NL8400558A - DRILLING HOLE INSERTION GUIDANCE SYSTEM. - Google Patents

DRILLING HOLE INSERTION GUIDANCE SYSTEM. Download PDF

Info

Publication number
NL8400558A
NL8400558A NL8400558A NL8400558A NL8400558A NL 8400558 A NL8400558 A NL 8400558A NL 8400558 A NL8400558 A NL 8400558A NL 8400558 A NL8400558 A NL 8400558A NL 8400558 A NL8400558 A NL 8400558A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
probe
signals
signal
borehole
rotation
Prior art date
Application number
NL8400558A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Sundstrand Data Control
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sundstrand Data Control filed Critical Sundstrand Data Control
Publication of NL8400558A publication Critical patent/NL8400558A/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02Determining slope or direction
    • E21B47/022Determining 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)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Navigation (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Description

jr et υ LN 5560-27 Ned.M/EvF >jr et υ LN 5560-27 Ned.M / EvF>

• X• X

Korte aanduiding: Boorgat traagheidsgeleidingssysteem.Short designation: Borehole inertial guidance system.

De uitvinding ligt op het gebied van boorgatopmeetinstrumenten en in het bijzonder op boorgatopmeetinstrumenten, die gebruik maken van versnellings- en angulaire verplaatsingssensoren.The invention is in the field of borehole measuring instruments and in particular to borehole measuring instruments using acceleration and angular displacement sensors.

In vele bekende boorgatopmeetsystemen wordt een sonde gebruikt, 5 die versnellings- of inclinometermeetinstrumenten omvat in combinatie met azimuth of richtingsbepalende instrumenten zoals magnetometers. Voorbeelden van dergelijke systemen worden verschaft in de Amerikaanse octrooischriften 3.862.499 en 4.362.054, die boorgatopmeetinstrumenten openbaren onder gebruikmaking van een inclinometer, die drie versnellings-10 meters omvat voor het meten van afwijking van het boorgat ten opzichte van de vertikaal tezamen net een drie-assige magnetometer voor azimuth-bepaling. Dergelijke systemen zijn onderhevig aan fouten als gevolg van een aantal factoren waaronder variaties in het aardmagnetisch veld veroorzaakt door de aard van het materiaal, waardoorheen het boorgat 15 loopt. Br zijn eveneens een aantal systemen geweest, die gebruik maken van in cardanlager opgehangen of "strapdown" mechanische gyros in plaats van de magnetometers voor richting of rotatie aftasten. Echter, als gevolg van de gevoeligheid voor schok en trillingen, verschaffen mechanische gyroscopen niet de gewenste nauwkeurigheid en betrouwbaarheid 20 voor boorgatsystemen. Voorts zijn mechanische gyros onderhevig aan drift en precessiefouten en vereisen aanzienlijke perioden om tot rust te komen voor stabilisatie. Deze instrumenten hebben eveneens de neiging om mechanisch complex alsmede duur uit te vallen.Many well known borehole measurement systems use a probe that includes accelerometer or inclinometer measuring instruments in combination with azimuth or direction determining instruments such as magnetometers. Examples of such systems are provided in U.S. Pat. Nos. 3,862,499 and 4,362,054, which disclose borehole gauges using an inclinometer, which includes three accelerometer gauges for measuring borehole deviation from the vertical along a three-axis magnetometer for azimuth determination. Such systems are subject to errors due to a number of factors including variations in the geomagnetic field caused by the nature of the material through which the borehole 15 passes. Also, a number of systems have utilized gimbal-suspended or "strap-down" mechanical gyros instead of scanning the direction or rotation magnetometers. However, due to the sensitivity to shock and vibration, mechanical gyroscopes do not provide the desired accuracy and reliability for borehole systems. Furthermore, mechanical gyros are subject to drift and precession errors and require significant periods of time to settle for stabilization. These instruments also tend to be mechanically complex as well as expensive.

Een eerste benadering voor het verminderen van de fouten die 25 inherent zijn aan het verrichten van metingen van het traagheidstype van de sondeligging in een boorgat, is geweest het gebruik van het Kalman filter. Echter tot aan de huidige tijd is het gebruik van het Kalman filter beperkt geweest tot uitrichting van de sonde, wanneer deze gestopt was in het boorgat en niet gebruikt geweest is in een dynamische 30 aftasting voor foutreductie in metingen gemaakt terwijl de sonde zich beweegt binnen het boorgat.A first approach to reducing the errors inherent in taking inertia probe in-borehole measurements has been to use the Kalman filter. However, up to the present time, the use of the Kalman filter has been limited to probe alignment when it was plugged into the borehole and has not been used in a dynamic error reduction scan in measurements made while the probe is moving within the probe. borehole.

De uitvinding beoogt derhalve het verschaffen van een boorgat-opmeetinrichting omvattende een sonde geschikt voor het inbrengen in een boorgat; een mechanisme voor het opwekken van een signaal, dat de 35 verplaatsing weergeeft van de sonde in het boorgat? en versnellingsmeet-instrumenten binnen de sonde voor het opwekken van drie versnellings-signalen, die de versnellingscomponenten weergeven van de sonde ten opzichte 8400558 - 2 - * *The object of the invention is therefore to provide a borehole measuring device comprising a probe suitable for insertion into a borehole; a mechanism for generating a signal showing the displacement of the probe in the borehole? and Accelerometer Measurement Instruments within the Probe to Generate Three Acceleration Signals, which display the acceleration components of the Probe relative to 8400558 - 2 - * *

1 I1 I

van drie sondeassen en een angulair rotatiemeetorgaan voor het opwekken van twee rotatiesignalen, die de angulaire rotatie weergeven van de sonde ten opzichte van twee sonderotatieassen. De inrichting omvat eveneens een eerste circuit voor het opwekken van een eerste synthetisch angulair 5 rotatiesignaal, dat de angulaire rotatie weergeeft van de sonde óm een derde sondeas, wanneer de sonde zich verplaatst en een circuit, dat reageert op de angulaire rotatiesignalen voor het opwekken van een tweede synthetisch angulair rotatiesignaal, dat de angulaire rotatie weergeeft van de sonde om de derde sondeas, wanneer de sonde zich niet verplaatst.of three probe axes and an angular rotation measuring device for generating two rotation signals, which represent the angular rotation of the probe with respect to two probe rotation axes. The device also includes a first circuit for generating a first synthetic angular rotation signal, which displays the angular rotation of the probe about a third probe axis as the probe moves, and a circuit responsive to the angular rotation signals for generating a second synthetic angular rotation signal showing the angular rotation of the probe about the third probe axis when the probe is not moving.

10 De uitvinding omvat voorts een circuit, dat reageert op de rotatiesignalen \ en het synthetische rotatiesignaal voor het transformeren van de signalen, die de beweging weergeven van de sonden in het boorgat in coördinaten, die refereren naar de aarde en berekeningscircuits verbonden met het transformeercircuit en de versnellingsmee.tcircuits voor het omzetten 15 van de versnellingssignalen in een eerste stel snelheidssignalen en een eerste stel positiesignalen,, die de snelheid en positie weergeven van de sonde in het aardscoördinatensysteem....The invention further includes a circuit responsive to the rotational signals and the synthetic rotational signal for transforming the signals representing the movement of the borehole probes in coordinates referring to ground and computational circuits connected to the transform circuit and the acceleration metering circuits for converting the acceleration signals into a first set of speed signals and a first set of position signals representing the speed and position of the probe in the earth coordinate system.

De uitvinding omvat voorts een Kalman filter dat gebruik, maakt van de dynamische dwangmiddelen van nui-verplaatsing loodrecht op het boor- 20 gat ter compensatie voor fouten in versnelling, angulaire rotatie en uitrichtingsgegeven gebruiktvoor het opwekken van de snelheids- en positiesignalen.The invention further includes a Kalman filter using the dynamic coercive means of nui displacement perpendicular to the borehole to compensate for acceleration errors, angular rotation and alignment data used to generate the velocity and position signals.

De uitvinding zal hieronder aan de hand van de figuren der bijgaande tekeningen nader worden toegèlicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the figures of the accompanying drawings.

25 Fig. 1 is een illustratie van een inrichting, die de uitvinding belichaamt, omvattende een doorsnede dooreen boorgat, waarbij een sonde getoond wordt die gebruikt wordt bij') de boörgatopmeetinrichting; fig. la geeft in perspectief een tekening van de sonde-componenten; en 30 fig.· 2 is een logische schakeling, die illustreert de logica voor het berekenen van de ligging van de sonde in het boorgat.FIG. 1 is an illustration of a device embodying the invention, comprising a cross-section through a borehole, showing a probe used in the borehole measuring device; Fig. la is a perspective drawing of the probe components; and FIG. 2 is a logic circuit illustrating the logic for calculating the location of the probe in the borehole.

In fig. 1 wordt een representatieve omgeving geïllustreerd voor de voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. Onder de grond 10 strekt zich een boorgat uit, algemèen aangegevèn met 12, dat gevoerd is 35 met een aantal boorgatbekistingen 14 en 16. In het boorgat 12 is een v. sonde 18 ingebracht verbonden met een kabelhaspel 20 door middel van een kabel 22, die loopt over een bovengrondse katrol 24. De kabel 22 dient voor het omlaagbrengen van de sonde 18 door het boorgat 12 en verschaft 8400558 i % - 3 - daarnaast: een transmissiemedium voor het overbrengen van gegevens uit de sonde 18 naar een bovengrondse signaalbewerker. Een andere signaal-transmissielijn 28 kan worden gebruikt voor het verschaffen van een indicatie van de hoeveelheid kabel 22, die uitgevierd wordt in het boorgat 5 12 alsmede gegevens uit de kabel 22 naar de signaalbewerker 26. Ofschoon volgens de in fig. 1 geïllustreerde uitvinding gegevens worden overgedragen naar en van de sonde 18 door middel van de kabel 22, kunnen gegevens worden overgedragen naar boven door andere middelen zoals druk-impulsen, die digitale gegevens overdragen via een boorsuspensie bij-10 voorbeeld in een meet-tij dens-boren situatie. De gegevens kunnen eveneens worden opgeslagen in een geheugen in de sonde en teruggewonnen op een later tijdstip.In Fig. 1, a representative environment is illustrated for the preferred embodiment of the invention. Borehole 10 extends a borehole, generally indicated with 12, which is lined 35 with a number of borehole formwork 14 and 16. In the borehole 12, a probe 18 is inserted connected to a cable reel 20 by means of a cable 22, which runs over an overhead pulley 24. The cable 22 serves to lower the probe 18 through the borehole 12 and provides 8400558% - 3 - in addition: a transmission medium for transferring data from the probe 18 to an overhead signal processor. Another signal transmission line 28 can be used to provide an indication of the amount of cable 22 being squeezed into the borehole 12 as well as data from the cable 22 to the signal processor 26. Although according to the invention illustrated in Figure 1 transferred to and from the probe 18 by means of the cable 22, data can be transferred upwards by other means, such as pressure pulses, which transmit digital data via a drilling mud, for example, in a measurement during drilling situation. The data can also be stored in a memory in the probe and retrieved at a later time.

Zoals weergegeven in fig. la is binnen de sonde 18 een triaxiale versnellingsmeterverpakking omvattende drie versnellingsmeters 32, 34 en 15 36. De versnellingsmeters 32, 34 en 36 zijn met hun gevoelige assen georiënteerd, die corresponderen met het lichaam van de sonde zoals aangegeven door het bij 38 weergegeven coördinatensysteem. In het sondelichaamcoördinatensysteem strekt de x-as aangegeven door x langs het boorgat uit en de y-as aangegeven door y en de z-as zoals aangegeven 3b Jb 20 door z staan loodrecht op de x as. In de sonde 18 is tevens opgenomen een lasergyrosamenstel 40, dat twee lasergyros 42 en 44 omvat. De eerste lasergyro 42 is geöriënteerd binnen de sonde teneinde de angulaire 1b rotatie te meten van de sonde rondom de y as, waarbij de aldus gemeten angulaire rotatie wordt aangegeven met Op soortgelijke wijze is 25 de tweede lasergyro 44 bevestigd binnen de sonde 18 zodanig dat deze de sonderotatie zal meten rondom de z as aangegeven door φ . Omdat z de diameter van de sonde 18 betrekkelijk klein is, is er niet voldoende ruimte om een lasergyro te verschaffen, die op effectieve wijze rotatie rondom de xbas zal meten.As shown in Figure 1a, within the probe 18 is a triaxial accelerometer package comprising three accelerometers 32, 34 and 15 36. The accelerometers 32, 34 and 36 are oriented with their sensitive axes corresponding to the body of the probe as indicated by the coordinate system shown at 38. In the probe body coordinate system, the x axis indicated by x extends along the borehole and the y axis indicated by y and the z axis indicated by 3b Jb 20 through z are perpendicular to the x axis. Probe 18 also includes a laser gyros assembly 40, which includes two laser gyros 42 and 44. The first laser gyro 42 is oriented within the probe to measure the angular 1b rotation of the probe about the y axis, the angular rotation thus measured is indicated by. Similarly, the second laser gyro 44 is mounted within the probe 18 such that it the probe rotation will measure around the z axis indicated by φ. Since z the diameter of the probe 18 is relatively small, there is not enough space to provide a laser gyro, which will effectively measure rotation around the xbas.

30 3¾ de voorkeursuitvoeringsvorm van de sonde 18 is eveneens een microcomputer 46 inbegrepen tezamen met een geheugen 48. Met de microprocessor vanuit de versnellingsmeters 32, 34 en 36 zijn lijnen XV z 50, 52 en 54 verbonden, die dienen om versnellingssignalen a , a en a over te brengen, die de versnelling weergeven van de sonde langs de 35 x , y en z -assen respectievelijk. Op soortgelijke wijze is de microprocessor 46 verbonden met het lasergyrosamenstel 40 door middel van lb lijnen 56 en 58, die dienen om het angulaire rotatiesignaal ω over te brengen vanuit de y-as gyro 42, en het angulaire rotatiesignaal 8400558 « > - 4 - vanuit de z-as gyro 44.The preferred embodiment of the probe 18 also includes a microcomputer 46 along with a memory 48. Connected to the microprocessor from accelerometers 32, 34 and 36 are lines XV z 50, 52 and 54, which serve to transmit acceleration signals a, a and a, representing the acceleration of the probe along the 35 x, y and z axes, respectively. Similarly, the microprocessor 46 is connected to the laser gyro assembly 40 by 1b lines 56 and 58, which serve to transmit the angular rotation signal vanuit from the y-axis gyro 42, and the angular rotation signal 8400558 from> 4. the z-axis gyro 44.

Τη de uitvoeringsvorm van de uitvinding weergegeven in fig. la, wordt een snelheids signaal aangegeven als te worden overgedragen door middel van een lijn 60 naar de microprocessor 46. Zoals weergegeven in 5 fig. 1 zal dit signaal worden opgewekt door de rotatiesnelheid van de katrol 24, waardoor een maat gegeven wordt van de snelheid van de sonde in het boorgat 12, waarbij de lijn 60 opgenomen is in de kabel 22. Er p kunnen echter omstandigheden zijn wanneer het V signaal meer profitabel zou kunnen worden opgewekt op een andere wijze zoals het tellen van de 10 pijpsecties 14 en 16 omlaag in het gat.In the embodiment of the invention shown in Fig. 1a, a speed signal is indicated as being transferred by a line 60 to the microprocessor 46. As shown in Fig. 1, this signal will be generated by the rotational speed of the pulley 24, which is a measure of the velocity of the probe in the borehole 12, the line 60 being included in the cable 22. However, there may be circumstances when the V signal could be generated more profitably in another manner such as counting the 10 pipe sections 14 and 16 down into the hole.

Bij het bepalen van de ligging van de sonde en dus de ligging van het boorgat, hetgeen uiteraard het einddoel van de uitvinding is, is het noodzakelijk de verschillende sensorsignalen te transformeren, die worden opgewèkt in het lichaamcoördinatensysteem 38 tot in een 15 coördinatensysteem, dat gerefereerd wordt aan de aarde. Een dergelijk coördinatensysteem wordt weergegeven in fig. 1 zoals algemeen aangegeven met 62, waarin de x-as, zoals aangegeven door xL evenwijdig is aan deIn determining the location of the probe and thus the location of the borehole, which is of course the end object of the invention, it is necessary to transform the different sensor signals generated in the body coordinate system 38 into a coordinate system, which is referred to as earth. Such a coordinate system is shown in Fig. 1 as generally indicated by 62, wherein the x axis, as indicated by xL, is parallel to the

zwaartekrachtsvector gL en de overige assen y en z loodrecht staan op Lgravity vector gL and the other axes y and z are perpendicular to L.

de X: as en evenwijdig aan de aarde. Dit coördinatensysteem 62 kan 20 genoemd worden het niveau-coördinatensysteem met de en y** assen, die richtingen weergeven zoals noord en oost.the X: axis and parallel to the earth. This coordinate system 62 can be called the level coordinate system with the and y ** axes representing directions such as north and east.

De logica, waarmee de microprocessor 48 de versnellingssignalen omzet op leidingen 50, 52 en'54, de angulaire snelheidssignalen op leidingen 56 en 58 en het snelheidssignaal op de leiding 60 naar 25 plaatsingssignalen, wordt geïllustreerd in fig. 2. Het zal echter duidelijk zijn dat een' deel van deze bewerking zou kunnen worden uitgevoerd in de computer 26 die aan de bovenzijde gelegen is. Zoals eerder aangegevën,is een van de voornaamste problemen bij het opwekken van signalen, die de ligging weergeven'van de sonde 18 ten opzichte van hetThe logic with which the microprocessor 48 converts the acceleration signals on lines 50, 52 and 54, the angular speed signals on lines 56 and 58 and the speed signal on line 60 to 25 positioning signals is illustrated in FIG. 2. However, it will be apparent. that part of this operation could be performed in the top 26 computer. As previously indicated, one of the major problems in generating signals which represent the location of the probe 18 relative to the

L L LL L L

30 aardcoordinatensysteem .X , y en z is om accuraat signalen om te zetten, die de oriëntatie en' verplaatsing van de sonde 18 vanaf het lichaams-30 Earth coordinate system .X, y and z is to accurately convert signals showing the orientation and displacement of the probe 18 from the body.

Jd - jb £) coördinatensysteem x , y en z naar het niveau of aardcoördinatensysteem weergeven. Een'van de primaire oogmerken van de in fig. 1 weergegeven logica is. het'zo nauwkeürig mogelijk uitvoeren van de coördinaten-35 transformatie onder toepassing van de Kalman-f-iltertechniek om compensatie te bieden'voor de fouten, die inherènt zijn aan de diverse signaalbronnen.Jd - jb £) display coordinate system x, y and z to the level or ground coordinate system. One of the primary objectives of the logic shown in Figure 1 is. performing the coordinate transformation as accurately as possible using the Kalman filter technique to compensate for the errors inherent in the various signal sources.

Definities van de diverse symbolen gebruikt in fig. 2 worden verschaft in onderstaande Tabèl' I.Definitions of the various symbols used in Figure 2 are provided in Table I below.

8400558 « *8400558 «*

- 5 -TABEL I- 5 TABLE I

c£ = Sondelichaam om de coördinatentransformatiematrix te vereffenenc £ = Probe body to equalize the coordinate transformation matrix

C° = Pijp naar sondelichaamcoördinaten transform PC ° = Pipe to probe body coordinates transform P

a^ = Versnelling langs 'x'-as van het lichaam a“ = Versnelling langs 'y'-as-vanvhet .lichaam 5 a = Versnelling langs 'z' as van het lichaam z 1b a^ = Versnellingsvectoren in sondelichaamscoördinaten op een eerste tijdstip & a^ = Versnellingsvectoren in sondelichaamscoördinaten op een tweede tijdstip = Angulaire rotatie om de ‘x'-as van het sondelichaam oi = Angulaire rotatie om de 'y'-as van het sondelichaam 10 oi = Angulaire rotatie om de ’zT-as van het sondelichaam z VP = Snelheid van de sonde langs de pijp V1, = Snelheid van de sonde in niveaucoördinaten zoals gemeten m V^ = Snelheid van de sonde in niveaucoördinaten ontleend onder invloed van de traagheid 15 Ω = Angulaire rotatie van de aarde Ω^ = Angulaire rotatie van de aard - Noord component' 8^ = Angulaire rotatie van de aard Omlaag (Down) component p = Hoeksnelheid van het niveau ten opzichte van de aarde R = Positie vector met de volgende drie componenten: 20 = Noord positie coördinaata ^ = Acceleration along 'x' axis of the body a '= Acceleration along' y 'axis of the body 5 a = Acceleration along' z 'axis of the body z 1b a ^ = Acceleration vectors in probe body coordinates at a first time & a ^ = Acceleration vectors in probe body coordinates at a second time = Angular rotation about the 'x' axis of the probe body oi = Angular rotation about the 'y' axis of the probe body 10 oi = Angular rotation about the 'zT axis of the probe body z VP = Speed of the probe along the pipe V1, = Speed of the probe in level coordinates as measured m V ^ = Speed of the probe in level coordinates derived from the inertia 15 Ω = Angular rotation of the earth Ω ^ = Angular rotation of the Earth - North component '8 ^ = Angular rotation of the Earth Down (Down) component p = Angular velocity of the level relative to the Earth R = Position vector with the following three components: 20 = North position coordinate

Rg - Oost positie coördinaat Rjj - Omlaag positie coördinaat X = Geografische breedteRg - East position coordinate Rjj - Down position coordinate X = latitude

LL

ψ = Fout in lichaam naar niveau transformatie CTψ = Error in body to CT transformation level

b 25 ξ = Mis-uitrichting van het sondelichaam in de pijp K = SuBfacutatieve Kalman versterkingscoëfficiënten L l g -== Zwaartekrachtsvector g (R^l = 30 8400558 a . I- - 6 - I = Eenheidsmatrix Rg = Straal van de aarde (SVL= Snelheidsfouten in niveaucoördinaten ea = Versnellingsmeter fouten 5 ε· = Gyro fouten g μ^ = Gyro stuurspanningsfouten v = Witte ruis meting 2 q^ = 'y' gyro witte ruis vermogen spectrale dichtheid in (graad/wortel uur) 2 - 'z' gyro witte ruis vermogen spectrale dichtheid in (graad/wortel uur) 10 q_ = Onzekerheid van wringen (rol w ) van sonde langs het boorgat,b 25 ξ = Misalignment of the probe body in the pipe K = SuB optional Kalman amplification coefficients L lg - == Gravity vector g (R ^ l = 30 8400558 a. I- - 6 - I = Unit matrix Rg = Radius of the Earth (SVL = Speed errors in level coordinates ea = Accelerometer errors 5 ε · = Gyro errors g μ ^ = Gyro control voltage errors v = White noise measurement 2 q ^ = 'y' gyro white noise power spectral density in (degree / root hour) 2 - 'z' gyro white noise power spectral density in (degree / root hour) 10 q_ = Uncertainty of twisting (roll w) of probe along the borehole,

«j X«J X

terwijl de sonde zich aan het verplaatsen is QL = Gyro toevallige-weg variantie matrix in niveau coördinaten X = Fouttoestanden e = Fouten dynamica tussen discrete metingen 15 φ = Tijd cartering voor foutenvergelijkingen F = Dynamische fouten model matrix H = Snelheidsmetingmatrix P = Covariantie van fouttoestanden R = Cocariantie van witte ruismetingwhile the probe is moving QL = Gyro random-way variance matrix in level coordinates X = Error states e = Error dynamics between discrete measurements 15 φ = Time mapping for error comparisons F = Dynamic error model matrix H = Speed measurement matrix P = Covariance of error states R = Cocariance of white noise measurement

fKfK

20 W =-i/ rr* Schuier oscillatiesnelheid (ongev eer 1/34 min.) s V Rs X - Lichaam-haan misuitrichting tijd konstante20 W = -i / rr * Hinge oscillation speed (approx. 1/34 min.) S V Rs X - Body-cock misalignment time constant

Beduidt de schuine stand symmetrische matrix voorstelling van de orasloten vector 8400558 - 7 - V %Means the tilt symmetrical matrix representation of the oras locks vector 8400558 - 7 - V%

Logica voor het bijwerken van de coördinatentransformatie matrix C?1 wordt aangegeven binnen het blok 64 van fig. 2. Invoeren 3d naar deze logica omvatten de angulaire rotatiesignalen m en ω op 3Γ 2 leidingen 56 en 58, Aangezien het noodzakelijk is een signaal te hebben, 5 dat de rotatie van de sonde weergeeft rondom de x-as ω3 teneinde de transformatielogica in het blok 64 bij te werken, is het noodzakelijk 3d een synthetisch ω signaal op te wekken. Dit wordt bewerkstelligd,Logic for updating the coordinate transformation matrix C? 1 is indicated within block 64 of Fig. 2. Inputs 3d to this logic include the angular rotation signals m and ω on 3Γ 2 lines 56 and 58, since it is necessary to have a signal 5 showing the rotation of the probe about the x-axis ω3 in order to update the transformation logic in the block 64, it is necessary 3d to generate a synthetic ω signal. This is accomplished,

XX

wanneer de sonde 18 gestópt wordt in het boorgat 12 door middel van de logica opgesloten binnen het blok 66. Twee van de invoeren naar de logica 3d 3d 10 in het blok 66 zijn de angulaire rotatiesignalen en ωζ over lijnen 56 en 58 en de derde invoer is een signaal, dat de rotatie van de aarde Ω weergeeft. De oorsprong van het Ω signaal wordt aangegeven in het blok 68, waarin, zoals weergegeven, het signaal Ω is samengesteld uit drie vectoren, waaronder 0^. en Ωβ, dat weergeeft de rotatie van de aarde 15 om het noorden resp. in een omlaagrichting. Ook is, zoals weergegeven, binnen het blok 68 de waarde van Ω afhankelijk van de geografische breedte λ van de sonde 18. Om de werking van de logica van fig. 2 te vergemakkelijken in de sondemicroprocessor 46, kan de breedte X van het boorgat worden opgeslagen in het geheugen 48 en uitgezonden naar 20 het blok 68 door middel van de lijn 69. Het Ω signaal wordt dan uitgezonden over de lijn 70 naar de logica 66, die een eerste synthetisch b αχχ signaal over de lijn 72 opwekt. Wanneer de sonde wordt gestopt in het boorgat wordt een logisch signaal aangevende dat VP gelijk is aan nul, uitgezonden door middel van een stippellijn 74, waardoor 25 deze effectief is om het signaal over de lijn 72 aan te sluiten op de logica 64 via de lijn 73.when the probe 18 is plugged into the borehole 12 by the logic trapped within the block 66. Two of the inputs to the logic 3d 3d 10 in the block 66 are the angular rotational signals and ωζ over lines 56 and 58 and the third input is a signal that shows the rotation of the earth Ω. The origin of the Ω signal is indicated in block 68, in which, as shown, the signal Ω is composed of three vectors, including 0 ^. and Ωβ, which represents the rotation of Earth 15 around the north, respectively. in a downward direction. Also, as shown, within the block 68, the value of Ω depends on the geographic width λ of the probe 18. To facilitate the operation of the logic of Fig. 2 in the probe microprocessor 46, the width X of the borehole can be stored in memory 48 and transmitted to block 68 by line 69. The Ω signal is then transmitted over line 70 to logic 66, which generates a first synthetic b αχχ signal over line 72. When the probe is plugged into the borehole, a logic signal indicating VP equal to zero is emitted through a dotted line 74, making it effective to connect the signal over line 72 to logic 64 over line 73.

De versnellingsmeterfouten worden geijkt terwijl de sonde wordt gestopt en de versnelling als gevolg van de zwaartekracht wordt terugingesteld om gelijk te zijn en tegengesteld aan de afgetaste versnelling.The accelerometer errors are calibrated while the probe is stopped and the acceleration due to gravity is reset to be equal and opposite to the scanned gear.

30 Anderzijds wanneer de sonde zich aan het verplaatsen is door het boorgat 12, wordt een tweede synthetisch ωχ signaal opgewekt over de lijn 78 door middel van de in het blok 80 weergegeven logica. Wanneer de sonde zich aan het verplaatsen is in het boorgat 12, zal het logische signaal over de lijn 74 dienen om de schakelaar 76 te sluiten, waardoor 35 de lijn 80 verbonden wordt met de lijn 73. Zoals weergegeven in fig. 2 worden de versnellingssignalen over de lijn 50,· 52 en 54, die versnelling van het lichaam a weergeven, gezonden over een rail 82 naar de logica 78 en een vertragingsketen 84. De eerste invoer in de logica 78 via een rail 82 8400558 - 8 - kan genoemd worden , dat de lichaamsversnelling weergeeft van de sonde 18 op een eerste tijdstip. De vertragingsketen 84 verschaft een tweedeOn the other hand, as the probe is moving through the borehole 12, a second synthetic signal is generated on line 78 by the logic shown in block 80. When the probe is moving in the borehole 12, the logic signal over line 74 will serve to close switch 76, connecting line 80 to line 73. As shown in Figure 2, the acceleration signals on lines 50, 52 and 54, representing acceleration of the body a, sent over a rail 82 to logic 78 and a delay chain 84. The first input in logic 78 via a rail 82 8400558-8 can be called , which represents the body acceleration of the probe 18 at a first time. The delay circuit 84 provides a second

Jd lichaamsversnellingssignaal a^ via een rail 86 naar de logica 78. Een aanvaardbare tijdsvertraging voor de vertragingsketen 84 is 1/600-ste 5 deel van een seconde. Op deze wijze worden synthetische hoekverdraaiings-signalen om de x-as van de sonde geproduceerd zowel voor het geval, wanneer de sonde 18 zich aan het verplaatsen is, als wanneer deze gestopt is.The body acceleration signal a ^ through a rail 86 to the logic 78. An acceptable time delay for the delay circuit 84 is 1 / 600th of a second. In this way, synthetic angular rotation signals about the x-axis of the probe are produced both when the probe 18 is moving and when it is stopped.

Tezamen met het Ω signaal over de lijn 70 ontvangt de verandering 10 in transformatielogica in het blok 64 een signaal over de lijn 90, dat de hoeksnelheid weergeeft van de sonde ten opzichte van de aarde zoalsTogether with the Ω signal over line 70, the change in transform logic in block 64 receives a signal over line 90, which represents the angular velocity of the probe relative to Earth as

•L• L

aangegeven door het blok 92. De uitvoer van de logica 64 op de rail 94 geeft de tij sveranderingssnelheid van het sondelichaam naar niveau- coordinaten transformatie hetgeen resulteert uit de versnellingssignalen ]d b 15 a en de angulaire rotatiesignalen ω . Dit signaal wordt dan geïntegreerd zoals aangegeven bij 96 waardoor over de rail 98 een signaal produceert, dat de transformatiernatrix weergeeft, die vereist is om signalen opgewekt in het lichaam coördinatensysteem 38 om te zetten in het niveau coördinatensysteem 62. De signalen over de lijn 98, die de coórdinaten-20 transformatiematrix C weergeven, worden uitgezonden door een optel -knooppunt 100 naar een rail 102.indicated by the block 92. The output of the logic 64 on the rail 94 gives the time change speed of the probe body to level coordinate transformation resulting from the acceleration signals] d b 15 a and the angular rotation signals ω. This signal is then integrated as indicated at 96 thereby producing over the rail 98 a signal representing the transformation matrix required to convert signals generated in the body coordinate system 38 into the level coordinate system 62. The signals over the line 98, representing the coordinates-20 transformation matrix C are transmitted from an adder node 100 to a rail 102.

De versnellingen a worden omgezet uit lichaamscoördinaten naar niveaucoördinaten door middel van logica 104, die de bijgewerkte coör-dinatentransformatiematrix via de rail 102 ontvangen heeft. De resul-25 terende uitvoer over de rail 106 geeft de versnelling weer van de sonde 18 in niveaucoördinaten en wordt uitgezonden naar een optelknooppunt 108. Van het optelknooppunt 108 wordt een signaal gL afgetrokken over lijn 110, dat versnelling weergeeft als gevolg van de zwaartekracht, hetgeen resulteert in een signaal over een rail 112, die de versnelling 30 ^ weergeeft van de sonde 18 in niveaucoördinaten. Zoals aangegeven door het blok 113, is gL een functie van de diepte van de sonde 18.The gears a are converted from body coordinates to level coordinates by logic 104, which has received the updated coordinate transformation matrix through rail 102. The resulting output over the rail 106 represents the acceleration of the probe 18 in level coordinates and is transmitted to an addition node 108. From the addition node 108, a signal gL is subtracted over line 110, which represents acceleration due to gravity, resulting in a signal over a rail 112, showing acceleration 30 ^ of probe 18 in level coordinates. As indicated by block 113, gL is a function of the depth of the probe 18.

Dit signaal wordt dan geïntegreerd zoals aangegèven bij 114 teneinde een signaal op te wekkèn over de lijn 116, die de snelheid vL over de rail 116 weergeeft.This signal is then integrated as indicated at 114 to generate a signal over line 116 representing velocity vL over rail 116.

35 Het resulterende snelheidssignaal wordt dan teruggevoerd door middel van een'lijn 118 naar de logica 120, die op zijn beurt signalen opwekt over de rail, die de centripedale versnelling weergeeft, die resulteert uit de éoriolis kracht 'opgewekt door de aardse rotatie. Het 8400558 - 9 - resulterende signaal over de rail 122 wordt op zijn beurt afgetrokken van de versnellingssignalen a1 in bet optelknooppunt 108. Als gevolg daarvan zal het duidelijk zijn dat het resulterende signaal over de rail 112 de versn dling weergeeft van de sonde 18 in het boorgat, waarbij men in 5 aanmerking neemt de zwaartekracht en de versnelling opgewekt door de aardse rotatie.The resulting velocity signal is then fed back through a line 118 to logic 120, which in turn generates signals across the rail representing centripedal acceleration resulting from the eoriolis force generated by the earth's rotation. The 8400558-9 signal resulting over the rail 122 is in turn subtracted from the acceleration signals a1 at the addition node 108. As a result, it will be understood that the resulting signal over the rail 112 represents the acceleration of the probe 18 in the borehole, taking into account gravity and acceleration generated by the earth's rotation.

Naast de snelheidssignalen opgewekt door het traagheidsmiddel zoals hierboven beschreven, worden snelheidssignalen ook geproduceerd door het werkelijke meten van de verplaatsing van de sonde 18 in het p 10 boorgat. Zoals eerder beschreven kan het signaal V over de lijn 60 de draadlijnsnelheid weergeven van de sonde in het boorgat. Dit signaal wordt getransformeerd door middel van logica weergegeven in het blok 124 tot een snelheidssignaal over een rail 126, die de snelheid van de solide weergeeft in lichaamscoördinaten V*3. Zoals aangegeven in blok 15 24 omvat de transformatiematrix C een eenheidsmatrix X plus eenIn addition to the velocity signals generated by the inertial means as described above, velocity signals are also produced by actually measuring the displacement of the probe 18 in the p10 borehole. As previously described, signal V over line 60 may represent the wireline speed of the downhole probe. This signal is transformed by logic shown in the block 124 into a speed signal over a rail 126, which represents the speed of the solid in body coordinates V * 3. As indicated in block 24, the transformation matrix C comprises a unit matrix X plus one

PP

matrix ξ , die in matrixvorm weergeeft de mis-uitrichting van de sonde 18 in de pijpen 14 en 16. Het resulterende snelheidssignaal V*3 aan de rail 126 wordt dan getransformeerd door middel van de coördinaten transformatiematrix weergegeven bij 128 in snelheidssignalen 20 in het niveaucoördinatensysteem aan de rail 130. Deze snelheidssignalen worden dan overgedragen via een optelknooppunt 132 naar een rail 134 en geïntegreerd zoals weergegeven bij 136 teneinde aan de rail 138 signalen op te wekken, die de positie coördinaten R weergeven van de sonde ten opzichte van het noorden, oosten en omlaag zoals uitgedrukt 25 in de niveaucoórdinaten 62.matrix ξ, which in matrix form represents the misalignment of probe 18 in pipes 14 and 16. The resulting velocity signal V * 3 on rail 126 is then transformed by means of the coordinate transformation matrix displayed at 128 in velocity signals 20 in the level coordinate system to the rail 130. These velocity signals are then transferred via an addition node 132 to a rail 134 and integrated as shown at 136 to generate signals on the rail 138, which represent the position coordinates R of the probe to the north, east and down as expressed in the level coordinates 62.

Zoals verwacht mag worden, zijn de snelheidssignalen aan de rail 134, die resulteren uit werkelijke draadlijnmetingen alsmede de snelheidssignalen aan de lijn 118, die resulteren uit traagheidssignaal-bronnen, onderhevig aan allerlei foutenbronnen. Ter verschaffing van een 30 signaal SV^, dat de relatieve fout tussen snelheidssignaal over de rails 118 en 134 weergeeft, worden de signalen over de rails 118 en 134 aangelëgd aan een optelknooppunt 140 hetgeen leidt tot het snelheids-foutsignaal in niveaucoórdinaten op de rail 141. Ter compensatie van de diverse foutenbronnen die aanwezig zijn bij het opwekken van 35 de snelheidssignalen en dus positiesignalen, wordt Kalman filtertechniek toegepast om de foutcorrectiesignalen te schatten,As may be expected, the speed signals on the rail 134 resulting from actual wireline measurements as well as the speed signals on the line 118 resulting from inertial signal sources are subject to various error sources. To provide a signal SV ^, which represents the relative error between speed signal over rails 118 and 134, the signals over rails 118 and 134 are applied to an addition node 140 leading to the speed error signal in level coordinates on rail 141 To compensate for the various error sources present in the generation of the speed signals and thus position signals, Kalman filtering technique is used to estimate the error correction signals,

Een van de voornaamste oogmerken voor het gebruiken van een Kalman filter van verlaagde orde is het compenserèn voor de ontbrekende 8400558 -10- of in kwaliteit achteruit gegane traagheidsgegevens. Deze techniek maakt gebruik van het feit dat over een aanzienlijke afstand in het boorgat de sonde 18 gedwongen wordt de boorgatas te volgen, hetgeen kan worden vertaald in equivalente snelheidsinformatie, waardoor de nauwkeurigheid 5 van van de boorgatopmeting verbeterd wordt. Het gebruik van dynamische dwangmiddelen van deze aard verschaft een belangrijk voordeel over de in de stand der techniek geopenbaarde systemen. De berekeningslast bij de Kalman filtertechniek wordt gereduceerd door enkel de meest belangrijke fouttoestanden in modelvorm te brengen bijvoorbeeld het gedrag van deOne of the primary purposes for using a Kalman reduced order filter is to compensate for the missing 8400558 -10 or deterioration in quality data. This technique takes advantage of the fact that the probe 18 is forced to track the borehole axis over a considerable distance in the borehole, which can be translated into equivalent velocity information, thereby improving the accuracy of the borehole measurement. The use of dynamic coercive means of this nature provides an important advantage over the systems disclosed in the prior art. The calculation burden in the Kalman filter technique is reduced by modeling only the most important error conditions, for example the behavior of the

PP

10 sonde 18 wordt gebruikt om de uitwendige snelheid V te resolveren tot niveaucoordinaten voor het produceren van positiecoördinaten.Probe 18 is used to resolve the external velocity V into level coordinates to produce position coordinates.

Het Kalman filter proces wordt aangegeven door een logica blok 142, dat als invoer het snelheidsfoutsignaal 5VL via de rail 141 otnvangt. Zoals aangegeven in het logica blok worden de Kalman versterkings-15 coëfficiënten K vermenigvuldigd met het snelheidsfoutsignaal 5VL en toegevoerd aan de hoeveelheden aangegeven in de matrix 144. De herziene waarden aangegeven in de matrix 146 worden dan toegevoerd aan diverse gedeelten van de in fig. 2 weergegeven logica teneinde te zorgen voor foutcompensatie. Bijvoorbeeld worden foutcompensatietermen voor de positie-20 coördinaten R door middel van een rail 148 aangelegd, aan een optel- knooppunt 150 ter verschaffing van bijgewerkte positiecoördinaten zoals weergegeven bij 152. Op soortgelijke wijze worden snelheidsfouttermen via de rail 154 aangelegd aan een optelknooppunt 156 en het optel-knooppunt 132 om te zorgen voor foutcompensatie voor de snelheidssignalen 25 v1, en v^. Fouttermen ψ voor het lichaam naar niveautransformatiematrix S 1The Kalman filtering process is indicated by a logic block 142, which receives the speed error signal 5VL via the rail 141 as input. As indicated in the logic block, the Kalman gain 15 coefficients K are multiplied by the speed error signal 5VL and applied to the amounts indicated in the matrix 144. The revised values indicated in the matrix 146 are then applied to various parts of the diagram shown in FIG. 2. displayed logic to provide error compensation. For example, error compensation terms for the position-20 coordinates R are applied by a rail 148 to an addition node 150 to provide updated position coordinates as shown at 152. Similarly, velocity error terms are applied to an addition node 156 via the rail 154. addition node 132 to provide error compensation for the speed signals 25 v1, and v ^. Error terms ψ for the body by level transformation matrix S 1

Cb worden verschaft via de rail 158 naar het optelknooppunt 100, terwijl :: fouttermen over de lijn 160 worden aangelegd voor het corrigeren van mis-uitrichting §in de transformatielogica 124.Cb are provided via the rail 158 to the addition node 100, while error terms are applied over the line 160 to correct misalignment in the transformation logic 124.

Teneinde het rendement van het proces te verbeteren kunnen de 30 Kalmancoëfficiënten K worden opgeslagen in het geheugen 48 binnen de sonde in plaats van berekend te worden "omlaag", zoals aangegeven door het blok 162. Door de Kalman coëfficiënten K te plaatsen in het geheugen 48, kunnen de transformatieprocessen dynamisch worden gecorrigeerd binnen de sonde 118, terwijl deze zich. bevindt in het boorgat 12.In order to improve the efficiency of the process, the Kalman coefficients K can be stored in the memory 48 within the probe instead of being calculated "down", as indicated by the block 162. By placing the Kalman coefficients K in the memory 48 , the transformation processes can be dynamically corrected within the probe 118 as it occurs. located in the borehole 12.

35 In een lineair discreet Kalman filter, verschaffen berekeningen aan het covariantieniveau uiteindelijk de Kalman versterkingscoëfficiënten K, welke dan worden gebruikt bij de berekening van verwachte waarden van de fouttoestanden X . Deze fouttoestanden omvatten: e 8400558 - il - rIn a linear discrete Kalman filter, calculations at the covariance level ultimately provide the Kalman gain coefficients K, which are then used in calculating expected values of the error states X. These error conditions include: e 8400558 - il - r

SRSR

x 4 «y (i) e ψ ξx 4 «y (i) e ψ ξ

^ J^ J

5 In het systeenmodel zijn de fouttoestanden een functie van φ , d.w.z. de tijd karteren voor foutvergelijkingen. De term φ is gelijk aan: φ » I + F Δ t (2) 10 waarin de matrix F de f outendynamica weergeeft tussen discrete metingen: *6ff] SR~ -F + ruis- (3) Φ Φ.5 In the system model, the error states are a function of φ, i.e. mapping the time for error comparisons. The term φ is equal to: φ »I + F Δ t (2) 10 in which the matrix F represents the error dynamics between discrete measurements: * 6ff] SR ~ -F + noise- (3) Φ Φ.

. y Ll.. y Ll.

15 Vergelijking (3) wordt als volgt gedetailleerd:15 Equation (3) is detailed as follows:

Sk = (Λψ - dV + <ξ {ν^ξ + c£v (4) “W2 0 0 20 s <SV - Q -W2 0 <5R- {2Ω } SV- {&}φ +C? e S O cl y 5 / o o -w2 _ s 25 i - (nk + c£ eg (6) (7) 30Sk = (Λψ - dV + <ξ {ν ^ ξ + c £ v (4) “W2 0 0 20 s <SV - Q -W2 0 <5R- {2Ω} SV- {&} φ + C? E SO cl y 5 / oo -w2 _ s 25 i - (nk + c £ eg (6) (7) 30

Het raeetmodel kan worden uitgedrukt als: SVb = HX + v (8) e 35 waarin H de snelheidsmeetmatrix voorstelt: dvb “ °L + cb<aV + υ (9) 8400558 - 12 - 1 τThe carbon model can be expressed as: SVb = HX + v (8) e 35 where H represents the velocity measurement matrix: dvb “° L + cb <aV + υ (9) 8400558 - 12 - 1 τ

De Kalman versterkingscoëfficienten K kunnen worden weergegeven door: k= p(-)ht £hp(-)ht + r]"1 (10) 5 waarin de bijgewerkte foutcovariantie is: p(+) = [ï-kh] P (11) 10 De covariantiematrix van de gyroprocesruis wordt gedefinieerd als: qj o o“' eL = C^ 0 q2 0 C* (12) 0 0 q,The Kalman gain coefficients K can be represented by: k = p (-) ht £ hp (-) ht + r] "1 (10) 5 where the updated error covariance is: p (+) = [ï-kh] P (11 ) 10 The covariance matrix of the gyroprocess noise is defined as: qj oo “'eL = C ^ 0 q2 0 C * (12) 0 0 q,

15 J15 J

De variantie q^ en gyro stuurspanning gebaseerd op de niet- lineaire reconstructie van de ontbrekende ω gyro worden hieronder x gegeven als: 20 q3 = 3.6 /i” (13) 3 --4.5/-5 waarin q = q^^ =q2-25The variance q ^ and gyro control voltage based on the non-linear reconstruction of the missing ω gyro are given below x as: 20 q3 = 3.6 / i ”(13) 3 --4.5 / -5 where q = q ^^ = q2 -25

Tijdens verplaatsing wordt q^ de variantie samenwerkend met de logica van het blok 78.During displacement, q ^ the variance becomes interacting with the logic of block 78.

Zoals men kan zien uit bovenstaande bespreking wordt, de dwangmatig heden, die inherent zijn aan een boorgat opmeetsysteem, waar'de sonde 18 30 nagenoeg zero verplaatsing heeft loodrecht op de pijpbekisting 14 en 16 van fig. 1, gebruikt om schatting en correctie van fouten te vergemakkelijken. Zo wordt een foutsignaal opgewekt voor het corrigeren van het sonderolgedrag door de verwachte versnellingssignalen aan de y en z-assen van het lichaam een verschil te laten maken met de afgetaste 35 versnellingen eh a^ over de lijnen 52 en 54.As can be seen from the discussion above, the coercive features inherent in a borehole survey system, where probe 18 30 has substantially zero displacement perpendicular to pipe formwork 14 and 16 of FIG. 1, are used to estimate and correct errors to ease. Thus, an error signal is generated to correct the probe roll behavior by making the expected acceleration signals on the y and z axes of the body different from the scanned gears eh a ^ on lines 52 and 54.

Daarnaast naarmate de foutsignalen worden bewerkt over eenzekere tijd, verbetert de schatting van de mis-uitrichting ξ van het lichaam naar de baan.In addition, as the error signals are processed over a period of time, the estimate of misalignment ξ from the body to the track improves.

8400558 * » * t - 13 -8400558 * »* t - 13 -

Het opgeslagen zwaartekrachtsmodel 113 kan teruggesteld worden teneinde de afgetaste versnellingen a^, a^ en a^ te laten vervallen onder gebruikmaking van de volgende betrekking: 5 gL<V - Ws (Ee - V <U1 waarin W de Schuier oscillaties weergeeft, sThe stored gravity model 113 can be reset to omit the scanned accelerations a ^, a ^ and a ^ using the following relationship: 5 gL <V - Ws (Ee - V <U1 where W represents the Hinge oscillations, s

De hierboven beschreven techniek kan worden gebruikt bij een aantal verschillende boorgattoepassingen. Zo kan in een omgeving waar 10 het meten plaatsvindt tijdens het boren, de beschreven opmeetmethode worden gebruikt voor boorgeleiding zonder de noodzaak om gegevens over te brengen naar het aardoppervlak. In dit geval wordt het gedrag van de sonde 18 bepaald door de bij 66 geïllustreerde logica te gebruiken teneinde informatie te verschaffen over nivellering, azimuth 15 en gereedschapsvlak.The technique described above can be used in a number of different borehole applications. For example, in an environment where the measurement takes place during drilling, the described survey method can be used for drilling guidance without the need to transfer data to the earth's surface. In this case, the behavior of the probe 18 is determined by using the logic illustrated at 66 to provide information on leveling, azimuth 15 and tool plane.

Putmondopmeting kan anderzijds gebruik maken van de ontwikkelde gedragsgegevens, terwijl de sonde 18 zich verplaatst zoals verschaft wordt door de logica in het blok 78 tezamen met de gedragsgegevens opgewekt, wanneer de sonde wordt gestopt zoals verschaft wordt 20 door de logica in het blok 66.Wellhead measurement, on the other hand, can use the developed behavioral data, while the probe 18 moves as provided by the logic in the block 78 along with the behavioral data generated when the probe is stopped as provided by the logic in the block 66.

84005588400558

Claims (8)

1. Boorgatopmeetinrichting bevattende -een boorgatsonde voor het inbrengen in een boorgat; -stuurmiddelen voor het besturen van de verplaatsing van de 5 sonde in het boorgat; -middelen, die werkzaam verbonden zijn met de stuurmiddelen en de sonde voor het opwekken van een signaal, dat de verplaatsing van de sonde in het boorgat weergeeft; -versnellingsmiddelen bevestigd binnen de sonde: voor het 10 opwekken van drie versnellingssignalen, die de versnellingscomponenten van de sonde ten opzichte van de drie assen weergeven; -eerste angulaire middelen bevestigd binnen de sonde voor het opwekken van twee rotatiesignalen, die de angulaire rotatie weergeven van de sonde ten opzichte van twee rotatieassen; 15 -middelen die reageren op de versnellingssignalen en op het verplaatsingssignaal om wanneer de sonde zich verplaatst, een eerste synthetisch angulair rotatiesignaal op te wekken, dat de angulaire rotatie weergeeft van de sonde om een derde rotatieas, die verschilt van de beide andere rotatieassen; 20 -middelen, die reageren op de angulaire rotatiesignalen en het verplaatsingssignaal om wanneer de sonde zich niet verplaatst, een tweede angulair : rotatiesignaal op te wekken, dat de angulaire rotatie weergeeft van de sonde om de derde rotatieas; -transformatiemiddelen, die reageren op de rotatiesignalen 25 en het synthetische rotatiesignaal voor het transformeren van signalen, die de sondeverplaatsing voorstellen in een aan de sonde refererend coördinatensysteem naar een aan aarde refererend coördinatiesysteem; en -eerste berekeningsmiddelen, die werkzaam verbonden zijn met / de transformeermiddelen en versnellingsmiddelen voor het omzetten van 30 de versnellingssignalen in een eerste stel snelheidssignalen; en een eerste stel snelheidssignalen, die de snelheid van de sonde weergeven; en een eerste stel positiesignalen, die de positie van de sonde weergeven in het aan aarde refererende coördinatensysteem.1. Borehole measuring device comprising -a borehole probe for insertion into a borehole; control means for controlling the displacement of the probe in the borehole; - means operatively connected to the control means and the probe to generate a signal indicating the displacement of the probe in the borehole; acceleration means mounted within the probe: for generating three acceleration signals representing the acceleration components of the probe relative to the three axes; first angular means mounted within the probe to generate two rotational signals representing the angular rotation of the probe relative to two axes of rotation; Means responsive to the acceleration signals and to the displacement signal to generate a first synthetic angular rotation signal representing the angular rotation of the probe about a third axis of rotation different from the other two axes of rotation as the probe moves; Means responsive to the angular rotation signals and the displacement signal to generate, when the probe is not moving, a second angular rotation signal representing the angular rotation of the probe about the third axis of rotation; transforming means responsive to the rotation signals 25 and the synthetic rotation signal for transforming signals representing the probe displacement in a probe-referenced coordinate system to a ground-referenced coordination system; and first calculating means operatively connected to the transforming means and accelerating means for converting the accelerating signals into a first set of velocity signals; and a first set of speed signals representing the speed of the probe; and a first set of position signals representing the position of the probe in the ground-referring coordinate system. 2. Inrichting volgens conclusie 1, gekenmerkt door tweede 35 berekeningsmiddelen, die werkzaam verbonden zijn met de transformatiemiddelen voor het omzetten van het verplaatsingssignaal in een tweede stel snelheidssignalen, die de snelheid van de sonde weergeven, en een tweede stel positiesignalen, die de positie van de sonde in het aan aarde refererend coördinatensysteem weergeven. 8400558 * w - 15 -2. Device as claimed in claim 1, characterized by second calculating means, operatively connected to the transforming means for converting the displacement signal into a second set of speed signals, which represent the speed of the probe, and a second set of position signals, which indicate the position of display the probe in the Earth-referenced coordinate system. 8400558 * w - 15 - 3. Systeem volgens conclusie 2, gekenmerkt door middelen voor het vergelijken van het eerste stel snelheidssignalen met het tweede stel snelheidssignalen en voor het opwekken van een foutsignaal.System according to claim 2, characterized by means for comparing the first set of speed signals with the second set of speed signals and for generating an error signal. 4. Systeem volgens conclusie 3, voorts gekenmerkt door een Kalman 5 filter, dat werkzaam verbonden is met de transformatiemiddelen en de eerste en tweede berekeningsmiddelen voor het corrigeren van de snelheidssignalen.System according to claim 3, further characterized by a Kalman 5 filter operatively connected to the transforming means and the first and second calculating means for correcting the speed signals. 5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk,dat de sonde een geheugen omvat voor het opslaan van Kalman versterkingscoëfficienten 10 voor het Kalmanfilter.Device according to claim 4, characterized in that the probe comprises a memory for storing Kalman gain coefficients for the Kalman filter. 6. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de sonde middelen omvat voor het baskenen van de Kalman versterkingscoëfficienten bestemd voor het Kalman filter.Device as claimed in claim 4, characterized in that the probe comprises means for basing the Kalman gain coefficients intended for the Kalman filter. 7. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het 15 tweede synthetische angulaire rotatiesignaal een bron omvat van signalen, die de angulaire rotatie van de aarde weergeven.7. Device according to claim 1, characterized in that the second synthetic angular rotation signal comprises a source of signals representing the angular rotation of the earth. 8. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het transformatiemiddel een bron van signalen omvat, die de angulaire rotatie van de aarde weergeven. 8400558Device according to claim 1, characterized in that the transforming means comprises a source of signals representing the angular rotation of the earth. 8400558
NL8400558A 1983-02-22 1984-02-22 DRILLING HOLE INSERTION GUIDANCE SYSTEM. NL8400558A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US46872583A 1983-02-22 1983-02-22
US46872583 1983-02-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8400558A true NL8400558A (en) 1984-09-17

Family

ID=23860988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8400558A NL8400558A (en) 1983-02-22 1984-02-22 DRILLING HOLE INSERTION GUIDANCE SYSTEM.

Country Status (15)

Country Link
JP (1) JPS59159012A (en)
AU (1) AU545831B2 (en)
BE (1) BE898973A (en)
CA (1) CA1211506A (en)
CH (1) CH658296A5 (en)
DE (1) DE3406096C2 (en)
FR (1) FR2541366B1 (en)
GB (1) GB2135783B (en)
HK (1) HK64487A (en)
IL (1) IL70901A (en)
IT (1) IT1208671B (en)
NL (1) NL8400558A (en)
NO (1) NO840482L (en)
SE (1) SE8400800L (en)
ZA (1) ZA841151B (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4542647A (en) * 1983-02-22 1985-09-24 Sundstrand Data Control, Inc. Borehole inertial guidance system
JPH0434405Y2 (en) * 1985-07-26 1992-08-17
JPH02118810U (en) * 1989-03-13 1990-09-25
JPH03285111A (en) * 1990-03-30 1991-12-16 Agency Of Ind Science & Technol Position measuring apparatus
DE4131673C2 (en) * 1991-09-24 1995-05-04 Bodenseewerk Geraetetech Control device for a tunnel boring machine
JPH06347264A (en) * 1993-06-10 1994-12-20 Hitachi Cable Ltd Angle-of-inclination sensor
GB2315866B (en) * 1996-08-01 2001-01-10 Radiodetection Ltd Position detection
DE19807891A1 (en) * 1998-02-25 1999-08-26 Abb Research Ltd Fiber-laser sensor for measurement of elongation, temperature or especially isotropic pressure in oil well
DE19950340B4 (en) * 1999-10-19 2005-12-22 Halliburton Energy Services, Inc., Houston Method and device for measuring the course of a borehole
JP2010281693A (en) * 2009-06-04 2010-12-16 Tamagawa Seiki Co Ltd Hole bentness measuring device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3862499A (en) * 1973-02-12 1975-01-28 Scient Drilling Controls Well surveying apparatus
FR2410725A1 (en) * 1977-12-02 1979-06-29 Sagem IMPROVEMENTS MADE TO DEVICES FOR MEASURING THE AZIMUT AND THE INCLINATION OF A DRILL LINE
FR2466607B1 (en) * 1979-09-27 1985-07-19 Schlumberger Prospection METHOD FOR DETERMINING STEERING PARAMETERS OF A CONTINUOUS WELL
AU533909B2 (en) * 1980-10-23 1983-12-15 Sundstrand Data Control, Inc. Bore-hole survey apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
SE8400800L (en) 1984-08-23
SE8400800D0 (en) 1984-02-15
JPS59159012A (en) 1984-09-08
FR2541366B1 (en) 1988-05-27
ZA841151B (en) 1984-09-26
FR2541366A1 (en) 1984-08-24
AU2426984A (en) 1984-08-30
HK64487A (en) 1987-09-11
IL70901A0 (en) 1984-05-31
DE3406096A1 (en) 1984-08-30
CA1211506A (en) 1986-09-16
AU545831B2 (en) 1985-08-01
IT8447718A0 (en) 1984-02-20
DE3406096C2 (en) 1986-10-30
CH658296A5 (en) 1986-10-31
IL70901A (en) 1987-02-27
GB8404440D0 (en) 1984-03-28
GB2135783A (en) 1984-09-05
GB2135783B (en) 1986-09-10
BE898973A (en) 1984-08-21
IT1208671B (en) 1989-07-10
NO840482L (en) 1984-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4399692A (en) Borehole survey apparatus utilizing accelerometers and probe joint measurements
CA1224874A (en) Borehole inertial guidance system
CN110886606B (en) Characteristic quantity-while-drilling assisted inertial inclinometry method and device
CN100489459C (en) Strapdown inertial combined measurement controller adapted to whole-optical fiber digital slope level
US10466385B2 (en) Coherent measurement method for downhole applications
US6453239B1 (en) Method and apparatus for borehole surveying
AU2005316139B2 (en) Gyroscopically-oriented survey tool
US5172480A (en) Borehole deviation monitor
CN110792430B (en) While-drilling inclination measurement method and device based on multi-sensor data fusion
US7623961B2 (en) Method for determining a track of a geographical trajectory
EP0295297A1 (en) Apparatus and method for gravity correction in borehole survey systems
NL8400558A (en) DRILLING HOLE INSERTION GUIDANCE SYSTEM.
US4833787A (en) High speed well surveying and land navigation
US4768152A (en) Oil well bore hole surveying by kinematic navigation
US6728639B2 (en) Method and apparatus for determining the orientation of a borehole
US4734860A (en) Simplified bore hole surveying system by kinematic navigation without gyros
US20040107590A1 (en) Borehole surveying
JPS61116612A (en) Measuring device for direction of bore hole
RU2101487C1 (en) Gyroscopic inclinometer without gimbal and method of its using
EP1126129A1 (en) Guidance system for horizontal drilling
JPH058966B2 (en)
Kelsey A wellbore inertial navigation system
Templeton Apparatus for surveying bore holes

Legal Events

Date Code Title Description
A1A A request for search or an international-type search has been filed
A85 Still pending on 85-01-01
BT A notification was added to the application dossier and made available to the public
BV The patent application has lapsed