NL8302768A

NL8302768A - "opmeetinstrument voor een boorgat".

Info

Publication number: NL8302768A
Application number: NL8302768A
Authority: NL
Original assignee: Sundstrand Data Control
Priority date: 1982-08-09
Filing date: 1983-08-04
Publication date: 1984-03-01
Also published as: GB2135449B; JPS5946879A; SE8304214L; GB8403296D0; GB8320720D0; GB2124758A; NO832814L; FR2531482B1; AU553276B2; SE8304214D0; MX153421A; DE3328722A1; GB2135450A; GB2135450B; IT8348818A0; AU539669B2; US4434654A; GB2124758B; GB2135449A; AU1751283A

Description

LN 5560-20 Ned.M/LdB * _ J I

P & c I

Korte aanduiding: Opmeetinstrument voor een boorgat. I

De uitvinding heeft betrekking op een opmeetinstrument I

voor een boorgat met verbeterde middelen voor het bepalen van de I

5 hoekoriëntatie van de boorgatsonde naarmate deze zich beweegt door een I

vertikaal boorgat, alsmede op een verbéterde werkwijze voor het vast- I

stellen van het boorgat ..azimuth. I

Deze aanvrage is gerelateerd aan de Amerikaanse octrooiaanvrage I

200,096, ingediend qp 23 oktober, 1980 en de Amerikaanse octrooiaanvrage I

10 224,789, ingediend op 13 januari, 1981. I

Een opmeetinstrument voor een boorgat bezit een sondehuis, dat I

opgehangen is aan een kabel en bewogen wordt door het boorgat. Een incli- I

nometer, bijvoorbeeld een trits versnellingsmeters langs de drie lood- I

rechte assen, meet de hoek van de plaatselijke vertikaal ten opzichte van I

15 de sonde. De sonde is vrij can te roteren om zijn langsas wanneer hij I

zich verplaatst door het boorgat. Het is noodzakelijk de sondepositie I

te meten ter verkrijging van een referentie voor de inclinometer..metingen, I

teneinde het boorgat^azimuth vast te stellen. Het is bekend om deze I

oriëntatie te meten met een gyroscoop of een magnetometer. Beide hebben I

20 bedrijfsbeperkingen die hun betrouwbaarheid benadelen, hun nauwkeurig- I

heid verminderen en bijdragen tot hoge kosten. I

De twee genoemde octrooiaanvragen openbaren opmeetinstrumenten I

voor boorgaten, die gebruik maken van veeltallige doorsnedesondes tezamen I

met middelen voor het bepalen van de incrementale azimuthveranderingen I

25 naarmate de sonde zich verplaatst door het boorgat. Deze instrumenten I

elimineren de gyroscoop of magnetometer maar hebben andere nadelen, I

waaronder een lange sonde-afmeting en een accumulatie van meetfouten, die I

de nauwkeurigheid van de meting verminderen. I

Het onderhavige instrument meet de sonde-oriëntatie rechtstreeks I

30 onder gebruikmaking van gepolariseerde elektromagnetische straling en I

zendteen oriëntatiesignaal naar het oppervlak via een leiding, die de I

polarisatieas van het signaal handhaaft. Het instrument is bijzonder nut- I

tig bij het verschaffen van een meting van sonde-oriëntatie, naarmate de I

sonde een vertikale boorgatsectie doorloopt, waar de oriëntatie niet kan I

35 worden gemeten met een inclinometer.

Een bijzonderheid van de uitvinding is dat het boorgat-opmeet-instrument een verbeterd middel bezit voor het bepalen van de sonde-oriëntatie, waaronder een bron voor gepolariseerd licht in de sonde, welke een bundel gepolariseerd licht opwekt, dat een polarisatieas bezit dwars op de 40 langsas van de sonde en in vaste relatie met de sonde, tezamen met een 8302768 - 2 - . 1 *· * glasvezeloptiekbuis voor het geleiden van het gepolariseerde licht naar | het oppervlak, en een middel voor het detecteren van het polarisatievlak van het uit de buis ontvangen licht. Meer in het bijzonder zijn de lichtbron en een polariserend filter bevestigd aan de sonde en is de vezel-5 optiekbuis een deel van de aan de kabel opgehangen sonde.

Een andere bijzonderheid van de uitvinding is dat de middelen voor het detecteren van het polarisatievlak van het ontvangen licht een lichtsensor omvatten, een polariserend filter, gestoken tussen het einde van de : signaalbuis en de lichtsensor, middelen voor het doen 10 roteren van het filter cm het op de sensor vallende licht te moduleren, en middelen voor het vaststellen van de sondepositie vanuit de fasehoek van het gemoduleerde licht ten opzichte van de rotatie van het laatstgenoemde polariserende filter.

Een verdere maatregel van de uitvinding is een verbeterde en 15 vereenvoudigde werkwijze voor het vaststellen van het boorgat-azimuth vanuit successieve inclinometermetingen.

Nog een andere bijzonderheid van de uitvinding is, dat het boorgat-opmeetsysteem een door het boorgat heen beweegbare sonde .-omvat, een inclinatiesensor in de sonde , middelen voor het afleiden van een eerste 20 maat van boorgat-azimuth met een hoge mate van nauwkeurigheid in een vertikaal boorgat en een verminderde nauwkeurigheid in een horizontaal sondeboorgat, middelen voor het afleiden van een tweede maatstaf van boorgat-azimuth met een hoge mate van nauwkeurigheid in een horizontaal boorgat en een verminderde nauwkeurigheid in een vertikaal boorgat en 25 middelen om de eerste en tweede boorgat^ azimuth •metingen te combineren in overeenstemming met de boorgatinclinatie.

Een andere bijzonderheid van de uitvinding is dat het versnel-lingsmeter- en andere signalen worden uitgezonden vanaf de sonde naar het oppervlak door amplitudemodulatie van de gepolariseerde lichtbundel.

30 De uitvinding zal hieronder aan de hand van enige in de figuren der bijgaande tekeningen weergegeven uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

Fig. 1 toont een schematische voorstelling van een inrichting volgens de uitvinding, waaronder een doorsnede voor het boorgat, waarin 35 men de sonde ziet;

Fig. 2 toont een schematische voorstelling van de sonde, waarbij de bron voor gepolariseerd licht en de inclinometer worden weergegeven;

Figuren 3 en 4 stellen schematisch een illustratie voor van het bespeuren van de angulaire oriëntatie van de sonde; 40 Figuren 5-7 tonen geometrische schema's gebruikt bij het 8302768

< Λ I

beschrijven van het bepalen van het boorgat-azimuth; I

Fig. 8 geeft een schematische voorstelling van een boorgat- I

opmeetinstrument met middelen voor het af leiden en combineren van twee boorgat, azimuthmetingen; en I

5 Fig. 9 is een blokschema van een systeem voor het uitzenden van I

sensorinformatie naar het oppervlak via amplitudemodulatie van de gepo- I

lariseerde lichtbundel. I

In het opmeetsysteem van fig. 1 wordt een sonde 20 opgehangen aan I

een kabel 21 voor verplaatsing door een boorgat 22. De sonde 20 is ge- I

10 centreerd binnen het boorgat door geschikte afstandsstukken 23, zodat de I

langsas van de sonde gecentreerd wordt in het boorgat en kan worden be- I

schouwd als samenvallend met de as van het boorgat. De sonde 20 is I

vrij om te roteren, terwijl het zich verplaatst door het boorgat. De I

kabel 21 loopt over een roterend wiel, dat een meetwaarde 1 verschaft van I

15 de afstand, die de sonde naar omlaag aflegt. Een kabel-ophijsmechanisme I

voor het verlagen en het optrekken van de sonde 20 is niet weergegeven I

om te voorkomen dat de tekening ingewikkeld wordt. I

In het kort komt het er op neer dat de sonde 20 middelen omvat I

voor het meten van de helling van het boorgat ten opzichte van de vertik I

20 kaal of zwaartekrachtsvector in opeenvolgende punten langs het boorgat. I

Zoals zal blijken, verschaft deze meting in een schuin boorgat voldoende I

informatie voor een bepaling van de verandering in het boorgat azimuth I

van punt tot punt. Vele boorgaten hebben een vertikaal deel, in het I

bijzonder het aanvankelijke deel onder het oppervlak. Oriëntatie van I

25 de sonde in een vertikaal boorgat wordt gemeten onder gebruikmaking van ' I

het hieronder te beschrijven gepolariseerd lichtsysteem. Signalen die de inclinatie en oriëntatie van de sonde weergeven worden uitgezonden naar het oppervlak via de kabel 21 en gekoppeld met een detector 25. De uitgang van de detector wordt op zijn beurt gekoppeld met een gegevens-30 bewerker 26, verbonden met een toetsenbord en afbeeldscherm 27, gébruikt

voor ingangsgegevens naar en cm informatie af te leiden uit het systeem. I

De elementen van de sonde die relevant zijn voor de uitvinding zijn schematisch geïllustreerd in fig. 2. De sonde bezit een huis 30, waarin een inclinometer 31 is ondergebracht, die bij voorkeur opgebouwd I

35 is uit een trits versnellingsmeters 32-34 die met hun gevoelige assen georiënteerd zijn langs de XYZ-assen. De Z-as valt in de figuur samen met de langsas van de sonde. De X en Y assen bepalen een vlak dat een rechte hoek maakt met de Z-as. De versnellingsmeters die de plaatselijke zwaartekrachtsvector bepalen zijn bij voorkeur met een servomechanisme I

40 uitgeruste inrichtingen. Signalen uit de versnellingsmeters bepalen de I

8302768 ί ¥ \ - 4 - hellingshoek van het boorgat vanuit de vertikaal en vanuit een schuin gat de rotatiehoek van de sonde ten opzichte van een vertikaal vlak door i de sonde-as. Twee versnellingsmeters of andere hoekrelaties zouden kunnen worden gebruikt, maar de geïllustreerde inclinometer geniet de voorkeur.

5 Een. lichtbron 35, zoals een licht emitterende diode, is gelegen aan het bovenste einde van de sonde 20. Een polariserend filter 36 is bevestigd in het huis 30 voor het polariseren van het licht, afkomstig van de bron 35 langs een as, die dwars staat op de langsas van de sonde.

Een glasvezeloptiekbuis 37 ontvangt gepolariseerd licht uit het filter 10 36 en geleidt, het naar het oppervlak. De glasvezeloptiekbuis 37 kan worden ingebouwd in een hijskabel 21. Het einde 37a vandè glasvezeloptiekbuis wordt bij voorkeur bevestigd aan het einde van het sonde-huis 30. Indien echter de rotatie van de sonde 20, naarmate deze zich door het boorgat beweegt, een buitensporige torsie van de kabel 21 veroorzaakt, kunnen 15 de kabel en de glasvezeloptiekbuis 37 worden verbonden met het sonde-huis 37 via een (niet-weergegeven) cardankoppeling.

Terwijl de sonde 20 om zijn as draait, roteert het polarisa-tievlak van het licht, afkomstig uit de LED 35 met de sonde. Het door het filter 36 tot stand gebrachte polarisatievlak wordt niet in wezen 20 gewijzigd, hetzij door reflectie van het licht naarmate dit door de glasvezeloptiekbuis 37 loopt, of door het torderen van de kabel 21 en de glasvezeloptiekbuis. Dienovereenkomstig stelt de polarisatieas van het aan het oppervlak gedetecteerde licht de oriëntatie voor van de sonde om de langsas.

25 Het aan het oppervlak ontvangen gepolariseerde licht door de glasvezeloptiekbuis 37 wordt gericht naar een lichtsensor 40, die verbonden is met een detector 25. Tussen de glasvezeloptiekbuis en de sensor 40 is een tweede polariserend filter 41 gestoken, dat door een motor 42 geroteerd wordt.

30 De bepaling van de sonde-oriëntatie met het gepolariseerde licht, wordt geïllustreerd in figuren 3 en 4. Wanneer het filter 41 roteert is het door de sensor 40 ontvangen licht een maximum wanneer de polarisatieassen van de filters samenvallend zijn en een minimum, wanneer de assen 90° versprongen zijn. In de kromme van figuren 3 en 4 35 is het ontvangen licht of de sensor^jsignaalamplitude uitgezet als functie van de angulaire positie van het filter 41. In fig. 3 is de polarisatieas van het filter 36 uitgericht ten opzichte van die van het filter 41 bij de 0° positie. Signaahjnaxima vinden plaats bij een hoek van 0° en bij 180°. Signaalminima treden op met het filter 41 bij 40 90° en 270°. In fig. 4 is de sonde 20 90° versprongen ten opzichte van 8302768 ' · Λ 1 ' - 5 - de rotatiepositie in fig. 3. Met de filterschijf 41 in een 0-positie is de signaal-amplitude minimum en deze conditie wordt herhaald met de filterschijf bij 180°. Signaal-maxima treden op bij 90° en 270°.

Bij het opmeten van een boorgat wordt de sonde 20 georiënteerd 5 naar een bekende azimuthreferentie aan het boveneinde van het boorgat 22.

De angulaire relatie tussen de uitgang van de sensor 40 en het roterende filter 41 wordt genoteerd. Naarmate de sonde zich verplaatst door het boorgat, wordt de rotatie-oriëntatie van de sonde gekorrelleerd met de afstand 1 van de sonde langs het boorgat. Het is slechts noodzakelijk 10 dat de angulaire snelheid van het roterende filter 41 . veel groter is dein de angulaire snelheid van de sonde 20.

Signalen die de uitgang van de sensor 40 en de angulaire positie van de filterschijf 41 weergeven, zijn gekoppeld met de detector 25, die de fasehóek meet van het signaal ten opzichte van de angulaire 15 positie van het filter 41 en bepaalt de rotatiepositie van de sonde 20.

Het relatieve verschil tussen de signaalpieken en nullen kan variëren met systeemcondities, maar de fasehóek niet. Het signaal is in fundamenteel opzicht een uit halve golven bestaande, gelijkgerichte sinuskromme met een gelijkstroonwvoorspanning. De detector 25 kan bijvoorbeeld een 20 gegevensbewerker herbergen, die een aan het detectorsignaal aangepaste Fourier-kromme toepast. De grond-frequentiecomponent van het signaal is het dubbele van dié van de wielrotatie. Variabele termen in de Fourier voorstelling van het signaal kunnen worden genegeerd. De fasehóek van het signaal identificeert op unieke wijze de sonde-oriëntatie.

25 De bepaling van de positie van de sonde beneden in het gat uit de signalen die de oriëntatie weergeven van de sonde om de langsas, afstand omlaag in het gat en de oriëntatie van de sonde ten opzichte van de zwaartekracht uit de inclinometer 31, zal beschreven worden in samenhang met de figuren 5-7. In fig. 5 is het boorgat 22 weergegeven 30 dat zich vanaf het oppervlak van de aarde naar omlaag toe uitstrekt. Een drie-dimensioneel coördinatensysteem, N (noorden), E(oosten, G(zwaartekracht) bevindt zich met zijn oorsprong in het snijpunt van het boorgat met het oppervlak. Het plaatselijke oppervlaktegebied kan beschouwd worden als planair. Terwijl de sonde 20 gelegen is in een punt i, meet de incli-35 nometer 31 de hoek Ψtussen de dwarsreferentieas van de sonde, d.w.z. de polarisatieas van het filter 36, en het vertikale vlak 25, dat de langsas van de sonde bevat. De hoek Ψ wordt aangegeven tussen de polarisatieas van het filter 36 (die sous de dwarsreferentieas van desonde genoemd wordt) en een lijn 46, die loodrecht staat op de langsas van de sonde en 40 in het vertikale vlak 45 ligt. De hellingshoek I van de sonde en het 8302 768 \ i - 6 - boorgat in het punt i is weergegeven als de hoek tussen een verlenging van de langsas 47 van de sonderen de vertikale lijn 48 in het vlak 45.

De snijding van het vertikale vlak 45 met het aardoppervlak bepaalt een lijn 49, waarvan de oriëntatie het azimuth is van het boor-5 gat in het punt ï. De azimuth-hoek A wordt gemeten in een richting met de klok mee, vanuit het noorden, door omlaag te kijken op het aardoppervlak.

De inclinatiehoek I wordt berekend uit de versnellingsmeter-signalen van de inclinometer 31. Op soortgelijke wijze wordt in elk 10 punt, waar de boorgatas niet vertikaal is, de hoek 4* berekend uit de versnellingsmetersignalen. Daar waar de boorgatas echter vertikaal is, is er geen uniek vertikaal vlak en wordt de hoek 4* niet bepaald. Een boorgat heeft normaal in het begin een vertikale sectie en bij het doorlopen van een dergelijke vertikale sectie wordt de rotatie-oriëntatie-15 detector voor gepolariseerd licht gebruikt. Zoals hierboven beschreven worden de start van een opmeethandeling, de sondeoriëntatie en de fasehoek van het gepolariseerde lichtsignaal genoteerd. Veranderingen in de rotatie-oriëntatie van de sonde, wanneer deze omlaag gebracht wordt door een vertikale boorgatsectie, worden geregistreerd. Wanneer de sonde de 20 vertikale boorgatsectie verlaat, is z’n oriëntatie bekend en verschaft de basis voor verdere bepaling van het boorgat-azimuth.

Boven werd uiteengezet dat de hoek ψ wordt bepaald uit de versnellingsmetersignalen. In de hierboven genoemde eerste Amerikaanse octrooiaanvrage is er sprake van de hoek ψ en het boorgat-azimuth ge-25 relateerd zijn. De relatie wordt op impliciete wijze betrokken bij een serie matrixhandelingen, waardoor de eerste Amerikaanse octrooiaanvrage een voorstelling afleidtvan de doorlopen baan in het boorgat. Een expliciete uitdrukking van de relatie is de basis van de werkwijze voor het bepalen van het boorgat-azimuth in overeenstemming met de onderhavige 30 uitvinding.

In figuur 7 worden twee opeenvolgende boorgatpunten i en i+1 weergegeven en er wordt verondersteld dat de boorgatsectie tussen de beide punten een vlakke kromme is. Dit is niet altijd waar in een boorgat, maar is een redelijke benadering en kan even nauwkeurig gemaakt 35 worden als gewenst is door zeer kleine afstanden tussen de punten te selecteren. Het vlak P^ is een vertikaal vlak, bevattende de langsas van de sonde in het punt i. Het vlak P^ heeft een azimuth-hoek en de helling van de sonde in het punt i is 1^. Het vlak P^+^ is een vertikaal vlak, bevattende de langssondeas in het punt i+1. Het vlak R bevat het 40 vlak boorgatkromme van punt i tot punt i+1.

<63ü2 7 6 8 • . -» * -7 -

De vector j is een eenheidsvector in het sonde_coördinaten-systeem, aanvankelijk uitgericht ten opzichte van de E-as van het globale coördinatiesysteem. Het kan worden aangetoond bij gebruikmaking van de methode van Euler-hoeken, dat de componenten van de eenheids- r* 5 vector j in het globale coördinatensysteem gegeven worden door : N = cosAcosIsinΨ -sinAcos^ E = sinAcosIsin^ -cosAcost G = sinlsinf

In figuur 7 wordt de eenheidsvector j weergegeven in beide punten i en i+1, 10 geroteerd over een hoek Θ vanuit de betreffende vertikale vlakken en P^+^ zodat de vectoren loodrecht staan op het vlak van de boorgatkromme in beide punten. De twee eenheidsvectoren zullen dan de zelfde richting hebben en dus de zelfde componenten in het NEG coördinatensysteem.

Vandaar- dat 15 N = -cosA,cosl,sin©-.-sinA.cos©. = i i i - i i -cosA. , .cosl.,.siηθ.,,-sinA.L.cos©, i+1 i+1 ï+l i+1 i+1 E = -sinA^cosI^sinÖ^+cosAicos0i = sinai+lc0sli+ls;i'n^i+l+c0sai+lc0s®i+l G = sinli+1sin0i = sin Ii+1sin9i+1 20

De verandering van de azimuth-hoek vanuit punt i naar punt i+1 kan worden uitgedrukt als Δ. = A. .—A.

i ï+l i

Door lineaire combinatie van de N en E vergelijkingen kunnen twee nieuwe 25 vergelijkingen worden afgeleid in temen van Δ^, cos Δ.cosl.sin©.-sin Δ.cos©, = ï ï i 1 i °°sli+lsinei+l sin Λ.cosl.sin©.+cos Δ.cos©. = cos©... i ï i ïi i+l 30 Een hoek Y. wordt gedefinieerd als - = Vei

Bovenstaande vergelijkingen kunnen worden gecombineerd met de vergelijking voor de G-componenten van de eenheidsvector, (cosl.sinl. ,. sinT. 3 cosA.- 35 [sinI^-sinI^+^coslf^3 sinA^ = sinl.cosl...sinY.

1 1+1 ï (sinl. -sinl... cosT .1 cosA. + i i+l iJ i (cosI^sinI^+^sinT\]sinΔ = sinl.cosT.-sinl.,.

40 ïi i+l .15 3 2 7 6 8 - 8 - s

( 'C

Door deze vergelijkingen op te lossen voor sin/L en cosh^ en de een door de ander te delen teneinde tan . te verkrijgen, wordt de volgende betrekking afgeleid: Δι Vrai - 5 Γ (co si .j+cosl i+i). s inT\ sinl.sinl.,(l+cosl.cosl.,,)cosT.

1 ï+l i 1+1 ï

Aldus kan de verandering in azimuth-hoek tussen opeenvolgende punten van 10 het boorgat worden bepaald uit de inclinometermetingen in de beide punten.

Zoals hierboven uiteengezet, wordt de oriëntatie van de sonde 20 rechtstreeks gemeten aan het aardoppervlak. De sonde wordt dan omlaag gebracht door het boorgat. Zolang als de boorgatas vertikaal is 15 wordt de sondeoriëntatie om de .langsas gemeten onder toepassing van het gepolariseerde lichtsysteem. In het punt waar het boorgat afwijkt van de vertikaal, worden veranderingen in azimuth bepaald door opeenvolgende berekeningen van Δ^ en de azimuth-hoek in elk punt bepaald door de azimuthjioek-incrementen op te tellen. Indien de sonde een andere verti-20 kale boorgatsectie zou tegenkomen, wordt de oriëntatie van de sonde om de langsas wanneer deze de vertikale sectie doorloopt, gemonitoord door het gepolariseerde lichtsysteem.

Indien een aanvullende veronderstelling gemaakt wordt dat de boorgatkromme tussen punten vloeiend is^en indien de punten zodanig worden 25 geselecteerd dat ze zeer dicht bij elkaar liggen zodat een klei ne hoek is en

Ji - h+l' waarna , ,, 4 30 1 COSIi

Deze betrekking is nuttig bij het bespieden van het gedrag van het op-meetsysteem en is voldoende nauwkeurig voor het werkelijk opmeten bij sommige toepassingen.

De inrichting die beschreven is, is eenvoudiger dan die van 35 de hierboven genoemde eerste Amerikaanse octrooiaanvrage, doordat het enkel gebruik maakt van één inclinometer in plaats van twee, terwijl de sonde een enkelvoudig compact huis in plaats van twee huizen die verenigd zijn door een verbinding die flexibel is, teneinde langs de as van het boorgat te buigen, maar welke weerstand biedt tegen rotatie 40 tussen de huizen om de boorgatas. Er zijn belangrijke verschillen vanuit oZn 7 68 ' . -- £ - 9— een mechanisch standpunt. Echter een belangrijk verschil in het onderhavige boorgatwOpmeetinstrument en werkwijze ligt in de aard van het afleiden van het boorgat^azimuth. In de beide Amerikaanse octrooiaanvragen zijn meetfouten cumulatief, zodat de nauwkeurigheid van de 5 metingen vermindert, naarmate meer metingen worden verricht. In het onderhavige systeem is er een wegvallen van fouten, zodat de fout bij enige azimuth~meting een functie is van het verschil tussen de aanvankelijke azimuth^meetwaarde en de uiteindelijke meetwaarde. Tienduidend-tallan metingen kunnen worden gedaan bij het opmeten van een boorgat, 10 zodat het verschil in nauwkeurigheid van de beide systemen opvallend is.

Een ander belangrijk verschil is dat de nauwkeurigheid van de bovengenoemde Amerikaanse octrooiaanvragen vermindert bij vertikale of bijna vertikale boorgaten. Bij het onderhavige systeem kan de aanvankelijke azimuthjneting heel nauwkeurig worden verricht en het gepolariseerde 15 lichtsysteem voor het meten van de sonde-rotatie vermindert fouten, die geïntroduceerd worden terwijl de sonde een vertikaal boorgat doorloopt.

De nauwkeurigheid van het onderhavige systeem vermindert echter als het boorgat de horizontaal benadert, waar cosl naar 0 gaat. Indien een boorgat met een horizontale sectie moet worden opgemeten, wordt het 20 instrument van fig. 1 gecombineerd met het instrument, getoond in de tweede Amerikaanse octrooiaanvrage, zoals weergegeven in fig. 8. Hier is de sonde 55 opgehangen aan een kabel 56 in een boorgat 57. De sonde 55 bezit twee secties 58, 59, verbonden met een soepele koppeling 60 van het in de Amerikaanse octrooiaanvrage 224.789 besproken type. De bovenste 25 sondesectie 58 herbergt een inclinometer en een bron voor gepolariseerd licht, zoals in fig. 2. Een flexibele koppeling 60 is voorzien van middelen voor het opwekken van signalen, die de hoek weergeven tussen de twee sondesecties. De diverse signalen worden uitgezonden naar het aardoppervlak via een kabel 56 en worden gekoppeld met ontvanger, detector 30 en bewerker, blok 62. Het gepolariseerde lichtsysteem en inclinometer-signalen worden bewerkt voor het ontwikkelen van een eerste meetwaarde van het azimuth A, dat een hoge graad van nauwkeurigheid bezit in een vertikaal boorgat. Signalen van de inclinometer en van de koppeling 60 worden bewerkt voor het ontwikkelen van een tweede meetwaarde van het 35 azimuth A' dat een hoge mate van nauwkeurigheid bezit in een horizontaal boorgat en een mindere mate van nauwkeurigheid in een vertikaal boorgat.

De azimutsignalen A en A' worden gecombineerd in een middelingscircuit 63 in overeenstemming met de sondeinclinatie i voor het opwekken van een samengesteld azimuth signaal Aave waarin 40 Α=„β = Acosl+A'(1-cosI) ave 8302768 -_ - 10 \ «r '

Signalen uit de verschillende sensors in de sonde worden bij voorkeur naar het aardoppervlak uitgezonden in digitale vorm door amplitude,modulatie van de gepolariseerde lichtbundel. Het systeem om dit te bewerkstelligen wordt geïllustreerd in het blokschema van fig. 9.

5 De diverse sensoren, bijvoorbeeld versnellingsmeters 32-34 en de hoeksensors van de koppeling 60, in fig. 8, worden weergegeven bij het blok 65. De uitgangen van de sensors worden individueel geselecteerd door een multiplexinrichting en omgezet van analoog naar digi taalvorm bij blok 66.

| De serie digitale signalen worden gekoppeld met de lamp 35 en moduleren 10 de intensiteit van de lichtbundel. Het signaal van de lichtsensor 40 bezit de golfvorm, geïllustreerd bij 67, ofschoon in de praktijk de herhalings-frequentie van de digitale signalen vele malen de geïllustreerde kan zijn. Het signaal van de lichtsensor 40(wordt verbonden met zowel de sonde-hoekdetector 68 als een digitaal signaaldetector 69. De uitgangen 15 van de detectoren worden verbonden met de bewerker 70. Indien de relatieve amplituden van de gelijkgerichte sinus^golf en de digitale pulsen zodanig zijn dat de digitale signalen verloren gaan bij de 0 van het analogonsignaal, kunnen de digitale gegevens enkel worden gelezen bij de pieken van de sinusgolven. In deze situatie kunnen de digitale signalen 20 die elke sensoruitgang representeren, worden herhaald om verlies van sensorinformatie te vermijden.

25 30 35 40 8302768

Claims

1. Opmeetinstrument voor een boorgat, voorzien van een aan een I kabel opgehangen sonde, die het boorgat doorloopt, welke sonde een I langsas heeft en roteerbaar is om de langsas naarmate de sonde het I boorgat doorloopt, waarbij een middel aanwezig is can de sondepositie om I 5 de langsas vast te stellen, bevattende: I - een bron van gepolariseerde electrcmagnetische straling in de sonde, I die een gepolariseerd signaal opwekt, dat een polarisatieas bezit I dwars op de langsas van de sonde en in een vaste relatie tot de sonde, I - een signaalbuis voor het geleiden van het gepolariseerde signaal naar I 10 het oppervlak; en I - middelen voor het detecteren van het polarisatievlak van het uit de I leiding ontvangen signaal. I

2. Instrument volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de I bron van gepolariseerd signaal een lichtbron omvat alsmede een polariserend I 15 filter, gefixeerd aan de sonde.

3. Instrument volgens conclusie 1, waarbij de signaalbuis een I deel is van de kabel voor het ophangen van de sonde. I

4. Boogat-opmeetinstrument volgens conclusie 2, met het kenmerk I dat de middelen voor het detecteren van het polarisatievlak van het I 20 ontvangen licht een lichtsensor omvatten, een polariserend filter, gestoken I tussen het einde van de signaalbuis en de lichtsensor, middelen voor het I doen roteren van het filter om het op de sensor vallende licht te modu- I leren, en middelen voor het vaststellen van de sondepositie vanuit de I fasehoek van het gemoduleerde licht ten opzichte van de rotatie van het I 25 laatstgenoemde polariserende filter. I

5. Boorgatopmeetsonde gekenmerkt door I een huis voor het doorlopen van het boorgat, welk een huis een I langsas bezit en naar willekeur róteerbaaf ' is om de langsas I naarmate het huis het boorgat doorloopt; I 30. een inclinometer in het huis; en I - een bron van gepolariseerde electrcmagnetische straling, welke bron I bevestigd is aan het huis en een gepolariseerd signaal opwekt, dat I een polarisatieas bezit loodrecht op de langsas van het huis, waarbij de polarisatieas van het signaal een meetwaarde verschaft over de I 35 oriëntatie van het huis als referentie voor de inclinometer.

6. Boorgat_opmeetsonde volgens conclusie 5, omvattende middelen I voor het overdragen van het gepolariseerde signaal naar het oppervlak, I 8302768 s' Η - 12 — terwijl de polarisatieas ervan gehandhaafd wordt.

7. Boorgat^opmeetsonde volgens conclusie 6, waarbij de bron van gepolariseerde electrcmagnetische straling een lichtbron omvat en een polariserend filter, dat bevestigd is aan het huis en waarbij het 5 signaal uitzendend middel een glasvezeL^optiekbuis is.

8. Boorgatopmeetinstrument volgens conclusie 1, omvattende tenminste een sensor in de sonde, welke sensor een uitgangssignaal bezit, dat een afgetaste toestand voorstelt; - middelen voor het moduleren van de intensiteit van de lichtbundel 10 in overeenstemming met het sensoruitgangssignaal; en - middelen voor het detecteren van de modulatieintensiteit van de uit de lichtbuis ontvangen lichtbundel.

. 9. Opmeetinstrument volgens conclusie 8, waarbij het uit gangssignaal van de sensor een analogonsignaal is, terwijl het instru- 15 ment een analogon-naar-digitaalomzetter omvat, die reageert op een analogonsignaal, en middelen voor amplitudemodulatie van de intensiteit van de lichtbundel in overeenstemming met het digitale sensorsignaal.

10. Instrument volgens conclusie 8, voorzien van een groot aantal sensoren en een multiplex eenheid voor het moduleren van de 20 intensiteit van de lichtbundel in overeenstemming met sequentieel geselecteerde sensor uitgangssignalen.

11. Instrument volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de uitgangssignalen van de sensoren analogonsignalen zijn, waarbij het instrument een analogon-naar-digitaalomzetter omvat, die reageert op 25 analogon sensor^uitgangssignalen, die sequentieel geselecteerd zijn door de multiplexeenheid. 30 8302763