DE3331448A1

DE3331448A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen eines bohrloches

Info

Publication number: DE3331448A1
Application number: DE19833331448
Authority: DE
Inventors: Anthony William Leckhampton Cheltenham Russel; Michael King Prestbury Cheltenham Russell
Original assignee: Nl Sperry Sun Inc Stafford Tex; Sperry Sun Inc; NL Sperry Sun Inc
Current assignee: Baroid Technology Inc
Priority date: 1982-09-11
Filing date: 1983-08-31
Publication date: 1984-03-15
Also published as: NL8303133A; CA1199113A; JPH0457963B2; AU1854783A; FR2532989B1; FR2532989A1; NO164431B; JPS5968610A; NO833236L; NO164431C; US4507958A

Description

BESCHREIBUNG:

- C-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung eines Bohrloches nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die räumliche Vermessung des Weges eines Bohrloches wird üblicherweise aus einer Reihe von Werten des Azimutalwinkels und des Neigungswinkels abgeleitet, die entlang der Längsabmessung des Bohrloches aufgenommen werden. Messungen, mit denen die Werte dieser beiden Winkel ermittelt werden können, erfolgen an aufeinanderfolgenden Stellen entlang des Bohrloches, wobei die Entfernungen zwischen benachbarten Stellen genau bekannt sind.

In Bohrlöchern, in denen das erdmagnetische Feld durch das Vorliegen des Bohrloches selbst nicht verändert wird, können Messungen der Komponenten des Gravitations- und des magnetischen Feldes der Erde in Richtung der gehäusefesten Achsen dazu verwendet werden, Werte für den Azimutalwinkel und den Neigungswinkel zu erhalten. Der Azimutalwinkel wird dabei bezüglich einer erdfesten magnetischen Bezugsrichtung, beispielsweise der magnetischen Nordrichtung gemessen. Wo jedoch das erdmagnetische Feld durch die lokalen Bedingungen im Bohrloch modifiziert wird, wenn beispielsweise das Bohrloch mit einer Stahlauskleidung versehen ist, können magnetische Messungen nicht mehr zur Bestimmung des Azimutalwinkels bezüglich einer erdfesten Referenzrichtung verwendet werden. In diesen Fällen muß ein Gyroskop eingesetzt werden.

Zu diesem Zwecke sind verschiedene Gyroskopinstrumente entwickelt worden. Sie arbeiten bei Neigungswinkeln unterhalb einem bestimmten Wert zur Zufriedenheit. Bei Neigungs-35

-2-

winkeln über 60 gegenüber der Vertikalen jedoch ergeben sich zunehmend ungenauere Vermessungen, wenn die Neigungswinkel wachsen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es_f ein Vermessungsverfahren der Eingangs genannten Art sowie eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben, mit denen bei jedem Neigungswinkel sehr genaue Vermessungen möglich sind und welche insbesondere den Einsatz von Gyroskopeinheiten gestatten, die keine beweglichen Teile aufweisen und sehr genau und verläßlich sind.

Diese Aufgabe wird/ was das Verfahren angeht, durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 7 angegeben.

Die Aufgabe wird, was die Vorrichtung angeht, durch die im Kennzeichen des Anspruchs 8 beschriebene Erfindung gelöst; vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 9 bis 12 angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert; es zeigt: 25

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht des Vermessung sinstrumentes, dessen Gehäuse im Schnitt dargestellt ist;

Fig. 2 eine Schemadarstellung, in der eine Transformation zwischen zwei Sätzen von Bezugsachsen dargestellt ist;

Fign. 3-5 Diagramme, welche verschiedene Stufen der in Fig.3 gezeigten Transformation darstellen.

-3-

■4

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Instrument umfaßt innerhalb eines Gehäuses 10, dessen Längsachse im Betrieb mit der Bohrungsachse zusammenfällt, eine dreiachsige Geschwindigkeits-Gyroskopeinrichtung 12, die auf einer umlaufenden Welle 14 montiert ist. Diese verläuft entlang der Längsachse des Gehäuses 10 und ist mit einem oberen, einem mittleren und einem unteren Lager 16, 18 bzw. 20 versehen, welche von einem oberen, einem mittleren bzw. einem unteren Lagerträger 17, 19 bzw. 21 gehalten werden. Die Gyroskopeinrichtung 12 vereinigt in sich drei Geschwindigkeitsgyros, beispielsweise Laser-Gyros, deren Meßachsen entlang der Längsachse des Gehäuses (Z-Achse) und zwei aufeinander senkrecht stehenden Achsen (X-Achse und Y-Achse), die in einer Ebene senkrecht zur Längsachse liegen, ausgerichtet sind. Die Welle 14 ist außerdem mit einem Drehmomentmotor 22 versehen, der auf ein Eingangssignal hin die Welle 14 innerhalb des Gehäuses 10 in Umlauf versetzt. Das Instrument vereinigt außerdem in sich eine Schwerkraft-Sensoreinheit 24, welche drei Beschleunigungsmesser umfaßt. Diese sind an der Welle 14 so montiert, daß ihre Meßachsen parallel zu den Achsen der Geschwindigkeitsgyros angeordnet sind. Bei einer Abwandlung dieser Ausführungsform umfaßt die Schwerkraft-Sensoreinheit 24 nur zwei Beschleunigungsmesser, deren Achsen entlang zwei senkrecht aufeinanderstellenden Richtungen angeordnet sind.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Bohrloch 80 sowie verschiedene Bezugsachsen, gegenüber denen die Orientierung des Bohrloches 80 ausgedrückt werden kann. Diese Achsen umfassen einen Satz von erdfesten Achsen ON, OE und OV. Hierbei ist OV senkrecht nach unten, ON ist genau Norden und OE ist genau Osten. Bei einem Satz gehäusefester Achsen OX, OY und OZ liegt OZ entlang der lokalen Richtung des Bohrlochs an der Meßstation und OX und OY liegen in

000 IHHU

ο ο η

-S

einer Ebene senkrecht zu dieser Richtung. Der Satz erdfester Achsen kann durch die nachfolgenden drei Drehungen im Uhrzeigersinn in den Satz gehäuse fester Achsen verdreht werden:

1) Drehung um die Achse OV durch den azimutalen Winkel "ψ , wie in Fig. 3 gezeigt;

2) Drehung um die Achse OE um den Neigungswinkel Θ, wie in Fig. 4 gezeigt;

3) Drehung um die Achse OZ um den hochseitigen Winkel 0, wie in Fig. 5 gezeigt.

Die Vektortransformation zwischen dem erdfixierten Achsensatz ON, OE und OV und dem gehäusefesten Achsensatz OX, OY und OZ können durch folgende Matrix-Operator-Gleichung ausgedrückt werden:

	^ϋχ,γ,ζ ■ =	{0 H	0	0
wobei {"ψ-} =	cos-ψ	sin -ψ	1	0
	-sin "ψ	cost	0	1
	0	0	sin0'	-sin©
i«l -	COS©	COS0	0
	0	0	cosQ
	sinQ		0
{0} -	COS0	0
	-sin0	1
	0

— 5""

Hierbei sind U , ϋ_γ

und U_z Einheitsvektoren in den ge

häusefesten Achsenrichtungen OX, OY und OZ; UL·, U₁

JN

UL·. sind Einheitsvektoren in den erdfesten Achsenrichtungen ON, OE und OV.

Diese Transformation kann auch mittels des Satzes der Richtungskosinusse 1 ,m ,n für die

x,y,z χ,γ,ζ x,y,z

Einheitsvektoren entlang der gehäusefesten Achsenrichtungen gegenüber den erdfesten Achsenrichtungen wie folgt ausgedrückt werden:

L^uz

Somit ergibt sich

L ζ

_ Z

m.

η.

n.

25 Wendet man den Operator auf den Erdgravitationsvektor g an, so ergibt sich

oder

Sx"	= -COS0.	t}	Ό "
Sy	= sin0.		O
^gz_	= cos©.	sine	_s_
S_x		sine	• g
Sy	g	• g
S-7

hierbei sind g , g _T und g„ die Gravitationskomponenten entlang der gehäusefesten Achsenrichtungen OX, OY und OZ.

Es ist allgemeine Praxis, daß die Ergebnisse einer Bohrlochvermessung in Form einer Wertfolge des azimutalen Winkels "df und des Neigungswinkels Θ, die entlang der Längserstreckung des Bohrloches aufgenommen werden, ausgedrückt werden. Es ist jedoch auch möglich, diese Resultate in Form einer Reihe kartesischer Koordinaten-

^O werte auszudrücken, die gegenüber den erdfesten Achsen ON, OE und OV gemessen v/erden, wobei der Ursprung 0 sich am Beginn des Laufes, d.h. am Bohrungskopf, befindet. Die Positionskoordinaten bezüglich dieser Achsen werden als Breite (latitude), Abweitung (departure) und echte vertikale Tiefe (true vertical depht) bezeichnet.

Bei einem Vermessungslauf wird das Instrument entlang des Weges des Bohrloches, beginnend mit dem Bohrungskopf _} und zurück bewegt, so daß sowohl der Ausgangspunkt als auch der Endpunkt des Laufes sich am Ursprung der Positionskoordinaten des Bohrloches befinden. Zu Beginn des Laufes, wenn sich das Instrument am Bohrungskopf befindet, werden die Komponenten g _v, g „ und g „ des Erdgravitationsvek-

Oa. Ox O Δ

tors g durch die Beschleunigungsmesser der Gravitationssensoreinheit 24 gemessen und die gemessenen Werte werden aufgezeichnet. Während des Laufes werden die Ausgangsimpulse der Geschwindigkeitsgyros, deren Ausgangssignale proportional zu den integrierten Drehgeschwindigkeiten um die Achsen der Gyros sind,gezählt. In aufeinanderfolgenden Zeitintervallen £t von beispielsweise einer Sekunde werden die Zählwerte C.._vf C.„, und C..„ der drei Gyros

MX' MY MZ ·*

an eine Aufzeichnungseinrichtung an der Oberfläche übermittelt. Jede Position des Instrumentes, bei welcher die Zählwerte an die Oberfläche übermittelt werden, kann 35

als "Vermessungsstation" bezeichnet werden. Die Zeit t = ίέ. it und die Länge des durchquerten Weges wird an der Oberfläche zusammen mit den Zählwerten ^C _MX/ C_My C_M7 aufgezeichnet.

Diese Werte können dann dazu verwendet werden,mittels einer geeigneten Rechnerschaltung an der Oberfläche verschiedene Rechnungen durchzuführen. Fünfundzwanzig getrennte Rechnungen können für jede Vermessungsstation mit Ausnahme der ersten Vermessungsstation durchgeführt werden. Diese Rechnungen erfolgen unter Verwendung der Meßdaten, die für diese Station erhalten wurden sowie von Meßdaten und errechneten Daten, die für die vorhergehende Vermessungsstation erhalten wurden,sowie von den bekannten Tangential- und Radialkomponenten (O„_m und £?„„ des Rotationsgeschwindigkeitsvektors der Erde in der entsprechenden geographischen Breite 3.

Diese Rechnungen sehen für die Station k wie folgt aus: 20

⁼ ^ω ET
(^c> "⁰EZk ^

Cd) St₁₁« v t_k-1

(^e) ^{δ 1}XCk

(f) S

^SrZCk

1) - ^SrXCk-ⁿ

XCk-ⁿx(k-1)

-43-Cd) Sn₃^ = ^^rxck-^mx(k-i) "^SrYCk^ax(k-1)

OO S

CD S

(m) S n_yk

^{(n) Sl}zk ^=SrYCk'ⁿz(k-1) " ^SrZCk"^mz(k-i)

(o) 5i_zk - ⁵¹¹ZCk-¹ZCk-D * ^SrXCk"ⁿz(k-D 10

tö ^{Sn = Sr}XCk^smz(k-1) ""⁵¹⁵¹

= ¹XCk-I)

Cr)

³¹Xk= ⁿx(k-1) ^+Bnxk

yk

(u) 8

^+Slzk

^^x^ ^{111 m}z(k-D ^+Smzk

^mz(kD ^+Sm

ⁿzk⁼ⁿz(k-1) ^+Snzk

Oben bedeuten (C_1n-., Ο,«,,., C_Mr,,. 1 und

{^CMK(k-D, ^CMY(k-1), ^CMZ(k-1)} ^die Zählwerte, die in der Station k und an der vorhergehenden Station k-1 erhalten wurden= t, und t -. sind die Zeiten, zu denen sich das Instrument an diesen Stationen befand. ^l_xk,_yk,_zk/rnxk.,_ykfzk/

/β Ο * * tr * » »« ty _{v v}

ⁿxk,yk,zk] ^und J¹X(k-1),y(k-1),ζ(k-1), ^mx(k-1),y(k-1),z(k-1), ⁿx(k-1) ,y (k-1.) ,z (k-1 )J sind die Richtungskosinussätze an diesen Stationen und {^EXk,⁰⁵EYk ^EZk] ^{sind die Kom}P^{onenten des} Rotationsgeschwindigkeitsvektors der Erde in den gehäusefesten Achsenrichtungen.

Die folgenden Rechnungen werden bezüglich der ersten Vermessungsstation unter Verwendung der an dieser Station gewonnenen Meßdaten ausgeführt:

(a) t_Q = 0 (bzw. bekannt)

S^ =

- - Ό

(°) ^CMX ^{= C}MY = ^cjyi2 ⁼ 0 (bzw. bekannt)

(el) 1_χ0 = cos o<

^{(e) m}x0 (f) η_χ0 = (-

(g) l„_n = -sin (h)

^{(i) n}y0 = <S_oY.)/g

(O) I₂₀

(k) m_z0

(D n_z0

Hierbei wird oi-ein willkürlicher Wert nahe beim Wert des anfänglichen Orientierungswinkels ( 0 +Ύ*) zugeordnet.

\_ xO,yO, zO, ^mx0,y0,z0, 'ⁿx0,y0,20j ist der anfängliche

Richtungskosinussatz. 35

333U48

rä Λ * .-. _ö

Der anfängliche Richtungskosinussatz sollte idealerweise so aussehen/ daß die gehäusefesten Achsen entlang der Richtungen der erdfesten Achsen liegen. Dann gilt:

1.

m.

to

"20

m.

η.

1 _

In der Praxis sind die gehäusefesten Achsen des Instrumentes nicht auf den erdfesten Achsensatz zu Beginn der Bewegung ausgerichtet. Es ist daher erforderlich, den anfänglichen -^5 Satz von Richtungskosinussen zu bestimmen. Die drei Beschleunigungsmesser mit ihren Meßachsen entlang der gehäusefesten Richtungen liefern Anfangswerte für die Komponenten des Erdgravitationsvektors g. Der anfängliche Richtungskosinussatz kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

cos0.cosQ.cos^~sin0.sinf

-cos0sinÖl ι sin0.sInO

DOS©

Hierbei ist sinQ =

(s_oY)²]V

cosO = (s, „) / σ ^xsoZ' / ⁶

30 sin0 = (g_oY) /

- -(g_oX)/

|2)4

Hierbei ist

-11-

/λ-

Der Anfangswert des Azimutalwinkels If" ist keine Funktion der Anfangswerte der Gravitationskomponenten. Der Anfangssatz der Richtungskosinusse wird daher für variierende Werte von "ψ nach den oben mit Ziffer 2 bezeichneten Rechnungen errechnet. Die verschiedenen Inkrementalrechnungen, die oben mit Ziffer 1 bezeichnet sind, werden für jeden derartigen Satz zusammen mit der zusätzlichen Inkrementalsummation durchgeführt:

I = £(m_x · S C^ + m_y .</C_MY + m_z . S C^) s, t

Diese Summation stellt das Integral (W_M/_OE · ^t dar,

wobei (O„_/OF die errechnete scheinbare Inertial-Drehge-

schwindigkeit des Instrumentes um die Erdrichtung OE ist. 15

Die tatsächliche Inertial-Drehgeschwindigkeit des Instru-

um die
mentes/OE-Richtung kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

^ωΐ/0Ε

hierbei ist (*? , die Erdroationsgeschwindigkeit um OE und W / ist die Drehgeschwindigkeit des Instrumentes

um OE aufgrund der Durchquerung des Weges S. 25

Da ^ω _Ε/_0Ε = 0 ^ist' ergibt sich:

Da weiterhin der Ausgangs- und der Endpunkt der Bewegung der gleiche ist, gilt:

S S/In-Run S/Out-Run

somit Γ _f,, , C₊ _ _n gilt J^wI/OE-^&t - °

Diese Rechnungen werden mit variiertem Winkel "ψ* durchgeführt, bis sich die Summation I=O ergibt, wenn die gemessenen Geschwindigkeitskomponenten gleich den errechneten Komponenten der echten Inertialgeschwindigkeiten des so ermittelten Weges sind.

Die Positionskoordinaten des Weges des Bohrloches gegenüber einem erdfesten Achsensatz mit Ursprung am Ausgangsund Endpunkt des Laufes werden folgendermaßen errechnet:

BREITE

ABWEITUNG = %-^i^DEP)

ECHTE VERTIKALE LIEFE = ^I^VD)

wobei

$ (LAT) I₂ . S s

£ (DEP) m_z . £s -

£^{(WD) = n}z · ^6s

Die Vermessungsresultate lassen sich auch als Reihe von Werten des Azimutalwinkels TV" und des Neigungswinkels θ ausdrücken, die aus diesen Koordinaten errechnet werden.

Alle oben beschriebenen Rechnungen gelten, wenn der gyrofeste Achsensatz mit einem gehäusefesten Achsensatz zusammenfällt. In der Praxis ist jedoch die Gehäusemechanik vorzugsweise so, daß die gyro-feste Z-Achse mit der Längsachse des Gehäuses zusammenfällt und daß die gyro-festen X- und Y-Achsen in einer Plattform liegen, deren Rollen um die OZ-Achse mittels des Drehmomentenmotors 22 gesteuert werden kann. Die Fähigkeit, das Rollen dieser Plattform um die OZ-Achse zu steuern, wobei als Steuerfunktion die

_QF- gemessene Geschwindigkeit um diese Achse verwendet wird,

-13-

macht die Verwendung von Techniken möglich, welche den Saklierfaktorfehler in 6l?_mz minimalisiert und Fehler reduzieren, die auf den Datenfehlern in^? und CJ. be₄

JyLX MY

ruhen.

Beim oben beschriebenen Vermessungsverfahren ist die vitations-Sensoreinheit, welche drei Beschleunigungsmesser umfaßt, innerhalb des Instrumentengehäuses montiert und wird mit dem Vermessungsinstrumentes während des Vermes-

IQ sungsvorganges entlang dem Bohrloch bewegt. Dies erfordert jedoch, daß die Gravitations-Sensoreinheit so klein ist, daß sie in das Gehäuse paßt und außerdem die widrigen Bedingungen unten im Bohrloch, insbesondere auch, was die Temperatur angeht,auszuhalten imstande ist. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist daher die Gravitations-Sensoreinheit vom Vermessungsinstrument getrennt und wird nur zur anfänglichen Bezugsausrichtung an der

in Oberfläche verwendet, wird aber nicht/das Bohrloch mit hinuntergenommen. Dieses Verfahren weist einige Vorteile auf, da die getrennte Gravitations-Sensoreinheit nicht die strengen Anforderungen bezüglich Größe und Temperatur erfüllen muß. Das unten im Bohrloch befindliche Vermessungsinstrument wird so robuster, da eine sich unten im Loch befindliche Beschleunigungsmesser-Einheit nicht mehr benötigt wird. Bei beiden Verfahren jedoch werden die Beschleunigungsmesser nur für die anfängliche Ausrichtung (In-Loch-Bezugsausrichtung) verwendet, solange das Vermessungsinstrument gegenüber dem erdfesten Bezugsrahmen stationär ist.
30

Theoretischer Hintergrund

Zur Zeit t ist der Einheitsvektorensatz im gehäusefesten Achsensatz OX, OY und OZ ( U , ÜL, U₁₇) . Dieser Satz verdreht sich in einen Einheitsvektorensatz mit den Achsen OX¹,

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OY' und OZ¹ nach der Zeit &t mittels einer Rotation lO = 65„.ü_v+ W .Ü_v +CO_.ü„. Somit wird ein Vektor V im

X λ χ χ Δ Δ

sich drehenden Rahmen nach der Zeit £t aufgrund der Rotation des Rahmens nur dann zum Vektor V , wenn V = V + St . (6OxV) .

Wenn der Richtungskosinussatz für V bezüglich der Achsen OX, OY und OZ (l,m,n) ist und der Richtungskosinussatz für V' gegenüber den Achsen OX, OY und OZ (I¹, m', n¹) ist, dann gilt:

l'.tJ_x + m'.Ü_y + n',ü₇ = l,ü_Y + m.ü_v + n.U, + (Sr_x.U_{x +}Sr_y.ü_y +Sr_z.U_z)x(i.U_{x + m}.U_y + n.U_z) wobei 8r_x=u3_x.St, Sr_yBWy,St,-«r_z-«_z.St Somit ergibt sich:

^- "" -L ~ ο 1 '— ο T"y ,n-o Vr₇. m

m^e-m=gm =Sr_z.l-gr_x.n

n« - η =gn ^g τ_χ.τα - g r_y.l

Wie oben für die Verarbeitung der während einer Vermessung erhaltenen Daten beschrieben, werden Inkrementalrechnungen ausgeführt, um kontinuierlich die Werte der Richtungskosinusse der Einheitsvektoren in den gehäusefesten Richtungen gegenüber den gehäusefesten Achsen ON, OE und OV aufzufrischen:

l_xyz -1(Sl_x^₂) + l_x0,_y0,₂0

s,t s,t

^m _X0,y0,z0

"X,y,z ~*-^ⁿx,y,z^} ^{+ n}x0,y0,z0

⁸^ -15-

1 Die Inkrementalwerte, welche einer xnkrementalen Zeitveränderung (jt und einer inkrementalen Wegstreckenveränderung 6 s entsprechen, werden aus folgenden Gleichungen errechnet:

S¹X₁Y₁Z ^{= Sr}YC*ⁿx,y,z * ^SrZC'^mx,y,z

₁₀ ^Snx,y,z ^{= S r}XC-^mx,y,z "^

wobei

^{S (} )- ^{S t}

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Verfahren zur Vermessung eines Bohrloches, bei welchem das Bohrloch mit einem Vermessungsinstrument durchfahren wird, welches ein Gehäuse und eine innerhalb des Gehäuses angebrachte Gyroskopeinheit enthält und mindestens zwei Gravitationskomponenten in mindestens zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen bezogen auf das Vermessungsinstrument mittels einer Gravitations-Sensoreinheit erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermessungsinstrument an der Mündung des Bohrloches positioniert wird, daß die Gravitationskomponenten unter Verwendung der Gravitations-Sensoreinheit (24) an der Mündung des Bohrloches erfaßt werden, daß das Vermessungsinstrument entlang des Bohrloches bewegt wird, wobei sich der Anfangs- und der Endpunkt des Laufes an der Mündung des Bohrloches oder an einer bekannten Bezugsposition entlang des Bohrloches befindet, daß die Rotationsgeschwindigkeiten um drei nicht koplanare Achsen an einer Reihe von Stellen entlang des Bohrloches mittels der Gyroskopeinheit (12) erfaßt werden, bei welcher es sich um eine dreiachsige Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit handelt, daß die Position des Bohrloches an jeder Meßstelle errechnet wird, indem ein Anfangssatz von Richtungskosinussen aus den Gravitationskomponenten, die an der Mündung des Bohrloches erfaßt wurden, und einem angenommenen anfänglichen Wert des Azimutalwinkel bestimmt werden, und daß

3Q diese Werte inkrementiert werden, wobei die von der Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) ermittelten Rotationsgeschwindigkeiten dazu verwendet werden, die Richtungskosinussätze an den darauffolgenden

Meßstellen zu erhalten.
35

-2-
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unabhängig von der tatsächlichen Ausrichtung des Instrumentes zu Beginn des Laufes der anfängliche Satz der Richtungskosinusse für variierende Azimutalwinkel errechnet wird und daß die darauffolgenden Inkrementalrechnungen solange durchgeführt werden, bis sich das Ergebnis ergibt, daß die Summation der errechneten Inertial-Rotationsgeschwindigkeiten des Instrumentes um eine Ost/West-Richtung über die Gesamtlänge des

XO Laufs hinweg im wesentlichen gleich Null ist, um so sicherzustellen, daß die Resultate der Vermessung mit der Bedingung konsistent sind, daß die Meßachsen der Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) auf die erdfesten Achsen an der Mündung des Bohrloches ausgerichtet sind.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Instrument ein längliches Gehäuse (10) umfaßt, dessen Längsachse mit der Achse des Bohrloches während der Vermessung zusammenfällt, und daß die Geschwindigkeit s-Gyroskopeinheit (12) verschwenkbar innerhalb des Gehäuses (10) so montiert ist, daß ihre Schwenkachse mit der Längsachse des Gehäuses (10) zusammenfällt, und daß die Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) in gesteuerter Weise um ihre Schwenkachse verdreht wird, um so Fehler zu minimalisieren, die auf dem Rollen des Instrumentes während der Vermessung beruhen.
4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravitations-Sensoreinheit (24) innerhalb des Gehäuses (10) des Instrumentes montiert ist und zusammen mit dem Vermessungsinstrument während der Vermessung entlang des Bohrloches bewegt wird.

J ό J I 4 4 b

α ο tv «
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravitationssensoreinheit (24) vom Vermessungs ins tr lament getrennt ist und dazu verwendet wird, die Gravitationskomponenten an der Mündung des Bohrloches zu erfassen, jedoch nicht entlang des Bohrloches zusammen mit dem Vermessungsinstrument während der Vermessung bewegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Resultate der Vermessung als Reihe von Koordinatenwerten ausgedrückt werden, die Breite, Abweitung und echte vertikale Tiefe genannt werden und bezüglich der erdfesten Achsen gemessen sind, wobei der Ursprung sich an der Mündung des Bohrloches befindet.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Resultate der Vermessung als Reihe von Werten des Azimutalwinkels und des Neigungswinkels ausgedrückt werden.
8. Vorrichtung zur Vermessung eines Bohrloches mit einem Instrumentengehäuse, mit einer Gyroskopeinheit, die innerhalb des Instrumentengehäuses montiert ist, mit einer Gravitations-Sensoreinheit, welche mindestens zwei Gravitationskomponenten in mindestens zwei senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen, bezogen auf das Instrumentengehäuse erfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gyroskopeinheit (12) eine dreiachsige Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit ist, welche die Drehgeschwindigkeiten um drei nicht koplanare Achsen an einer Reihe von Stellen erfaßt, während das Instrumentengehäuse (10) entlang des Bohrloches bewegt wird, und daß außerdem eine Einrichtung vorgesehen ist,

-4-

welche einen Anfangssatz von Richtungskosinussen aus den Gravitätxonskomponenten bestimmt, welche von der Gravitations-Sensoreinheit (24) bezüglich des Instrumentengehäuses (10) an der Mündung des Bohrloches, sowie aus einem angenommenen Wert des Azimutalwinkels

bestimmt, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche diese Werte inkrementiert, wobei sie die Drehgeschwindigkeiten verwendet, die von der Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) erfaßt wurden,, und hieraus die IQ Sätze von Richtungskosinussen an darauffolgenden Meßstellen ermittelt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche die Position des Bohrloches an jeder Meßstelle aus den Richtungskosinussätzen bestimmt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) verschwenkbar innerhalb des Gehäuses (10) so montiert ist, daß ihre Schwenkachse mit einer Längsachse des Gehäuses (10) zusammenfällt, und daß eine Dreheinrichtung (22) vorgesehen ist, welche die Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) um ihre Schwenkachse in gesteuerter Weise verdreht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravitations-Sensoreinheit (24) innerhalb des Instrumentengehäuses (10) derart montiert ist, daß sie zusammen mit dem Instrumentengehäuse (10) während der Vermessung entlang des Bohr-• loches bewegbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet·, daß die Gravitations-Sensoreinheit (24) vom Instrumentengehäuse (10) getrennt ist und während der Vermessung nicht zusammen mit dem Instrumentengehäuse (10) entlang des Bohrloches bewegbar ist.

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1
12. Vorrichtxing nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeits-Gyroskopeinheit (12) drei Laser-Gyros umfaßt.