NO911740L - Fremgangsmaate og innretning for styring av et verktoey langs en underjordisk bane - Google Patents

Fremgangsmaate og innretning for styring av et verktoey langs en underjordisk bane

Info

Publication number
NO911740L
NO911740L NO91911740A NO911740A NO911740L NO 911740 L NO911740 L NO 911740L NO 91911740 A NO91911740 A NO 91911740A NO 911740 A NO911740 A NO 911740A NO 911740 L NO911740 L NO 911740L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
tool
loop
measurement phase
magnetic
magnetic field
Prior art date
Application number
NO91911740A
Other languages
English (en)
Other versions
NO911740D0 (no
Inventor
Nicholas P Wallis
Anne Holmes
Gerd Mueller
Gunther Schuetze
Original Assignee
Baroid Technology Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baroid Technology Inc filed Critical Baroid Technology Inc
Publication of NO911740D0 publication Critical patent/NO911740D0/no
Publication of NO911740L publication Critical patent/NO911740L/no

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V3/00Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation
    • G01V3/08Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation operating with magnetic or electric fields produced or modified by objects or geological structures or by detecting devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02Determining slope or direction
    • E21B47/022Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism
    • E21B47/0228Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism using electromagnetic energy or detectors therefor
    • E21B47/0232Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism using electromagnetic energy or detectors therefor at least one of the energy sources or one of the detectors being located on or above the ground surface
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/12Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling
    • E21B47/13Means for transmitting measuring-signals or control signals from the well to the surface, or from the surface to the well, e.g. for logging while drilling by electromagnetic energy, e.g. radio frequency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en innretning for styring eller ledning av et verktøy langs en underjordisk bane nær overflaten, for eksempel for boring av en underjordisk passasje under en elv eller en annen hindring.
Det er kjent å bore en passasje under en elv ved benyttelse av et såkalt magnetisk styreverktøy som omfatter et borhode som er orientert slik at boreretningen er avhengig av verktøyegg- eller verktøyflatevinkelen (tool face angle), dvs. av verktøyets høysidevinkel eller rullevinkel som sin akse i forhold til en referanse. Styringen av verktøyet kontrolleres ved å variere verktøyflatevinkelen, vanligvis under operatørkon-troll, i avhengighet av målinger som utføres ved hjelp av magnetiske detektorer eller gravitasjonsdetektorer på verktøy som indikerer boreretningen i forhold til jordens magnetfelt og verktøyets stilling. Eksempler på sådanne magnetiske styreverk-tøyer er vist i GB patentskrift 1 342 475 og US patentskrift 3 791 043.
I nærheten av en typisk elvekryssing er det imidlertid mange kilder til magnetisk forstyrrelse, såsom underjordiske rør, som vil ha en tendens til å føre til misvisende magnetiske målinger som resulterer i unøyaktig bestemmelse av asimutvinkelen og unøyaktig styring av verktøyet. De magnetiske detektorer og gravitasjonsdetektorene må videre ligge nær borkronen for å etablere den nødvendige retningsstyring (i asimut og helling), og de magnetiske målinger vil derfor bli påvirket av det magnetiske materiale i borkronen. Erfaring har videre vist at dersom den passasje som bores, skal komme til syne nær det tilsiktede mål, er det vesentlig at det må være mulig å bestemme nøyaktig den løpende posisjon av verktøyet, og å planlegge nøyaktig den nødvendige retning (asimut og helling) til målet, i løpet av boringskjøringen.
Fra US patentskrift 4 710 708 er det kjent å spore posisjonen eller stillingen av en sonde som omfatter en spesial-mottaker, ved å benytte mottakeren til å detektere det vekslende magnetfelt som overføres av en fjernt beliggende sender. Det er imidlertid ikke mulig å utnytte en sådan teknikk under benyttelse av eksisterende styreverktøyer.
Fra US patentskrift 4 875 014 er det videre kjent å spore posisjonen av et magnetisk styreverktøy ved å avføle, ved hjelp av en magnetisk detektor på verktøyet, et magnetfelt som genereres av en strøm som flyter i en ledende sløyfe som er dannet av rette segmenter som er plassert på jordoverflaten over den påtenkte bane for borehullet. Nøyaktig innstilling av sådanne rette segmenter kan imidlertid vise seg å være vanskelig, særlig på ujevnt underlag, og kan medføre kompliserte inspek-sjons- eller oppmålingsteknikker.
Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en teknikk for nøyaktig styring eller ledning av et verktøy langs en underjordisk bane med høy nøyaktighet og uten å kreve deteksjons- og behandlingskretser av ikke-standard-type.
Ifølge den foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for ledning av et verktøy langs en underjordisk bane nær overflaten, hvor verktøyet omfatter en magnetisk detektor og hvor en sendersløyfe er anbrakt som en referanse for verktøyet ved overflaten, hvilken fremgangsmåte i én målingsfase omfatter de trinn å bringe en likestrøm til å flyte i én retning i sløyfen, og detektere magnetfeltet i nærheten av verktøyet i den nevnte ene målingsfase ved hjelp av den magnetiske detektor, og i en annen målingsfase omfatter de trinn å bringe en likestrøm til å flyte i den motsatte retning i sløyfen, og detektere magnetfeltet i nærheten av verktøyet i den nevnte andre målingsfase ved hjelp av den magnetiske detektor, og å styre verktøyet i avhengighet av resultatene av disse målinger.
Strømmen som flyter i sløyfen i én retning, vil frembringe et magnetfelt i én retning som er overlagret på jordens magnetfelt slik det avføles av den magnetiske detektor, og strømmen som flyter i sløyfen i den andre retning, vil frembringe et magnetfelt i den motsatte retning som er overlagret på jordens magnetfelt, slik at forskjellen mellom de magnetiske målinger som utføres i de to målingsfaser, vil tilveiebringe en indikasjon på magnetfeltet som følge av strømmen i sløyfen (fra hvilken jordens magnetfelt er blitt eliminert). Enkel behand-lingsteknikk kan benyttes til å bestemme posisjonsinf ormas jon ved benyttelse av de detekterte magnetfeltverdier.
Ved denne fremgangsmåte foretrekkes det at i det minste et parti av sendersløyfen er i form av en regelmessig eller jevn kurve. Dette gjør det lettere å legge sløyfen på ujevnt underlag enn hva som ville være tilfelle dersom sløyfen besto av en rekke rette segmenter. Dersom for eksempel sløyfen således består av minst ett parti i form av en sirkelbue, vil det innses at det buede parti eller hvert buet parti kan anbringes nøyaktig ved benyttelse av et føringselement som er festet i et punkt som svarer til sirkelens sentrum. Sløyfen omfatter hensiktsmessig et halvsirkulært parti og et ytterligere, rettlinjet parti som ligger langs halvsirkelens diameter.
Andre utforminger av sløyfen er mulige innenfor oppfinnelsens ramme. For eksempel kan sløyfen i det vesentlige være i form av en ellipse, en sirkel, en parabel eller en hyperbel, eller en del av disse. En ellipse kan utlegges på kjent måte ved å benytte et f øringselement med forutbestemt lengde som ved sine to ender er festet i ellipsens brennpunkter.
Ved en foretrukket fremgangsmåte, i en ytterligere målingsfase som fortrinnsvis utføres mellom de to forannevnte målingsfaser, flyter ingen strøm i sløyfen, og magnetfeltet i nærheten av verktøyet detekteres i den nevnte ytterligere målingsfase ved hjelp av den magnetiske detektor.
Det foretrekkes videre at verktøyet omfatter en gravitasjonsdetektor som detekterer jordens gravitasjonsfelt i nærheten av verktøyet, og at verktøyorienteringsdata, såsom høysidevinkelen, hellingsvinkelen og asimutvinkelen, bestemmes ut fra målinger som utføres ved hjelp av den magnetiske detektor og gravitasjonsdetektoren i den nevnte ytterligere målingsfase. Disse målinger vil vanligvis omfatte magnetfelt- og gravitasjons-feltkomponenter langs tre innbyrdes vinkelrette akser av hvilke én er verktøyaksen.
En indikasjon på verktøyposisjon i forhold til sløyfen kan oppnås ved hjelp av en beregningsmetode som er basert på å relatere de magnetiske målinger som utføres i den nevnte ene og de nevnte andre målingsfaser, til det forventede magnetfelt i verktøyposisjonen som følge av strømmen i sløyfen, ved hjelp av transformasjonslikninger som benytter høysidevinkelen, hellingsvinkelen og asimutvinkelen. Posisjonsinformasjon angående den løpende posisjon av verktøyet og målposisjonen av verktøyet kan deretter benyttes til å frembringe et verktøyorienteringssignal for styring av verktøyet.
Oppfinnelsen tilveiebringer også en innretning for styring eller ledning av et verktøy langs en underjordisk bane nær overflaten, hvor verktøyet omfatter en magnetisk detektor, hvilken innretning omfatter en sendersløyfe som skal anbringes som en referanse for verktøyet ved overflaten, en strømtilfør-selsanordning for å bringe en likestrøm til å flyte i én retning i sløyfen i én målingsfase, og for å bringe en likestrøm til å flyte i den andre retning i sløyfen i en annen målingsfase, og en styreanordning for å detektere magnetfeltet i nærheten av verktøyet ved hjelp av den magnetiske detektor i hver av de nevnte målingsfaser, og for å styre verktøyet i avhengighet av resultatene av disse målinger.
For at oppfinnelsen skal bli mer fullstendig forstått, vil det nå som eksempel bli henvist til de ledsagende tegninger, der fig. 1 er et forklarende diagram som illustrerer en teknikk i overensstemmelse med oppfinnelsen, fig. 2 er et diagram som viser den praktiske realisering av en utvikling av teknikken, og fig. 3 er et ytterligere forklarende diagram.
En teknikk for ledning av et konvensjonelt styreverk-tøy, slik det er beskrevet i US patentskrift 3 791 043, langs en underjordisk bane 5 nær overflaten, skal nå beskrives under henvisning til det forklarende diagram på fig. 1. Denne teknikk utnytter en rektangulær trådsløyfe eller gitter 1 med kjente dimensjoner, nemlig med en lengde 21 og en bredde 2w, som skal plasseres rundt eller nær det fordrede utgangspunkt 2 som et mål for verktøyet, og skal først beskrives som generell forklaring av fremgangsmåten bak den foreliggende oppfinnelse, da anvendel-sen av et rektangulært gitter er enklest å beskrive.
Det rektangulære gitter 1 er i det minste i sine hjørner understøttet av støttestolper (ikke vist), slik at det ligger i et i hovedsaken horisontalt plan over terreng- eller jordoverflaten. Videre er en elektrisk likestrøms-kraftkilde (ikke vist) koplet til gitteret 1 ved hjelp av en vender, og følgende rekke av målinger utføres med mellomrom på ca. 10 m langs den bane 5 som følges av styreverktøyet under boring og som strekker seg fra et inngangspunkt 3 til utgangspunktet 2.
På hver målestasjon stoppes verktøyet, slik at målinger kan tas ved hjelp av treakse-fluksporter og treakse-akselerometre i tre målingsfaser, på følgende måte: 1. Venderen påvirkes for å bringe en likestrøm av forutbestemt størrelse til å ledes gjennom gitteret 1 i en retning som er bestemt av venderens stilling i en første målingsfase, og magnetfeltmålinger tas langs tre innbyrdes perpendikulære, verktøyfikserte akser ved hjelp av fluksportene. 2. Venderen innstilles deretter slik at ingen strøm flyter gjennom gitteret 1 i en andre målingsfase, og magnetfelt-og gravitasjonsfeltmålinger tas langs de tre innbyrdes perpendikulære, verktøyfikserte akser ved hjelp av fluksportene og akselerometrene. 3. Venderen innstilles deretter slik at en likestrøm med den samme forutbestemte størrelse ledes gjennom gitteret 1 i den motsatte retning i en tredje målingsfase, og magnetfelt-målingen tas langs de tre innbyrdes perpendikulære, verktøyfik-serte akser ved hjelp av fluksportene.
Hver av de tre målingsfaser forekommer bare én gang mens verktøyet opprettholdes stasjonært på et målested, og hver målingsfase innledes ved hjelp av passende innstilling av venderen, slik at det er tre bestemte strømnivåer i gitteret 1 i de tre faser. Videre vil det innses at bakgrunnsmagnetfeltet, dvs. jordens magnetfelt, kan elimineres ved å subtrahere magnetfeltmålingene som tas i den tredje målingsfase, fra de magnetfeltmålinger som tas i den første målingsfase, for å bestemme de komponenter av magnetfeltet i nærheten av verktøyet som skyldes utelukkende strømmen i sløyfen. Dette har den ytterligere fordel med utglatting av noe av støyen i fluksport-målingene, og med å kaste lys over eventuelle åpenbare feil i målingene. Dersom det forekommer noen vesentlig forskjell i størrelsen av magnetfeltmålingene som tas i den første målefase og i den tredje målefase, kan det være nødvendig å ta ytterligere fluksportmålinger.
Verktøyets posisjon eller stilling på målestedet kan bestemmes ved hjelp av en teknikk som relaterer de magnetiske målinger som tas av fluksportene, og særlig de avlesninger som skyldes strømmen i sløyfen (fra hvilke virkningen av jordens magnetfelt er blitt eliminert), til de beregnede verdier av magnetfeltet på målestedet på grunn av strømmen i sløyfen bestemt ut fra gitterdimensjonene, strømmens størrelse og posisjonen av målestedet i forhold til gitteret. Dette gjøres ved å omforme de magnetfeltavlesninger som er relatert til verktøyfikserte akser, til verdier som er relatert til gitterfikserte akser ved oppløsning via høysidevinkelen 4>, hellingsvinkelen 9 og asimutvinkelen iji, hvilke er de vinkler ved hjelp av hvilke de verktøy-fikserte akser dreier inn i de gitterfikserte akser, slik som beskrevet f.eks. i GB patentskrift 1 578 053. Høyside-, hellings- og asimutvinklene bestemmes ut fra magnetfelt- og gravitasjonsfeltmålingene som tas i den andre målingsfase på kjent måte, for eksempel slik som beskrevet i US patentskrift 3 791 043. Eventuelle feil i disse vinkler vil resulterer i en tilsvarende feil i den endelige, beregnede verktøyposisjon.
Den endelige verktøyposisjon på målestedet beregnes ut fra de magnetiske avlesninger omformet til gitterfikserte akser ved hjelp av en iterativ metode som krever en innledende beregning av verktøyposisjon, slik som beskrevet mer fullstendig nedenfor under henvisning til det matematiske grunnlag for fremgangsmåten.
Omforming av magnetiske avlesninger til gitterfikserte akser
De magnetiske avlesninger på grunn av strømmen i sløyfen i de verktøyfikserte akser (xt, yt, zt) kan transformeres til de gitterf ikserte akser (xg, yg, zg), hvor zg-aksen står normalt på gitterets xg, yg-plan på fig. 1, ved benyttelse av følgende likninger:
hvor ty = ijft - i|ig,
bxt, byt, bzter de magnetiske avlesninger på grunn av virkningen av strømmen i sløyfen i de verktøyfikserte akser,
bxg, byg, bzg er de samme magnetiske avlesninger transfor-mert til de gitterfikserte akser,
i|/ter verktøyets asimut, og
i|rg er gitterets asimut.
Likningene antar at sløyfen ligger i horisontalplanet. Gitterakser for en sløyfe i et hellende plan bestemmes ved hjelp av ytterligere oppløsninger via sløyfehellingen.
Beregning av verktøyposisjon
Retningen og størrelsen av magnetfeltet på grunn av strømmen i sløyfen er videre en funksjon av verktøyposisjonen (x, y, z) i gitterfikserte akser i forhold til gitterets sentrum.
Under henvisning til fig. 3, idet man benytter Biot-Savart's lov, har man
hvor u er jordens relative permeabilitet,
dl er et strømelement,
rgp er avstanden fra dl til målestedet, og iQPer enhetsvektoren i retningen QP.
Dersom 2w er gitterets bredde,
21 er gitterets lengde,
I er strømmens størrelse, og
parametrene a, b, c, d, mlrm2, m3, m4, m5, m6, m7, m8, u er definert ved følgende likheter:
u = 4n<*>IO"<7>,
hvor alle avstander er uttrykt i meter,
er magnetfeltet (Bx, By, B2) på målestedet (x, y, z) i gitter-aksene definert ved likningene
For å bestemme verktøyposisjonen må ovenstående likninger løses for x, y og z.
Da disse likninger er ikke-lineære, må det benyttes en iterativ metode. Én sådan metode er basert på Taylor-rekken utvidet til 3 variable, dvs.: Ved hjelp av denne metode får man
hvor Bx, By, B2oppnås ved innsetting av (x, y, z) i likningene (4), (5) og (6).
Disse løses iterativt for (6x, 6y, 6z) inntil verdiene av (x, y, z) konvergerer (dvs. 6x, 6y, 6z -> 0), idet man benytter hvilken som helst standardmetode for løsning av lineære likninger.
Ved bruk av denne iterative teknikk konvergerer vanligvis løsningen raskt, dvs. innenfor 4 til 8 iterasjoner.
Den totale differensialmatrise oppnås ved å differen-siere likningene (4), (5) og (6) med hensyn til x, y og z. Dette kan gjøres enten numerisk eller analytisk. Numerisk differensiering kan være tilbøyelig til unøyaktigheter da den vanligvis innebærer divisjon med et lite tall. Differensiering av likningene analytisk er ikke så komplisert som det først vil synes, da likningene alle i prinsipp er på liknende form, dvs. Et innledende studium av de to metoder for differensiering frembrakte imidlertid ingen betydningsfull forskjell mellom de to teknikker.
De verdier som beregnes for x, y, z, er basert på gitterets sentrum. Avstander fra inngangspunktet 3 kan også bestemmes, forutsatt at gitterposisjonen i forhold til inngangspunktet 3 er kjent.
Fig. 2 viser en praktisk realisering av teknikken for boring av en underjordisk passasje 6 under en elv 7 fra et inngangspunkt 8 til et utgangspunkt 9. Ved denne teknikk anbringes et første horisontalt, halvsirkulært gitter 10 på elvens 7 inngangsside mellom inngangspunktet 8 og elven 7 med sin lengdeakse 11 rettet mot målet. Videre plasseres et andre horisontalt, halvsirkulært gitter 12 på elvens 7 utgangsside mellom elven 7 og utgangspunktet 9 med sin lengdeakse 13 rettet mot utgangspunktet 9. Dersom det ønskes, kan to eller flere gitre være anordnet på hver side av elven med mellomrom langs den tilsiktede bane for den underjordiske passasje. Videre er hvert gitter 10 eller 12 forsynt med en respektiv likestrømstilførsel 14 eller 15 og en respektiv vender 16 eller 17.
Ved denne teknikk ledes det magnetiske styreverktøy langs den tilsiktede bane for den underjordiske passasje fra inngangspunktet 8 mot et mål i nærheten av det tilsiktede utgangspunkt 9 ved å stoppe verktøyet for hver 10 m og utføre de målinger som er beskrevet foran, på hvert målested. For hver serie på tre målingsfaser på et spesielt målested bringes de hensiktsmessige eller passende strømmer til å flyte i et passende av gitrene 10 og 12. Når passasjen er i ferd med å bores på elvens 7 inngangsside, bringes således strømmene til å flyte i gitteret 10, mens strømmene bringes til å flyte i gitteret 12 når passasjen er i ferd med å bores på elvens 7 utgangsside.
Hver serie av målinger kan generelt benyttes på den allerede beskrevne måte til å bestemme en oppdatert posisjon for verktøyet, og dette kan benyttes av retningsboringsingeniøren til å styre verktøyflaten i overensstemmelse med den boringsretning som bestemmes av den løpende verktøyposisjon i forhold til det tilsiktede mål.
I hvert tilfelle vil imidlertid de aktuelle likninger for å bestemme verktøyposisjonen (x, y, z) være forskjellige for å ta hensyn til den halvsirkulære form på det aktuelle gitter, i motsetning til den rektangulære form som er beskrevet tidli-gere.
Idet likning (3a) benyttes, kan magnetfeltet i posisjon P (x, y, z) beregnes ut fra
I en annen utførelse har gitteret eller hvert gitter form som en ellipse, i hvilket tilfelle magnetfeltet i posisjonen P kan beregnes ut fra hvor E betegner ellipsen med halvakser a og b, og hvor
De ovenfor beskrevne teknikker tilveiebringer nøyaktig bestemmelse av verktøyposisjon med derav følgende finkontroll av verktøyorientering og styring, idet man benytter konvensjonelle magnetiske styreverktøyer i hvilke deteksjonskretsene rommes i et kort, ikke-magnetisk vektrør nær borkronen. Videre kan sådan bestemmelse av verktøyposisjon utføres selv når verktøyet ligger utenfor projeksjonen av sløyfeområdet i verktøyets plan.
Under visse omstendigheter kan det også være fordelak-tig å modifisere de teknikker som er beskrevet foran under henvisning til tegningene. I stedet for at en i hovedsaken konstant likestrøm tilføres til sendersløyfen kan det således tilføres en strøm som varierer med hensyn til tiden på en forutbestemt måte, enten syklisk eller på en jevnt økende eller avtakende måte. Dersom en vekselstrøm tilføres til sløyfen, er det ikke noe behov for å sørge for at strømmen tilføres i motsatte retninger i to separate målingsfaser ved påvirkning av en vender.
Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjør det mulig å benytte sendersløyfer med en lang rekke forskjellige former innbefattet kurver, forutsatt at det ved anvendelse av en rekke enkle, lineære målinger er mulig å beregne en likning som definerer kurven. Dette kan lett realiseres i et feltsystem som benytter beregningsteknikker, og er mer omkostningseffektivt enn omstendelige, tradisjonelle oppmålingsmetoder. Teknikken tillater rask beregning av x-, y- og z-koordinatene samtidig som den muliggjør at en ekstra kontroll kan utføres idet borkronedyb-den måles ved hjelp av konvensjonelle teknikker.
Ved teknikken ifølge oppfinnelsen trenger ikke sender-sløyf en å være beliggende i et horisontalplan, da det benyttes en innledende oppstillingsprosedyre med verktøyet anbrakt på overflaten innenfor eller over sløyfen for å bestemme sløyfens rulling og stamping, såvel som giringen i forhold til magnetisk Nord. Med verktøyet i begynnelsen anbrakt i sentrum av sløyfen på en kjent avstand fra sløyfeplanet tas magnetiske avlesninger på grunn av strømmen i sløyfen på den måte som allerede er beskrevet, og den skalafaktor som relaterer det målte magnetfelt på grunn av sløyfestrømmen til det forventede magnetfelt, bestemmes ut fra den kjente verktøyposisjon. Verktøyet anbringes deretter i to eller flere ytterligere, kjente posisjoner innenfor eller over sløyfen, og det tas ytterligere magnetiske avlesninger som, ved anvendelse av likningene som relaterer verktøyposisjon til målte avlesninger, kan benyttes til å bestemme sløyfens stamping og rulling i en iterativ prosess. Sløyfens giring kan bestemmes ved å innrette verktøyet parallelt med sløyfeplanet og langs sløyfens sentrale akse, og igjen relatere de magnetiske avlesninger til den kjente verktøyposisjon for fire likevinklet atskilte rullestillinger av verktøyet. Ingen direkte måling av strømmen i sløyfen er nødvendig.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for ledning av et verktøy langs en underjordisk bane nær overflaten, hvor verktø yet omfatter en magnetisk detektor og hvor en sendersløyfe (10, 12) er anbrakt som en referanse for verktøyet ved overflaten, KARAKTERISERT VED at den i én målingsfase omfatter de trinn å bringe en likestrøm til å flyte i én retning i slø yfen (10, 12), og detektere magnetfeltet i nærheten av verktøyet i den nevnte ene målingsfase ved hjelp av den magnetiske detektor, og i en annen målingsfase omfatter de trinn å bringe en likestrøm til å flyte i den motsatte retning i sløyfen (10, 12), og detektere magnetfeltet i nærheten av verktøyet i den nevnte andre målingsfase ved hjelp av den magnetiske detektor, og å styre verktøyet i avhengighet av resultatene av disse målinger.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at sendersløyf en (10, 12) omfatter minst ett parti i form av en kurve.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at senderslø yfen (10, 12) omfatter et parti i hovedsaken i form av en halvsirkel, og et ytterligere, rettlinjet parti som ligger langs en diameter av halvsirkelen.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at sendersløyfen (10, 12) omfatter et parti i hovedsaken i form av en ellipse.
5. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at det i en ytterligere målingsfase ikke flyter noen strøm i sløyfen (10, 12), og at magnetfeltet i nærheten av verktø yet i den ytterligere målingsfase detekteres ved hjelp av den magnetiske detektor.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at den ytterligere målingsfase ligger mellom den nevnte ene målingsfase og den nevnte andre målingsfase.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5 eller 6, KARAKTERISERT VED at verktøyet omfatter en gravitasjonsdetektor som detekterer jordens gravitasjonsfelt i nærheten av verktøyet, og at verktøy-orienteringsdata bestemmes ut fra målinger som utføres ved hjelp av den magnetiske detektor og gravitasjonsdetektoren i den nevnte ytterligere målingsfase.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, KARAKTERISERT VED at en indikasjon på verktøyposisjon i forhold til sløyfen (10, 12) oppnås ved hjelp av en beregning som er basert på å relatere de magnetiske målinger som utføres i den nevnte ene og den nevnte andre målingsfase, til det forventede magnetfelt i verktøyposi-sjonen på grunn av strømmen i sløyfen, ved hjelp av transformasjonslikninger som utnytter verktø yorienteringsdata, såsom høysidevinkelen.
9. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, KARAKTERISERT VED at posisjonsinformasjon angående verktøyets løpende posisjon og verktøyets målposisjon benyttes til å frembringe et verktø yorienteringssignal for styring av verktøyet.
10. Innretning for ledning av et verktøy langs en underjordisk bane nær overflaten, hvor verktø yet omfatter en magnetisk detektor, idet innretningen omfatter en sendersløyfe (10, 12) som skal anbringes som en referanse for verktøyet ved overflaten, KARAKTERISERT VED at den videre omfatter en strømtilførselsanord-ning for å bringe en likestrø m til å flyte i én retning i sløyfen (10, 12) i én målingsfase, og for å bringe en likestrø m til å flyte i den andre retning i sløyfen (10, 12) i en annen målingsfase, og en styreanordning for å detektere magnetfeltet i nærheten av verktøyet ved hjelp av den magnetiske detektor i hver av de nevnte målingsfaser, og for å styre verktøyet i avhengighet av resultatene av disse målinger.
NO91911740A 1990-05-04 1991-05-03 Fremgangsmaate og innretning for styring av et verktoey langs en underjordisk bane NO911740L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB909010096A GB9010096D0 (en) 1990-05-04 1990-05-04 Improvements in or relating to guiding of a tool along a subterranean path

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO911740D0 NO911740D0 (no) 1991-05-03
NO911740L true NO911740L (no) 1991-11-05

Family

ID=10675506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO91911740A NO911740L (no) 1990-05-04 1991-05-03 Fremgangsmaate og innretning for styring av et verktoey langs en underjordisk bane

Country Status (7)

Country Link
CA (1) CA2041622A1 (no)
DE (1) DE4114784A1 (no)
FR (1) FR2661712A1 (no)
GB (2) GB9010096D0 (no)
IT (1) IT1248782B (no)
NL (1) NL9100772A (no)
NO (1) NO911740L (no)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5515931A (en) * 1994-11-15 1996-05-14 Vector Magnetics, Inc. Single-wire guidance system for drilling boreholes
CN113464120B (zh) * 2021-09-06 2021-12-03 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 工具面状态的预测方法和系统、滑动定向钻井方法和系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3529682A (en) * 1968-10-03 1970-09-22 Bell Telephone Labor Inc Location detection and guidance systems for burrowing device
US4710708A (en) * 1981-04-27 1987-12-01 Develco Method and apparatus employing received independent magnetic field components of a transmitted alternating magnetic field for determining location
GB2175096A (en) * 1985-05-07 1986-11-19 Radiodetection Ltd Electromagnetic transducer assemblies and means for determining relative speed and/or configuration using such assemblies
US4875014A (en) * 1988-07-20 1989-10-17 Tensor, Inc. System and method for locating an underground probe having orthogonally oriented magnetometers

Also Published As

Publication number Publication date
GB9109116D0 (en) 1991-06-12
GB2243693A (en) 1991-11-06
CA2041622A1 (en) 1991-11-05
ITMI911219A0 (it) 1991-05-03
NO911740D0 (no) 1991-05-03
DE4114784A1 (de) 1991-11-07
NL9100772A (nl) 1991-12-02
IT1248782B (it) 1995-01-28
GB9010096D0 (en) 1990-06-27
FR2661712A1 (fr) 1991-11-08
ITMI911219A1 (it) 1992-11-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0425569B1 (en) A system and method for locating an underground probe
CN104343438B (zh) 测量钻井相对距离的旋转磁场测距仪及其测量方法
CN102207382B (zh) 悬臂式掘进机的位姿测量系统
JPH10317884A (ja) ダクト又は通路の形成装置及び方法
MX2010001603A (es) Inspección pozo abajo utilizando mediciones múltiples.
US20080177475A1 (en) Distance determination from a magnetically patterned target well
GB1585479A (en) Surveying bodies having magnetic and/or electric fields
US9297249B2 (en) Method for improving wellbore survey accuracy and placement
CN202066500U (zh) 一种悬臂式掘进机的位姿测量系统
CN104748695B (zh) 基于区段精细测量的大断面地下洞室早期变形监测方法
US7386942B2 (en) Method and apparatus for mapping the trajectory in the subsurface of a borehole
Wang et al. The inertial technology based 3-dimensional information measurement system for underground pipeline
CN109869140A (zh) 基于磁场梯度的邻井距离测量装置及方法
CN102607392A (zh) 一种测量井间距离和方位的方法及系统
NO911740L (no) Fremgangsmaate og innretning for styring av et verktoey langs en underjordisk bane
CN203961957U (zh) 有线地磁随钻导向仪
CA3004887C (en) Methods and systems employing a gradient sensor arrangement for ranging
JP2866078B2 (ja) 掘削推進機の位置探査装置及び位置探査方法
US20180142548A1 (en) Multipoint measurements for wellbore ranging
Weston et al. All-attitude gyrocompass tool offers significant enhancement in survey accuracy over the highest performance MWD magnetic systems
Chao et al. An innovative MEMS-based MWD method for directional drilling
CN106855911A (zh) 一种测量地下管道空间位置的方法
Stephenson et al. Improving quality control of directional survey data with continuous inertial navigation
CN204571976U (zh) 测量钻井相对距离的旋转磁场测距仪
RU2187637C2 (ru) Способ наведения буровой колонны на месторождение по азимуту