FR2532989A1

FR2532989A1 - Procede et dispositif de leve d'un forage

Info

Publication number: FR2532989A1
Application number: FR8314384A
Authority: FR
Inventors: Anthony William Russel; Michael King Russell
Original assignee: Sperry Sun Inc
Current assignee: Sperry Sun Inc
Priority date: 1982-09-11
Filing date: 1983-09-09
Publication date: 1984-03-16
Also published as: US4507958A; JPH0457963B2; JPS5968610A; NL8303133A; NO833236L; DE3331448A1; AU1854783A; CA1199113A; NO164431B; NO164431C; FR2532989B1

Abstract

LE LEVE D'UN FORAGE CONSISTE A POSITIONNER UN INSTRUMENT DE LEVE A L'EMBOUCHURE DU FORAGE COMPRENANT UN BOITIER 10 ET UNE UNITE DE GYROSCOPE A TROIS AXES 12 MONTEE DANS LE BOITIER, ET DETECTANT AU MOINS DEUX COMPOSANTES DE GRAVITE DANS AU MOINS DEUX DIRECTIONS TRANSVERSALES L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE RELATIVEMENT A L'INSTRUMENT DE LEVE AU MOYEN D'UN CAPTEUR DE GRAVITE 24. L'UNITE DE GYROSCOPE 12 EST MONTEE SUR UN ARBRE TOURNANT 14 SELON L'AXE DU BOITIER 10 ET MUNIE DE PALIERS SUPERIEUR, INTERMEDIAIRE ET INFERIEUR 16, 18, 20 SUPPORTES PAR DES MONTURES 17, 19, 21. L'ARBRE 14 EST MUNI D'UN MOTEUR COUPLE 22 CONCU POUR LE FAIRE TOURNER EN REPONSE A UN SIGNAL D'ENTREE. LE CAPTEUR DE GRAVITE 24 COMPREND TROIS ACCELEROMETRES MONTES SUR L'ARBRE 14, LEURS AXES DE MESURE ETANT DISPOSES PARALLELEMENT AUX AXES DES GYROSCOPES.

Description

* 1 L'invention concerne des méthodes et appareils pour

le levé d'un forage.

On obtient habituellement un levé tridimensionnel

du parcours d'un forage d'après une série de valeurs de l'an-

gle d'azimut et de l'angle d'inclinaison, déterminées sur la longueur du forage On fait en des emplacements successifs le

long du parcours du forage des mesures desquelles on peut ti-

rer la valeur de ces deux angles, les distances entre emplace-

ments adjacents étant connues avec précision.

Dans un forage o le champ magnétique terrestre n'est pas modifié par la présence du forage lui-même, on peut

utiliser des mesures des composantes des champs gravitation-

nel et magnétique de la terre dans la direction d'axes fixes relativement au tubage pour obtenir des valeurs de l'angle

d'azimut et de l'angle d'inclinaison, l'angle d'azimut se me-

surant relativement à une référence magnétique fixe par rap-

port à la terre, par exemple au nord magnétique Par contre,

dans des situation's o le champ magnétique terrestre est mo-

difié par les conditions locales d'un forage, par exemple quand le forage est muni d'un tubage en acier, on ne peut plus

utiliser des mesures magnétiques pour déterminer l'angle d'azi-

mut relativement à une référence fixe par rapport à la terre.

Dans ces circonstances, il est nécessaire d'utiliser un instru-

ment gyroscopique.

On a mis au point plusieurs instruments gyroscopi-

ques à cet effet et ils ont fonctionné de façon satisfaisante

à des angles d'inclinaison inférieurs à une certaine grandeur.

Par contre, à des angles d'inclinaison supérieurs à 60 par rapport à la verticale on obtient des levés de moins en moins

précis à mesure que l'inclinaison augmente L'invention four-

nit une technique de levé entièrement nouvelle qui permet d'

obtenir des levés très précis à n'importe quel angle d'in-

clinaison et qui est particulièrement applicable à l'utilisa-

tion d'unités gyroscopiques ne comportant pas de parties mo-

biles et qui ont une grande précision et une grande fiabilité.

Selon l'invention, on prévoit une méthode de levé d'un forage remarquable par le fait que l'on positionne à

l'embouchure du forage un instrument de levé comportant un boî-

tier et une unité de gyroscope triaxial montée à l'intérieur

du boîtier, que l'on détecte au moins deuxcomposantes de gravi-

té dans au moins deux directions transversales l'une à l'autre relativement à l'instrument de levé, au moyen d'une unité de capteur de gravité, que l'on déplace l'instrument de levé le long du forage, le début et la fin du mouvement se situant à l'embouchure du forage ou à une autre référence connue le long du parcours du forage, que l'on détecte les vitesses de rotation autour de trois axes non situés dans un même plan, en une série d'emplacements le long du forage, au moyen de

l'unité de gyroscope, et que l'on calcule la position du fora-

ge à chaque emplacement de mesure en déterminant une série ini-

tiale de cosinus directeurs d'après les composantes de gravité

détectées à l'embouchure du forage et une valeur initiale sup-

posée de l'angle d'azimut et en augmentant ces valeurs, à l'ai-

de des vitesses de rotation détectées par l'unité de gyroscope,

pour obtenir la série de cosinus directeurs en des emplace-

ments de mesure suivants.

De préférence, afin d'assurer que les résultats du

levé soient constants, les axes de mesure de l'unité de gyros-

cope étant alignés sur les axes fixes par rapport à la terre à l'embouchure du forage, quel que soit l'alignement effectif

de l'instrument au début du mouvement, on calcule la série ini-

tiale de cosinus directeurs pour des angles variables d'azi-

mut initial et on effectue les calculs incrémentiels suivants jusqu'à ce que la somme des vitesses de rotation inertielles calculées de l'instrument autour d'une direction est-ouest,

sur la longueur de la course, soit pratiquement égale à zéro.

Dans un mode d'exécution de l'invention, l'instru-

ment comprend un boîtier allongé dont l'axe longitudinal coin-

cide avec l'axe du forage pendant le levé et l'unité de gyros-

cope est montée de façon pivotante à l'intérieur du tubage,

son axe de rotation coincidant avec l'axe longitudinal du tuba-

ge et on fait tourner l'unité de gyroscope autour de son axe de rotation, de façcon contrôlée, afin de minimiser les erreurs

dues au roulis de l'instrument pendant le levé.

L'invention propose aussi un appareil pour le levé d'un forage, comprenant un boîtier, une unité de capteur de gravité conçue pour détecter au moins deux composantes de gra-

vité dans au moins deux directions transversales l'une à l'au-

tre relativement au boîtier, 'à l'embouchure du forage, une unité de gyroscope triaxial montée à l'intérieur du boîtier et conçue pour détecter les vitesses de rotation autour de

trois axes non situés dans un même plan, en une série d'empla-

cements, à mesure que l'on déplace le boîtier le long du fo-

rage, des moyens permettant de déterminer une série initiale de cosinus directeurs d'après les composantes détectées à

l'embouchure du forage et une valeur supposée de l'angle d'a-

zimut, des moyens permettant d'augmenter ces valeurs en uti-

lisant les vitesses de rotation détectées par l'unité de gyros-

cope pour obtenir les séries de cosinus directeurs en des em-

placements de mesure suivants, et des moyens permettant de dé-

terminer la position du forage en chaque emplacement de mesu-

re d'après les séries de cosinus directeurs.

L'unité de gyroscope comprend de préférence trois

gyroscopes à laser dont chacun comprend un-milieu de propa-

gation, une source de laser servant à émettre deux faisceaux

de laser autour d'un parcours fermé dans le milieu de propa-

gation, eh des sens opposés, et un photodétecteur servant à détecter les franges d'interférence provoquées, à l'endroit o les deux faisceaux se rencontrent, par un décalage Doppler des fréquences des faisceaux, dû à la rotation autour de

l'axe de l'appareil et à engendrer une sortie pulsée propor-

tionnelle à la vitesse-de rotation intégrée.

Afin que l'invention puisse être mieux comprise, on

décrira maintenant à titre d'exemple un mode d'exécution pré-

férentiel de l'invention, à propos des dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue perspective schématique de l'instrument de levé, son boîtier étant représenté en coupe

la figure 2 une représentation schématique illus-

trant une transformation entre deux systèmes d'axes de réfé-

rence et les figures 3 à 5 sont des diagrammes illustrant différents stades de la transformation indiquée sur la figure 3. En se référant à la figure 1, l'instrument comprend,

à l'intérieur d'un boîtier 10 dont l'axe longitudinal coïnci-

de avec l'axe du forage en service, une unité de gyroscope triaxial 12 monté sur un arbre tournant 14 s'étendant le long

de l'axe longitudinal du boîtier 10 et muni de paliers supéri-

eur, intermédiaire et inférieur 16, 18 et 20 supportés par des montures supérieure, intermédiaire et inférieure de paliers 17, 19 et,21 L'unité 12 comporte trois gyroscopes, par exemple à laser, dont les axes de mesure sont disposés respectivement le long de l'axe longitudinrldu boîtier (axe Z) et de deux axes orthogonaux entre eux (axe X et axe Y) situés dans un plan

perpendiculaire à l'axe longitudinal L'arbre 14 est aussi mu-

ni d'un moteur-couple 22 conçu pour faire tourner l'arbre 14

à l'intérieur du boîtier 10 en réponse à un signal d'entrée.

L'instrument comporte aussi une unité de capteur de gravité 24 comprenant trois accéléromètres montés sur l'arbre 14, leurs axes de mesure étant disposés parallèlement aux axes des gyroscopes Dans une variante de ce mode d'exécution, l'unité

de capteur de gravité 24 comprend seulement deux accéléromè-

tres dont les axes sont disposés suivant deux directions ortho-

gonales entre elles.

La figure 2 représente schématiquement un forage 80

et divers axes de référence relativement auxquels on peut dé-

finir l'orientation du forage 80, ces axes comprenant une sé-

rie d'axes fixes par rapport à la terre, ON, OE et OV, OV étant dirigé verticalement vers le bas-, ON étant dirigé vers le nord et OE vers l'est, et une série d'axes fixes par rapport au -boîtier OX, OY et OZ, OZ étant situé le long de la direction locale du forage en un poste de mesure et OX et OY étant dans

un plan perpendiculaire à cette direction On peut faire tour-

ner la série d'axes fixes par rapport à la terre pour les amener dans la série d'axes fixes par rapport au boîtier, par les trois rotations suivantes dans le sens des aiguilles

d'une montre.

1 o rotation autour de l'axe OV, à raison de l'angle d'azimut Y comme indiqué sur la figure 3 2 rotation autour de'l'axe OE 1, à raison de l'angle d'inclinaison 4 comme indiqué sur la figure 4; et 3 rotation autour de l'axe OZ, à raison de l'angle

de côté haut O comme indiqué sur la figure 5.

La transformation vectorielle, de la série d'axes fixes par rapport à la terre ON, OE et OV à la série d'axes

fixes par rapport au boîtier OX, OY et OZ peut être représen-

tée par l'équation d'opérateur de matrice aï X, Y, Z}'h TNEV dans laquelle Airh l cos sin O O S Y cos O oo

0 0 1

t @ | cos 4 sinm 0 1 o sin 9 O cos { cos sin -sin O cos O O

O O 1

UX Uy et UZ étant des vecteurs unité dans les directions

X, Y Z

des axes fixes par rapport au boîtier, OX, OY et OZ, UN, N UE et UV étant des vecteurs unité dans les directions des axes fixes par rapport à la terre, ON, OE et O Vo Cette transformation peut aussi s'énoncer en termes de séries de cosinus directeurs lxyzmxyznxy pour les vecteurs unité le long des directions des axes fixes par rapport au boîtier, relativement aux directions des axes fixes par rapport à la terre, comme suit: X x mx nx UN j Uy L = lymy ny UE UZ l z mz nz V u Donc: 1 m n ly my ny 1 m n z z zi Si 1 lon applique l'opérateur au vecteur de gravité terrestre g, on obtient gyj lg J ou gx = -cos O sin Q g -gy = sin O sin G g gz cose g gx, gy et g Z étant les composantes de gravité le long des directions des axes fixes par rapport au boîtier OX, OY et OZ. I 1 est courant d'exprimer les résultats d'un levé

de forage en termes d'une série de valeurs de l'angle d'azi-

mut \ et de l'angle d'inclinaison Q, prises le long du fo-

rage Toutefois, il est possible aussi d'exprimer ces ré-

sultats en terme d'une série de valeurs de coordonnées car-

tésiennes mesurées relativement aux axes fixes par rapport

à la terre, ON, OE et OV, l'mrigine O étant disposée au dé-

but de la course, c'est-à-dire à la tête du puits Les coordonnées de position par rapport à ces axes sont appelées respectivement latitude, écart et profondeur verticale vraie. Au cours d'un levé, on déplace l'instrument le long du parcours du forage en commençant à la tête de puits et en revenant de sorte que le début aussi bien que la fin de la course sont situés à l'origine des coordonnées de position du forage Au début de la course, l'instrument-étant disposé

à la tête du puits, les composantes g OX' go Y et goz du vec-

teur de gravité terrestre g sont mesurées par les accéléromè-

tres de l'unité de capteur de gravité 24 et les valeurs mesu-

rées sont enregistrées Au cours de la course, les impulsions

de sortie des gyroscopes, dont les sorties sont proportionnel-

les aux vitesses de rotation intégrées autour des axes des

lC gyroscopes, sont comptées et à des intervalles de temps suc-

cessifs S t, par exemple, d'une seconde, les valeurs de comptage C Mx, C My et CMZ des trois gyroscopes sont signalées à des moyens d'enregistrement à la surface Chaque position de l'instrument o res valeurs de comptage sont signalées à l 5 la surface peut s'appeler un poste de levé et le temps

t = 2 t et la longueur parcourue sont enregistrés à la surfa-

ce en même temps que les valeurs de comptage CMX, C My et C MZ' On peut alors utiliser ces valeurs pour effectuer une série de calculs au moyen d'un montage de calcul approprié

à la surface On effectue vingt-cinq calculs séparés pour cha-

que poste de levé autre que le premier et on effectue ces calculs en utilisant les données de mesure obtenues quant à ce poste et les données de mesure et les données calculées

obtenues quant au poste de levé précédent, ainsi que les com-

posantes tangentielle et radiale connues UJET et UJER du vecteur de vitesse de rotation de la terre, à la latitude géographique appropriée > Ces calculs sont les suivants, en ce qui concerne un poste k: 1 (a) E Xk= 1 EET'x(k-_) tu ER' x (k-i) (b) U E Yk ET'ly(k-_) UJER'ny(k-1) (c) E Zk 1 E Tz(k-1 er ' k E Zk =ET' (k-1 i er nz(k-1) a t k =-t k_ t k-1 r X Ck (C M Xk_ c MM-1) r Y Ck (C M Yk c MY(k-1) r (C -C Z Ck M Zk MZ(k-1) xk Y Ck' x(k-1)

M r 1 -

xk Z Ck' x(k- l) n r I.xk X Ck-mx 1 yk r Y Ck' ny(kI)

M yk r Z Ck'1 y(k- 1) -

n yk Cr X Ck' My(k-1) -

1 4-r n

zk Y Ck' z(k-1) -

(d) (e) î (f) S (g) (ç (h) (i) i (j) é (k) g

( 1)(ç

-VJE Xk' S tk -W E Yk' d tk LU d t E Zk' k Sr Z Ck' Mx(k-1) J r X Ck' nx(k-1) r Y Ck'1 x(k-1) rr Z Ck'my (k-1) i r X Ck'n y(k-1) r Y Ck'1 y (k1) ic (m) ç (n) (f r Z Ck 'm z (k-l-) (O) S Mzk = Sr Z Ck lz(k-1) S r X Ck -'z (k-1) < 5 r 1 Y Ck' z(k-1) (P) cinzk =,Sr X Ck'Mz(k-1) 1 xk 1 x(k- 1)' + î M xk =M x(k-1) + î n xk= N x(k- 1) + cç 1 yk= 1 y(k-1) ' lç M yk= M y( k-1) ' cç n yk= N y(k-1) ' S'

1 1 +

zk= z(k I) M zk= m z(k- 1) ' ' n zk= N z(k-1) + d' (q) (r) (S) (t) (u) (v) (W) (x) (y) 1 xk mxk xk nxk 1 yk myk nyk 1 zk mzk nzk 1 Dans ce qui précède, ic M Xk 1 c M Yk' c Mj et

c MM-W c MY(k I)l CMZ(k-1) sont les valeurs de compta-

ge obtenueà au poste k et au poste précédent k 1, tket tk- 1 sont les moments o l'instrument a été placé en ces postes, lxkykzkl Mxhykzk' nxkykzk et 1 x(k-1),y(k-1), z(k- -1), mx (k-1), y (k-l-), z (k 1) 1 nx(k1),y(k-I)z(k-1) sont les séries de cosinus directeurs<; à ces postes et t> E Xk' E Yk' E Zk sont les composantes du vecteur de vitesse de rotation de la terre dans les directions des axes

fixes par rapport au boîtier.

On effectue les calculs suivants en ce qui concerne le premier poste de levé, en utilisant les données de mesure obtenues à ce poste: 2 (a) t O = O (ou connu) (b) s O = O (ou connu) (c) CM y =CM =Cz = O (ou connu= (d) lx O cos (e) mxo) sin (f) nxo = (-g ox)/g (g) 1 = -sin t y O

Y

(h) m O = cos< y O (i) ny O = (goy)/g (j) lzo = (-goxocos + goyo sin)/g (k) mzo = ( gox Sin goy co S Qt)/g ( 1) nzo = (g oz)/g la valeur de d étant attribuée arbitrairement et proche de la valeur de l'angle initial d'orientation ( O + Y) et lxo;y O,z O' mx Oy OZO nx O,y O,z O} étant la série initiale de cosinus directeurs

La série de cosinus directeurs initiaux doit idéa-

lement être telle que les axes fixes relativement au boîtier

soient situés suivant les directions des axes fixes par rap-

port à la terre, et donc: lxo ly O lzo mxo myo mzo n X O 1 nx O n YO O nyo O nzo O

O O

1 O

0 1 I

En pratique, les axes fixes par rapport au boîtier

de l'instrument ne sont pas alignés sur la série fixe par rap-

port à la terre, au début du mouvement, et il est donc néces-

saire de déterminer la série initiale de cosinus directeurs.

Les trois accéléromètres, dont les axes de mesure sont si-

tués le long des directions des axes fixes par rapport au boîtier, donnent des valeurs initiales des composantes du vecteur de gravité de la terre, g et la série initiale de co- sinus directeurs peut être représentée sous la forme: cos O cosocos M-sin O sinycos O cos Qsin V + sin O cos y-cos O sin Q -sinocos Qcosp -cos O sinq -sinocosgsin +cos O cos sin O sin O singcos q sin Osin 4 cose dans laquelle sino = (go 2 + (goy)2 / g cos o = (goz) /g o sin O = (g Oy) /(go X)2 + (goy)23 cos O = -(gox) / (gox)2 + (goy) 3 expressions dans lesquelles g = (gox)2 + (goy) + (go Z) 3 La valeur initiale de l'angle d'azimut V n'est

pas fonction des valeurs initiales des composantes de gravité.

On calcule donc la série initiale de cosinus directionnels

pour des valeurs variables de t au moyen des calculs indi-

qués en 2, et on effectue les calculs incrémentiels indi-

qués en 1 ci-dessus pour chacune de ces séries, ainsi que la sommation incrémentielle supplémentaire = m &c +m M SC + m C s,tmx MX y MY z MZ Cette sommation représente l'intégrale M/OE & t dans laquelle W M/OE est la vitesse inertiel-

M/EM/OE

le de rotation apparente calculée de l'instrument autour

de la direction OE de la terre.

La vitesse inertielle vraie de rotation de l'ins-

trument autour de la direction OE peut être représentée par:

I/CE E/OE + S/OE

E/OE étant la vitesse de rotation de la terre autour de OE et u S/OE la vitesse de rotation de l'instrument autour de OE, par suite du parcours effectué S. Etant donné que -' E/OE = O, on a I/OE&t j S/OE t S En outre, étant donné que les points initial et final du parcours sont identiques: S/OE t = S/OE Et + S/OE' t O S S/In-Run S/Out-Run donc

= O

"I/02 ' t=o S On effectue les calculs en faisant varier l'angle jusqu'à ce qu'on obtienne la sommation I = O quand les composantes de vitesse mesurées sont égales aux composantes calculées des vitesses inertielles vraies pour le parcours

ainsi déterminé.

On calcule les coordonnées de positions du parcours du forage relativement à une série d'axes fixes par rapport à la terre, avec origine au début et à la fin de la course:

LATITUDE =È (LAT)

s,t ECART = g (DEP) s;t

PRCFONDEUR VERTICALE J

VRAIE (T VD)

s,t expressions dans lesquelle: (LAT) 1 s c S(DEP) = mz s c (TVD) n Z s Les résultats du levé peuvent aussi s'exprimer en termes d'une série de valeurs de l'angle d'azimut y et de

l'angle d'inclinaison O calculées d'après ces coordonnées.

Tous les calculs décrits ci-dessus sont valables si le système d'axes fixes par rapport au gyroscope coïncide avec un système d'axes fixes par rapport au boîtier Toutefois, 1 C en pratique, l'instrument est de préférence conçu de telle sorte que l'axe Z fixe par rapport au gyroscope coïncide avec l'axe longitudinal du boîtier et que les axes X et Y fixes par rapport au gyroscope sont situés sur une plateforme dont on peut régler le roulis autour de l'axe OZ au moyen du moteur-couple 22 La possibilité de régler le roulis de cette plateforme autour de l'axe OZ en utilisant comme fonction de

réglage la vitesse mesurée autour de cet axe permet d'utili-

ser des techniques qui minimisent l'erreur de facteur d'é-

chelle dans W MZ et réduisent les erreurs dues aux erreurs de données dans u) et MY Dans la méthode de levé décrite ci-dessus, l'unité de capteur de gravité comprenant trois accéléromètres est montée à l'intérieur du boîtier de l'instrument et se déplace le long du forage avec l'instrument de levé pendant la course de levé Cependant, cela exige que l'unité de capteur de

gravité soit assez petite pour s'adapter à l'intérieur du boî-

tier et soit capable de résister aux conditions hostiles qui

règnent au fond du puits, particulièrement quant à la tempé-

rature Dans une variante selon l'invention, l'unité de cap-

teur de gravité est donc séparée de l'instrument de levé et on l'utilise seulement pour la référence d'alignement initial à la surface mais on ne la descend pas dans le puits Cette méthode a certains avantages car l'unité de capteur de gravité n'a pas besoin d'être conforme à des conditions strictes de grandeur et de température et l'instrument de levé au fond

du puits est rendu plus robuste puisqu'il n'est plus néces-

saire de prévoir un conditionnement d'accéléromètre au-fond du puits Quelle que soit la méthode appliquée, on utilise

seulement les accéléromètres dans des buts d'alignement ini-

tial (ou d'alignement de référence dans le puits) pendant que

l'instrument de levé est immobile au sein du cadre de réfé-

rence fixe par rapport à la terre. Au moment t, la série de vecteurs unité dans le système d'axes fixes par rapport au boîtier OX, OY et OZ est (U X' A Y UZ Cette série tourne pour devenir une série de vecteurs unité ayant les axes OX', OY' et OZ' au bout du temps S t, au moyen d'une rotation =Uxo Ux+x _ y Uy Z Uzo Ainsi, un vecteur V dans le cadre en rotation deviendra un vecteur V au bout du temps Ct, par suite de la rotation du cadre, seulement quand V' = V + to (<x V) Si la série de cosinus directeurs établie pour V relativement aux axes OX, OY, et*OZ est ( 1,mn) et si la série de cosinus directeurs établie pour ' relativement aux axes OX, OY et OZ est ( 1 ', m', n'), on a l 1 o Ux + m' Uy + n' UZ = l UX+ m Uy + n Uz + <r U +' & J x r Xx +r yo U +rzx Uz)x(l UX y + MUno Uz) expression dans laquelle: r = J t, C ri = C & tr irz_ r, y,y Y' Donc: 1 ' 1 X 1 = X ry N S rz m y r m' m= m = r mr n n' n= N = r X N Cr X Comme décrit plus haut à propos du traitement des données obtenues pendant un levé, on effectue des calculs incrémentiels pour mettre à jour continuellement les valeurs

des cosinus directeurs des vecteurs unité dans les direc-

tions fixes par rapport au boîtier, relativement aux axes fixes par rapport à la terre, ON, OE et OV 1 XIY Iz = ( el XIYIZ) S't m XIYIZ = (d'm XYIZ) S't n Xy z = (ê'n XIYIZ)

+ 1 XOYO, Z O

+ m XO, Y O, Z O

+ N XOYOZO

S't

Les valeurs incrémentielles correspondant à une va-

riation incrémentielle de temps êt et à une variation de parcours, Js, se calculent ç 0 r ZC'M X'y, Z d r XC'n XIYIS Drr,,'1 x, Y, z = C Mx J CEX = îc MY -'f CEY = cf CMZ ec EZ incrémentielle de longueur

d'après: -

4 l XIYIZ I r Yc'n XIYIZ -

S m XIYIZ = 9 r ZC'1 XIYIZ -

cf N = dr r m XIYIZ XC xyz expressions dans lesquelles (%.VM XUV Ex)ît COMY -t V) Jt EY (UJM ZUj E Z)te t Cf r XC (r ryc cf r ZC

Claims

REVENDICATIONS

1 Méthode de levé d'un forage consistant à parcourir le forage avec un instrument de levé comportant un boîtier et une unité de gyroscope montée à l'intérieur du boîtier et détectant au moins deux composantes de gravité dans au moins deux directions transversales l'une à l'autre relativement à

l'instrument de levé au moyen d'une unité de capteur de gra-

vité, méthode caractérisée par le fait que l'on positionne

l'instrument de levé à l'embouchure du forage, que l'on dé-

tecte les composantes de gravité en utilisant l'unité de cap-

teur de gravité 24 à l'embouchure du forage, que l'on déplace l'instrument de levé le long du forage, le début et la fin

de la course se situant à l'embouchure de forage ou à une au-

tre référence connue le long du parcours du forage, que l'on détecte les vitesses de rotation autour de trois axes non situés dans un même plan, en une série d'emplacements sur la longueur du forage, au moyen de l'unité de gyroscope-12 qui est une unité de gyroscope triaxial, et que l'on calcule la

position du forage à chaque emplacement de mesure en détermi-

nant une série initiale de cosinus directeurs en partant des composantes de gravité détectées à l'embouchure du forage et

d'une valeur initiale supposée de l'angle d'azimut et en aug-

mentant ces valeurs en utilisant les vitesses de rotation dé-

tectées par l'unité de gyroscope 12 pour obtenir les séries

de cosinus directeurs à des emplacements de mesure suivants.

2 Méthode selon la revendication 1, caractérisée par le fait que pour assurer que les résultats du levé soient constants, les axes de mesure del'unité de gyroscope 12 étant alignés sur les axes fixes par rapport à la terre à l'embouchure du forage; quel que soit l'alignement effectif de l'instrument au début de la course, on calcule la série

initiale de cosinus directeurs pour des angles d'azimut va-

riables et on effectue les calculs incrémentiels suivants

jusqu'à ce que la sommation des vitesses inertielles de rota-

tion calculées de l'instrument autour d'une direction est-

ouest, sur la longueur de la course, soit pratiquement égale à zéro

3 Méthode selon l'une des revendications 1 et 2,

caractérisée par le fait que l'instrument compren'd un boîtier allongé 10 dont l'axe longitudinal coïncide avec l'axe du forage pendant le levé et que l'unité de gyroscope 12 est montée de façon pivotante à l'intérieur du boîtier 10, son

axe de rotation coïncidant avec l'axe longitudinal du boî-

tier 10, et que l'on fait-tourner l'unité de gyroscope 12 autour de son axe de rotation, de façon contrôlée, afin de minimiser les erreurs dues au roulis de l'instrument pendant

le levé.

4 Méthode selon 1 'aune des revendications 1 à 3,

caractérisée en ce que l'unité de capteur de gravité 24 est montée à l'intérieur du boîtier 10 de l'instrument et quo' on la déplace le long du forage avec l'instrument de levé,

pendant le levé.

Méthode selon l'une des revendications 1 à 3,

caractérisée en ce que l'unité de capteur de gravité 24 est séparée de l'instrument de levé et qu'on l'utilise pour détecter les composantes de gravité à l'embouchure du forage

mais qu'on ne la déplace pas le long du forage avec l'instru-

ment de levé pendant le levé.

6 Méthode selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisée en ce que l'on exprime les résultats du levé en

termes d'une série de valeurs de coordonnées, appelées lati-

tude, écart et profondeur verticale vraie, mesurées relati-

vement aux axes fixes par rapport à la terre, l'origine

étant à l'embouchure du forage.

7 Méthode selon l'une des revendications 1 à 5,

caractérisée en ce que l'on exprime les résultats du levé en termes d'une série de valeurs de l'angle d'azimut et

de l'angle d'inclinaison.

8 Appareil pour le levé d'un forage comprenant un boîtier d'instrument, une unité de gyroscope montée à l'intérieur du boîtier et une unité de capteur de gravité servant à capter au moins deux composantes de gravité dans

au moins deux directions transversales l'une à l'autre rela-

tivement au boîtier, appareil caractérisé par le fait que l'unité de gyroscope 12 est une unité de gyroscope triaxial conçue pour détecter les vitesses de rotation autour de trois

axes non situés dans un même plan, à une série d'emplace-

ments, pendant que l'on déplace le boîtier 10 le long du fo-

rage, et que l'appareil comprend en outre des moyens permet-

tant de déterminer une série initiale de cosinus directeurs d'après des composantes de gravité détectées par l'unité de

capteur de gravité 24 relativement au boîtier 10, à l'em-

bouchure du forage, et d'une valeur supposée de l'angle d'azimut, des moyens permettant d'augmenter ces valeurs en utilisant les vitesses de rotation détectées par l'unité de -gyroscope 12 pour obtenir les séries de cosinus directeurs

à des emplacements de mesure suivants, et des moyens permet-

tant de déterminer la position du forage à chaque emplace-

ment de mesure, d'après les séries de cosinus directeurs 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'unité de gyroscope 12 est montée de façon pivotante à l'intérieur du botiter 10 son axe de rotation coïncidant avec un-axe longitudinal du boîtier 10 et que

des moyens de torsion 22 sont prévus pour faire tourner l'u-

nité de gyroscope 12 autour de son axe de rotation, d'une

façon contrôlée.

Appareil selon la revendication 8 ou 9, carac-

térisé par le fait que l'unité de capteur de gravité 24 est montée à l'intérieur du boîtier 10 de manière à pouvoir se mouvoir le long du forage avec le boîtier 10 pendant le levé.

11 Appareil selon la revendication 8 ou 9, carac-

térisé en ce que l'unité de capteur de gravité 24 est sépa-

rée du boîtier 10 et ne peut pas se mouvoir le long du fora-

ge avec le boîtier 10 pendant le levé.

12 Appareil selon les revendications 8 à 11,

caractérisé en ce que l'unité de gyroscope 12 comprend trois

gyroscopes à laser -