NL8203007A

NL8203007A - Inrichting voor het bewaken van de richting van een boorgat.

Info

Publication number: NL8203007A
Application number: NL8203007A
Authority: NL
Original assignee: Sperry Sun Inc
Priority date: 1981-08-20
Filing date: 1982-07-27
Publication date: 1983-03-16
Also published as: NO164193C; CA1189317A; IT8222898A0; NO164193B; FR2511727B1; FR2511727A1; JPS5873807A; BR8204849A; DE3230889A1; IT1153556B; CH651890A5; MX152695A; NO822825L

Description

-------- . ’ ....................... · *·· f · ·' · P & C ‘ .

* W 4514-9 Ned./dB/WVR

Inrichting voor het bewaken van de richting van een boorgat.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het bewaken van de richting van een boorgat, hetzij continu of op een reeks punten, verdeeld over de lengte van het boorgat, en op een werkwijze voor het meten van het verloop van 5 een boorgat.

Een ruimtelijk overzicht van het verloop van een boorgat wordt gewoonlijk verkregen uit een reeks waarden van de azimuthhoek en de inclinatiehoek, genomen in de lengte-richting van het boorgat. Metingen, waaruit de waarden van deze beide hoeken kunnen worden verkregen, worden gedaan op opvolgende punten langs het verloop van het boorgat, waarbij de afstanden tussen aangrenzende punten nauwkeurig bekend zijn.

In een boorgat waarin het magnetisch veld van de aarde 15 ongewijzigd wordt door de aanwezigheid van het boorgat zelf kunnen metingen van de componenten van het zwaartekracht-veld en het magnetische veld van de aarde in de richting van vaste assen ten opzichte van de verbuizing worden ge-bruikt voor het verkrijgen van de waarden van de azimuth-20 hoek en de inclinatiehoek, waarbij de azimuthhoek wordt ge-meten ten opzichte van een vast met de aarde verbonden magnetische referentie, bijvoorbeeld de magnetische noord-pool. In situaties waarbij het magnetische veld van de aarde wordt gewijzigd door de plaatselijke omstandigheden 25 in het boorgat, bijvoorbeeld wanneer het boorgat is bekleed met een stalen voering, kunnen echter magnetische metingen niet langer worden gebruikt voor het bepalen van de azimuthhoek ten opzichte van de vast met de aarde verbonden referentie. In die omstandigheden is het nodig een gyroscopisch 30 toestel te gebruiken.

Het Britse octrooischrift 1.509.293 beschrijft een dergelijk toestel, bestaande uit een huis waarvan de langs-hartlijn bij het gebruik samenvalt met de hartlijn van het 1 boorgat, met een gyro met e£n vrijheidsgraad, voorzien van 1 35 een buitenste kompasbeugel, geinonteerd in het huis met 1 zijn hartlijn samenvallend met de langshartlijn daarvan, een binnenste kompasbeugel, gemonteerd in de buitenste beugel, 8203007 % » \ - 2 - met zijn hartlijn loodrecht op de hartlijn van de buitenste beugel, waarbij een gyrorotor is gemonteerd in de binnenste beugel en organen aanwezig zijn voor het meten van de hoekverdraaiing van de binnenste beugel ten opzichte van de 5 buitenste beugel, en organen voor het uitoefenen van een koppel op de buitenste beugel voor het roteren van deze beugel bij het gebruik om zijn hartlijn, zodanig dat de binnenste beugel terugbeweegt naar zijn beginstand, met organen voor het meten van de rotatiehoek van het huis om 10 zijn langshartlijn ten opzichte van de buitenste beugel, en met een zwaartekrachtmeeteenheid voor het meten van drie componenten van de zwaartekracht in drie, niet in een vlak liggende richtingen.

Dit toestel is gebleken zeer betrouwbaar in de praktijk 15 te zijn en kan een nauwkeurigheid hebben tot ongeveer + 0,1° in de inclinatiehoek en + 1,0° in de azirouthhoek.

De maximum inclinatiehoek voor een dergelijk toestel wordt in het algemeen beschouwd te liggen bij onqeveer 70° met de vertikaal daar verloopmetingen bij hoeken groter dan 60° 20 leiden tot toenemend minder nauwkeurige metingen naarmate de inclinatiehoek toeneemt. Door de neiging tot het uit-voeren van boringen onder grote hellings.hoek bestaat echter een toenemende behoefte aan een toestel met een nauwkeurigheid in de azimutifioek van dezelfde grootte als bereikbaar 25 is voor de inclinatiehoek. Het doel van de uitvinding is het verschaffen van een dergelijk toestel.

De uitvinding verschaft daarom een inrichting voor het bewaking van de richting van een boorgat, bestaande uit een langwerpig huis waarvan de langshartlijn bij het gebruik 30 samenvalt met de hartlijn van het boorgat, met een buitenste beugel welke draaibaar is gemonteerd in het huis en waarvan de draailijn samenvalt met de langshartlijn daarvan, met een gyroscoopeenheid, gemonteerd in de buitenste beugel en inge-richt om een uitgang te geven welke een aanwijzing is 35 voor de rotatiesnelheid om de hartlijn van de buitenste beugel en een lijn dwars op deze hartlijn, met organen voor het geven van een torsiekoppel aan de buitenste beugel, eerste bedieningsorganen voor het bedienen van de torsie-organen wanneer de inrichting wordt geplaatst in de mond van 8203007 - 3 - een boorgat zodanig dat de dwarslijn wordt gebracht in de Oost/West-richting, afhankelijk van de rotatiesnelheid om de dwarslijn, gemeten door de gyroscoopeenheid, met tweede bedieningsorganen voor het bedienen van de torsieorganen, 5 afhankelijk van de rotatiesnelheid om de hartlijn van de buitenste beugel, gemeten door de gyroscoopeenheid, wanneer het toestel wordt bewogen langs het boorgat, voor het stabiliseren van de buitenste beugel om zijn hartlijn, en met een zwaartekrachtmeeteenheid voor het meten van twee componenten van de zwaartekracht in twee dwarsrichtingen.

Het gebruik van een gyroscoop met snelheden om twee assen maakt het bereiken mogelijk van een betere nauwkeurigheid dan + 0,1° in de inclinatiehoek en + 0,2° in de azimuthhoek.

Een gyrokompastechniek kan worden gebruikt voor het 15 0p ggn iijn brengen van de buitenste beugel met de echte noordpool en hierdoor wordt de noodzaak overbodig van de uitlijnprocedure van het huis ten opzichte van een referen-tie, zoals deze tot nu toe wordt gebruikt bij de bekende gyroscooptoestellen, die een hoofdbron kan zijn van fouten 20 in de azimuthhoek. Voor inclinaties groter dan 45° kan op de buitenste beugel een koppel worden uitgeoefend voor het op nul houden van de hoek aan de hoge zijde, terwijl de snelheids-meting van de gyroscoop om de dwarslijn kan worden gebruikt voor het berekenen van de azimtihhoek wanneer de inrichting 25 langs de baan van het boorgat wordt bewogen.

De uitvinding verschaft ook een werkwijze voor het onder-zoeken van een boorgat, bestaande in het plaatsen van een onderzoekinrichting in de mond van het boorgat, welke bestaat uit een langwerpig huis waarvan de langshartlijn samenvalt met de hartlijn van het boorgat, met een buitenste beugel die draaibaar binnen het huis is gemonteerd met zijn draai-as samenvallend met de langshartlijn van het huis, en met een gyroscoopeenheid, gemonteerd in de buitenste beugel en ingericht voor het verschaffen van uitgangen welke een maat Ο Π zijn voor de rotatiesnelheden om de hartlijn van de buitenste beugel en om een lijn dwars op deze hartlijn, uit het meten van de rotatiesnelheid om de dwarslijn door middel van de gyroscoopeenheid en het uitoefenen van een torsie op de buitenste beugel afhankelijk van de gemeten snelheid, voor 8203007 ·' · - 4 - het uitlijnen van de dwarslijn in de Cost/West-richting; het bewegen van het onderzoektoestel langs het boorgat; het continu meten van de rotatiesnelheid om de hartlijn van de buitenste beugel door rniddel van de gyroscoopeenheid wanneer 5 de inrichting langs het boorgat beweegt, en het uitoefenen van een torsie op de buitenste beugel afhankelijk van de gemeten snelheid, voor het stabiliseren van de buitenste beugel om zijn hartlijn; het continu meten van twee componen-ten van de zwaartekracht in twee dwarsrichtingen ten !0 opzichte van de buitenste beugel of van het huis? en het bepalen van ten minste de inclinatiehoek en de azimuthhoek van het boorgat op een aantal punten in de lengterichting daarvan uit de gemeten zwaartekrachtcomponenten.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht 15 aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorbeeld van de inrichting volgens de uitvinding is weergegeven.

Fig. 1 is een schematisch aanzicht in perspectief van de inrichting met opengesneden huis.

Fig. 2 is een gedeeltelijk opengewerkt aanzicht in pers-20 pectief van een dynamisch afgestemde gyro-eenheid die deel uitmaakt van de inrichting.

Fig. 3 geeft schematisch een transformatie weer tussen twee stellen referentieassen.

Fig. 4-6 zijn schema's van verschillende stappen van de 25 transformatie volgens fig.3.

Fig. 7 toont het\erband tussen twee stellen referentieassen.

De inrichting·volgens fig.l heeft binnen een huis 10, waarvan de langshartlijn samenvalt met de hartlijn van het 20 boorgat, een tweeassige dynamisch afgestemde gyroscoop 12, gemonteerd binnen een buitenste beugel 13 op een as 14 daar-voor, voorzien van een bovenste resp. onderste lager 16, resp. 18 voor deze beugel, gedragen door respektievelijke montageplaten 17 en 19. De afgestemde gyroscoop 12 heeft een 25 gyrowiel 46 met een draaiingsas loodrecht op de hartlijn van de buitenste beugel, een eerste zwenkas dwars op de draaiingsas en een tweede zwenkas loodrecht op de eerste zwenkas en dwars op de draaiingsas. De as 14 van de buitenste beugel heeft verder een torsiemotor 22 en een ontbinder 26, gedragen 8203007 - 5 - door een montageplaat 28 daarvoor. De ontbinder 26 heeft een stator met een paar spoelen waarvan de hartlijnen lood-recht op elkaar staan, en een rotor bestaande uit een overeenkomstig paar loodrecht op elkaar staande spoelen.

5 Wanneer een referentiesignaal wordt toegevoerd aan €en der spoelen van de rotor en de andere spoel van de rotor is geaard en de uitgangen van de beide spoelen van de stator a en b zijn dan is a/b gelijk aan de raaklijn van de hoek tussen een referentierichting ten opzichte van het huis 10 10 en een referentierichting ten opzichte van de as 14 van de buitenste beugel. De inrichting heeft verder een zwaartekrachtmeeteenheid 30 bestaande uit drie accelerometers, gemonteerd op de as 14 van de buitenste beugel.

Volgens fig.2 heeft de dynamisch afgestemde gyroscoop 15 12 een huis 32 dat is bevestigd aan de buitenste beugel 13, terwijl een as 34 roteerbaar is ten opzichte van het huis 32 en de buitenste beugel 13 om de draaiingsas 35 en is voorzien van legers 36 voor de draaiingsas, waarbij een aandrijfmotor 40 bestaat uit een rotor 42, bevestigd op de 20 as 34, en een stator 44, bevestigd aan het huis 32. Het gyrowiel 46 is gekoppeld met de as 34 door een kruiskoppeling bestaande uit een binnenste beugel 48, die zwenkbaar is om de eerste zwenkas door middel van torsieveren 50 verlopend tussen de as 34 en de binnenbeugel 48, terwijl het gyrowiel 25 46 zwenkbaar is om de tweede zwenkas, loodrecht op de eerste zwenkas door torsieveren 52, verlopend tussen de binnenbeugel 48 en het gyrowiel 46.

Het gyrowiel 46 heeft een permanent magnetische ring 54 en een ringvormige uitsparing 56-direkt grenzend aan 30 de permanent magnetische ring 54, waarbij in deze uitsparing vier torsiespoelen 57-60 zijn aangehracht, bevestigd aan het huis 32, waarbij de spoel 57 diametraal tegenover de spoel 59 is geplaatst, en de spoel 58 diametraal tegenover de spoel 60 is geplaatst. Een reeks opnemers 52, bevestigd 35 aan het huis 32, dienen voor het meten van de hoekverplaat--sing van het gyrowiel 46 om de beide onderling loodrechte assen. Bij de werking van de gyroeenheid wordt het koppel, uitgeoefend op het gyrowiel 46 door de torsieveren 50 en 52, tegengewerkt door het negatieve koppel, opgewekt door het 8203007 » · - 6 - dynamische effekt van de binnenste beugel 48, dat verandert volgens de vierkantswortel van de snelheid van het gyrowiel 46. Er is dus slechts een snelheid, dat wil zeggen de afstemsnelheid, waarbij de positieve veerkoppels worden 5 gecompenseerd door het dynamische effekt. Bij deze afstemsnelheid is het gyrowiel 46 ontkoppeld van de as 34 en werkt dan als een vrije gyro.

Fig. 3 toont schematisch een boorgat 80 en verschillende 10 referentieassen ten opzichte waarvan de richting van het boorgat 80 kan worden bepaald, welke assen bestaan uit een stel ten opzichte van de aarde vaste assen ON, OE en OV, waarbij OV vertikaal naar omlaag is gericht, ON op het noorden en OE op het oosten is gericht, en uit een stel ten opzichte 15 van het huis vaste assen OX, OY en OZ, waarbij OZ is gericht volgens de plaatselijke richting van het boorgat in een meetpunt, en OX en OY in een vlak loodrecht op deze richting liggen. Het stel ten opzichte van de aarde vaste assen kan worden geroteerd naar het stel ten opzichte van 20 het huis vaste assen door de volgende drie rotaties volgens de klok : 1) een rotatie om de as OV over de azimuthhoek ψ , als weergegeven in fig.4, 2) een rotatie om de as OE^ over de inclinatiehoek £, volgens fig.5 en 3) een rotatie om de as OZ over de hoek 0 aan de hoge zijde, zoals weergegeven in fig.6.

Fig. 7 toont schematisch het verband tussen de ten opzichte van het huis vaste assen OX, OY en OZ en een stel 30 ten opzichte van de buitenste beugel vaste assen OX', OY' en OZ', waarbij de assen OZ en OZ' samenvallen en in de figuur met OZZ' zijn aangegeven. peze figuur toont ook het verband tussen de hoek 0 aan de hoge zijde en de hoek 0^, gemeten door de ontbinder 26, waarbij 02 de hoek aan de hoge zijde is die 35 verkregen zou worden wanneer het toestel zou bewegen naar een meetpunt zonder rotatie om de ten opzichte van het huis vaste as OZ. Duidelijk hangt 02 af van de vorm van de door de inrichting te volgen baan. Het is duidelijk dat 0 = 0+0 wanneer de ten opzichte van het huis vaste as, de ten opzichte van de aarde vaste as en de ten opzichte van de buitenste 8203007 - 7 - <"* *·» · · beugel vaste as samenvallen in de mond van het boorgat.

De drie versnellingsmeters van de meeteenheid zijn inge-richt voor het meten van componenten van de zwaartekracht gx,r gY, en gz , volgens de drie onderling loodrechte, ten 5 opzichte van de buitenste beugel vaste assen OX1, OY' en OZ1, waarbij OZ1 samenvalt met de boringhartlijn. Ook kunnen de drie accelerometers zijn gemonteerd aan het huis 10 en de inrichting voor het meten van zwaartekrachtcomponenten gχ, gy en gz volgens drie onderling loodrechte, aan het 10 huis vaste assen OX, OY en OZ.

Wanneer de accelerometers zijn gemonteerd aan het huis is de zxtfaartekrachtsvector g = g i ^χ+9γ* ^Y+^Z * ^Z' waar^-n ϋχ, ϋγ en ϋζ de eenheidsvectoren zijn in de richtingen van de assen OX, OY en OZ resp. Wanneer de accelerometers 15 zijn gemonteerd aan de buitenbeugel is de zwaartekrachts-vector g = gx, .Ux,+gY, .UY,+gz , .Uz, waarbij 0χΙ, ϋγι en tTz , de eenheidsvectoren zijn in de richtingen OX’, OY' en OZ' van de vaste assen van de buitenbeugel.

Dus is 20 gx' = gxcos 0χ - gysin 0χ ........... (A) gY' = gxsin 0χ + gYcos 0χ ........... (B) V = 9Z ........... (C)

Wanneer ϋΝ, en Uv eenheidsvectoren zijn in de richtingen ON, OE en OV respektievelijk van de ten opzichte van de 25 aarde vaste assen geeft volgens de definitie van de hoeken 0, Θ en γ de vectorvergelijking

Ujjev ϋχγΖ detransformatieverhouding weer tussen de stellen eenheidsvectoren van de beide frames waarbij 8203007 % - 8 - cos ψ -sin ψ 0 * sin ijr cos \jr 0 = (r3 OOl cos Θ 0 sin © 5 0 1 0 . = ^ en -sin Θ 0 cos Θ, cos 0 -sin 0 0 sin 0 cos 0 0 - w 0 0 1 m

10 De vectorvergelijking ϋχγζ = ^NEV

geeft de transformatieverhouding weer in de tegengestelde richting.

De inrichting kan worden gebruikt in drie verschillende meetfasen voor het verkrijgen van drie afzonderlijke metingen. 15 Eerst kan met de inrichting vertikaal geplaatst aan de mond van het boorgat, dat wil zeggen met de 0Z -as op een lijn met de OV-as, een gyrokompastechniek worden toegepast voor het uitlijnen van een referentiehoekstand van de buitenbeugel 13 ten opzichte van de echte : noordpool. De 2^ rotatiesnelheid van het ayrowiel 46 om de OX'-as tengevolge van de rotatie van de aarde, gemeten door de geschikte opnemers 62 van de afgesterrde gyro 12, wordt teruggekoppeld naar de torsiemotor 22 door middel van een geschikt be-sturingscircuit en gebruikt voor het draaien van de buiten-25 beugel 13 totdat de rotatiesnelheid van de aarde, gemeten om de OX'-as door de afgestemde oyro 12, nul is, waarbij de draaiingshartlijn 35 (OY'-as) noord/zuid moet liggen en de OX-as oost/west moet liggen. Deze gyrokompasfase voor het zoeken van het noorden maakt de noodzaak overbodig voor het uitlijnen van het huis, zoals deze tot nu toe wordt toegepast bij bekende gvroscoopinstrumenten, hetgeen een hoofd-bron van de azimuthfouten kan zijn.

In een tweede meetfase, toepasbaar op boorgathellingen van O tot 45° met de vertikaal, wordt de helling van het boorgat 8203007 - 9 - gemeten, hetzij continu of op een reeks punten over zijn lengte verdeeld, door de onderzoekmethode als beschreven in het bovengenoemde Britse octrooischrift 1.509.293, behalve dat de aanvankelijke uitlijnreferentie wordt ver-5 kregen zoals boven is beschreven in de eerste meetfase.

De rotatiesnelheid van het gyrowiel 46 om de QZ'-as, gemeten door de geschikte opnemers 62 van de afgestemde gyro 12, wordt teruggevoerd door een geschikt besturingscircuit naar de torsiemotor 22 en gebruikt voor het stabiliseren van de 10 buitenbeugel 13 om de OZ’-as voor het handhaven van de uitlijning van de OY'-as in het vertikale vlak dat noord-zuid is gelegen. De buitenbeugel 13 gedraagt zich daardoor als een gestabiliseerd platform met een enkele as, om zijn as QZ' die samenvalt met de as OZ van het huis. De netto 15 rotatie van het huis 10 om de OZ-as, gemeten ten opzichte van een referentie van de buitenbeugel, is daardoor gelijk aan de som van alle rotaties van het huis 10 om de ogenblikkelijke richtingen van OZ wanneer de inrichting wordt bewogen langs het boorgat en is duidelijk onafhankelijk van 20 de gevolgde baan.

Bij de inrichting als beschreven in het genoemde octrooischrift zijn de afwij.kingssnelheden van de buitenbeugel om de OZ-as van de grootteorde van 1 tot 10° per uur en worden controles van de afwijkingssnelheid gemaakt tijdens 25 het onderzoek. Op deze wijze kan een nauwkeurigheid van de snelheidsmeting worden verkregen van de grootteorde van 0,5° per uur. In tegenstelling hiermee kan met de bovenbe-schreven inrichting volgens de uitvinding een nauwkeurigheid van de snelheidsmeting worden verkregen van de grootteorde 30 van 0,1° per uur en is het niet nodig het onderzoek te stoppen voor controles op de afwijkingssnelheid. Bij geschikte programmering van het systeem voor het corrigeren van de accelerometeruitgangen voor de effekten van het feit dat de inrichting een niet-rechtlijnige baan doorloopt 35 tijdens het onderzoek, kan deze meetfase in een continue handeling worden uitgevoerd.

- ***% U In een derde meetfase, toepasbaar'voor boorgathellingen t groter dan 45° met de vertikaal, wordt op de buitenbeugel I 13 een koppel uitgeoefend door de torsiemotor 22 voor het 8203007 - 10 - op nul houden van de hoek 0 aan de hoge zijde, als gemeten door de zwaartekrachtmeeteenheid 30. Wanneer de drie accelerometers zwaartekrachtcomponenten geven volgens de ten opzichte van het huis vaste assen OX, OY en OZ,namelijk 5 respektievelijk de componenten g , g en g , is de inclinatiehoek Q gegeven door : Θ = a tg (gx2 + gy2) / (gx2 + gy2 + en wordt de hoek 0 aan de hoge zijde gegeven door : 10 0 = a tg (gy / -gy) gXf gy en gz moeten worden gecorrigeerd voor de effekten die ontstaan doordat de inrichting een niet-rechtlijnige baan doorloopt.

De snelheidsmeting van het gyrowiel 46 om de OX'-as, 15 gemeten door de geschikte opnemers 62 van de afgestemde gyro-12, kan dan worden gebruikt voor het berekenen van de azimuth-hoek ψ wanneer de inrichting beweegt volgens de baan van het boorgat. De snelheid, gemeten om de OX'-as, namelijk rv =vj +Λ ’ waarbij'-O de rotatiesnelheid is 20 van de inrichting om de OX’-as en -h- de rotatiesnelheid van de aarde om de OX'-as. Daar 0=0 kan de azimuth-hoek ψ worden berekend door integratie van -\jr naar de tijd, a waarin "ψ = - ^χ / sin Θ = - (Γχ-Λχ)β1η Θ, waarin 25 = Rrp.cos ψ .cos β + RR.sin 0, RT = Rg.cosX en

Rr = Rg.sinX , waarin R^, de snelheid van de rotatie van de aarde is om zijn as en X de geografische breedte.

De tweede en de derde meetfase zijn onderling complemen-tair daar voor inclinaties groter dan 45° met de vertikaal de tweede meetfase steeds onnauwkeuriger resultaten geeft met toenemende inclinatie, terwijl voor inclinaties van 0 tot 45° met de vertikaal de derde meetfase toenemend onnauwkeurige resultaten geeft met afnemende inclinatie. Theoretische achtergrond.

35 Wanneer de inrichting zodanig wordt bewogen dat de langsas OZ' daarvan evenwijdig blijft aan de boorgatas tijdens de beweging worden de rotatiesnelheden van de inrichting om de ten opzichte van het huis vaste assen gedefinieerd als νΟχ,\Λ?γ en Wanneer de ogenblikkelijke rotatie- 8203007 0 - 11 - snelheden worden gedefinieerd als de snelheden Θ en "ψ , waar deze snelheden zijn gedefinieerd door veranderingen van de boorgatparameters © en ψ wanneer de inrichting langs het boorgat beweegt, kan de rotatiesnelheid van de 5 inrichting worden gedefinieerd in het frame of assenstelsel dat vast is ten opzichte van de aarde door φ

Bewerken van de vector R voor het transformeren daarvan in ten opzichte van het huis vaste componenten geeft : 10 «Rp = (-sin©.cos0. Ijr + Q.sin0 ) ,ϋχ + (sin©.

* φ ' » sin0. f + Θ,cos0 ).ϋγ + (cos©, ψ ).ϋζ dus VJV = “SinO.cos0. ψ + ©.sin0 ...........................(1) Λ Λ Λ \λ2γ = sin©.sin0.y + ©.cos0 ...........................(2) 15 = cosG.y (3) •c ‘

Het oplossen van de vergelijkingen 1 en 2 voor y en © geeft: γ = -^ujx.cos0 - Ό Y<sin0^ / sin0..............(4) © = vox.sin0 +u>Y.cos0 ..............(59 20 Wanneer de grootte van de rotatiesnelheid van de aarde om zijn as RE bedraagt kan de rotatiesnelheid van de aarde in het assenstelsel vast ten opzichte van de aarde worden gedefinieerd door :

Re = Rg.cos λ .Ojj + RE.sinA «ϋν of

25 Re RT*^7N " RR*^V

Het bewerken van de vector Rj. voor het transformeren daarvan in de ten opzichte van het huis vaste componenten geeft : 8203007 - 12 -

Si^r = Κ,ρ.σοβ .cosO.cos0 + RR.sin©.cos0 -R^. sin vjr . sin0 .. (6) Jly = -R^.cos \j/\cos©.sin0 - PR.sin©.sin0 -rR^,. sin ψ .cos0 .. (7) ΛΖ = Ρτρ·005"^ -sin© - RR.cos© .. (8), waarin .JL ^, en de rotatiesnelheden zijn van de 5 aarde om de ten opzichte van het huis vaste assen.

820 3 G07

Claims

1. Inrichtinq voor het bewaken van de richting van een boorgat, bestaande uit een langwerpig huis waarvan bij het gebruik de langsas samenvalt inet de as van het boorgat, met een buitenbeugel welke zwenkbaar is gemonteerd in het 5 huis met zijn zwenkas samenvallend met de langsas daarvan, een gyroscoopeenheid, gemonteerd in de buitenbeugel, torsieorganen voor het uitoefenen van een koppel op de buitenbeugel, en een zwaartekrachtmeeteenheid voor het meten van twee zwaartekrachtcomponenten in twee dwarsrichtingen, 10 met het kenmerk, dat de gyroscoopeenheid (12) is ingericht voor het geven van uitcangen welke een aanwijzing zijn voor de rotatiesnelheid om de as (OZ1) van de buitenbeugel en een as (OX*) dwars op deze as van de buitenbeugel, en de inrichting verder bestaat uit eerste bedieningsorganen voor 15 het bedienen van de torsieorganen (22) wanneer de inrichting wordt geplaatst in de mond van het boorgat, voor het uit-lijnen van de dwarsas (OC') in de oost/west-richting afhankelijk van de rotatiesnelheid om de dwarsas (OX')» ge~ meten door de gyroscoopeenheid (12), en uit tweede be-20 dieningsorganen voor het bedienen van de torsieorganen (22) afhankelijk van de rotatiesnelheid om de as (OZ') van de buitenbeugel, gemeten door de gyroscoopeenheid (12) wanneer de inrichting langs het boorgat wordt bewogen, voor het stabiliseren van de buitenbeugel (13) om zijn as (OZ').

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat verder ontbinderorganen (26) zijn aangebracht voor het meten van de rotatiehoek van de buitenbeugel (13) om zijn as ten opzichte van het huis (10) .

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 30 dat verder organen zijn aangebracht voor het bepalen van de hoek van de inrichting aan de hone zijde wanneer deze wordt bewogen langs het boorgat, uit de gemeten zwaartekrachts-componenten, en derde bedieningsorganen voor het bedienen van de torsieorganen (22) afhankelijk van de rotatiesnelheid 35 om de dwarsas (OX*)/ gemeten door de gyroscoopeenheid (12), wanneer de inrichting langs het boorgat wordt bewogen bij 8203007 <ι - 14 - hoge inclinatiehoeken., zodanig dat de hoek (0) aan de hoge zijde op nul wordt gehouden.

4. Inrichting volgens e£n der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de zwaartekrachtmeeteenheid (30) is 5 gemonteerd aan de buitenbeugel (13).

5. Inrichting volgens ein der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de zwaartekrachtmeeteenheid (30) is ge-monteerd aan het huis (10).

6. Inrichting volgens e^n der conclusies 1-5, met het 10 kenmerk, dat de zwaartekrachtmeeteenheid (30) is ingericht voor het meten van drie zwaartekrachtcomponenten in drie niet in een vlak liggende richtingen.

7. Inrichting volgens een der conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de gyroscoopeenheid een dynamisch afgestemde 15 gyroscoop met twee assen is.

8. Werkwijze voor het bewaken van een boorgat onder gebruikmaking van een onderzoekinrichting bestaande uit een langwerpig huis waarvan de langshartlijn samenvalt met de hartlijn van het boorgat, en met een buitenbeugel welke 20 zwenkbaar is gemonteerd in het huis met zijn zwenkas samen-vallend met de langshartlijn van het huis, en waarbij een gyroscoopeenheid is gemonteerd in de buitenbeugel, met het kenmerk, dat de gyroscoopeenheid (12) is ingericht voor het verschaffen van uitgangen welke een aanwijzing zijn 25 voor de rotatiesnelheden om de as (OZ1) van de buitenbeugel en een as (OX') dwars op deze as van de buitenbeugel; waarbij de werkwijze bestaat in het plaatsen van de onderzoekinrichting in de mond van het boorgat, het meten van de rotatiesnelheid om de dwarsas (OX1) door middel van de 30 gyroscoopeenheid (12) en het uitoefenen van een koppel op de buitenbeugel (13) afhankelijk van de gemeten snelheid zodanig dat de dwarsas (OX') wordt uitgelijnd in de oost/west-richting; het bewegen van de onderzoekinrichting langs het boorgat; het continu meten van de rotatiesnelheid om de 35 as (OZ1) van de buitenbeugel door middel van de gyroscoopeenheid (12) wanneer de inrichting beweegt langs het boorgat en het uitoefenen van een koppel op de buitenbeugel (13) afhankelijk van de gemeten snelheid, zodanig dat de buitenbeugel (13) om zijn as wordt gestabiliseerd; het continu meten 8203007 - 15 - van twee zwaartekrachtcomponenten in twee dwarsrichtingen ten opzichte van de buitenbeugel (13) of van het huis.(lO); en het bepalen van ten minste de inclinatiehoek (0) en de azimuthoek (ψ) van het boorgat in een aantal punten over 5 zijn lengte uit de gemeten zwaartekrachtcomponenten.

9.Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat bij hoge inclinatiehoeken van het boorgat de rotatiesnelheid om de dwarsas (OX') continu wordt gemeten door de gyroscoop-eenheid (12) wanneer de inrichting langs het boorgat be-10 weegt en een koppel wordt uitgeoefend op de buitenbeugel (13) afhankelijk van de gemeten snelheid zodanig dat de hoek (0) aan de hoge zijde, bepaald uit de gemeten zwaartekrachtcomponenten/ nul wordt gehouden. 8203007