NO164193B - Fremgangsmaate og innretning for inspeksjon av et borehull. - Google Patents
Fremgangsmaate og innretning for inspeksjon av et borehull. Download PDFInfo
- Publication number
- NO164193B NO164193B NO822825A NO822825A NO164193B NO 164193 B NO164193 B NO 164193B NO 822825 A NO822825 A NO 822825A NO 822825 A NO822825 A NO 822825A NO 164193 B NO164193 B NO 164193B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- axis
- borehole
- wobble
- bar
- hoop
- Prior art date
Links
- 238000007689 inspection Methods 0.000 title claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 25
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 17
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 10
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/02—Rotary gyroscopes
- G01C19/04—Details
- G01C19/16—Suspensions; Bearings
- G01C19/22—Suspensions; Bearings torsional
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
- E21B47/02—Determining slope or direction
- E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Navigation (AREA)
- Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
Oppfinnelsen angår en innretning for inspeksjon av
et borehull, enten kontinuerlig eller på en rekke steder som er adskilt langs borehullets lengde. Videre angår oppfinnelsen en fremgangsmåte for inspeksjon av et borehull under utnyttelse av en sådan innretning.
En romlig inspeksjon eller kartlegging av banen til
et borehull avledes vanligvis fra en rekke verdier av asimut-vinkelen og hellingsvinkelen tatt langs borehullets lengde. Målinger ut fra hvilke verdiene av disse to vinkler kan avledes, utføres på suksessive steder langs borehullets bane, idet avstanden mellom tilstøtende steder er nøyaktig kjent.
I et borehull i hvilket jordens magnetiske felt er uendret ved tilstedeværelsen av selve borehullet, kan målinger av komponentene av jordens gravitasjons- og magnetfelter i retningen for de kappefikserte akser benyttes til å oppnå verdier for asimut-vinkelen og hellingsvinkelen, idet asimut-vinkelen måles i forhold til en jordfiksert, magnetisk referanse, f.eks. magnetisk Nord. I situasjoner hvor jordens mag-netfelt modifiseres på grunn av de lokale tilstander i ét borehull, f.eks. når borehullet er foret med en stålforing,
kan magnetiske målinger ikke lenger benyttes til å bestemme asimutvinkelen i forhold til en jordfiksert referanse. Under disse omstendigheter er det nødvendig å benytte et gyroskop-instrument.
GB-patentskrift nr. 1 509 293 beskriver et sådant instrument som omfatter en kappe hvis lengdeakse under bruk er sammenfallende med borehullets akse, en enkelt-frihetsgrads-gyro omfattende en ytre slingrebøyle som er montert i kappen med sin akse sammenfallende med dennes lengdeakse, en indre slingrebøyle som er montert i den ytre slingrebøyle med sin akse normalt på den ytre slingrebøyles akse, en gyrorotor som er montert i den indre slingrebøyle, en anordning for avføl-ing av vinkelbevegelse av den indre slingrebøyle i forhold til den ytre slingrebøyle, og en anordning for utøvelse av et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle for under bruk å rotere denne om sin akse slik at den indre slingrebøyle preseserer tilbake til sin utgangsstilling, en anordning for måling av kappens rotasjonsvinkel om sin lengdeakse i forhold til den ytre slingrebøyle, og en tyngdekraft-følerenhet for måling av tre komponenter av tyngdekraften i tre ikke-koplanare retninger.
Dette instrument har vist seg å være ytterst pålite-lig i praksis og det har vist å være i stand til å oppnå en nøyaktighet på opptil ca. 1 0,1° i helling og ll,0° i asimut.
Den angitte maksimale helling for et sådant instrument anses vanligvis å være ca. 70° i forhold til vertikalen da inspeksjonen ved vinkler over 6 0° fører til stadig mindre nøyaktige inspeksjoner etter hvert som hellingen øker. Med tendensen i retning av boring med stor helling er det imidlertid et øk-ende behov for et instrument eller en innretning med en nøy-aktighet i asimut som er av samme størrelsesorden som den som kan oppnås med hensyn til helling.
Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe
et nytt arrangement for overvåkning av retningen av et borehull og som er i stand til å utføre inspeksjoner med høy nøyaktig-het,, også ved høye hellingsvinkler. Videre er det et formål med oppfinnelsen å eliminere kilden til asimutfeil som er knyttet til behovet for en komplisert kappereferanse-innrettingsprosedyre som benyttes i tidligere kjente arrangementer, og å muliggjøre at målinger kan tas kontinuerlig under inspek-sjonskjøringen uten noe behov for å stanse for avdriftshastighetskontroller.
Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt en innretning for inspeksjon av et borehull, omfattende en langstrakt kappe hvis lengdeakse under bruk er sammenfallende med borehullets akse, en ytre slingrebøyle som er svingbart montert i kappen med sin svingeakse sammenfallende med kappens lengdeakse,
en hastighetsgyroskopenhet-som er montert i den ytre slingre-bøyle, en vridningsanordning for utøvelse av et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle, en tyngdekraftfølerenhet for avføling av to tyngdekraftkomponenter i to tverrgående retninger, og en anordning for bestemmelse av innretningens høysidevinkel under en inspeksjonskjøring ut fra de avfølte tyngdekraftkomponenter, hvilken innretning er kjennetegnet ved at gyroskopenheten er innrettet til å tilveiebringe utgangssignaler som indikerer rotasjonshastighetene om den ytre slingrebøyles akse og en akse på tvers av den ytre slingrebøyles akse, og
at innretningen videre omfatter en første påvirkningsanordning for påvirkning av vridningsanordningen når innretningen er anbrakt ved borehullets munning, for å dreie den ytre slingre-bøyle om sin akse, slik at innrettingen av den nevnte tverrakse i forhold til en Øst/Vest-retning under drift bestemmes ut fra rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse avfølt av gyroskopenheten, en andre påvirkningsanordning for påvirkning av vridningsanordningen som reaksjon på rotasjonshastigheten om den ytre slingrebøyles akse avfølt av gyroskopenheten under en inspeksjonskjøring, for å stabilisere den ytre slingrebøyle om sin akse, og en tredje påvirkningsanordning for påvirkning av vridningsanordningen som reaksjon på rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse avfølt av gyroskopenheten under en inspeksjonskjøring ved høye hellingsvinkler, for å opprettholde høysidevinkelen på null.
Anvendelsen av et to-akset hastighetsgyroskop gjør det mulig å oppnå en nøyaktighet som er bedre enn ±0,1° i helling og ±0,2° i asimut. En gyrokompassteknikk kan benyttes til å innrette den ytre slingrebøyle med sann Nord og dette eliminerer behovet for den kappereferanse-innrettingsprosedyre som for tiden benyttes i forbindelse med konvensjonelle gyroskopinstrumenter og som kan være en hovedkilde til asimutfeil. For hellinger over 45° kan den ytre slingrebøyle vris for å opprettholde høysidevinkelen lik null, og hastighetsmålingen av gyroskopet om tverraksen kan benyttes til å beregne asimut-verdien etter hvert som innretningen eller instrumentet vandrer langs borehullets bane.
Ifølge oppfinnelsen er det videre tilveiebrakt en fremgangsmåte for inspeksjon av et borehull under utnyttelse av en inspeksjonsinnretning som omfatter en langstrakt kappe hvis lengdeakse er sammenfallende med borehullets akse, en ytre slingrebøyle som er svihgbart montert i kappen med sin svingeakse sammenfallende med dennes lengdeakse, og en hastighetsgyroskopenhet som er montert i den ytre slingrebøyle, hvilken fremgangsmåte er kjennetegnet ved at gyroskopenheten er innrettet til å tilveiebringe utgangssignaler som indikerer rotasjonshastighetene om den ytre slingrebøyles akse og en akse på tvers av den ytre slingrebøyles akse, og at fremgangs-måten omfatter de trinn å anbringe inspeksjonsinnretningen ved borehullets munning, å avføle rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse ved hjelp av gyroskopenheten og utøve et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle for å dreie den ytre slingrebøyle om sin akse, slik at innrettingen av tverraksen i forhold til en Øst/Vest-retning bestemmes ut fra den avfølte hastighet, å bevege inspeksjonsinnretningen langs borehullet for å utføre en inspeksjonskjøring, å avføle rotasjonshastigheten om den ytre slingrebøyles akse ved hjelp av gyroskopenheten under inspeksjonskjøringen, og utøve et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle i avhengighet av den avfølte hastighet for å stabilisere den ytre slingrebøyle om sin akse, å avføle to tyngdekraftkomponenter i to tverrgående retninger i forhold til den ytre slingrebøyle eller kappen, ved høye hellingsvinkler av borehullet å avføle rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse ved hjelp av gyroskopenheten under inspeksjonskjøringen, og utøve et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle i avhengighet av den avfølte hastighet for å opprettholde høysidevinkelen bestemt ut fra de avfølte tyngdekraftkomponenter, på null, og å bestemme i det minste borehullets helling og asimut på et antall steder langs borehullets lengde ut fra de avfølte tyngdekraftkomponenter.
For at oppfinnelsen skal kunne forstås mer fullsten-dig, skal to foretrukne utførelser av oppfinnelsen i det føl-gende beskrives som eksempel under henvisning til tegningene, der fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av en første innretning med sin kappe vist i snitt, fig. 2 viser et delvis gjennomskåret perspektivriss av en dynamisk avstemt gyro som utgjør en del av den første innretning, fig. 3 viser en skjematisk fremstilling som illustrerer en transformasjon mellom to sett referanseakser, fig. 4-6 er diagrammer som illustrerer forskjellige trinn i den på fig. 3 viste transformasjon, og fig. 7 er et diagram som illustrerer sammenhengen mellom to sett referanseakser.
Idet det henvises til fig. 1, omfatter innretningen eller instrumentet inne i en kappe 10 hvis lengdeakse er sammenfallende med borehullaksen, et to-akset, dynamisk avstemt gyroskop 12 som er montert i en ytre slingrebøyle .13 på en ytre slingrebøyleaksel 14 som er forsynt med øvre og nedre, ytre slingrebøylelagre 16 og 18 som understøttes av øvre og nedre lagerfester 17 og 19 for den ytre slingrebøyle. Det avstemte gyroskop 12 omfatter et gyrohjul 46 med en rotasjons- eller spinnakse som står normalt på den ytre slingrebøyles akse,
en første svingeakse på tvers av spinnaksen og en andre svingeakse normalt på den første svingeakse og på tvers av spinnaksen. Den ytre slingrebøyles aksel 14 er også forsynt med en vridningsnrjmentmotor 22 og en rotasjons-posisjonsføler 26 som bæres av et følerfeste 28., Posisjonsføleren 26 omfatter én stator som inneholder to spoler med akser som står vinkelrett på hverandre, og en rotor som omfatter et tilsvarende par av innbyrdes vinkel-rette spoler. Dersom et referansesignal tilføres til den ene av spolene på rotoren og den andre spole på rotoren er jordet, og utgangssignalene fra de to spoler på statoren er a og b,
er a/b lik tangenten ti vinkelen <®>]_ mellom en referanseretning i forhold til kappen 10 og en referanseretning i forhold til den ytre slingrebøyles aksel 14. Innretningen omfatter også en tyngdekraftfølerenhet 30 som inneholder tre akselerometre som er montert på den ytre slingrebøyles aksel 14.
Idet det henvises til fig. 2, omfatter det dynamisk avstemte gyroskop 12 et hus 32 som er festet til den ytre slingrebøyle 13, en aksel 34 som er roterbar i forhold til huset 32 og den ytre slingrebøyle 13 om spinnaksen 35 og er forsynt spinnakselagre 36, og en drivmotor 40 omfattende en rotor 42 som er festet til akselen 34, og en stator 44 som er festet til huset 32. Gyrohjulet 46 er koblet til akselen 34 ved hjelp av et universalledd omfattende en indre slingrebøyle 48 som er svingbar om den første svingeakse ved hjelp av tor-sjonsfjærer 50 som strekker seg mellom akselen 34 og den indre slingrebøyle 48, idet gyrohjulet 46 er svingbart om den andre svingeakse normalt på den første svingeakse ved hjelp av tor-sjonsfjærer 52 som strekker seg mellom den indre slingrebøyle 48 og gyrohjulet 46.
Gyrohjulet 46 omfatter en permanentmagnetring 54 og
en ringformet fordypning eller utsparing 56 som ligger i umid-delbar nærhet av permanentmagnetringen 54 og i hvilken det strekker seg fire vridningsspoler 57-60 som er festet til
huset 32, idet spolen 57 er anbrakt diametralt motsatt av spolen 59 og spolen 58 er anbrakt diametralt motsatt av spolen i 60. En rekke "avplukkere" eller oppfangere (engelsk: pick-offs) 62 som er festet til huset 32, tjener til å avføle vin-kelforskyning av gyrohjulet 46 om de to innbyrdes perpendiku-lære akser. Under drift av gyroen blir det vridningsmoment som utøves på gyrohjulet 46 av torsjonsfjærene 50 og 52, opp-veid av det negative vridningsmoment som frembringes som følge av den indre slingrebøyles 48 dynamiske virkning som varierer proporsjonalt med kvadratroten av gyrohjulets 46 hastighet. Det er derfor bare én hastighet, dvs. den avstemte hastighet, ved hvilken de positive fjærvridningsmomenter oppheves av den dynamiske virkning. Ved den avstemte hastighet er gyrohjulet 46 avkoblet fra akselen 34 og virker således som en fri gyro.
Fig. 3 illustrerer skjematisk et borehull 80 og forskjellige referanseakser i forhold til hvilke borehullets 80 orientering kan defineres, idet disse akser omfatter et sett jordfikserte akser ON, OE og OV hvor OV er vertikalt nedover, ON er rett Nord og OE er rett Øst, og et sett kappefikserte akser OX, OY og OZ hvor OZ ligger langs borehullets lokale retning på en målestasjon og OX og OY ligger i et plan normalt på denne retning. Settet av jordfikserte akser kan roteres inn i settet av kappefikserte akser ved hjelp av følgende tre rotasjoner med urviseren:
1) rotasjon om aksen OV gjennom asimutvinkelen 1' som vist på fig. 4, 2) rotasjon om ^aksen OE-j_ gjennom hellingsvinkelen 0 som vist på fig. 5, 3) rotasjon om aksen OZ gjennom høysidevinkelen 0 som vist på fig. 6.
Fig. 7 illustrerer skjematisk sammenhengen mellom de kappefikserte akser OX, OY og OZ og et sett ytter-slingre-bøyle-f ikserte akser OX' ,, OY' og OZ 1 hvor aksene OZ og OZ ' er sammenfallende og er betegnet med OZZ' på figuren. Denne figur viser også sammenhengen mellom høysidevinkelen 0 og vinkelen 0]_ målt av posisjonsføleren 26, idet 02 er den høysidevinkel som ville bli oppnådd dersom innretningen skulle bevege seg til et målested'uten rotasjon om den kappefikserte akse OZ. Vinkelen <$>2 er åpenbart avhengig av formen på den bane som skal følges av innretningen. Det vil innses 0 = 0-^ + 02 dersom de kappefikserte, jordfikserte og ytter-slingrebøyle-fikserte akser er sammenfallende ved borehullets munning.
De tre akselerometre i følerenheten er innrettet til
å avføle tyngdekraftkomponenter gx'» gy og gZi langs de tre innbyrdes ortogonale ytter-slingrebøyle-fikserte akser OX<1>,
OY' og OZ<1>, idet aksen OZ<1> er sammenfallende med borehullaksen. Alternativt kan de tre akselerometre være montert på kappen 10 og innrettet til å avføle tyngdekraftkomponenter 9x ' 9y °9 9z langs de tre innbyrdes ortogonale, kappefikserte akser OX, OY og OZ.
Dersom akselerometrene er montert på kappen, er tyngdekraf tvektoren g <=><g>x> u"x+gy .UY+gz .Uz, hvor Ux, Uy og Uz er enhetsvektorene i respektive av de kappefikserte akseretninger OX, OY og OZ. Dersom akselerometrene er montert på den ytre slingrebøyle, er tyngdekraf tvektoren 9 <=> 9xr *^x' + gy, .Uy,+gz, .U , hvor U"x, Uy, og Uz, er enhetsvektorene i respektive av de ytter-slingrebøyle-fikserte akseretninger OX', OY' og OZ'. ;Man har således ;Dersom U„, U_ og U„ er enhetsvektorene i respektive av de jordfikserte akseretninger ON, OE og OV, representerer, ifølge definisjonen av vinklene 0, 0 og f, vektoroperasjons-likningen U = {f} {6} {0} Uvv„ transformasjonssammen-NEV hengen mellom settene av enhetsvektorer i de to systemer hvor ;Vektoroperasjohen Uxyz = {0} <T>{e}<T> {y}TUNEV;representerer transformasjonssammenhengen i den motsatte retning. ;Innretningen eller instrumentet kan drives i tre adskilte målefaser for å oppnå tre separate målinger. Med innretningen anbrakt vertikalt ved borehullets munning, dvs. med OZ<1->aksen innrettet med OV-aksen, kan for det første en gyrokompassteknikk benyttes til å innrette en differanse-vinkelstilling av den ytre slingrebøyle 13 med sann Nord. Gyrohjulets 46 rotasjonshastighet om OX'-aksen som følge av jordens rotasjon målt av de behørige oppfangere 62 på den avstemte gyro 12 mates tilbake til vridningsmomentmotoren 22 via en passende styrekrets og benyttes til å dreie eller svinge den ytre slingrebøyle 13 inntil jordens rotasjonshastighet målt om OX'-aksen ved hjelp av den avstemte gyro 12 er null når spinnaksen 35 (OY'-aksen) må ligge Nord/ Syd og OX-aksen må ligge Øst/Vest. Denne Nord-søkende gyro-kampassfase eliminerer behovet for den kappereferanse-innrettingsprosedyre som for tiden benyttes med konvensjonelle gyroskopinstrumenter og som kan være en hovedkilde til asimutfeil. ;I en andre målefase, som kan anvendes på borehull-hellinger på 0-45° med vertikalen, måles borehullets helling enten kontinuerlig eller på en rekke steder langs borehullets lengde ved hjelp av den inspeksjonsmetode som er beskrevet ;i GB patentskrift nr. 1 509 293, bortsett fra at den opp-rinnelige innrettingsreferanse oppnås slik som beskrevet foran i forbindelse med den første målefase. Gyrohjulets 46 rotasjonshastighet om OZ'-aksen målt av de behørige oppfangere 62 på den avstemte tyro 12 mates tilbake ved hjelp av en passende styrekrets til vridningsmomentmotoren 22 og benyttes til å stabilisere den ytre slingrebøyle 13 om OZ'-aksen, for å opprettholde innrettingen av OY'-aksen i det ;vertikale plan som ligger Nord/Syd. Den ytre slingrebøyle 13 oppfører seg derfor som en stabilisert enkeltakse-plattform om sin akse OZ' som sammenfaller med kappeaksen OZ. Kappens 10 nettorotasjon om OZ-aksen målt i forhold til en ytre slingrebøylereferanse er således lik summen av alle rotasjoner av kappen 10 om de momentane OZ-retninger etter hvert som innretningen eller instrumentet beveges langs borehullets bane, og er klart uavhengig av den fulgte bane. ;Med det instrument som er beskrevet i GB patentskrift nr. 1 509 293, er avdriftshastigheter av den ytre slingre-bøyle om OZ-aksen av størrelsesorden 1° til 10° pr. time, ;og avdriftshastighetskontroller utføres under inspeksjonen. På denne måte kan det oppnås en hastighetsmålenøyaktighet av størrelsesorden 0,5° pr. time. Ved benyttelse av innretningen eller instrumentet som er beskrevet foran, kan det derimot oppnås en hastighetsmålenøyaktighet av størrelses-orden 0,1° pr. time, og det finnes ikke noe behov for å stoppe for avdriftshastighetskontroller under inspeksjonen. Med passende programmering av systemet for å korrigere akselerometer-utgangssignalene for virkningene av at instrumentet beveger seg langs en ikke-rettlinjet bane under inspeksjonen, kan denne målefase utføres i en kontinuerlig operasjon. ;I en tredje målefase, som kan anvendes på borehull-hellinger over 45° med vertikalen, vris den ytre slingre-bøyle 13 ved hjelp av vridningsmomentmotoren 22 for å opprettholde høysidevinkelen 0 som er målt av tyngdekraftføler-enheten 30, på null. Dersom de tre akselerometre avgir tyngdekraftkomponenter langs de kappefikserte akser OX, OY og OZ på henholdsvis gv, g og g„, vil hellingsvinkelen ø være gitt ved: og høysidevinkelen 0 vil være gitt ved: ;Komponenten<e> g X , g Y og g„ it må korrigeres for virkningene av at instrumentet vandrer langs en ikke-rettlinjet bane. ;Målingen av gyrohjulets 46 rotasjonshastighet om OX<1->aksen slik den måles av de behørige oppfangere 62 på den avstemte gyro 12, kan deretter benyttes til å beregne asimut-vinkelen ¥ etter hvert som innretningen beveger seg langs borehullets bane. Den hastighet som måles om OX'-aksen, ;er rv = ojy + ftv hvor uiv er innretningens rotasjonshastighet ;x A x x ;om OX'-aksen og °,v er jordens rotasjonshastighet om OX'-aksen. Da 0 = 0, kan asimutvinkelen ¥ beregnes ut fra tidsintegralet f , hvor Y =-u> x/sin 0 = - (rx~^x) sinØ hvor £2X = R1]?-cos4' • cos 0 <+ >P^-sin 0, RT = RE*cos X og. RR = R£ .sinX hvor R^, er jordens rotasjonshastighet om sin akse og X er den geografiske bredde.
De andre og tredje målefaser er gjensidig komplemen-tære da den andre målefase, for hellinger over 45° med vertikalen, ville ha en tendens til å gi stadig mer unøyaktige resultater med økende helling, mens den tredje målefase, for hellinger fra 0° til 45° med vertikalen, ville gi stadig mer unøyaktige resultater med avtagende helling.
Teoretisk bakgrunn
Dersom innretningen beveges på en slik måte at dens lengdeakse OZ' forblir parallell med borehullets akse under bevegelsen, er innretningens eller instrumentets rotasjonshastigheter om de kappefikserte akser definert som henholdsvis u>x, u)y og uig. Dersom de momentane rotasjonshastigheter defineres uttrykt ved hastighetene 0 og f, hvor disse hastigheter er definert ved endringene i borehullparametrene B og f etter hvert som innretningen beveger seg langs borehullets bane, kan innretningens rotasjonshastighet i det jord-fikserte system defineres ved:
Ved å operere på vektoren R^ for å transformere den til kappefikserte komponenter, fås • Man får således
Løsning av ovenstående likninger 1 og 2 med hensyn på ¥ og 0 gir:
Dersom størrelsen av jordens rotasjonshastighet om sin akse er R^, kan jordens rotasjonshastighet i det jordfikserte system defineres ved:
Ved å operere på vektoren Rp for å transformere den til kappefikserte komponenter, fås:
hvor Q , n og °,„ er jordens rotasjonshastigheter om de kappefikserte akser.
Claims (7)
1. Innretning for inspeksjon av et borehull," omfattende en langstrakt kappe (10) hvis lengdeakse under bruk er sammenfallende med borehullets akse, en ytre slingre-bøyle (13) som er svingbart montert i kappen (10) med sin svingeakse sammenfallende med. kappens lengdeakse, en hastighetsgyroskopenhet (12) som er montert i den ytre slingrebøyle, en vridningsanordning (22) for utøvelse av et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle, en tyngdekraftfølerenhet for avføling av to tyngdekraftkomponenter i to tverrgående retninger,
og en anordning for bestemmelse av innretningens høysidevinkel under en inspeksjonskjøring ut fra de avfølte tyngdekraftkomponenter, KARAKTERISERT VED at gyroskopenheten (12) er innrettet til å tilveiebringe utgangssignaler som indikerer rotasjonshastighetene om den ytre slingrebøyles akse (OZ<1>) og en akse (OX') på tvers av den ytre slingrebøyles akse, og at innretningen videre omfatter en første påvirkningsanordning for påvirkning av vridningsanordningen (22) når innretningen er anbrakt ved borehullets munning, for å dreie den ytre slingrebøyle (13) om sin akse, slik at innrettingen av den nevnte tverrakse (OX<1>) i forhold til en Øst/Vest-retning under drift bestemmes ut fra rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse ( OX') avfølt av gyroskopenheten (12), en andre påvirkningsanordning for påvirkning av vridningsanordningen (22) som reaksjon på rotasjonshastigheten om den ytre slingrebøyles akse (OZ<1>) avfølt av gyroskopenheten "f 12) under en inspeks jonskjøring, for å stabilisere den ytre slingrebøyle (13) orn sin akse (OZ' ) , og en tredje påvirkningsanordning for påvirkning av vridningsanordningen (22) som reaksjon på rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse (OX<1>) avfølt av gyroskopenheten (12) under en inspeksjonskjøring ved høye heliings-vinkler, for å opprettholde høysidevinkelen (0) på null.
2. Innretning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at den omfatter en rotasjons-posisjonsføler (26) for avføling av den ytre slingrebøyles (13) rotasjonsvinkel om sin akse i forhold til kappen (10).
3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at tyngdekraftfølerenheten (30) er montert på den ytre slingre-bøyle (13).
4. Innretning ifølge krav 1 eller 2, KARAKTERISERT VED at tyngdekraftfølerenheten (30) er montert på kappen (10).
5. Innretning ifølge ett av kravene 1-4, KARAKTERISERT VED at tyngdekraftfølerenheten (30) er innrettet til å avføle tre tyngdekraftkomponenter i tre ikke-koplanare retninger.
6. Innretning ifølge ett.av kravene 1-5, KARAKTERISERT VED at gyroskopenheten er et to-akset, dynamisk avstemt gyroskop .
7. Fremgangsmåte for inspeksjon av et borehull under utnyttelse av en inspeksjonsinnretning som omfatter en langstrakt kappe hvis lengdeakse er sammenfallende med borehullets akse, en ytre slingrebøyle som er svingbart montert i kappen med sin svingeakse sammenfallende med dennes lengdeakse,
og en hastighetsgyroskopenhet som er montert i den ytre slingre-bøyle, KARAKTERISERT VED at gyroskopenheten (12) er innrettet til å tilveiebringe utgangssignaler som indikerer rotasjonshastighetene om den ytre slingrebøyles akse (OZ') og en akse (OX<1>) på tvers av den ytre slingrebøyles akse, og at frem-gangsmåten omfatter de trinn å anbringe inspeksjonsinnretningen ved borehullets munning, å avføle rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse (OX<1>) ved hjelp av gyroskopenheten (12) og utøve et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle (13) for å dreie den ytre slingrebøyle orn sin akse, slik at innrettingen av tverraksen (OX<1>) i forhold til en Øst/Vest-retning bestemmes ut fra den avfølte hastighet, å bevege inspeksjonsinnretningen langs borehullet for å utføre en inspeksjons-kjøring, å avføle rotasjonshastigheten om den ytre alirrgrepøyles akse (OZ<1>) ved hjelp av gyroskopenheten (12) under inspeks jonskjøringen, og utøve:- et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle (13) i avhengighet av den avfølte hastighet for å stabilisere den ytre slingrebøyle (13) om sin akse,
å avføle to tyngdekraftkomponenter i to tverrgående retninger i forhold til den ytre slingrebøyle (13) eller kappen (10), ved høye hellingsvinkler av borehullet å avføle rotasjonshastigheten om den nevnte tverrakse (OX<1>)
ved hjelp av gyroskopenheten (12) under inspek-sjonskjøringen, og utøve et vridningsmoment på den ytre slingrebøyle (13) i avhengighet av den avfølte hastighet for å opprettholde høysidevinkelen (0) bestemt ut fra de avfølte tyngdekraftkomponenter, på null, og å bestemme i det minste borehullets helling (0) og asimut ( V) på et antall steder langs borehullets lengde ut fra de av-følte tyngdekraftkomponenter.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8125409 | 1981-08-20 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO822825L NO822825L (no) | 1983-02-21 |
NO164193B true NO164193B (no) | 1990-05-28 |
NO164193C NO164193C (no) | 1990-09-05 |
Family
ID=10524052
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO822825A NO164193C (no) | 1981-08-20 | 1982-08-19 | Fremgangsmaate og innretning for inspeksjon av et borehull. |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5873807A (no) |
BR (1) | BR8204849A (no) |
CA (1) | CA1189317A (no) |
CH (1) | CH651890A5 (no) |
DE (1) | DE3230889A1 (no) |
FR (1) | FR2511727B1 (no) |
IT (1) | IT1153556B (no) |
MX (1) | MX152695A (no) |
NL (1) | NL8203007A (no) |
NO (1) | NO164193C (no) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4434654A (en) * | 1982-08-09 | 1984-03-06 | Sundstrand Data Control, Inc. | Borehole orientation detection system employing polarized radiation |
DE19625720C1 (de) * | 1996-06-27 | 1997-09-04 | Brueckner Grundbau Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Lagegenauigkeit von Bohrlöchern und Schlitzen im Baugrund |
US7997157B2 (en) * | 2008-02-11 | 2011-08-16 | Honeywell International Inc. | Control moment gyroscope |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ZA73638B (en) * | 1972-02-03 | 1973-10-31 | Selco Mining Corp Ltd | Bore hole logging device |
GB1509293A (en) * | 1976-03-16 | 1978-05-04 | Russell A | Instruments for measuring the orientation of a borehole |
FR2410724A1 (fr) * | 1977-12-02 | 1979-06-29 | Sagem | Perfectionnements apportes aux dispositifs pour l'exploration, en azimut et en inclinaison, d'une ligne de forage |
FR2410725A1 (fr) * | 1977-12-02 | 1979-06-29 | Sagem | Perfectionnements apportes aux dispositifs pour la mesure de l'azimut et de l'inclinaison d'une ligne de forage |
-
1982
- 1982-07-27 NL NL8203007A patent/NL8203007A/nl not_active Application Discontinuation
- 1982-08-19 MX MX194071A patent/MX152695A/es unknown
- 1982-08-19 IT IT22898/82A patent/IT1153556B/it active
- 1982-08-19 NO NO822825A patent/NO164193C/no unknown
- 1982-08-19 CH CH4955/82A patent/CH651890A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1982-08-19 BR BR8204849A patent/BR8204849A/pt unknown
- 1982-08-19 DE DE3230889A patent/DE3230889A1/de not_active Withdrawn
- 1982-08-19 CA CA000409758A patent/CA1189317A/en not_active Expired
- 1982-08-20 FR FR828214389A patent/FR2511727B1/fr not_active Expired
- 1982-08-20 JP JP57144567A patent/JPS5873807A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH651890A5 (fr) | 1985-10-15 |
NL8203007A (nl) | 1983-03-16 |
FR2511727B1 (fr) | 1989-02-03 |
IT8222898A0 (it) | 1982-08-19 |
IT1153556B (it) | 1987-01-14 |
FR2511727A1 (fr) | 1983-02-25 |
BR8204849A (pt) | 1983-08-02 |
JPS5873807A (ja) | 1983-05-04 |
NO164193C (no) | 1990-09-05 |
DE3230889A1 (de) | 1983-03-03 |
MX152695A (es) | 1985-10-11 |
NO822825L (no) | 1983-02-21 |
CA1189317A (en) | 1985-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4756088A (en) | Instruments for monitoring the direction of a borehole | |
US6816788B2 (en) | Inertially-stabilized magnetometer measuring apparatus for use in a borehole rotary environment | |
US4199869A (en) | Mapping apparatus employing two input axis gyroscopic means | |
NO322555B1 (no) | Fremgangsmate og apparat for a bestemme banen for et borehull under boring | |
US5012412A (en) | Method and apparatus for measurement of azimuth of a borehole while drilling | |
US4197654A (en) | Survey apparatus and method employing all latitude, all attitude gyrocompassing | |
RU2703042C2 (ru) | Переворачивающийся инклинометр с гиродатчиками | |
NO320927B1 (no) | Fremgangsmate og anordning for retningsmaling under boring av borehull ved hjelp av et gyroskop dreibart montert i malesammenstilling | |
NO882361L (no) | Fremgangsmaate til maaling av azimut for borehull under boring. | |
NO168964B (no) | Fremgangsmaate for bestemmelse av et borehulls asimutvinkel | |
US5128867A (en) | Method and apparatus for determining inclination angle of a borehole while drilling | |
JPS5830524B2 (ja) | 掘穿ラインの方位および傾斜測定装置 | |
AU2005220213A1 (en) | Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole | |
US4696112A (en) | Bore hole navigator | |
NO164193B (no) | Fremgangsmaate og innretning for inspeksjon av et borehull. | |
JP3852592B2 (ja) | ジャイロ装置及び掘削用ジャイロ装置の使用方法 | |
US4123849A (en) | Miniature north reference unit | |
JPH0535971B2 (no) | ||
US4437243A (en) | Gyroscopic instrument | |
JP3668855B2 (ja) | ジャイロコンパス | |
JPH0455248B2 (no) | ||
RU2408843C1 (ru) | Аналитический гирокомпас для квазистатических измерений | |
KR102675850B1 (ko) | 스마트 측각장치 및 측각방법 | |
RU2112876C1 (ru) | Инклинометр | |
JPH07167658A (ja) | レートジャイロ方位計 |