending on conditions such as the location where the drill pipe 2B is provided, and both step-down and step-up are possible. is preferred.

制御信号分割部２７は、充電部２６から電力が供給されて動作する。制御信号分割部２７は、第１トリプレクサ２３から伝送された制御信号の一部を分割して観測機器２８を制御し、かつ、残りの制御信号を第２トリプレクサ２４に伝送する。なお、第１トリプレクサ２３から伝送された制御信号の一部の分割には、第１トリプレクサ２３から伝送された制御信号が増幅されてからその一部が分割される場合も、増幅されないで一部が分割される場合も含まれる。また、残りの制御信号の第２トリプレクサ２４への伝送には、残りの制御信号が増幅されてから第２トリプレクサ２４に伝送される場合も、増幅されないで第２トリプレクサ２４に伝送される場合も含まれる。 The control signal dividing unit 27 operates by being supplied with power from the charging unit 26 . The control signal dividing unit 27 divides a part of the control signal transmitted from the first triplexer 23 to control the observation device 28 and transmits the remaining control signal to the second triplexer 24 . It should be noted that in the division of a portion of the control signal transmitted from the first triplexer 23, even if the control signal transmitted from the first triplexer 23 is amplified and then partially divided, a portion of the control signal transmitted from the first triplexer 23 is not amplified. is also included. Further, the remaining control signal may be transmitted to the second triplexer 24 after being amplified, or may be transmitted to the second triplexer 24 without being amplified. included.

制御信号分割部２７は、具体的には、制御信号増幅器２７ａ、制御信号分割器２７ｂ、制御信号復調器２７ｃ及び制御信号出力増幅器２７ｄを有している構成にすることができる。 Specifically, the control signal divider 27 can be configured to include a control signal amplifier 27a, a control signal divider 27b, a control signal demodulator 27c, and a control signal output amplifier 27d.

制御信号増幅器２７ａは、充電部２６から電力が供給されて動作する。制御信号増幅器２７ａは、第１トリプレクサ２３から伝送された制御信号を適切な振幅に増幅して制御信号分割器２７ｂに伝送する。 The control signal amplifier 27a is supplied with power from the charging section 26 to operate. The control signal amplifier 27a amplifies the control signal transmitted from the first triplexer 23 to an appropriate amplitude and transmits the amplified control signal to the control signal divider 27b.

制御信号分割器２７ｂは、制御信号増幅器２７ａにより増幅された制御信号の一部を分割して制御信号復調器２７ｃに伝送し、かつ、残りの制御信号を制御信号出力増幅器２７ｄに伝送する。制御信号分割器２７ｂは、電力分割部２５と同様に、方向性結合器を用いることができ、また、例えば、素子の定数は異なるが、図７に示したのと同様な回路構成とすることができる。 The control signal divider 27b divides a portion of the control signal amplified by the control signal amplifier 27a and transmits it to the control signal demodulator 27c, and transmits the remaining control signal to the control signal output amplifier 27d. The control signal splitter 27b can use a directional coupler like the power splitter 25. For example, the circuit configuration may be the same as that shown in FIG. 7, although the element constants are different. can be done.

制御信号復調器２７ｃは、充電部２６から電力が供給されて動作する。制御信号復調器２７ｃは、制御信号分割器２７ｂから伝送された制御信号の一部を復調して観測機器２８を制御する。 The control signal demodulator 27c is supplied with power from the charging section 26 to operate. The control signal demodulator 27c demodulates a part of the control signal transmitted from the control signal splitter 27b to control the observation equipment 28. FIG.

制御信号は、上記のとおり、間欠的に伝送されるが、間欠的に伝送される単位ごとにチャネル情報が付加されるようにすることができる。制御信号復調器２７ｃは、復調した後、自己のチャネルに一致すれば観測機器２８を動作させるようにすることができる。そうすると、ドリルパイプ多段接続体１において複数個所で観測機器２８を動作させて観測信号を取得する場合に、複数個の観測機器２８に対応する観測信号を時間軸上で各々を分けて伝送することができるようになる。なお、チャネルの数は、限定されるものではない。 As described above, the control signal is intermittently transmitted, and channel information can be added to each intermittently transmitted unit. After demodulation, the control signal demodulator 27c can operate the observation device 28 if it matches its own channel. Then, when observation signals are acquired by operating the observation devices 28 at a plurality of locations in the drill pipe multi-stage connection 1, the observation signals corresponding to the plurality of observation devices 28 can be separately transmitted on the time axis. will be able to Note that the number of channels is not limited.

制御信号出力増幅器２７ｄは、充電部２６から電力が供給されて動作する。制御信号出力増幅器２７ｄは、制御信号分割器２７ｂから伝送された残りの制御信号の電力を増幅して第２トリプレクサ２４に伝送する。 The control signal output amplifier 27d is supplied with power from the charging section 26 to operate. The control signal output amplifier 27 d amplifies the power of the remaining control signal transmitted from the control signal divider 27 b and transmits the amplified power to the second triplexer 24 .

なお、場合により、御信号増幅器２７ａ又は制御信号出力増幅器２７ｄのいずれかを省略することも可能である。 In some cases, either the control signal amplifier 27a or the control signal output amplifier 27d may be omitted.

観測機器２８は、充電部２６から電力が供給されて動作する。観測機器２８は、制御信号分割部２７により制御されて観測した情報を内部観測信号として観測信号合成部２９に伝送する。観測機器２８としては、ドリルパイプ多段接続体１自体の状態又は周囲の状態を観測する様々な観測機器（例えば、圧力、温度、回転、振動等を観測する各種センサーやカメラなど）が可能である。 The observation equipment 28 operates by being supplied with power from the charging section 26 . The observation device 28 is controlled by the control signal dividing unit 27 and transmits the observed information to the observation signal synthesizing unit 29 as an internal observation signal. As the observation device 28, various observation devices for observing the state of the drill pipe multi-stage connection 1 itself or the state of the surroundings (for example, various sensors and cameras for observing pressure, temperature, rotation, vibration, etc.) are possible. .

観測信号合成部２９は、充電部２６から電力が供給されて動作する。観測信号合成部２９は、観測機器２８から伝送された内部観測信号と第２トリプレクサ２４から伝送された観測信号と合成して合成観測信号を第１トリプレクサ２３に伝送する。 The observation signal synthesizing unit 29 operates by being supplied with power from the charging unit 26 . The observation signal synthesizing unit 29 synthesizes the internal observation signal transmitted from the observation device 28 and the observation signal transmitted from the second triplexer 24 and transmits the synthesized observation signal to the first triplexer 23 .

観測信号合成部２９は、具体的には、観測信号増幅器２９ａ、観測信号変調器２９ｂ、観測信号合成器２９ｃ及び観測信号出力増幅器２９ｄを有している構成にすることができる。 Specifically, the observation signal synthesizing section 29 can be configured to have an observation signal amplifier 29a, an observation signal modulator 29b, an observation signal synthesizer 29c, and an observation signal output amplifier 29d.

観測信号増幅器２９ａは、充電部２６から電力が供給されて動作する。観測信号増幅器２９ａは、第２トリプレクサ２４から伝送された観測信号を適切な振幅に増幅して観測信号合成器２９ｃに伝送する。 The observation signal amplifier 29a is supplied with power from the charging section 26 to operate. The observation signal amplifier 29a amplifies the observation signal transmitted from the second triplexer 24 to an appropriate amplitude and transmits it to the observation signal synthesizer 29c.

観測信号変調器２９ｂは、充電部２６から電力が供給されて動作する。観測信号変調器２９ｂは、観測機器２８から伝送された内部観測信号を変調して観測信号合成器２９ｃに伝送する。 The observation signal modulator 29b is supplied with power from the charging section 26 to operate. The observation signal modulator 29b modulates the internal observation signal transmitted from the observation instrument 28 and transmits it to the observation signal synthesizer 29c.

観測信号合成器２９ｃは、観測信号変調器２９ｂから伝送された内部観測信号と観測信号増幅器２９ａにより増幅された観測信号と合成して合成観測信号を観測信号出力増幅器２９ｄに伝送する。 The observation signal synthesizer 29c synthesizes the internal observation signal transmitted from the observation signal modulator 29b and the observation signal amplified by the observation signal amplifier 29a, and transmits the composite observation signal to the observation signal output amplifier 29d.

観測信号出力増幅器２９ｄは、充電部２６から電力が供給されて動作する。観測信号出力増幅器２９ｄは、観測信号合成器２９ｃから伝送された合成観測信号の電力を増幅して第１トリプレクサ２３に伝送する。 The observation signal output amplifier 29d is supplied with power from the charging section 26 and operates. The observation signal output amplifier 29 d amplifies the power of the combined observation signal transmitted from the observation signal combiner 29 c and transmits the amplified power to the first triplexer 23 .

なお、場合により、観測信号増幅器２９ａ又は観測信号出力増幅器２９ｄのいずれかを省略することも可能である。 In some cases, either the observation signal amplifier 29a or the observation signal output amplifier 29d can be omitted.

第２トリプレクサ２４は、電力分割部２５から伝送された高周波電力と制御信号分割部２７から伝送された制御信号を第２送受電コイル２２に伝送し、第２送受電コイル２２から伝送された観測信号を観測信号合成部２９に伝送する。 The second triplexer 24 transmits the high-frequency power transmitted from the power dividing unit 25 and the control signal transmitted from the control signal dividing unit 27 to the second power transmitting/receiving coil 22 . The signal is transmitted to the observed signal synthesizing section 29 .

このように、ドリルパイプ２Ｂにおいては、充電部２６は、常時伝送されてくる高周波電力の一部の電力を蓄積し、その電力を間欠的に動作する制御信号分割部２７、観測機器２８及び観測信号合成部２９に供給するので、間欠的に動作する制御信号分割部２７、観測機器２８及び観測信号合成部２９は、電力不足にならずに適切に動作することができる。 As described above, in the drill pipe 2B, the charging section 26 stores a part of the high-frequency power that is constantly transmitted, and uses the power to intermittently operate the control signal dividing section 27, the observation device 28, and the observation device 28. Since it is supplied to the signal synthesizing section 29, the intermittently operating control signal splitting section 27, observation device 28, and observation signal synthesizing section 29 can operate appropriately without running out of power.

従って、ドリルパイプ多段接続体１においては、ドリルパイプ２の継ぎ目において非接触で電力と制御信号と観測信号を伝送し、かつ、途中の必要な箇所で観測機器２８が容易に取り付けられるようにすることができる。 Therefore, in the drill pipe multi-stage connector 1, electric power, control signals and observation signals are transmitted in a non-contact manner at the joints of the drill pipes 2, and the observation equipment 28 can be easily attached at any necessary point along the way. be able to.

以上、本発明の実施形態に係るドリルパイプ多段接続体について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。 Although the drill pipe multistage connection body according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified within the scope of the claims. Various design modifications are possible.

１ ドリルパイプ多段接続体
２、２Ａ、２Ｂ ドリルパイプ
２ａ ドリルパイプ本体
２ａａ 第１端部
２ａｂ 第２端部
２ｂ 中空孔
２ｃ 線路
２ｄ 電子回路部
２１ 第１送受電コイル
２２ 第２送受電コイル
２３ 第１トリプレクサ
２４ 第２トリプレクサ
２５ 電力分割部
２６ 充電部
２６ａ ＡＣＤＣコンバータ
２６ｂ ＤＣＤＣコンバータ
２６ｃ 充電池
２７ 制御信号分割部
２７ａ 制御信号増幅器
２７ｂ 制御信号分割器
２７ｃ 制御信号復調器
２７ｄ 制御信号出力増幅器
２８ 観測機器
２９ 観測信号合成部
２９ａ 観測信号増幅器
２９ｂ 観測信号変調器
２９ｃ 観測信号合成器
２９ｄ 観測信号出力増幅器 Reference Signs List 1 drill pipe multistage connector 2, 2A, 2B drill pipe 2a drill pipe main body 2aa first end 2ab second end 2b hollow hole 2c line 2d electronic circuit section 21 first power transmitting/receiving coil 22 second power transmitting/receiving coil 23 second 1 Triplexer 24 Second Triplexer 25 Power Divider 26 Charger 26a ACDC Converter 26b DCDC Converter 26c Rechargeable Battery 27 Control Signal Divider 27a Control Signal Amplifier 27b Control Signal Divider 27c Control Signal Demodulator 27d Control Signal Output Amplifier 28 Observation Equipment 29 Observation signal synthesis unit 29a Observation signal amplifier 29b Observation signal modulator 29c Observation signal synthesizer 29d Observation signal output amplifier

Claims (7)

第１端部に第１送受電コイルが設けられ、第２端部に第２送受電コイルが設けられたドリルパイプが多段接続され、隣接する該ドリルパイプ間では、非接触で前記第１送受電コイルに前記第２送受電コイルから高周波電力と制御信号が伝送され、前記第１送受電コイルから前記第２送受電コイルに観測信号が伝送されるドリルパイプ多段接続体であって、
多段接続された前記ドリルパイプは、少なくとも１個の観測用ドリルパイプを含んでおり、
該観測用ドリルパイプは、前記第１送受電コイルと前記第２送受電コイルの間に、第１トリプレクサ、第２トリプレクサ、電力分割部、充電部、制御信号分割部、観測機器及び観測信号合成部を備えており、
前記第１トリプレクサは、前記第１送受電コイルから伝送された前記高周波電力と前記制御信号をそれぞれ前記電力分割部、前記制御信号分割部に伝送し、前記観測信号合成部から伝送された合成観測信号を前記観測信号として前記第１送受電コイルに伝送し、
前記電力分割部は、前記第１トリプレクサから伝送された前記高周波電力の一部を分割して前記充電部に供与し、かつ、残りの前記高周波電力を前記第２トリプレクサに伝送し、
前記充電部は、前記電力分割部から供与された前記高周波電力の前記一部を充電し、
前記制御信号分割部は、前記充電部から電力が供給され、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号の一部を分割して前記観測機器を制御し、かつ、残りの前記制御信号を前記第２トリプレクサに伝送し、
前記観測機器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割部により制御されて観測した情報を内部観測信号として前記観測信号合成部に伝送し、
前記観測信号合成部は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号と前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記第１トリプレクサに伝送し、
前記第２トリプレクサは、前記電力分割部から伝送された前記高周波電力と前記制御信号分割部から伝送された前記制御信号を前記第２送受電コイルに伝送し、前記第２送受電コイルから伝送された前記観測信号を前記観測信号合成部に伝送するドリルパイプ多段接続体。 Drill pipes having a first power transmitting/receiving coil provided at a first end and a second power transmitting/receiving coil provided at a second end are connected in multiple stages. A drill pipe multi-stage connection in which high-frequency power and a control signal are transmitted from the second power transmission/reception coil to the power reception coil, and an observation signal is transmitted from the first power transmission/reception coil to the second power transmission/reception coil,
The drill pipes connected in multiple stages include at least one observation drill pipe,
The observation drill pipe includes a first triplexer, a second triplexer, a power splitter, a charging part, a control signal splitter, an observation device, and an observation signal synthesizer between the first power transmission/reception coil and the second power transmission/reception coil. and
The first triplexer transmits the high-frequency power and the control signal transmitted from the first power transmitting/receiving coil to the power dividing unit and the control signal dividing unit, respectively, and transmits the synthesized observation transmitted from the observation signal synthesizing unit. transmitting a signal as the observation signal to the first power transmitting/receiving coil;
The power dividing unit divides a portion of the high-frequency power transmitted from the first triplexer and supplies it to the charging unit, and transmits the remaining high-frequency power to the second triplexer,
the charging unit charges the part of the high-frequency power supplied from the power dividing unit;
The control signal dividing unit is supplied with power from the charging unit and divides a part of the control signal transmitted from the first triplexer to control the observation equipment, and divides the remaining control signal into the transmit to the second triplexer;
The observation device is supplied with power from the charging unit and is controlled by the control signal division unit to transmit information observed as an internal observation signal to the observation signal synthesis unit;
The observation signal synthesizing section is supplied with power from the charging section, and synthesizes the internal observation signal transmitted from the observation device and the observation signal transmitted from the second triplexer to generate the combined observation signal. 1 to the triplexer,
The second triplexer transmits the high-frequency power transmitted from the power dividing unit and the control signal transmitted from the control signal dividing unit to the second power transmitting/receiving coil, and transmits the control signal transmitted from the second power transmitting/receiving coil. and a drill pipe multi-stage connector for transmitting the observation signal to the observation signal synthesizing section. 請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体において、
前記制御信号分割部は、制御信号増幅器、制御信号分割器及び制御信号復調器を有しており、
前記制御信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号を増幅して前記制御信号分割器に伝送し、
前記制御信号分割器は、前記制御信号増幅器により増幅された前記制御信号の前記一部を分割して前記制御信号復調器に伝送し、かつ、残りの前記制御信号を前記第２トリプレクサに伝送し、
前記制御信号復調器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された前記制御信号の前記一部を復調して前記観測機器を制御するドリルパイプ多段接続体。 In the drill pipe multistage connector according to claim 1,
The control signal splitting unit has a control signal amplifier, a control signal splitter and a control signal demodulator,
the control signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the control signal transmitted from the first triplexer, and transmits the amplified control signal to the control signal splitter;
The control signal splitter splits the part of the control signal amplified by the control signal amplifier and transmits it to the control signal demodulator, and transmits the remaining control signal to the second triplexer. ,
The control signal demodulator is supplied with power from the charging unit, demodulates the part of the control signal transmitted from the control signal splitter, and controls the observation equipment. 請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体において、
前記制御信号分割部は、制御信号分割器、制御信号復調器及び制御信号出力増幅器を有しており、
前記制御信号分割器は、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号の前記一部を分割して前記制御信号復調器に伝送し、かつ、残りの前記制御信号を前記制御信号出力増幅器に伝送し、
前記制御信号復調器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された前記制御信号の前記一部を復調して前記観測機器を制御し、
前記制御信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された残りの前記制御信号を増幅して前記第２トリプレクサに伝送するドリルパイプ多段接続体。 In the drill pipe multistage connector according to claim 1,
The control signal splitter has a control signal splitter, a control signal demodulator, and a control signal output amplifier,
The control signal divider divides the portion of the control signal transmitted from the first triplexer, transmits the portion to the control signal demodulator, and transmits the remaining control signal to the control signal output amplifier. death,
The control signal demodulator is supplied with power from the charging unit and demodulates the part of the control signal transmitted from the control signal splitter to control the observation device;
The control signal output amplifier receives power from the charging unit, amplifies the remaining control signal transmitted from the control signal splitter, and transmits the remaining control signal to the second triplexer. 請求項１に記載のドリルパイプ多段接続体において、
前記制御信号分割部は、制御信号増幅器、制御信号分割器、制御信号復調器及び制御信号出力増幅器を有しており、
前記制御信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第１トリプレクサから伝送された前記制御信号を増幅して前記制御信号分割器に伝送し、
前記制御信号分割器は、前記制御信号増幅器により増幅された前記制御信号の前記一部を分割して前記制御信号復調器に伝送し、かつ、残りの前記制御信号を前記制御信号出力増幅器に伝送し、
前記制御信号復調器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された前記制御信号の前記一部を復調して前記観測機器を制御し、
前記制御信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記制御信号分割器から伝送された残りの前記制御信号を増幅して前記第２トリプレクサに伝送するドリルパイプ多段接続体。 In the drill pipe multistage connector according to claim 1,
The control signal splitting unit has a control signal amplifier, a control signal splitter, a control signal demodulator, and a control signal output amplifier,
the control signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the control signal transmitted from the first triplexer, and transmits the amplified control signal to the control signal splitter;
The control signal splitter splits the part of the control signal amplified by the control signal amplifier, transmits the part to the control signal demodulator, and transmits the remaining control signal to the control signal output amplifier. death,
The control signal demodulator is supplied with power from the charging unit and demodulates the part of the control signal transmitted from the control signal splitter to control the observation device;
The control signal output amplifier receives power from the charging unit, amplifies the remaining control signal transmitted from the control signal splitter, and transmits the remaining control signal to the second triplexer. 請求項１～４のいずれか１項に記載のドリルパイプ多段接続体において、
前記観測信号合成部は、観測信号増幅器、観測信号変調器及び観測信号合成器を有しており、
前記観測信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号を増幅して前記観測信号合成器に伝送し、
前記観測信号変調器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号を変調して前記観測信号合成器に伝送し、
前記観測信号合成器は、前記観測信号変調器から伝送された前記内部観測信号と前記観測信号増幅器により増幅された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記第１トリプレクサに伝送するドリルパイプ多段接続体。 In the drill pipe multistage connector according to any one of claims 1 to 4,
The observed signal synthesizing unit has an observed signal amplifier, an observed signal modulator, and an observed signal synthesizer,
the observation signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the observation signal transmitted from the second triplexer, and transmits the amplified observation signal to the observation signal combiner;
the observation signal modulator is supplied with power from the charging unit, modulates the internal observation signal transmitted from the observation device, and transmits the modulated internal observation signal to the observation signal synthesizer;
The observation signal synthesizer is a drill pipe that synthesizes the internal observation signal transmitted from the observation signal modulator and the observation signal amplified by the observation signal amplifier, and transmits the synthesized observation signal to the first triplexer. Multistage connection body. 請求項１～４のいずれか１項に記載のドリルパイプ多段接続体において、
前記観測信号合成部は、観測信号変調器、観測信号合成器及び観測信号出力増幅器を有しており、
前記観測信号変調器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号を変調して前記観測信号合成器に伝送し、
前記観測信号合成器は、前記観測信号変調器から伝送された前記内部観測信号と前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記観測信号出力増幅器に伝送し、
前記観測信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測信号合成器から伝送された前記合成観測信号を増幅して前記第１トリプレクサに伝送するドリルパイプ多段接続体。 In the drill pipe multistage connector according to any one of claims 1 to 4,
The observed signal synthesizing unit has an observed signal modulator, an observed signal synthesizer, and an observed signal output amplifier,
the observation signal modulator is supplied with power from the charging unit, modulates the internal observation signal transmitted from the observation device, and transmits the modulated internal observation signal to the observation signal synthesizer;
the observation signal combiner combines the internal observation signal transmitted from the observation signal modulator and the observation signal transmitted from the second triplexer, and transmits the combined observation signal to the observation signal output amplifier;
The observation signal output amplifier is supplied with power from the charging section, and a drill pipe multi-stage connector for amplifying the combined observation signal transmitted from the observation signal synthesizer and transmitting the same to the first triplexer. 請求項１～４のいずれか１項に記載のドリルパイプ多段接続体において、
前記観測信号合成部は、観測信号増幅器、観測信号変調器、観測信号合成器及び観測信号出力増幅器を有しており、
前記観測信号増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記第２トリプレクサから伝送された前記観測信号を増幅して前記観測信号合成器に伝送し、
前記観測信号変調器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測機器から伝送された前記内部観測信号を変調して前記観測信号合成器に伝送し、
前記観測信号合成器は、前記観測信号変調器から伝送された前記内部観測信号と前記観測信号増幅器により増幅された前記観測信号と合成して前記合成観測信号を前記観測信号出力増幅器に伝送し、
前記観測信号出力増幅器は、前記充電部から電力が供給され、前記観測信号合成器から伝送された前記合成観測信号を増幅して前記第１トリプレクサに伝送するドリルパイプ多段接続体。 In the drill pipe multistage connector according to any one of claims 1 to 4,
The observation signal synthesizing unit has an observation signal amplifier, an observation signal modulator, an observation signal synthesizer, and an observation signal output amplifier,
the observation signal amplifier is supplied with power from the charging unit, amplifies the observation signal transmitted from the second triplexer, and transmits the amplified observation signal to the observation signal combiner;
the observation signal modulator is supplied with power from the charging unit, modulates the internal observation signal transmitted from the observation device, and transmits the modulated internal observation signal to the observation signal synthesizer;
The observation signal combiner combines the internal observation signal transmitted from the observation signal modulator and the observation signal amplified by the observation signal amplifier, and transmits the combined observation signal to the observation signal output amplifier;
The observation signal output amplifier is supplied with power from the charging section, and a drill pipe multi-stage connector for amplifying the combined observation signal transmitted from the observation signal synthesizer and transmitting the same to the first triplexer.

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