NO336055B1 - Fremgangsmåte til bestemmelse av beliggenheten av en underjordisk målstruktur innenfra et tilgrensende borehull - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til bestemmelse av beliggenheten av en underjordisk målstruktur innenfra et tilgrensende borehull, hvor den underjordiske struktur genererer magnetisk fluks

Oppfinnelsen vedrører oppmåling av et underjordisk borehull for eksempel for å bestemme borehullets bane, nærmere bestemt utplassering av primære sensorer, hvis ytelse i borehullsoppmåling økes ved supplerende informasjon fra en sekundær sensor, så som et magnetometer.

Anvendelse av akselerometre i kjente underjordiske oppmålingsteknikker for å bestemme retningen av jordens gravitasjonsfelt i et spesielt punkt er velkjent. Anvendelse av magnetometre eller gyroskoper i kombinasjon med ett eller flere akselerometre for å bestemme retning er også kjent. Utplassering av slike sensorsett er velkjent for å bestemme borehullskarakteristika, så som inklinasjon, asimut, posisjoner i rom, verktøysflaterotasjon, magnetisk verktøysflate samt magnetisk asimut (dvs. en asimutverdi bestemt fra magnetfeltmålinger). Selv om magnetometre og gyroskoper kan fremskaffe verdifull informasjon til oppmåleren har anvendelsen av dem i borehulloppmåling og særlig anvendelser med måling under boring (MUB) tendens til å begrenses av forskjellige faktorer. For eksempel har magnetisk interferens, så som fra magnetisk stål eller jernmineraler i formasjoner eller malmlegemer, tendens til å forårsake et avvik i asimutverdiene som er oppnådd fra et magnetometer. Motorer og stabilisatorer anvendt i anvendelser ved retningsboring magnetiseres typisk permanent under inspeksjonsprosesser med magnetiske partikler, og derfor er magnetometeravlesninger oppnådd i nærheten av bunnhullstrengen ofte upålitelige. Gyroskoper er følsomme for høy temperatur og vibrasjon og har derfor tendens til å være vanskelig å anvende i MUB-anvendelser. Gyroskoper krever også et relativt langt tidsintervall (sammenlignet med akselerometre og magnetometre) for å oppnå nøyaktige avlesninger. Videre fremskaffer gyroskoper ved lave inklinasjonsvinkler (dvs. nær vertikalt) ikke nøyaktige asimutverdier.

I US-patentskrift 6.480.119 beskrives "gravitasjonsasimut", en teknikk for å avlede asimut ved sammenligning av målinger fra akselerometersett utplassert langs for eksempel en borestreng. Betegnelsen "gravitasjonsasimut" slik den benyttes her refererer til de konvensjonelle teknikker ifølge ovennevnte US-patentskrift 6.480.119. Ved å benytte gravitasjon som en primær referanse beskrives det i ovennevnte US-patentskrift en fremgangsmåte til bestemmelse av forandringen i asimut mellom akselerometersett som er anbrakt langs for eksempel en borestreng. Ifølge fremgangsmåten antas det en kjent forskyvning mellom akselerometersettene, og det gjøres bruk av den iboende bøyning av bunnhullstrengen mellom akselerometersettene for å måle den relative forandring i asimut.

Videre krever som også beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 6.480.119 avledning av asimuten konvensjonelt en sammenkoblings-referanse asimut ved begynnelsen av en oppmålingsseksjon. Anvendelse av en referanseasimut ved begynnelsen av en oppmåling resulterer i at etterfølgende oppmålinger må referere til hverandre for å bestemme brønnbanen helt tilbake til startsammen-koblingsreferansen. En konvensjonell måte å oppnå slik "kjedereferanse-angivelse" på er å måle opp med dybdeintervaller som stemmer overens med mellomrommet mellom to sett akselerometre. Dersom for eksempel mellomrommet mellom settene av akselerometre er ca. 9,1 meter, foretrekkes det at brønnen oppmåles med ca. 9,1 meters intervaller. Eventuelt, om enn ikke nødvendigvis er det øvre setts beliggenhet over det foregående nedre sett.

Oppmåling på denne måte er kjent for å være brukbar, men potensialer for forbedringer er blitt identifisert. For det første bestemmes ved tilbakerelatering til en sammenkoblingsreferanse oppmålingsintervallet av mellomrommet mellom akselerometersettene, noe som muligens forårsaker at det må utføres flere oppmålinger og brukes mer tid enn hva som er nødvendig for å måle opp borehullet og eventuelt også forårsaker sammensetning av asimutfeil for oppmålingspunkter lenger nede i kjeden. For det andre kan oppmålinger ikke ut-føres uavhengig i enhver posisjon på grunn av at de må relateres tilbake til sammenkoblingsreferansen. Det ville derfor være meget fordelaktig å øke gravitasjonsbaserte oppmålingsutplasseringer med ytterligere referanseangivelse slik at relateringen tilbake til en sammenkoblingsreferanse kanskje ikke alltid vil være nødvendig.

Fremgangmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift 6.480.119 tar ikke hensyn til eventuell asimutskjevinnstilling (så som en rotasjonsforskyvning) som kan fore-ligge mellom akselerometersettene. Slik skjevinnstilling kan dersom den ikke korrigeres for eller tas hensyn til medføre vesentlig feil av de bestemte asimutverdier. Det vil derfor også være fordelaktig å øke gravitasjonsbaserte oppmålinger med et feilkorrigeringsaspekt som er i stand til å bestemme og korrigere eventuell asimutskjevinnstilling mellom akselerometersettene.

Fremgangsmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift 6.480.119 tar heller ikke hensyn til nærværet av andre underjordiske strukturer, så som andre borehull, i et oppmålt område. For noen anvendelser, så som ved brønnunngåelse og/eller brønndreping, kan det være ønskelig å måle andre borehulls beliggenhet i forhold til det oppmålte borehull. Derved ville det også være fordelaktig å øke gravitasjonsbaserte oppmålingsutplasseringer med et passivt innrangerings-aspekt som er i stand til å bestemme beliggenheten av underjordiske strukturer i nærheten.

Overnevnte formål med oppfinnelsen oppnås med en fremgangsmåte som angitt i det selvstendige krav, mens alternative utførelser er angitt i de uselvstendige kravene.

Den foreliggende oppfinnelse tar tak på en eller flere av de ovenfor beskrevne ulemper med kjente borehullsoppmålingsteknikker. Med kort henvisning til de medfølgende tegninger omfatter aspekter ved oppfinnelsen en fremgangsmåte for å tilveiebringe og anvende referansedata som supplerer, primære asimut-bestemmelsesdata (så som akselerometerdata). Slike supplerende referansedata sørger for bedre nøyaktighet av for eksempel asimutmålinger i borehullsoppmåling. I forskjellige utførelsesformer er en borestreng utstyrt med øvre og nedre sensorsett som omfatter akselerometre. Det nedre sett er typisk, men ikke nødvendigvis, anordnet i bunnhullstrengen fortrinnsvis så nær borkronen som mulig. De supplerende referansedata kan med fordel tilveiebringes ved hjelp av én eller flere magnetometer- eller gyroskopsensorer (eller sensorsett) som er anordnet i stort sett den samme posisjon som det ene eller begge i øvre eller nedre akselerometersett. Ifølge én utførelsesform tilveiebringes supplerende magnetiske referansedata ved hjelp av et sett magnetometre som er anordnet i stort sett samme posisjon som det øvre akselerometersett. Aspekter ved oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte til bestemmelse av rotasjonsforskyvningen mellom de øvre og nedre akselerometersett. Videre ved- rører aspekter ved oppfinnelsen en fremgangsmåte til bestemmelse av en magnetisk underjordisk strukturs beliggenhet og retning. Utførelsesformer av denne oppfinnelse kan for eksempel utnyttes i tredimensjonale boreanvendelser sammen med metoder for måling under boring (MUB) og logging under boring

(LUB).

Utførelsesformer av oppfinnelsen gir på fordelaktig måte atskillige tekniske fordeler. Foreksempel kan supplerende referansedata anvendes til å angi referanser fra bunnen opp for retrospektiv korrigering av brønnens bane. Det vil forstås at når borehullet innledningsvis er nær vertikalt, er det sannsynlig at bestemmelse av asimut er utsatt forfeil. En liten forandring i inklinasjonsvinkel, for eksempel 0,01 grad, kan resultere i differanse mellom nord og syd (dvs. en asimutforandring) på 180 grader. Derved kan supplerende referansedata fremskaffe betydelig retrospektiv korrigering av brønnens bane, særlig i nær vertikale segmenter. En annen teknisk fordel med de supplerende referansedata er at de kan benyttes til å overprøve nøyaktigheten av asimutdataene. Enda en annen teknisk fordel med de supplerende referansedata er at de tilbyr en uavhengig, selvstendig referanse nedover. Denne uavhengige referanse er typisk ikke utsatt for kumulative feil slik fremgangsmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift 6.480.119 er. Videre blir den øvre sensorpakke et referansepunkt (i utførelsesformer hvor det øvre sensorsett omfatter referansesensorer, for eksempel magnetometre). Intervallet mellom oppmålingsstasjonene er derved ikke lenger bundet til avstanden mellom sensorpakkene og kan nå være enhver avstand. Slik fleksibilitet i intervallet mellom oppmålingsstasjonene kan gjøre oppmåling mer tids- og kostnadseffektiv og kan videre redusere risikoen for hullstabilitetsproblemer.

Utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse kan dessuten med fordel sørge for bestemmelse av rotasjonsforskyvningen av de øvre og nedre aksel-rometersett og derved redusere feil i asimutbestemmelse. Utførelsesformer av oppfinnelsen kan også fordelaktig sørge for bedre brønnunngåelse og/eller lokalisering ved å bedre nøyaktigheten av bestemmelsen av magnetiske underjordiske strukturers beliggenhet og retning, særlig tilgrensende borehull. Disse og andre fordeler med oppfinnelsen vil bli åpenbare i lys av den etter-følgende diskusjon av forskjellige utførelsesformer av oppfinnelsen.

I et aspekt vedrører den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte til bestemmelse av beliggenheten til en underjordisk målstruktur innenfra et tilgrensende borehull. Fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter (a) tilveiebringelse av et borehullsverktøy som omfatter første og andre gravitasjonsmåleanordninger som er anbrakt i samsvarende første og andre posisjoner i borehullet, hvorved minst én av de første og andre posisjoner velges til å være i føleområdet for magnetisk fluks fra den underjordiske struktur. De første og andre gravitasjonsmåleanordninger hindres i å rotere i forhold til hverandre om en stort sett sylindrisk borehullakse. Verktøyet omfatter videre en magnetfeltmåleanordning som er anbrakt i en av første og andre posisjoner og i føleområdet for magnetisk fluks fra den underjordiske struktur. Fremgangsmåten omfatter videre (b) anvendelse av de første og andre gravitasjonsmåleanordninger til å måle tilsvarende første og andre gravitasjonsvektorsett, og (c) bearbeidelse av de første og andre gravitasjonsvektorsett til å bestemme en lokal borehullasimut. Fremgangsmåten omfatter ytterligere (d) måling av et totalt, lokalt magnetfelt under anvendelse av magnetfeltmåleanordningen, (e) bearbeidelse av det totale, lokale magnetfelt, den lokale asimut og et referansemagnetfelt til å bestemme en del av det totale magnetfelt som skyldes den underjordiske målstruktur. Ytterligere omfatter fremgangsmåten (f) reposisjonering av verktøyet på et nytt sted for første og andre posisjoner i borehullet, slik at magnetfeltmåleanordningene blir værende i føleområdet for den magnetiske fluks fra den underjordiske struktur, (g) gjentagelse av (b), (c), (d), (e) og (f) i et forutbestemt antall sykluser, (h) generering av en interferensmagnetfeltvektor for hvert sted for første og andre posisjoner, hvor hver av interferensmagnetfeltvektorene tilsvarer delen av det totale magnetfelt bestemt i (e) på tilsvarende sted, og (i) forlengelse av interferensmagnetfeltvektorene for å bestemme en beliggenhet av den underjordiske målstruktur. I et annet aspekt vedrører oppfinnelsen et system til bestemmelse av beliggenheten av en underjordisk målstruktur innenfra et tilgrensende borehull. I enda et annet aspekt vedrører oppfinnelsen et datasystem som omfatter datamaskinlesbar logikk utformet til å instruere en prosessor til å utføre en fremgangsmåte til bestemmelse av beliggenheten av en underjordisk målstruktur innenfra et tilgrensende borehull.

Ovenfor er trekkene og de tekniske fordeler ved oppfinnelsen skissert nokså vidt for at den detaljerte beskrivelse av oppfinnelsen som følger kan forstås bedre. Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen vil bli beskrevet nedenfor, noe som danner gjenstand for kravene i oppfinnelsen. Det vil erkjennes av fagfolk på området at konseptet og den spesifikke utførelsesform som beskrives enkelt kan utnyttes som en basis til å modifisere eller utforme andre konstruk sjoner for utførelse av de samme formål med oppfinnelsen. Det bør også forstås av fagfolk på området at slike ekvivalente konstruksjoner ikke avviker fra ånden i og rammen for oppfinnelsen angitt i de etterfølgende krav.

For en mer fullstendig forståelse av oppfinnelsen og fordelene med denne henvises nå til den etterfølgende beskrivelse og de medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk riss av en utførelsesform av et MUB-verktøy ifølge oppfinnelsen, som omfatter både øvre og nedre gravitasjonssensorsett. Fig. 2 viser et skjematisk riss av et parti av MUB-verktøyet i fig. 1 og viser de øvre og nedre sensorsetts inklinasjon. Fig. 3 viser et annet skjematisk riss av et parti av MUB-verktøyet i fig. 1 og viser forandringen i asimut mellom de øvre og nedre sensorsett. Fig. 4 viser et skjematisk riss av et eksempel på anvendelse av MUB-verktøyet i fig. 1. Fig. 5 viser et skjematisk riss av et annet eksempel på anvendelse av MUB-verktøyet i fig. 1. Fig. 6 viser et skjematisk riss av enda et annet eksempel på anvendelse av MUB-verktøyet i fig. 1. Fig. 7 viser en grafisk fremstilling av asimut mot målt dybde for en del av et eksempel på borehullsoppmåling. Fig. 8 viser en grafisk fremstilling av asimut mot målt dybde for en annen del av oppmålingen i fig. 7. Fig. 9 viser et skjematisk riss som viser forholdet mellom banen for et borehull hvorfra det utføres målinger, banen for et tilgrensende borehull, magnetfeltlinjer fra det tilgrensende borehull samt målte magnetiske interferensvektorer. Fig. 10 viser et tilsvarende skjematisk riss som fig. 9 uten magnetfeltlinjene og betraktet langs linjen for det tilgrensende borehull. Fig. 11 viser et skjematisk riss av et hypotetisk eksempel på typiske magnetiske interferensvektorer som ville ha blitt målt på forskjellige steder langs et borehull som nærmet seg et tilgrensende borehull. Fig. 12 viser en grafisk fremstilling av den absolutte verdi av delta størrelse og delta magnetisk helling mot målt dybde for oppmålingsdataene som er vist i fig. 7. Fig. 13 viser en tilsvarende grafisk fremstilling som fig. 10 for en del av eksempelet i fig. 12. Fig. 14 viser en grafisk fremstilling av avstanden til målbrønnen mot målt dybde.

Det henvises til fig. 1 som viser en utførelsesform av et borehullsverktøy 100 ifølge den foreliggende oppfinnelse. I fig. 1 er borehullsverktøyet 100 vist som et verktøy for måling under boring (MUB-verktøy) som omfatter et øvre sensorsett 110 og et nedre sensorsett 120 som er koblet til en bunnhullsstreng 150, som for eksempel omfatter et styreverktøy 154 og en borkrone 158. De øvre og nedre sensorsett 110, 120 er anordnet med kjent innbyrdes mellomrom, typisk i størrelsesorden på fra ca. 10 til 20 meter. Hvert sensorsett 110 og 120 omfatter minst to innbyrdes perpendikulære gravitasjonssensorer hvor minst én gravita-sjonssensor i hvert sett har en kjent orientering i forhold til borehullet.

Det henvises nå til fig. 2 som viser et skjematisk riss av en del av MUB-verktøyet i fig. 1. I utførelsesformen som er vist i fig. 1 og 2 omfatter hvert sensorsett tre innbyrdes perpendikulære gravitasjonssensorer hvorav en er orientert stort sett parallelt med borehullet og måler gravitasjonsvektorer Gz1 og Gz2 for henholdsvis det øvre og det nedre sensorsett. Det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120 er forbundet med hverandre ved hjelp av en kon-struksjon 140 (for eksempel et halvstivt rør, så som en del av en borestreng) og muliggjør bøyning langs dens lengdeakse 50, men motstår stort sett rotasjon mellom det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120 langs lengdeaksen 50. Hvert sett gravitasjonssensorer kan derved ansees for å bestemme et plan (Gx og Gy) og en pol (Gz) slik som vist. Konstruksjonen 140 mellom det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120 kan med fordel være del av for eksempel et MUB-verktøy, slik som vist ovenfor i fig. 1. Alternativt kan konstruksjonen 40 være en del av stort sett ethvert annet logge- og/eller oppmålings-apparat, så som et kabeloppmålingsverktøy.

Det henvises nå til fig. 3 hvor det nedre sensorsett 120 er blitt beveget i forhold til det øvre sensorsett 110 (ved bøyning av konstruksjonen 140), noe som resulterer i en forandring i asimut, angitt "delta-asimut" i figuren. De etter-følgende ligninger viser hvordan den ovenfor beskrevne metodikk kan oppnås. Legg merke til at denne analyse forutsetter at det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120 er rotasjonsmessig faste i forhold til hverandre.

Borehullinklinasjonen (Inc1 og Inc2) kan beskrives i henholdsvis det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120 som følger:

hvor G representerer en gravitasjonssensormåling (så som for eksempel en gravitasjonsvektormåling), x, y og z refererer til flukting langs henholdsvis x-, y-og z-aksene, og 1 og 2 refererer til henholdsvis det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120. Således er for eksempel Gx1 en gravitasjonssensormåling fluktet langs x-aksen tatt med det øvre sensorsett 110. En fagmann på området vil lett erkjenne at gravitasjonsmålingene kan representeres i enhets-vektorform og derved representerer Gx1, Gy1 etc. retningskomponenter av den.

Borehullasimuten i det nedre sensorsett 120 kan beskrives som følger:

hvor referanseasimuten er asimutverdien i det øvre sensorsett 110, og hvor og:

Ved å benytte de ovenfor angitte relasjoner kan det etableres en oppmålings-metodikk hvor det anvendes første og andre gravitasjonssensorsett (for eksempel akselerometersett), for eksempel, i en borestreng. Som angitt ovenfor er oppmåling på denne måte kjent for å være anvendelig og er beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 6.480.119. For å benytte denne metodikk er det imidlertid nødvendig med en retningsmessig sammenkoplingsreferanse, dvs. en asimutal referanse, i begynnelsen av en oppmåling. De etterfølgende oppmålinger kjederefereres deretter til sammenkoplingssreferansen. Dersom for eksempel et nytt oppmålingspunkt (her også benevnt oppmålingsstasjon) har en deltaasimut på 2,51 grader tillegges den konvensjonelt til det foregående oppmålingspunkt (for eksempel 183,40 grader) for å gi en ny asimut (dvs. borehullasimut) på 185,91 grader. Et etterfølgende oppmålingspunkt som har en deltaasimut på 1,17 grader tillegges deretter til det foregående oppmålingspunkt, noe som gir en ny asimut på 187,08 grader.

Dersom et nytt oppmålingspunkt ikke er nøyaktig avstanden som skiller de to sensorpakker pluss det foregående oppmålingspunkts dybde, erkjenner kjent teknikk at ekstrapolasjon eller interpolasjon kan benyttes for å bestemme referanseasimuten. Men ekstrapolasjons- og interpolasjonsteknikker medfører risiko for innføring av feil i oppmålingsresultatene. Disse feil kan bli betydelige når det er nødvendig med lange referansekjeder. Derfor foretrekkes det vanligvis å måle opp med intervaller som er like avstanden som skiller mellom sensorsettene, noe som har tendens til å øke tiden og kostnaden som er nødvendig for å utføre en pålitelig oppmåling, særlig når avstanden som skiller er relativt liten (for eksempel ca. 0,9 meter). Det er derfor ønskelig å øke borehullsopp-målingsteknikken som er beskrevet ovenfor med supplerende referanser for derved å redusere (eventuelt eliminere i noen anvendelser) behovet for å angi sammenkoblingsreferanser.

Ifølge aspekter ved den foreliggende oppfinnelse frembringes det en fremgangsmåte for utnyttelse av supplerende referansedata i borehullsoppmålings-anvendelser. De supplerende referansedata kan være i stort sett enhver egnet form, for eksempel frembrakt ved hjelp av ett eller flere magnetometre og/eller gyroskoper. Fortsatt med henvisning til fig. 2 og 3 er i en utførelsesform supplementreferansedataene i form av supplerende magnetometermålinger oppnådd i det øvre sensorsett 110. Referanseasimutverdien i det øvre sensorsett 110 kan matematisk representeres, ved anvendelse av de supplerende magnetometerdata, som følger:

hvor Bx1, By1 og Bz1 representerer de målte magnetfeltavlesninger i henholdsvis x-, y- og z-retningene i det øvre sensorsett 110 (for eksempel via magnet-ometeravlesinger). Borehullasimuten i det nedre sensorsett 120 kan derved representeres som følger: hvor Beta er gitt ved ligning 5 og Inc1 og Inc2 er gitt ved henholdsvis ligning 1 og ligning 2, slik som beskrevet ovenfor. Som også beskrevet ovenfor kan i andre utførelsesformer ligning 7 også uttrykkes:

Det vil erkjennes at arrangementet ovenfor hvor det øvre sensorsett 110 (fig. 1-3) omfatter et sett magnetometre bare er et eksempel. Magnetometersett kan likeledes anordnes i det nedre sensorsett 120. For noen anvendelser, som beskrives mer detaljert nedenfor, kan det være fordelaktig å anvende magnetometermålinger i både det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120. Gyro skoper eller andre retningsavfølingsanordninger kan også anvendes for å oppnå supplerende referansedata i enten det øvre sensorsett 110 eller det nedre sensorsett 120.

Det vil også erkjennes at diskusjonen ovenfor vedrører det generelle tilfellet hvor hvert sensorsett frembringer tre gravitasjonsvektormålinger, dvs. i x-, y- og z-retningene. Men det vil også forstås at det er mulig å bare utføre to gravitasjonsvektormålinger, for eksempel bare i x- og y-retningene, og å løse for den tredje vektor under anvendelse av eksisterende kunnskap om det totale gravitasjonsfelt i området. Den ukjente, tredje gravitasjonsvektor kan uttrykkes som følger:

hvor G3 er den ukjente, tredje gravitasjonsvektor, G er den kjente, lokale, totale gravitasjonsvektor og G1 og G2 er gravitasjonsvektorene som er målt ved hjelp av de to gravitasjonssensorer i hvert sensorsett (for eksempel orientert i x- og y-retningene). Den tredje gravitasjonsvektor, G3, kan deretter anvendes sammen med de to første gravitasjonsvektorer, G1 og G2, i ligningene 1-7 for å løse for borehullasimuten og inklinasjonen, slik som beskrevet ovenfor.

Likeledes er det i fravær av magnetisk interferens mulig å utføre bare to magnetfeltmålinger og å løse for den tredje ved å benytte eksisterende kunnskap om det totale magnetfelt i området. Den ukjente tredje feltvektor kan uttrykkes som følger:

hvor B3 er den ukjente tredje magnetfeltvektor, B er den kjente, lokale, totale magnetfeltvektor og B1 og B2 er magnetfeltvektorene målt ved hjelp av de to magnetfeltmålesensorer i hvert sensorsett (for eksempel orientert i x- og y-retningene). Den tredje magnetfeltvektor, B3, kan deretter anvendes sammen med den første og den andre magnetfeltvektor, B1 og B2, i ligningene 6 og 7 for å løse for bulehullsasimuten, slik som beskrevet ovenfor.

En fagmann på området vil lett erkjenne at ligningene 8 og 9 resulterer i en positiv løsning for henholdsvis G3 og B3. Derved er ytterligere informasjon typisk nødvendig for å bestemme fortegnet nøyaktig (positivt eller negativt) for den ukjente vektor. For eksempel kan det når Gz er den ukjente gravitasjonsvektor være nødvendig med kunnskap om verktøyets vertikale orientering, for eksempel om et boreverktøy borer nedover (positiv z) eller oppover (negativ z). Alternativt kan et oppmålingsverktøy roteres i borehullet og oppmålinger utføres i to eller flere rotasjonsorienteringer. For de fleste anvendelser foretrekkes det å benytte tre innbyrdes ortogonale sensorer og å måle hver av de tre gravitasjons- og/eller magnetfeltvektorer. Ikke desto mindre kan det i bruk oppstå situasjoner (så som en sviktet sensor) hvor anvendelsen av ligningene 8 og/eller 9 er nyttige ved løsning av en ukjent gravitasjons- eller magnetfeltvektor.

De etterfølgende eksempler er frembrakt for å belyse eksempler på fordeler med oppmålingsmetodikken ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvor det anvendes supplerende referansedata, foreksempel i form av supplerende magentometer-målinger.

Det henvises nå til tabell 1 som viser en del av et eksempel på oppmåling utført ved en målt dybde på fra ca. 3.230 meter til ca. 3.444 meter. I dette eksempel refererer en tidligere oppmåling som blir utført ifølge fremgangsmåten som er beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 6.480.119, ytterligere til supplerende referanseasimuter utledet via magnetfeltmålinger. Oppmålingspunkter 1-9 utføres ifølge fremgangsmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift 6.480.119, og følgelig refererer de målte asimutverdier i et gitt oppmålingspunkt tilbake til asimutverdien i det foregående oppmålingspunkt (for eksempel er referanseasimuten for det andre oppmålingspunkt asimuten for det første oppmålingspunkt, 189,45 grader). Oppmålingspunkter 10-16 utføres på den annen side ifølge utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelse og slik som beskrevet ovenfor under anvendelse av supplerende referanseasimuter avledet fra magnetometeravlesninger.

Oppmålingspunkter 1-9 utføres med dybdeintervaller på ca. 10 meter, noe som tilsvarer mellomrommet mellom det første og det andre sensorsett langs borestrengen. Legg imidlertid merke til at oppmålingspunktene 13-16 utføres med dybdeintervaller på ca. 29 meter og fremhever derved én fordel med oppfinnelsen. Idet referanseasimuten bestemmes direkte (se ligning 6) ved oppmålings-verktøyet, kan en oppmåling utføres ved stort sett enhver beliggenhet, manglende magnetiske interferens effekter i borehullet. Oppmåling på en slik måte reduserer på fordelaktig måte antallet nødvendige oppålingspunkter, noe som typisk resulterer i betydelige tids- og kostnadsbesparelser. Det skal også bemerkes at utførelsesformene ifølge den foreliggende oppfinnelse eliminerer asimutverdier som er knyttet til kjedereferering tilbake til en sammenkoblings-referanse vesentlig. Legg merke til at den supplerende referanseasimut i oppmålingspunkt 10 er ca. 2,77 grader større enn (196,14 minus 193,37) asimutverdien i oppmålingspunkt 9. Anvendelsen av de supplerende referansedata eliminerer denne feilkilde idet den magnetisk avledete referanseasimut er "sanntid", dvs. uavhengig av historiske oppmålinger.

Den magnetisk avledete, supplerende referanse (dvs. den som er oppnådd i oppmålingspunkt 10 i tabell 1) kan også benyttes retrospektivt til tidligere oppmålingspunkter for å fjerne referansefeilen (ca. 2,7 grader i eksempelet i tabell 1). Resultatene av denne retrospektive korrigering er vist i tabell 2.

Den resulterende ende av linjeborehullbeliggenheten til oppmålingspunkt 16 (tabellene 1 og 2) er vist i tabell 3. Beliggenheten er vist i "verdens"-koordinater bestemt uten supplerende referanser (dvs. ved anvendelse av gravitasjonsasimut teknikken som er beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 6.480.119), med supplerende referanser og med supplerende referanser og retrospektiv korrigering. Legg merke til at anvendelse av utførelsesformene med supplerende referanser ifølge oppfinnelsen resulterer i en betydelig korrigering i den endelige, oppmålte beliggenhet av borehullet, hvor den sanne beliggenhet (bestemt ved anvendelse av supplerende referanser) ligger ca. 3,4 meter nord og ca. 1,2 meter øst for beliggenheten som blir bestemt ved anvendelse av konvensjonell gravitasjonsoppmålingsmetodikk beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 6.480.119.

Det henvises nå til fig. 4 som viser den i fig. 1 viste utførelsesform av oppfinnelsen anvendt i et system for utsparking av ledeskoen 177 i et eksisterende borehull. "Utsparking" henviser til en hurtig forandring av borehullets vinkel og kan for eksempel forbindes med boring av et nytt hull fra bunnen eller siden av et eksisterende borehull. Som vist har bunnhullsstrengen 150 trengt gjennom ledeskoen 177. Det øvre sensorsett 110 og det nedre sensorsett 120 blir værende i foringsrøret 175 i det eksisterende borehull og kommer ut av dette etter ytterligere boring. Som beskrevet mer detaljert i eksempelet nedenfor kan det i utførelsesformer som omfatter magnetiske sensorer i oppmålingene i nærheten av ledeskoen 177 anvendes konvensjonelle gravitasjonsoppmålings-metoder med kjedereferering av asimutverdiene i de oppmålte punkter til et sammenkoblingsreferansepunkt anbrakt i det eksisterende borehull. Når de magnetiske sensorer, for eksempel i sensorsettet 110, er stort sett uten den magnetiske interferens fra foringsrøret 175 og ledeskoen 177, kan det ifølge oppfinnelsen utføres oppmålinger med anvendelse av supplerende referanser i enhver beliggenhet, dvs. med ca. 30 meters intervaller, og disse er uavhengige av oppmålinger som er utført tidligere eller på et vilkårlig tidspunkt. Som beskrevet ovenfor reduserer dette at man må stole på "kjede"-oppmålinger og reduserer antallet nødvendige oppmålinger, mens retningsinformasjonen fra beliggenheter ned mot en meget lav beliggenhet i bunnhullsstrengen, muligens så lav som i borkronen, opprettholdes.

Det henvises nå til fig. 5 som viser den i fig. 1 viste utførelsesform anvendt i et system for avbøyning gjennom et foringsrørvindu 178' i et eksisterende borehull. Boring ut av et foringsrørvindu 178' tilsvarer boring ut av en ledesko 177 (fig. 4) med hensyn til de oppfinneriske oppmålingsteknikker som beskrives her. I begge tilfeller er det tendens til å være magnetisk interferens etter at sensorpakker beveger seg ut av foringsrøret 175, 175'. Vanligvis svekkes den magne tiske interferens hurtigere ved boring ut av en ledesko 177, idet avstanden til foringsrøret 175, 175' øker hurtigere enn under boring ut av et foringsrørvindu 178'. Fordelaktige anvendelser av oppfinnelsen ved gjennomtrenging av et foringsrørvindu er stort sett analog med gjennomtregning av en ledesko, for eksempel slik som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 4.

Det henvises nå til fig. 6 som viser den i fig. 1 viste utførelsesform av oppfinnelsen anvendt ved avlastningsbrønnboring og/eller brønnunngåelse.

Tilgrensende brønner (for eksempel som vist som et foringsrør 175" i fig. 6) er kjent å generere magnetisk interferens, som er tilbøyelig til å avbryte kompass-baserte asimutoppmålinger i borehullet som bores. Oppmåling ifølge den foreliggende oppfinnelse kan være nyttig i slike anvendelser. Med fordel kan alternative systemer, så som kabelgyroskoper, unngås.

Dessuten er det under boring av avlastningsbrønner eller ved brønnunngåelse vanligvis ønskelig å kjenne til beliggenheten av den tilgrensende brønn for å redusere risikoen for kollisjon og/eller for å anbringe brønnen i drepesonen (for eksempel nær en utilsiktet brønnutblåsning hvor formasjonsfluid unnslipper til en tilgrensende brønn). De magnetiske teknikker som benyttes for å avføle det tilgrensende borehulls beliggenhet kan generelt deles i to hovedgrupper, aktiv innrangering og passiv innrangering.

Ved aktiv innrangering induseres det et kunstig magnetfelt i de lokale, underjordiske omgivelser. Dette felts egenskaper antas å variere på en kjent måte med avstanden og retningen bort fra kilden og kan derfor benyttes til å bestemme beliggenheten av nære magnetiske underjordiske strukturer.

Derimot benyttes det ved passiv innrangering, så som beskrevet i US-patentskrift 5.675.488, og som beskrevet mer detaljert nedenfor, det naturlige magnetfelt som stråler ut fra magnetiske komponenter i det tilgrensende borehull (for eksempel foringsrøret). Som beskrevet nedenfor gjøres det ved passive innrangeringsteknikker generelt ingen antagelser om den magnetiske feltstyrke eller de innbyrdes beliggenheter av magnetpoler i det tilgrensende borehull.

Både aktive og passive innrangeringsteknikker krever typisk inklinasjons-og/eller asimutdata fra borehullet som bores. Derfor kan slik som beskrevet ytterligere nedenfor aspekter ved den foreliggende oppfinnelse med fordel øke ytelsen til både aktiv og passiv innrangering.

Under henvisning til fig. 7 beskrives en del av et eksempel på oppmåling utført ved en målt dybde på fra ca. 670 til ca. 1.524 meter. En tilsvarende anvendelse av et MUB-verktøy som den som er beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 1 ble benyttet. Hvert av de øvre og nedre sensorsett omfattet tre innbyrdes perpendikulære magnetometre og tre innbyrdes perpendikulære akselerometre. Men bare magnetometerdataene fra det øvre sensorsett ble benyttet i dette eksempel. Det nedre sensorsett var anbrakt ca. 16,5 meter under det øvre sensorsett. Fig. 7 viser en grafisk fremstilling 200 av asimuten på ordinataksen 202 mot brønndybde på abscisseaksen 204 for en del av en foringsrøravbøy-ningsoperasjon (se for eksempel fig. 5). Den eksisterende brønns asimutverdier, slik som bestemt ved konvensjonell gyroskopoppmåling, er vist ved 212. Asimutverdiene bestemt fra gravitasjonsmålinger (under anvendelse av de ovenfor beskrevne teknikker) er vist ved 214, mens asimutverdier bestemt ved anvendelse av magnetfeltmålinger er vist ved 216. Asimutverdiene bestemt fra gravitasjons- og magnetfeltmålinger er også vist i tabellform i tabell 4 nedenfor.

Fortsatt under henvisning til fig. 7 og tabell 4 var oppmålingen i dette eksempel sammenkoblet med gyroskopoppmålingen av det eksisterende borehull ved 232 (oppmålingspunkt 0 i tabell 4). I området 222 (oppmålingspunkter 1-5) var de øvre og nedre sensorsett (for eksempel sensorsettene 110 og 120 i fig. 1) anbrakt i foringsrøret i det eksisterende borehull. Men på grunn av den magnetiske interferens som strålte utfra foringsrøret ble asimutverdiene som ble bestemt fra magnetfeltmålinger gjort upålitelige (som vist i tabell 4). Asimutverdiene ble derfor kjedereferert tilbake til sammenkoblingsreferansepunktet 232 under anvendelse av den ovenfor beskrevne metodikk. Området 222 beskrives mer detaljert nedenfor under henvisning til fig. 8 og tabell 5 og 6.

Med ytterligere referanse til fig. 7 og tabell 4 trengte det nedre sensorsett gjennom foringsrøret i det eksisterende borehull i et punkt 234 (oppmålingspunkt 6 i tabell 4). Asimutverdiene som ble bestemt fra magnetfeltmålinger ble generelt værende upålitelige i området 224 (oppmålingspunkter 6-15) idet det øvre sensorsett beveget seg bort fra foringsrøret i det eksisterende borehull, men ble værende i et magnetisk interferensområde. Derfor ble asimutverdiene kjedereferert tilbake til sammenkoblingsreferansepunktet 232. Som et resultat ble oppmålingspunkter tatt med ca. 16,5 meter intervaller (det vertikale mellom rom mellom det øvre og det nedre sensorsett). Med begynnelse på en målt dybde av ca. 914 meter var det øvre sensorsett tilstrekkelig fritt for magnetisk interferens for meget effektiv anvendelse av supplerende referanser av asimutverdiene. Derved ble i et område 226 (oppmålingspunkter 16-41 i tabell 4) oppmålingspunkter opptatt ifølge aspektet ifølge oppfinnelsen med supplerende referanser, slik som beskrevet ovenfor. Legg merke til at oppmålingsintervallet i punktene 20-41 ble økt fra ca. 16,5 til ca. 28,7 meter, noe som representerer betydelige besparelser i tid og kostnad.

Typisk supplerende referering kan være meget effektiv selv i nærvær av lavt nivå av magnetisk interferens. Som beskrevet ovenfor og vist i det foregående eksempel er ved høye nivåer av magnetisk interferens asimutverdiene bestemt fra magnetfeltmålinger ikke optimale og kan være upålitelige (avhengig av størrelsen på den magnetiske interferens). Det kan derfor i visse anvendelser være fordelaktig å benytte en forutbestemt terskel for magnetisk interferens for å bestemme når magnetfeltmålingene er tilstrekkelig frie for magnetisk interferens for den effektive anvendelse av supplerende referering. I en slik oppstilling kan supplerende referering benyttes i oppmålingspunkter som har magnetiske interferensverdier som er mindre enn terskelen, og kjedereferering vil kunne benyttes i oppmålingspunkter som har magnetiske interferensverdier som er større enn terskelen. På slik måte kan både supplerende referering og kjedereferering benyttes i en oppmåling. Ved inntredenen av tilstrekkelig høy magnetisk interferens (foreksempel over terskelen) kan den supplerende referering slås av til fordel for konvensjonell kjedereferering (for eksempel tilbake til et oppmålingspunkt som har tilstrekkelig lav magnetisk interferens). Når boring skrider frem og den magnetiske interferens avtar (under terskelen) kan den supplerende referering slås på og derved eliminere behovet for kjedereferering i det området av borehullet. Videre kan asimutverdier bestemme i seksjoner av borehullet hvor det benyttes kjedereferering eventuelt korrigeres retrospektivt (for eksempel nedenfra) under anvendelse av supplerende referanseasimutverdier.

En fagmann på området vil lett erkjenne at referanseangivelse av asimut til et sensorsett som omfatter magnetometre i fravær av magnetisk interferens er stort sett likt referanseangivelse til et sensorsett som omfatter både et nord-søkende gyroskop eller et treghetsgyroskop. I fremgangsmåter hvor det benyttes en gyroskopreferanse er gyroen typisk i stand til å bestemme en referanseasimut, som kan anvendes på tilsvarende måte som den som er beskrevet ovenfor av andre sensorsett, som eventuelt inneholder akselerometre bare med det formål å gi uavhengige asimuter lavt i bunnhullsstrengen. En omstendighet hvor dette kan være ønskelig vil være når bevegelse kan påvirke gyrooppmålingene idet nordsøking generelt krever at en gyro er stasjonær i noen få minutter. Ved å avlede en annen asimut med akselerometrene kan antallet gyrooppmålinger reduseres sterkt, og gravitasjonsresultatene kan hjelpe til å bestemme kvaliteten og nøyaktigheten for gyrooppmålingene.

Referanseangivelse til en magnetometerpakke eller gyro i det samme system betyr at en økning i nøyaktighet av de kombinerte oppmålinger kan oppnås. Økning med supplerende referansedata ifølge den foreliggende oppfinnelse gir mulighet for en økning i total visshet/nøyaktighet/kvalitet av de kombinerte målinger. Den mulige økning i målenøyaktighet vil sees å være særlig fordelaktig i utførelsesformer hvor gravitasjonssystemer har dobbelt- eller sågar trippelmålingerfra de samme eller forskjellige avledninger og sensorer.

Som beskrevet ovenfor med hensyn til ligning 1 er borehullasimuten i et gitt oppmålingspunkt lik summen av en referanseasimut og forandringen i asimut mellom de to gravitasjonssensorsett. Aspektet med supplerende referanseangivelse ifølge oppfinnelsen øker som beskrevet ovenfor på fordelaktig måte nøyaktigheten av borehullasimutverdien ved økning av nøyaktigheten for referanseasimuten. Supplerende referanseangivelse er imidlertid ikke nødven-digvis fordelaktig når det gjelder å bedre nøyaktigheten av den målte forandring i asimut mellom sensorsettene. Derved kan det også være ønskelig eller i noen anvendelser sågar nødvendig å korrigere for årsaker som kan resultere i feil på den målte forandring i asimut. En slik mulig feilkilde er rotasjonsforskyvning mellom gravitasjonssensorsettene (dvs. skjevinnstilling mellom x- og y-aksene i sensorsettene). Dersom de to sett gravitasjonssensorer ikke flukter rotasjonsmessig, kan det være mulig å måle rotasjonsforskyvningen mellom dem som en vinkelforskyvning, for eksempel ved å måle orienteringen av hvert sett når det senkes ned i borehullet. Det vil forstås at etter den er identifisert og målt eller beregnet kan det deretter korrigeres for enhver forskyvning.

Imidlertid kan det i noen anvendelser være meget fordelaktig å være i stand til å ta hensyn til rotasjonsforskyvning nede i hullet og på dekk. Således kan ifølge et annet aspekt ved oppfinnelsen rotasjonsforskyvningen (også betegnet Rc) bestemmes og korrigeres for dersom tre eller flere asimutverdier fra en seksjon av borehullet er tidligere kjent, for eksempel fra en tidligere gyroskopoppmåling. Asimutverdier bestemmes i tre eller flere (fortrinnsvis fem eller flere) punkter langs den tidligere oppmålte del av borehullet. De målte asimutverdier sammen-lignes deretter med de kjente asimutverdier. Rotasjonsforskyvningen varieres inntil de målte asimutverdier stort sett stemmer overens med/eller er tilpasset de kjente asimutverdier.

Nå under henvisning til tabell 5 og 6 er det anordnet et eksempel for å belyse et eksempel på tilnærming for bestemmelse av rotasjonsforskyvningen mellom de øvre og nedre gravitasjonssensorsett (for eksempel akselerometersett). Eksempelet som beskrives nedenfor er tatt fra den samme oppmåling som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 7. Som beskrevet ovenfor ble et tidligere boret borehull oppmålt ved anvendelse av et gyroskop. Asimutverdier som en funksjon av brønndybde er vist i tabell 5 for en 91,5 meter seksjon av brønnen (omtrent området 222 i fig. 7). Ved en målt dybde på ca. 689 meter ble det nedre akselerometersett referert til (dvs. sammenkoblet med) asimutverdien (91,90 grader) fra den tidligere gyroskopoppmåling som var tatt på denne dybde. Som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 7 og tabell 4 var det øvre sensorsett anbrakt ca. 16,5 meter over det nedre sensorsett. Følgelig ble etter-følgende gravitasjonsoppmålinger utført med intervaller på ca. 16,5 meter over en ca. 91,5 meter seksjon av borehullet. Asimutverdier ble deretter beregnet under antagelse av forskjellige rotasjonsforskyvningsverdier som vist i tabell 5. For å beregne asimutverdiene ble gravitasjonssensormålingene Gx2 og Gy2 korrigert for rotasjonsforskyvningen ved anvendelse av velkjente trigono-metriske teknikker. Eksempler på ligninger som ble anvendt for å bestemme de korrigerte Gx2- og Gy2-verdier fra de målte Gx2- og Gy2-verdier er gitt nedenfor som ligninger 10 og 11.

hvor Gx2 korrigert og Gy2 korrigert representerer de korrigerte gravitasjonsvektorer, Gx2 og Gy2 representerer de målte gravitasjonsvektorer og Rc representerer rotasjonsforskyvningen mellom de øvre og nedre sensorsett. Gz2 blir værende uforandret.

Målte og korrigerte verdier er vist i tabell 6 for en rotasjonsforskyvning på 267,7 grader. Asimutverdiene blir deretter beregnet ved å benytte teknikken som beskrevet ovenfor med hensyn til ligningene 3-5.

Asimut-dybdeprofilene kan bringes i overensstemmelse ved anvendelse av stort sett enhver teknikk, som inkluderer kjente grafiske og numeriske metoder. For eksempel viser fig. 8 en grafisk fremstilling 300 av asimut på ordinataksen 302 mot brønndybde på abscisseaksen 304. den tidligere gyroskopiske oppmåling er vist ved 310. Asimutverdiene ved rotasjonsforskyvningsverdier på for eksempel 266,0, 267,7 og 269 grader er vist ved henholdsvis 312, 314 og 316. En beste tilpasning er vist ved en rotasjonsforskyvning på ca. 267,7 grader (se også tabell 5). Som angitt ovenfor kan numeriske metoder som for eksempel omfatter minste kvadraters teknikk som gjentar rotasjonsforskyvningen, enkelt anvendes for å bestemme den beste tilpasning mellom de tidligere bestemte asimutverdier og de som bestemmes i gravitasjonsoppmålingen. Alternativt kan rotasjonsforskyvningen bestemmes ved anvendelse av kjente grafiske metoder, for eksempel i en regneark-programvarepakke, og rotasjonsforskyvingsverdiene gjentas manuelt inntil en grafisk "best tilpasning" er oppnådd. Det vil forstås at bestemmelse av en egnet tilpasning ikke er begrenset til plottinger av asimut mot brønndybde, slik som vist i fig. 8, I stedet for kan enhver betraktning av asimutverdiene egnet for sammenligning av de tidligere målte (kjente) og de målte asimutverdier anvendes. Foreksempel kan det i noen anvendelser være fordelaktig å plotte asimutverdiene på et planriss. I tillegg kan det benyttes forskjellige datafiltreringsteknikkerfor å redusere støy i de målte asimutverdier, noe som ofte iakttas i brønner som har en nær vertikal inklinasjon. For eksempel kan beregninger av minste krumning benyttes sammen med et planriss til å tvinge asimutverdiene inn i et område av verdier som er i samsvar med kjente, oppnåelige borehullprofiler.

Optimal presisjon ved bestemmelse av rotasjonsforskyvingen oppnås typisk i borehullseksjoner som er nær vertikale, idet følsomheten hos konvensjonelle gravitasjonsasimutteknikker (for eksempel slik som beskrevet i ovennevnte US-patentskrift 6.480.119) er størst i slike nær vertikale brønner (for eksempel brønner som har en inklinasjon på mindre enn ca. 10 grader). Men ved ekstremt lave inklinasjoner (for eksempel mindre enn ca. 1 grad) er det velkjent at asimutverdier er iboende upålitelige (idet borehullets horisontale komponent er ubetydelig sammenlignet med vertikal komponenten). For mange anvendelser kan det derfor være ønskelig å bestemme rotasjonsforskyvningen mellom akselerometersettene i en brønnseksjon som har en inklinasjonsverdi i området på fra ca. 1 til ca. 10 grader.

Tilnærmingen som er beskrevet ovenfor for bestemmelse av rotasjonsforskyvningen mellom de øvre og nedre akselerometersett fremskaffer fordelaktig også et feilreduksjonsskjema som korrigerer for andre systemfeil i tillegg til rotasjonsforskyvningen. Anvendelse av den ovenfor beskrevne tilnærming korrigerer fordelaktig for stort sett alle asimutskjevinnstillingsfeil mellom akselerometersettene. Et eksempel på en slik skjevinnstilling omfatter anbringelse av akselerometrene utenfor aksen i for eksempel en borestreng.

Som beskrevet ovenfor kan aspektet ifølge oppfinnelsen med supplerende referanseangivelse utøves effektivt ved anvendelse av supplerende magnetfeltmålinger tatt for eksempel med magnetometre som er anordnet sammen med det ene eller begge gravitasjonssensorsett. Som også beskrevet ovenfor kan aspektet ifølge oppfinnelsen med supplerende referanseangivelse være meget effektivt ved bestemmelse av asimutverdier, selv i nærvær av magnetisk interferens med lavt nivå, men har tendens til ikke å være optimalt ved høyere nivåer av magnetisk interferens. Ikke desto mindre kan en oppstilling med supplerende referanseangivelse ved anvendelse av supplerende magnetfeltmålinger være særlig fordelaktig ved at den kan anvendes sammen med fremgangsmåter som er beskrevet i US-patentskrift 5.675.488 i for eksempel brønn-unngåelsesanvendelser og/eller anvendelser for lokalisering av underjordiske strukturer, selv når de magnetiske interferensnivåer er tilstrekkelig høye til at de ikke er fordelaktige for asimutbestemmelser. Slik passiv innrangering anvender den magnetiske interferens som stråler ut fra magnetiske underjordiske strukturer for på fordelaktig måte å bestemme deres beliggenhet, retning og/eller orientering (dvs. inklinasjon og/eller asimut) i forhold til det oppmålte borehull.

For å bestemme den magnetiske interferensvektor i et vilkårlig punkt nede i borehullet må jordens magnetfelt subtraheres fra den målte magnetfeltvektor. Jordens magnetfelt (som omfatter både størrelses- og retningskomponenter) er typisk kjent fra for eksempel tidligere geologiske oppmålingsdata. Imidlertid kan det for noen anvendelser være fordelaktig å måle magnetfeltet i sanntid på stedet i en beliggenhet som er stort sett fri for magnetisk interferens, for eksempel på overflaten av brønnen eller i en tidligere boret brønn. Måling av magnetfeltet i sanntid er generelt fordelaktig ved at den tar hensyn til tids-avhengige variasjoner i jordens magnetfelt, for eksempel forårsaket av sol-vinder. På visse steder, så som på en borerigg til havs, vil imidlertid måling av jordens magnetfelt i sanntid kanskje ikke være mulig. I slike tilfeller kan det være å foretrekke å anvende tidligere geologiske oppmålingsdata i kombinasjon med passende interpolasjon og/eller matematiske modellrutiner (dvs. data-modellrutiner). Det er også nødvendig å kjenne magnetometersensorenes orientering i borehullet som bores, noe som for eksempel kan bestemmes ved de ovenfor beskrevne oppmålingsteknikker.

Jordens magnetfelt ved verktøyet kan uttrykkes som følger:

hvor Mex, Mey og Mez representerer henholdsvis x-, y- og z-komponentene av jordens magnetfelt målt ved borehullsverktøyet, hvor z-komponenten flukter med borehullaksen, He er kjent (eller målt slik som beskrevet ovenfor) og representerer størrelsen på jordens magnetfelt, og D, som også er kjent (eller målt) representerer den lokale magnetiske helling. Inc, Az og R representerer henholdsvis inklinasjonen, asimuten og rotasjonen (også kjent som gravita-sjonsverktøyflaten) for verktøyet og bestemmes typisk fra gravitasjonsmålinger, magnetiske målinger og/eller gyroskopsensormålinger slik som beskrevet ovenfor. De magnetiske interferensvektorer kan deretter uttrykkes som følger:

hvor Mix, Miy og Miz representerer henholdsvis x-, y- og z-komponentene av den magnetiske interferensvektor og Bx, By og Bz representerer som beskrevet ovenfor de målte magnetfeltvektorer i henholdsvis x-, y- og z-retningene.

En fagmann vil lett erkjenne at ved bestemmelse av de magnetiske interferens vektorer kan det også være nødvendig å subtrahere andre magnetfelt-komponenter, så som borestreng- og/eller motorinterferens fra borehullet som bores, fra de målte magnetfeltvektorer.

Det skal også bemerkes at magnetisk interferens kan stråle ut fra stort sett ethvert punkt eller punkter på målbrønnen. Den kan også ha stort sett enhver feltstyrke og være orientert i stort sett enhver vinkel til målbrønnen. Det er feltets spesielle form, mer enn dets styrke, som muliggjør lokalisering av kilden under anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, som antar slik som beskrevet mer detaljert nedenfor at målbrønnen oppfører seg stort sett likt en eller flere sylindriske magneter. Derved antas det her at formen på de magnetiske flukslinjer er i samsvar med å ha strålt ut fra en sylindrisk magnet.

Den magnetiske interferens fra metallgjenstander i en tilgrensende brønn forårsakes typisk av rørformete elementer i denne, for eksempel foringsrøret, borestrengen, mansjetter og lignende. Den magnetiske interferens som om-slutter disse elementer bestemmes av magnetismen (både indusert og permanent) i metallet. Formen på interferensmønsteret påvirkes særlig av homogeniteten i magnetismen og formen på metallelementet. Typisk er magnetismen stort sett homogen og formen rotasjonssymmetrisk og rørformet. Gjenstander i et borehull, så som rørseksjoner og lignende, er ofte koblet sammen med gjenger slik at det dannes en stort sett kontinuerlig sylinder. Derved kan opprinnelsen til eventuell magnetisk interferens fra et borehull generelt ansees for å ha sin opprinnelse i sylindere i målbrønnen, og hvorved magnetfeltet stråler ut fra slike sylindere på en måte som typisk oppvises av sylindriske magneter. Feltstyrken avtar med avstand fra borehullet. Den magnetiske interferens kan måles som en vektor hvis orientering avhenger av målepunktets beliggenhet i magnetfeltet.

Det henvises nå til fig. 9 som viser forholdet mellom banen M for borehullet som bores (også benevnt målelinjen) linjen foren tilgrensende målbrønn T (også benevnt mållinje eller som en tilgrensende brønn eller et tilgrensende borehull), og de beregnete interferensvektorer 401-407 målt i forskjellige punkter a-g langs banen M. Magnetfeltlinjer410 på grunn av de "sylindriske magneter" i målbrønnen er også vist. Som vist er de målte interferensvektorer 401 -407 tangentiale til feltlinjene 410 i punktene a-g. Det skal bemerkes at det ikke er nødvendig å kjenne størrelsen på vektorene. Således kan ifølge denne teknikk hver vektor forlenges til en stort sett uendelig linje i tredimensjonalt rom.

Det henvises nå til fig. 10 som viser banen M for borehullet som bores, målborehullet T og interferensvektorene 401-407 projisert på et plan stort sett vinkelrett på målborehullet T (dvs. at planets pol er langs målborehullet T). Interferensvektorene 401-407 er vist forlenget som stiplete linjer. Hver av interferensvektorene 401 -407 krysser stort sett målborehullet T og viser seg derved å krysse i et punkt T i fig. 10. Målborehullets T retning og beliggenhet kan derfor bestemmes som beskrevet ytterligere nedenfor ved å bestemme planet vinkelrett på målbrønnen.

Det henvises nå til fig. 11 som viser et eksempel på en hypotetisk boreoperasjon hvor interferensvektorene typisk måles i forskjellige punkter a'-i' langs målelinjen M (dvs. borehullet som bores). Linjer 501-509 er forlengete linjer som omfatter de lineære interferensvektorer. Linjene 501-504 er forlenget fra interferensvektorer målt i punktene a'-d' langs målelinjen M. I disse punkter er det ingen merkbar magnetisk interferens fra målbrønnen T. Interferensvektorene 501-504 er blitt korrigert for virkninger av jordens magnetfelt (slik som beskrevet ovenfor med hensyn til ligningene 12 og 13) og skiller for eksempel interferens fra borestrengen i borehullet som bores. I punktet e' på målelinjen M påvises interferens fra målbrønnen T, og vektoren som er forlenget til linje 505 er resultatet av en kombinasjon av borestrenginterferens og interferens fra tilgrensende brønn. Når borehullet som bores nærmer seg målbrønnen T, har den magnetiske interferens fra denne tendens til å øke sammenlignet med borestreng-interferensen. Linjene 506-509 er forlenget fra vektorer som er blitt korrigert for borestrenginterferens og skyldes derfor stort sett bare interferens fra mål-brønnen. Som vist krysser hver av linjene 506-509 målbrønnens T akse, som er stort sett vinkelrett på planet i fig. 11. Fig. 11 viser også en beliggenhet X hvor målbrønnen T ble antatt å være ved anvendelse av en gyroteknikk.

I en typisk boreoperasjon hvorfor eksempel unngåelse av en nærliggende struktur er meget ønskelig eller sågar nødvendig kan oppmålingsteknikkene ifølge den foreliggende oppfinnelse anvendes til å bestemme den målte brønns inklinasjon og asimut under boring. Ved indikasjon på en ytre kilde for magnetisk interferens, for eksempel to eller flere oppmålingspunkter som har en magnetisk interferensvektor med en størrelse som er større enn en forutbestemt terskel, kan det være hensiktsmessig å reversere verktøyet og utføre ytterligere magnetometeravlesninger. En slik prosedyre kan muliggjøre analyse av beliggenheten til interferenskilden som skal bestemmes, slik at korrigerende handling (for eksempel brønnunngåelsesprosedyrer) om nødvendig kan foretas. I hvert oppmålingspunkt bestemmes typisk asimuten og inklinasjonen til borehullet som bores, for eksempel ved å anvende de ovenfor beskrevne oppmålingsteknikker. Dersom størrelsen på magnetisk interferens fra det tilgrensende borehull er tilstrekkelig stor, kan det være nødvendig å kjedereferere asimutverdiene tilbake til et foregående oppmålingspunkt hvor det stort sett ikke forelå noen magnetisk interferens, for å sikre integriteten av supplerende referansedata frembrakt ved hjelp av magnetometre. Den komponent av det totale magnetfelt som kan tilskrives den ytre interferens bestemmes deretter i hvert oppmålingspunkt slik som beskrevet ovenfor med henvisning til ligningene 12 og 13. Interferensvektorenes beliggenhet langs borehullet for hvert oppmålingspunkt kan bestemmes ved anvendelse av asimut- og inklinasjons-verdiene som tas fra oppmålingen sammen med en vilkårlig egnet fremgangsmåte som er kjent for fagfolk på området, så som minste krumning, krumnings-radius, gjennomsnittsvinkelteknikker og lignende.

I mange anvendelser er det ønskelig å bestemme målbrønnens T inklinasjon og asimut samt forskyvningen D (den nærmeste avstand) mellom det målte borehull og mållinjen T. Dersom ingen informasjon er tilgjengelig om den romlige beliggenhet for målbrønnen T er det vanligvis nødvendig med minst fire vektorer for å bestemme de ovennevnte faktorer. Dersom en parameter for mål-brønnen T er kjent, for eksempel asimut, er det vanligvis bare nødvendig med tre vektorer. Dersom asimuten og inklinasjonen allerede er kjente kan en løsning av forskyvningen D finnes med bare to vektorer. I andre anvendelser kan asimuten og inklinasjonen være kjente i et område, for eksempel kan det være kjent at asimuten er i området fra ca. 200 til 240 grader og inklinasjonen i området fra ca. 5 til 15 grader. Slik informasjon reduserer typisk ikke antallet vektorer som er nødvendig, men reduserer vesentlig tiden som er nødvendig for en beregning av en løsning for asimut, inklinasjon og forskyvning av mål-brønnen ved tvinging av løsning av disse.

Etter å ha bestemt interferensvektorene og generert et sett av forlengete linjer ut fra disse, er det nødvendig å finne betraktningsplanet hvor vektorenes (forlengete linjer) krysningspunkter stort sett krysser målbrønnen T, slik som vist i fig. 10. Som beskrevet nedenfor med henvisning til fig. 13 velges et slikt betraktningsplan typisk til å være ett hvor avstanden mellom krysningspunktene og målbrønnen er på et minimum. Et slikt betraktningsplan som beskrevet ovenfor er stort sett ortogonalt på målbrønnen (dvs. har en pol langs målbrønnen). Bestemmelse av betraktningsplanet kan oppnås ved å anvende en tredimensjo-nal DAK-pakke og forandre synsvinkelen eller betraktningsplanet interaktivt for å finne planet hvor vektorene (eller forlengete linjer) synes stort sett å krysse hverandre. Imidlertid er det typisk ønskelig å bestemme planet matematisk, for eksempel ved å omforme vektorene til lineære ligninger og anvende konvensjonelle teknikker, så som minste kvadraters teknikk (eller andre teknikker, så som sporprøving og lignende).

I en tilnærming omformes de magnetiske interferensvektorer som er gitt i ligning 13 til asimut-, magnetisk helling og størrelseskoordinater slik som angitt nedenfor:

hvor Azii, Dipiog Mi er henholdsvis asimut, helling og størrelse av interferensvektorene.

Vektorene roteres deretter på en interaktiv måte i både et horisontalt plan (for eksempel om z-aksen i "verdens"-koordinater) og et vertikalt plan (for eksempel om enten x- eller y-aksen i "verdens"-koordinater) ved å addere vinkel-inkrementer til henholdsvis asimut- og hellingsverdiene, gitt i ligning 14. Ved hvert rotasjonsinkrement projiseres interferensvektorene på et todimensjonalt riss, og avstanden mellom de forskjellige forlengete interferensvektorers krysningspunkter beregnes. En slik rotasjonsiterasjon fortsettes inntil et todimensjonalt riss er funnet hvor avstandene mellom krysningspunktene er stort sett på et minimum (for eksempel risset i fig. 10). Som beskrevet ovenfor tas det todimensjonale riss (dvs. planet) hvor et slikt minimum er funnet til å være stort sett ortogonalt til målbrønnen. Målbrønnens beliggenhet i et slikt todimensjonalt riss kan for eksempel finnes ved å ta et matematisk gjennomsnitt (eller et vektet matematisk gjennomsnitt) av de forskjellige krysningspunkters beliggenheter. Det vil forstås at matematiske teknikker eller annen gjennom-snittberegning kan benyttes til å bestemme målbrønnens beliggenhet. Som beskrevet ovenfor avhenger antallet vektorer som anvendes, og derfor antallet krysningspunkter, av analysen som kreves. Typisk anvendes det tre til fire (eller flere) interferensvektorer, noe som resulterer i fra tre til ti (eller flere) krysningspunkter mellom de forskjellige interferensvektorer.

Ved bestemmelse av x- og y-koordinater for målbrønnen (i koordinatsystemet for det todimensjonale riss) kan målbrønnens (for eksempel målbrønnen T i fig. 9-11) beliggenhet og orientering (dvs. inklinasjonen og asimuten) bestemmes enten i "verdens"-koordinater eller koordinatsystemet for det målte borehull under anvendelse av konvensjonelle matematiske teknikker. Avstanden og retningen (vanlig benevnt rotasjon eller verktøysflate) til målbrønnen i hvert oppmålt punkt i den målte brønn kan angis henholdsvis som:

hvor n representerer de individuelle oppmålingspunkter, foreksempel 1, 2, 3, etc, xn og yn er henholdsvis x- og y-koordinatene for et oppmålingspunkt n i det todimensjonale riss, og xTog yTer x- og y-koordinatene for målbrønnen i det todimensjonale riss. Det vil forstås at xn, yn, xtog yjer gitt i koordinatsystemet for det todimensjonale riss som beskrevet ovenfor (for eksempel som vist i fig. 10 og 13). En sammenligning av avstanden til den tilgrensende brønn fra et oppmålingspunkt til det neste gir verdifull informasjon, for eksempel vedrørende om oppmålingsverktøyet (for eksempel i en boreoperasjon) i den målte brønn beveger seg mot eller bort fra målbrønnen. Rotasjonen (verktøys-flaten) er også fordelaktig å kjenne ved at den indikerer retningen som boringen må begynne for å bevege seg mot (for eksempel i en brønndrepeoperasjon) eller bort fra (foreksempel i en brønnunngåelsesanvendelse) målbrønnen.

Målbrønnens inklinasjon og asimut kan bestemmes fra den vinkelmessige orientering av planet ortogonalt til målbrønnen. Planets orientering er kjent fra interferensvektorenes rotasjonsiterasjon om et horisontal- og vertikal plan, slik som beskrevet ovenfor. Vinkelen til horisontal planet representerer mål-brønnens asimut, mens målbrønnens inklinasjon kan utledes av vinkelen til vertikal planet. Bestemmelse av målbrønnens inklinasjon og asimut kan være nyttig i visse anvendelser, særlig i en omgivelse med flere brønner hvor kjenn-skap til inklinasjons- og asimutverdiene kan muliggjøre identifisering av mål-brønnen basert på tidligere oppmålingsdata.

Ved bestemmelse av målbrønnens beliggenhet kan det i visse anvendelser være fordelaktig å anvende en eller flere teknikker for å minimalisere eller eliminerer virkningen av feildata. For eksempel er én egnet teknikk som eventuelt kan anvendes en "største avstandgrense", som eliminerer krysningspunkter som er mer enn en forutbestemt avstandsterskel (for eksempel ca. 150 meter) fra oppmålingspunktet. Slike krysningspunkter overskrider typisk, selv om ikke nødvendigvis, det normale området for passiv innrangering og kan derved eventuelt ansees for å være feil. I noen anvendelser, for eksempel en brønn-drepeoperasjon, hvor det er kjent at målbrønnen er relativ nær den målte brønn, kan det være fornuftig å redusere den "maksimale avstandsgrense" til for eksempel 30 meter eller mindre. Alternativt og/eller i tillegg kan det være fordelaktig å benytte statistiske metoder for å eliminere utenforliggende krysningspunkter, for eksempel fjerne krysningspunkter som er mer enn to standard avvik borte fra det ovenfor beskrevne matematiske gjennomsnitt. I visse tilfeller kan det også være ønskelig å fjerne individuelle interferensvektorer fra analysen ovenfor. For eksempel kan en interferensvektor fjernes dersom den "maksimale avstandsgrense" og/eller de statistiske metoder som er beskrevet ovenfor eliminerer to eller flere krysningspunkter fra interferensvektoren. Alternativt og/eller i tillegg kan en interferensvektor fjernes når størrelsen på den magnetiske interferensfeltvektor er mindre enn en minste terskel (for eksempel 0,001 gauss).

Det henvises nå til fig. 12-14 hvor eksempler på fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen diskuteres ytterligere ved for eksempel å anvende den eksemplifiserte oppmåling som er beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 7 og 8. Det henvises til fig. 12 som viser en grafisk fremstilling 600 av den absolutte verdi av differansen mellom størrelsen på det målte magnetfelt og størrelsen på jordens magnetfelt på den første ordinatakse 601 og den absolutte verdi av differansen mellom det målte magnetfelts magnetiske helling og jordens magnetfelts magnetiske helling på den andre ordinatakse 602 mot brønndybde på abscisseaksen 604. Fig. 12 er analog i en plotting av magnetisk interferens mot brønn-dybde. Differansen i størrelse (delta størrelse) er vist ved 612, mens differansen i magnetisk helling (delta magnetisk helling) er vist ved 614. Som beskrevet ovenfor med henvisning til fig. 7 ble det øvre sensorsett værende i foringsrøret i det tidligere oppmålte borehull i området 622 (området 222 i fig. 7), og følgelig er dataene i området 622 ikke relevante for den passive innrangeringsanalyse i dette eksempel. Som også beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 7 var der en betydelig magnetisk interferens fra foringsrøret i det tidligere oppmålte borehull i området 624 (området 224 i fig. 7), mens i området 626 (området 226 i fig. 7) hadde den magnetiske interferens avtatt tilstrekkelig til at magnetometerdata ville være anvendelige i den supplerende refereringsmetode som er beskrevet ovenfor. Et eksempel på magnetisk interferensfeltterskel er vist ved 606. Selv om den magnetiske interferens i området 626 for det meste var tilstrekkelig lav til at supplerende referanseangivelse ville være særlig effektiv, var den også tilstrekkelig høy i mange av oppmålingspunktene til å være anvendelig for utøvelse av de passive innrangeringsaspekter ved den foreliggende oppfinnelse. For eksempel var toppen i delta-størrelsen ved 632 resultatet av magnetisk interferens fra det tidligere oppmålte borehull. Toppen i delta-størrelsen ved 634 var imidlertid resultatet av magnetisk interferens fra et annet borehull.

Det henvises nå til fig. 13 som viser et eksempel på et todimensjonalt riss 700 (tilsvarende det i fig. 10) hvor det sees ned i målborehullet 704 (det tidligere oppmålte borehullet i fig. 7). Dette todimensjonale riss, som beskrevet ovenfor under henvisning til fig. 10, er stort sett ortogonalt til målborehullet 704. Den målte brønn (brønnen som bores og oppmåles) er vist ved 702. Linjer 721, 722, 723, 724 og 725 er forlenget fra interferensvektorer avledet i oppmålingspunkter 711, 712, 713, 714 og 715. Oppmålingspunktene 711-715 tilsvarer oppmålingspunktene 10-14 i tabell 4 ovenfor. Derved var de målte dybder for oppmålingspunktene 711-715 henholdsvis ca. 836, 850, 866, 879 og 893 meter. Ni av de ti krysningspunkter for linjene 721-725 er vist ved 730. Det tiende krysningspunkt (mellom linjene 724 og 725) er utenfor figuren mot venstre og er derfor ikke vist. I dette eksempel ble en "største avstandsgrense" (slik som beskrevet ovenfor) anvendt, og derved ble det tiende krysningspunkt ikke inkludert i analysen. Målborehullets 704 beliggenhet ble tatt som det matematiske gjennomsnitt av beliggenhetene til de ni krysningspunkter som er vist ved 730. Hvert oppmålt punkts (for eksempel 711-715) avstand og retning til målborehullet 704 ble bestemt fra det todimensjonale riss ved anvendelse av ligning 15. Tilsvarende todimensjonale riss ble generert på rullende måte, ved anvendelse av fem oppmålingspunkter fra hvert riss, langs det oppmålte borehull, ved begynnelse ved en målt dybde på ca. 777 meter (oppmålingspunkt 6 i tabell 4) og kulimi-nerte ved en dybde på ca. 1.192 meter (oppmålingspunkt 27 i tabell 4). På denne måte ble andre borehulls relative beliggenhet bestemt som en funksjon av den målte dybde i det oppmålte borehull.

Det henvises nå til fig. 14 som viser en grafisk fremstilling 800 av avstanden fra borehullet som bores (det målte borehull) til kilden for magnetisk interferens på ordinataksen 802 mot den målte dybde i det oppmålte borehull på abscisseaksen 804. Avstanden til det tidligere oppmålte borehull er vist ved 810. Som beskrevet ovenfor ble det målte borehull dannet ved utsparking gjennom et vindu i foringsrøret fra det tidligere oppmålte borehull i en målt dybde på fra ca. 777 meter til ca. 822 meter. Etter hvert som boring skred frem vendte det målte borehull tilbake mot det tidligere oppmålte borehull, slik som vist ved 814, og passerte i en avstand på ca. 1,5 meter i en målt brønndybde på ca. 879 meter (også vist ved 714 i fig. 13). Det målte borehull beveget seg deretter hurtig bort fra det tidligere oppmålte borehull i dybder på mer enn ca. 914 meter, slik som vist ved 816 og 832, noe som er i samsvar med de tidligere oppmålte data som er vist i fig. 7. Ved en målt brønndybde på ca. 975 meter nærmet det målte borehull seg og passerte forbi et andre borehull i en avstand på fra ca. 18,3 til 24,4 meter, slik som vist ved 820, noe som ble verifisert uavhengig av tidligere oppmålte data av det andre borehull.

Selv om passiv innrangering bare krever ett eneste magnetometersett (for eksempel anbrakt i det øvre sensorsett som i eksempelet ovenfor), vil det forstås at passiv innrangering kan bedres ytterligere ved anvendelse av et andre sett magnetometre (dvs. et første sett magnetometre i det øvre sensorsett og et andre sett magnetometre i det nedre sensorsett). Anvendelsen av to sett magnetometre sammen med de tilhørende akselerometre bedrer typisk datatetthet (dvs. flere oppmålingspunkter per lengdeenhet av den målte brønn), reduserer tiden som nødvendig for å samle passiv innrangeringsvektordata, øker kvalitetssikringen av de genererte data og bygger inn overtallighet.

Forbedringene som er beskrevet her vedrørende supplerende referanseangivelse og passiv innrangering kan også anvendes sammen med systemer og fremgangsmåter som er beskrevet i US-patentskrift 6.321.456, hvor det beskrives en fremgangsmåte til bestemmelse av asimutverdier i områder med høy magnetisk interferens. For eksempel kan asimutverdier bestemt ved fremgangsmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift 6.321.456 anvendes som en supplerende referanseasimut for de ovenfor beskrevne gravitasjonsoppmålinger. Alternativt kan slike asimutverdier anvendes i de ovenfor beskrevne, passive innrangeringsberegninger eller til å etterprøve kvaliteten på gravitasjonsoppmålinger (så som i områder hvor kjedereferering er nødvendig og asimutdataene kan være mistenkelige).

Det vil forstås at aspektene og trekkene ved den foreliggende oppfinnelse kan virkeliggjøres som logikk som kan behandles ved hjelp av for eksempel en data-maskin, en mikroprosessor, maskinvare, fastvare, programmerbar krets eller enhver annen behandlingsanordning som er velkjent på området. Tilsvarende kan logikken virkeliggjøres på programvare som er egnet til å utføres ved hjelp av en prosessor, slik det også er kjent på området. Oppfinnelsen er ikke begrenset i dette henseende. Programvaren, fastvaren og/eller behandlings-anordningen kan for eksempel være anordnet i for eksempel en borehullsenhet i form av et kretskort, om bord i en sensorovergang eller en MUB/LUB-overgang. Alternativt kan behandlingssystemet være på overflaten og utformet for å behandle data som sendes til overflaten av sensorsettene via et telemetri-eller dataoverføringssystem, noe som også er velkjent på området. Elektronisk informasjon, så som logikk, programvare eller målte eller bearbeidete data kan lagres i et minne (flyktig eller ikke-flyktig) eller på vanlige, elektroniske data-lagringsanordninger, slik det er velkjent på området.

Sensorene og sensorsettene som det refereres til her, så som akselerometre, magnetometre og gyroskoper, foretrekkes det for tiden å velge fra blant kommersielt tilgjengelige sensoranordninger som er velkjente på området. Egnete akselerometerpakker for anvendelse i tjeneste som beskrevet her omfatter for eksempel del nr. 979-0273-001, som er tilgjengelig fra Honeywell, og del nr. JA-5H175-1, som er kommersielt tilgjengelig fra Japan Aviation Electronics Industry, Ltd. (JAE). Egnete magnetometerpakker er kommersielt tilgjengelige ropt opp ved navn fra MicroTesla, Ltd., eller under handelsnavnet "Tensor" fra Reuter Stokes, Inc. Det vil forstås at de ovennevnte kommersielle sensorpakker bare er identifisert som eksempel og at oppfinnelsen ikke er begrenset til noen spesiell anvendelse av kommersielt tilgjengelige sensorer. Selv om oppfinnelsen og dens fordeler er blitt beskrevet i detalj skal det forstås at forskjellige forandringer, substitusjoner og endringer kan utføres uten å av-vike fra ånden i og rammen for oppfinnelsen slik denne er definert i de etter-følgende patentkrav.

Claims (36)

1. Fremgangsmåte til bestemmelse av beliggenheten av en underjordisk målstruktur innenfra et tilgrensende borehull, hvor den underjordiske struktur genererer magnetisk fluks,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: (a) tilveiebringelse av et borehullsverktøy (100) som omfatter første og andre gravitasjonsmåleanordninger (110,120) som er anbrakt i tilsvarende første og andre posisjoner i borehullet, hvor de første og andre posisjoner velges til å være inne i føleområdet for magnetisk fluks fra den underjordiske struktur, idet første og andre magnetfeltmåleanordninger som er anbrakt i én av de første og andre posisjoner og i føleområdet er hindret i å rotere i forhold til hverandre om en stort sett sylindrisk borehullsakse, (b) måling av første og andre gravitasjonsvektorsett ved anvendelse av henholdsvis den første og den andre gravitasjonsmåleanordning (110,120), (c) behandling av de første og andre gravitasjonsvektorsett for å bestemme en lokal borehullasimut, (d) måling av et totalt, lokalt magnetfelt i den første og den andre posisjon ved anvendelse av magnetfeltmåleanordningene, (e) behandling av det totale, lokale magnetfelt, den lokale asimut og et referansemagnetfelt for å bestemme en del av det totale magnetfelt som tilskrives den underjordiske målstruktur i den første og den andre posisjon, (f) omplassering av verktøyet på et nytt sted for de første og andre posisjoner i borehullet, slik at magnetfeltmåleanordningene blir værende i føleområdet for den magnetiske fluks fra den underjordiske struktur, (g) gjentagelse av (b), (c), (d), (e) og (f) i et forutbestemt antall sykluser, (h) generering av første og andre interferensmagnetfeltvektorer for hvert sted for de første og andre posisjoner, hvor hver interferensmagnetfeltvektor samsvarer med den del av det totale magnetfelt som ble bestemt i (e) på det tilsvarende sted, samt (i) forlengelse av interferensmagnetfeltvektorene for å bestemme en beliggenhet av den underjordiske målstruktur.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den underjordiske struktur er et borehull.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat den underjordiske struktur er et foret borehull.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat verktøyet dessuten omfatter et gyroskop som er anbrakt i en av de første og andre posisjoner.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hvert av gravitasjonsvektorsettene i (b) omfatter første og andre gravitasjonsvektorer.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 5,karakterisert vedat (b) dessuten omfatter avledning av en tredje gravitasjonsvektor for hvert av gravitasjonsvektorsettene, hvorved hver tredje gravitasjonsvektor avledes ved behandling av de tilsvarende første og andre gravitasjonsvektorer og et kjent totalt gravitasjonsfelt for jorden.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat hvert av gravitasjonsvektorsettene i (b) omfatter første, andre og tredje gravitasjonsvektorer.

8. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat (c) dessuten omfatter bestemmelse av den lokale borehullasimut ifølge ligningen:

hvor BoreAzi er den lokale borehullasimut, RefAzi er en referanseborehull-asimut og DeltaAzi er en forandring i asimut mellom de første og andre gravitasjonsmåleanordninger.

9. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat den lokale borehullasimut bestemmes i den andre posisjon, og at referanseborehullasimuten bestemmes i den første posisjon.

10. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat referanseborehullasimuten refereres til et tidligere oppmålt asimutreferanse-punkt i borehullet.

11. Fremgangsmåte i samsvar med krav 10,karakterisert vedat referanseborehullasimutene på hvert sted kilderefereres til en tidligere oppmålt asimutreferanse i borehullet.

12. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat referanseborehullasimuten bestemmes ved hjelp av en supplerende referanse-måleanordning som er anbrakt i en av de første og andre posisjoner på bore-hullsverktøyet.

13. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat referanseborehullasimuten bestemmes fra det målte, totale, lokale magnetfelt.

14. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat referanseborehullasimuten bestemmes ifølge ligningen:

hvor RefAzi representerer referanseborehullasimuten, Bx, By og Bz representerer første, andre og tredje magnetfeltvektorer, Gx, Gy og Gz representerer første, andre og tredje gravitasjonsvektorer målt i den samme posisjon som de første, andre og tredje magnetfeltvektorer.

15. Fremgangsmåte i samsvar med krav 8,karakterisert vedat referanseborehullasimuten bestemmes fra det totale magnetfelt når en differanse mellom det totale magnetfelt og referansemagnetfeltet er mindre enn en forutbestemt terskel.

16. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15,karakterisert vedat referanseborehullasimuten bestemmes fra det totale magnetfelt når en differanse mellom en størrelse på det totale magnetfelt og en størrelse på referansemagnetfeltet er mindre enn den forutbestemte terskel.

17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 15,karakterisert vedat referanseborehullasimuten bestemmes basert på det totale magnetfelt når en differanse mellom en magnetisk helling av det totale magnetfelt og en magnetisk helling av referansemagnetfeltet er mindre enn den forutbestemte terskel.

18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 9,karakterisert vedat forandringen i borehullasimuten bestemmes fra de første og andre gravitasjonsvektorsett.

19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat (d) omfatter måling av første og andre magnetfeltvektorer.

20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 19,karakterisert vedat (d) dessuten omfatter avledning av en tredje magnetfeltvektor basert på de første og andre magnetfeltvektorer og referansemagnetfeltet.

21. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat (d) omfatter måling av første, andre og tredje magnetfeltvektorer.

22. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat referansemagnetfeltet måles i stort sett sanntid på et sted som er stort sett fritt for magnetisk interferens.

23. Fremgangsmåte i samsvar med krav 22,karakterisert vedat stedet befinner seg i et annet borehull.

24. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat referansemagnetfeltet er kjent basert på historisk geologisk oppmåling.

25. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat referansemagnetfeltet bestemmes fra en numerisk modell.

26. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat referansemagnetfeltets x-, y- og z-komponenter bestemmes ifølge likningene:

hvor Mex, Mey og Mez representerer henholdsvis x-, y- og z-komponentene av referansemagnetfeltet, He representerer en størrelse på referansemagnetfeltet, D representerer en magnetisk helling på referansemagnetfeltet, Inc representerer lokal borehullsinklinasjon, Az representerer den lokale borehullasimut og R representerer en lokal rotasjon av borehullverktøyet.

27. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat (c) omfatter bestemmelse av en differanse mellom det totale magnetfelt og referansemagnetfeltet.

28. Fremgangsmåte i samsvar med krav 27,karakterisert vedat x-, y- og z-komponentene av referansemagnetfeltet bestemmes ifølge likninger:

hvor Mex, Mey og Mez representerer henholdsvis x-, y- og z-komponentene av referansemagnetfeltet, He representerer en størrelse på referansemagnetfeltet, D representerer en magnetisk helling på referansemagnetfeltet, Inc representerer lokal borehullsinklinasjon, Az representerer den lokale borehullasimut og R representerer en lokal rotasjon av borehullverktøyet, og at den del av det totale magnetfelt som skyldes den underjordiske struktur bestemmes ifølge likningen:

hvor Mix, Miy og Miz representerer x-, y- og z-komponentene av den del av det totale magnetfelt som skyldes den underjordiske struktur, og Bx, By og Bz representerer x-, y- og z-komponentene av det totale magnetfeltet.

29. Fremgangsmåte i samsvar med krav 27,karakterisert vedat (c) dessuten omfatter subtrahering av en annen magnetfeltkomponent fra differansen mellom det totale magnetfelt og referansemagnetfeltet.

30. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1,karakterisert vedat (i) dessuten omfatter publisering av de forlengede interferensmagnetfeltvektorer på en todimensjonal projeksjon, bestemmelse av krysningspunkter i den z-dimensjonale projeksjon hvor interferensmagnetfeltvektorer krysser hverandre, og bestemmelse av et todimensjonalt betraktningsplan, hvor en avstand mellom krysningspunktene er stort sett på et minimum.

31. Fremgangsmåte i samsvar med krav 30,karakterisert vedat lokaliseringen av en underjordisk målstruktur bestemmes ved bestemmelse av en gjennomsnittlig posisjon av et antall krysningspunkter i det todimensjonale betraktningsplan.

32. Fremgangsmåte i samsvar med krav 30,karakterisert vedat en avstand fra et forutbestemt punkt på borehullet til den underjordiske målstruktur bestemmes ifølge likningen:

hvor D representerer avstanden, xTog yTrepresenterer x- og y-koordinater i det todimensjonale betraktningsplan for lokaliseringen av den underjordiske målstruktur, og x og y representerer henholdsvis x- og y-koordinatene i det todimensjonale betraktningsplan av det forutbestemte punkt på borehullet.

33. Fremgangsmåte i samsvar med krav 30,karakterisert vedat en retning fra et forutbestemt punkt på borehullet til den underjordiske målstruktur bestemmes ifølge likningen

hvor R representerer retningen xtog y-r representerer x- og y-koordinater i det todimensjonale betraktningsplan for lokaliseringen av den underjordiske målstruktur, og x og y representerer henholdsvis x- og y-koordinatene i det todimensjonale betraktningsplan av det forutbestemte punkt på borehullet.

34. Fremgangsmåte i samsvar med krav 30,karakterisert vedat en målasimut og en målindikasjon for den underjordiske målstruktur bestemmes for det todimensjonale betraktningsplan.

35. Fremgangsmåte i samsvar med krav 30,karakterisert vedat det todimensjonale betraktningsplan bestemmes grafisk.

36. Fremgangsmåte i samsvar med krav 30,karakterisert vedat den dessuten omfatter transponering av interferensmagnetfeltvektorene til asimut-, magnethellings- og størrelseskomponenter, rotering av interferensmagnetfeltvektorene ved addering av vinkelinkrementertil deres asimutkomponent, rotering av interferensmagnetfeltvektorene ved addering av vinkelinkrementertil deres magnethellingskomponenter, og projisering av interferensmagnetfeltvektorene på en todimensjonal projeksjon i hvert av vinkelinkrementene.