JPS5830524B2 - 掘穿ラインの方位および傾斜測定装置 - Google Patents
掘穿ラインの方位および傾斜測定装置Info
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- JPS5830524B2 JPS5830524B2 JP53147330A JP14733078A JPS5830524B2 JP S5830524 B2 JPS5830524 B2 JP S5830524B2 JP 53147330 A JP53147330 A JP 53147330A JP 14733078 A JP14733078 A JP 14733078A JP S5830524 B2 JPS5830524 B2 JP S5830524B2
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- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 20
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 26
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 18
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 14
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 5
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
Landscapes
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は掘穿ライン、特に油井の掘穿ラインの方位およ
び傾斜の測定装置に関する。
び傾斜の測定装置に関する。
掘穿ラインの方位とは、地球回転ベクトルの水平投影と
掘穿ラインの軸線の水平投影とによって形成される角を
謂う。
掘穿ラインの軸線の水平投影とによって形成される角を
謂う。
また掘穿ラインの傾斜とは、重力ベクトルと掘穿ライン
の軸線とによって形成される角を謂う。
の軸線とによって形成される角を謂う。
掘穿ラインにおける方位および傾斜を測定するためにジ
ャイロスコープと加速度計とを組み合わせた装置は知ら
れている。
ャイロスコープと加速度計とを組み合わせた装置は知ら
れている。
既知のこの装置は、方位測定用のジャイロスコープおよ
び傾斜測定用の加速度計を含み、ジャイロスコープおよ
び加速度計は掘穿ラインの軸線と合致し或は平行な軸線
まわりに回転する支持部材に取り付けられている。
び傾斜測定用の加速度計を含み、ジャイロスコープおよ
び加速度計は掘穿ラインの軸線と合致し或は平行な軸線
まわりに回転する支持部材に取り付けられている。
このような装置の不利点は、測定を行うのに時間がかか
りかつ装置が複雑なことであり、これら２つの不利点は
本質的に、ジャイロスコープおよび加速度計の支持部材
を回転させる必要がある点に起因する。
りかつ装置が複雑なことであり、これら２つの不利点は
本質的に、ジャイロスコープおよび加速度計の支持部材
を回転させる必要がある点に起因する。
本発明による装置は、これらの不利点を解消することを
主目的とする。
主目的とする。
本発明の装置は、ケーブル端において掘穿ライン内に降
下されかつ測定が実施される掘穿ラインの部位と連結さ
れるために、引込式心合わせ装置を具備する容器内に配
置されたジャイロスコープおよび加速度計測定部を含み
、 ２つの感度軸線をもつジャイロスコープが容器内に配置
され、その２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線と垂直で
あり、このジャイロスコープがジャイロメータのように
ループ配列され、なお、加速度計測定部が２つの感度軸
線をもちかつその２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線に
垂直でかつジャイロスコープの軸線に平行であることを
特徴とする。
下されかつ測定が実施される掘穿ラインの部位と連結さ
れるために、引込式心合わせ装置を具備する容器内に配
置されたジャイロスコープおよび加速度計測定部を含み
、 ２つの感度軸線をもつジャイロスコープが容器内に配置
され、その２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線と垂直で
あり、このジャイロスコープがジャイロメータのように
ループ配列され、なお、加速度計測定部が２つの感度軸
線をもちかつその２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線に
垂直でかつジャイロスコープの軸線に平行であることを
特徴とする。
このジャイロスコープは回転速度が既知である（１５．
０４１°／ｈ）地球の回転ベクトルＥの、ジャイロスコ
ープの感度軸線Ｘ−ＸおよびＹ−Ｙ方向の成分である情
報Ω８およびΩアを与える。
０４１°／ｈ）地球の回転ベクトルＥの、ジャイロスコ
ープの感度軸線Ｘ−ＸおよびＹ−Ｙ方向の成分である情
報Ω８およびΩアを与える。
これらの情報Ω、およびΩつは掘穿ライン２−２の軸線
方向の地球回転ベクトル貧の成分Ω に帰することがで
きる。
方向の地球回転ベクトル貧の成分Ω に帰することがで
きる。
すなわち、Ω およびΩ を測定しかつΩ２を計算する
とｘ ｙ とによって掘穿ラインの方位を知ることができる。
とｘ ｙ とによって掘穿ラインの方位を知ることができる。
加速度計測定部は、地球重力ベクトル（９８１ｃｒＩＬ
／５ｅＣ２の加速度）のジャイロスコープの感度軸線Ｘ
−ＸおよびＹ−Ｙ方向の成分であるＡｘおよびＡ の情
報を与える。
／５ｅＣ２の加速度）のジャイロスコープの感度軸線Ｘ
−ＸおよびＹ−Ｙ方向の成分であるＡｘおよびＡ の情
報を与える。
これらの情報を、掘穿ラインの傾斜に帰することができ
、すなわちこの掘穿ラインの軸線Ｚ−Ｚが重力ベクトル
Ｇとなす角を知ることができる。
、すなわちこの掘穿ラインの軸線Ｚ−Ｚが重力ベクトル
Ｇとなす角を知ることができる。
この傾斜■は、
Ｊへ７
８□。
Ｉ＝ ｘ ｙＧ で求められる。
本発明は上述の装置とは別に、これと同時に好適に使用
される他の成る配置をも含むもので、これについてその
詳細を後述する。
される他の成る配置をも含むもので、これについてその
詳細を後述する。
いずれの場合も、本発明は、本発明の、必ずしもこれに
限定するものではない推奨実施例についての補足説明お
よび図面を参照しての説明からさらに十分理解されるで
あろう。
限定するものではない推奨実施例についての補足説明お
よび図面を参照しての説明からさらに十分理解されるで
あろう。
本発明による装置は、方位および傾斜の測定を望む掘穿
ライン３内に降下されることができるようにケーブル２
から懸吊された容器１内に配置されたジャイロスコープ
および加速度計測定部を含む。
ライン３内に降下されることができるようにケーブル２
から懸吊された容器１内に配置されたジャイロスコープ
および加速度計測定部を含む。
容器１は第２図に明示するように引込式心合わせ装置４
を具備する。
を具備する。
この装置のジャイロスコープは、２つの感度軸線ＸＸお
よびＹＹをもつジャイロスコープ５であって、これら２
つの軸線ＸＸおよびＹＹが掘穿ラインの軸線ｚＺに垂直
であるように容器１内に配置されている。
よびＹＹをもつジャイロスコープ５であって、これら２
つの軸線ＸＸおよびＹＹが掘穿ラインの軸線ｚＺに垂直
であるように容器１内に配置されている。
ジャイロスコープ５は第３図および第４図に示すように
、フック継手（自在継手）型のジンバル継手８を介して
モータ７によって駆動される慣性はずみ車６を含む。
、フック継手（自在継手）型のジンバル継手８を介して
モータ７によって駆動される慣性はずみ車６を含む。
ジンバル継手８に対して慣性はずみ車の他の側に配置さ
れたジャイロスコープの回転部品は軸受１０によってハ
ウジング９内に維持されている。
れたジャイロスコープの回転部品は軸受１０によってハ
ウジング９内に維持されている。
感度軸線ＸＸまわりの慣性はずみ車６の位置の検知は検
知器ＤＧＸ（第３図）によって行われ、なお感度軸線Ｙ
Ｙまわりの慣性はずみ車６の位置の検知は検知器ＤＧＹ
（第４図）によって行われる。
知器ＤＧＸ（第３図）によって行われ、なお感度軸線Ｙ
Ｙまわりの慣性はずみ車６の位置の検知は検知器ＤＧＹ
（第４図）によって行われる。
第３図において、検知器ＤＧＸが示されている平面はこ
の図面の平面内に置かれているが、実際の場合には検知
器ＤＧＸは図面の平面から９０゜回転した平面内にある
。
の図面の平面内に置かれているが、実際の場合には検知
器ＤＧＸは図面の平面から９０゜回転した平面内にある
。
第４図において、検知器ＤＧＹが示されている平面は図
の平面内に置かれているが、実際の場合にはこれら検知
器ＤＧＹは図面の平面から９００回転した平面内にある
。
の平面内に置かれているが、実際の場合にはこれら検知
器ＤＧＹは図面の平面から９００回転した平面内にある
。
慣性はずみ車６に取付けられた永久磁石および固定巻線
をもつプレセツショントルクモータ１１は前記慣性はず
み車６にプレセツショントルクを与える。
をもつプレセツショントルクモータ１１は前記慣性はず
み車６にプレセツショントルクを与える。
このプレセツショントルクは、もし巻線ＢＸが励起され
ていれば軸線ＸＸまわりに（第３図）、またもし巻線Ｂ
が励起されていれば軸線ＹＹまわりに（第４図）作用
される。
ていれば軸線ＸＸまわりに（第３図）、またもし巻線Ｂ
が励起されていれば軸線ＹＹまわりに（第４図）作用
される。
この装置の加速度計測定部は２つの感度軸線をもちかつ
これら２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線Ｚｚに垂直で
あり、以下、これらの感度軸線をＸＸおよびＹＹとする
。
これら２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線Ｚｚに垂直で
あり、以下、これらの感度軸線をＸＸおよびＹＹとする
。
加速度計測定部は好適に、２つの感度軸線をもつ加速度
計１２によって形成されているものとする。
計１２によって形成されているものとする。
この加速度計１２は第３および第４図に示すように、無
摩擦関節点１４まわりに取り付けられた振り子質量１３
を含む。
摩擦関節点１４まわりに取り付けられた振り子質量１３
を含む。
感度軸線ＸＸまわりの振り子質量１３の位置の検知は検
知器ＤＡＸによって行われ（第３図）、なお振り子質量
１３の感度軸線ＹＹまわりの位置の検知は検知器ＤＡＴ
によって行われる（第４図）。
知器ＤＡＸによって行われ（第３図）、なお振り子質量
１３の感度軸線ＹＹまわりの位置の検知は検知器ＤＡＴ
によって行われる（第４図）。
第３図に示すように、ジャイロスコープ５の感度軸線Ｘ
Ｘに対応するジャイロスコープ５の検知器ＤＧＸによっ
て与えられた安定誤差情報は同期復調器２１に送られ、
該復調器は１つの信号を発し、該信号は連続増巾器によ
って増巾され信号Ω、となって発せられる。
Ｘに対応するジャイロスコープ５の検知器ＤＧＸによっ
て与えられた安定誤差情報は同期復調器２１に送られ、
該復調器は１つの信号を発し、該信号は連続増巾器によ
って増巾され信号Ω、となって発せられる。
この信号Ω、は永久磁石式プレセツショントルクモータ
１１のコイルＢｘに送うレる。
１１のコイルＢｘに送うレる。
第４図に示すように、ジャイロスコープ５の感度軸線Ｙ
Ｙに対応するジャイロスコープ５の検知器り。
Ｙに対応するジャイロスコープ５の検知器り。
Ｙによって発せられた安定誤差情報は同期復調器３１に
送られ、該復調器は１つの信号を発し、該信号は連続増
巾器３２によって増巾されてΩ９として発せられる。
送られ、該復調器は１つの信号を発し、該信号は連続増
巾器３２によって増巾されてΩ９として発せられる。
この信号Ωアは永久磁石式プレセツショントルクモータ
１１のコイルＢ に送られる。
１１のコイルＢ に送られる。
さらに、これらの信号Ω８およびΩアは計算器４０内で
処理されて、掘穿ラインの軸線ＺＺ方向の地球回転ベク
トルＥの成分Ω２を公式化する。
処理されて、掘穿ラインの軸線ＺＺ方向の地球回転ベク
トルＥの成分Ω２を公式化する。
この計算器４０はつぎの演算を実施する。
ここにＥは地球回転ベクトルの回転速度である。
掘穿ラインの方位はΩ、およびΩ９を測定し、かつ値Ω
７を計算することによって与えられるが、これらの値は
表示装置４１に送られる。
７を計算することによって与えられるが、これらの値は
表示装置４１に送られる。
第３図に示すように、加速度計１２の感度軸線ＸＸに対
応する加速度計の検知器ＤＡＸによって与えられた情報
は増巾器２３で増巾され、信号Ａｘとして発せられる。
応する加速度計の検知器ＤＡＸによって与えられた情報
は増巾器２３で増巾され、信号Ａｘとして発せられる。
第４図に示すように、加速度計１２の感度軸線ＹＹに対
応する加速度計の検知器ＤＡＹによって発せられた情報
は増巾器３３で増巾され、信号Ａｙとして発せられる。
応する加速度計の検知器ＤＡＹによって発せられた情報
は増巾器３３で増巾され、信号Ａｙとして発せられる。
信号ＡｘおよびＡｙは下記公式によって計算機４２内で
計算され、これによって掘穿ラインの傾斜１１すなわち
掘穿ラインの軸線ＺＺと重力ベクトルＧとのなす角が決
められる。
計算され、これによって掘穿ラインの傾斜１１すなわち
掘穿ラインの軸線ＺＺと重力ベクトルＧとのなす角が決
められる。
ここにＧは地球の重力ベクトルの加速度である。
ジャイロ機器を用いる測定中に、信号ＡｘおよびＡｙの
偏差をそれぞれ解析する２つの検知装置を用いることが
有効で、これらの検知装置は信号Ω およびΩアの値を
修正できるように作用するものである。
偏差をそれぞれ解析する２つの検知装置を用いることが
有効で、これらの検知装置は信号Ω およびΩアの値を
修正できるように作用するものである。
ゆえに、測定期間中に、もし容器１が軸線ＸＸ或は軸線
ＹＹまわりに揺れると（これは休止時においても掘穿ラ
イン内で常に起ることである）、この揺動は加速度計１
２によって検知され、かつ信号Ω、および／またはΩア
に修正が行われる。
ＹＹまわりに揺れると（これは休止時においても掘穿ラ
イン内で常に起ることである）、この揺動は加速度計１
２によって検知され、かつ信号Ω、および／またはΩア
に修正が行われる。
部品４０（計算機）、４１（表示装置）、４２（計算機
）、４３および４４（検知器）は地上に設置されて、ケ
ーブル２の支持容器１内に配設された電気接続によって
信号Ω１．Ωア、ＡｘおよびＡｙを受ける。
）、４３および４４（検知器）は地上に設置されて、ケ
ーブル２の支持容器１内に配設された電気接続によって
信号Ω１．Ωア、ＡｘおよびＡｙを受ける。
本発明は上述の説明からあきらかなように、上述の実施
例および使用目的に限定するものではなく、これら実施
例のあらゆる変形をも含むものである。
例および使用目的に限定するものではなく、これら実施
例のあらゆる変形をも含むものである。
第１図は本発明によって構成された装置の部分切断斜視
図、第２図は第１図の装置の立面図、第３図は第１図の
装置の概略図で、ジャイロスコープの感度軸線のうち一
方と協働する諸構成要素を示し、第４図はジャイロスコ
ープの感度軸線の他方と協働する諸構成要素を示す。 １・・・・・・容器、２・・・・・・ケーブル、３・・
・・・・掘穿ライン、４・・・・・・心合わせ装置、５
・・・・・・ジャイロスコープ、６・・・・・・慣性は
ずみ車、７・・・・・・モータ、８・・・・・・ジンバ
ル継手、９・・・・・・ハウジング、１０・・・・・・
軸受、１１・・・・・・プレセツショントルクモータ、
１２・・・・・・加速度計、１３・・・・・・振り子質
量、１４・・・・・・関節点、２１・・・・・・同期復
調器、２２・・・・・・連続増巾器、２３・・・・・・
増巾器、３１・・・・・・同期復調器、３２・・・・・
・連続増巾器、３３・・・・・・増巾器、４０・・・−
・・計算機、４１・・・・・・表示装置、４２・・・・
・・計算機、４３・・・・・・検知器、４４・・・・・
・検知器。
図、第２図は第１図の装置の立面図、第３図は第１図の
装置の概略図で、ジャイロスコープの感度軸線のうち一
方と協働する諸構成要素を示し、第４図はジャイロスコ
ープの感度軸線の他方と協働する諸構成要素を示す。 １・・・・・・容器、２・・・・・・ケーブル、３・・
・・・・掘穿ライン、４・・・・・・心合わせ装置、５
・・・・・・ジャイロスコープ、６・・・・・・慣性は
ずみ車、７・・・・・・モータ、８・・・・・・ジンバ
ル継手、９・・・・・・ハウジング、１０・・・・・・
軸受、１１・・・・・・プレセツショントルクモータ、
１２・・・・・・加速度計、１３・・・・・・振り子質
量、１４・・・・・・関節点、２１・・・・・・同期復
調器、２２・・・・・・連続増巾器、２３・・・・・・
増巾器、３１・・・・・・同期復調器、３２・・・・・
・連続増巾器、３３・・・・・・増巾器、４０・・・−
・・計算機、４１・・・・・・表示装置、４２・・・・
・・計算機、４３・・・・・・検知器、４４・・・・・
・検知器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ケーブル端において掘穿ライン内に降下されかつ測
定が実施される掘穿ラインの部分に連結されるように引
込み式心合わせ装置を具備した容器内に配置されたジャ
イロスコープおよび加速度計測定部を含み、 ２つの感度軸線をもつジャイロスコープが容器内に配置
され、その２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線に垂直で
あり、このジャイロスコープがジャイロメータのように
ループ配列され、 加速度計測定部が２つの感度軸線をもちかつその２つの
感度軸線が掘穿ラインの軸線に垂直でかつジャイロスコ
ープの軸線に平行であることを特徴とする掘穿ラインの
方位および傾斜測定装置。 ２ ケーブル端において掘穿ライン内に降下されかつ測
定が実施される掘穿ラインの部分に連結されるように引
込み式心合わせ装置を具備した容器内に配置されたジャ
イロスコープおよび加速度測定部を含み、 ２つの感度軸線をもつジャイロスコープが容器内に配置
され、その２つの感度軸線が掘穿ラインの軸線に垂直で
あり、このジャイロスコープがジャイロメータのように
ループ配列され、 加速度計測定部が２つの感度軸線をもちかつその２つの
感度軸線が掘穿ラインの軸線に垂直でかつジャイロスコ
ープの軸線に平行で、 掘穿ラインＺｚの軸線方向の地球回転ベクトル成分Ω７
を計算するための装置が提供され、この装置が、Ω２＝
ｎ］７フであられ す演算を実施し、ここにＥおよびΩ８．Ωア、Ω２はそ
れぞれ地球回転のベクトル、およびＸ−Ｘ。 Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚ軸線方向のベクトル成分、重力ベクトル
に対する掘穿ラインの軸線ｚｚの傾斜１を計算する装置
を具備し、この装置が、 クトル、Ａｘ、Ａｙはそれぞれ重力ベクトルの加速度計
の軸線Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ方向の取分、であられす演算を実
施することを特徴とする掘穿ラインの方位および傾斜測
定装置。 ３ 掘穿ラインの方位を決定するためにＸ−Ｘ。 Ｙ−Ｙ、およびｚ−Ｚ軸線方向の地球回転ベクトルΩ８
．ΩアおよびΩ２各戒分を用いる装置を具備することを
特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装置。 ４ 信号Ω、および／またはΩアの値を修正するために
信号ＡｘおよびＡ の偏差を用いる装置を具備すること
を特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第３項のいずれ
か１項記載の装置。 ５ 加速度計測定部が２つの感度軸線をもつ加速度計を
具備することを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第
４項のいずれか１項記載の装置。 ６ 加速度計測定部が１つの感度軸線をもつ２つの加速
度計を具備することを特徴とする特許請求の範囲第２項
乃至第４項のいずれか１項記載の装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7736335A FR2410725A1 (fr) | 1977-12-02 | 1977-12-02 | Perfectionnements apportes aux dispositifs pour la mesure de l'azimut et de l'inclinaison d'une ligne de forage |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5485758A JPS5485758A (en) | 1979-07-07 |
| JPS5830524B2 true JPS5830524B2 (ja) | 1983-06-29 |
Family
ID=9198380
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53147330A Expired JPS5830524B2 (ja) | 1977-12-02 | 1978-11-30 | 掘穿ラインの方位および傾斜測定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4244116A (ja) |
| JP (1) | JPS5830524B2 (ja) |
| DE (1) | DE2849633C2 (ja) |
| FR (1) | FR2410725A1 (ja) |
| GB (1) | GB2009418B (ja) |
| NO (1) | NO162778C (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6193334U (ja) * | 1984-11-24 | 1986-06-17 |
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|---|---|---|---|---|
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| GB2103793B (en) * | 1981-08-20 | 1985-10-30 | Sperry Sun Inc | Instrument for monitoring the direction of a borehole |
| NL8203007A (nl) * | 1981-08-20 | 1983-03-16 | Sperry Sun Inc | Inrichting voor het bewaken van de richting van een boorgat. |
| DE3233029A1 (de) * | 1981-09-18 | 1983-04-07 | Société d'Applications Générales d'Electricité et de Mécanique SAGEM, 75783 Paris | Gyroskopische navigationsvorrichtung mit leit- oder stabilisationsfunktionen |
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| US4433491A (en) | 1982-02-24 | 1984-02-28 | Applied Technologies Associates | Azimuth determination for vector sensor tools |
| US4459760A (en) * | 1982-02-24 | 1984-07-17 | Applied Technologies Associates | Apparatus and method to communicate information in a borehole |
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| US4594790A (en) * | 1982-09-20 | 1986-06-17 | Applied Technologies Associates | Borehole surveying employing ring laser gyroscope |
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| US4593559A (en) * | 1985-03-07 | 1986-06-10 | Applied Technologies Associates | Apparatus and method to communicate bidirectional information in a borehole |
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| US4696112A (en) * | 1986-09-05 | 1987-09-29 | Condor Pacific Industries, Inc. | Bore hole navigator |
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Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
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