NO813568L - Apparat og fremgangsmaate for oppmaaling av borehull - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse omhandler et apparat og en fremgangsmåte for oppmåling av et borehull eller lignende ved måling av gravitasjonskdmponenter for å oppnå en fremstilling av borehullets bane eller trasé i forhold til et kjent referansepunkt, f.eks. den grunn 0 hvor borehullet begynner.

Oppmåling av et borehull eller lignende blir ofte utført med et instrument eller en sonde som beveger seg gjennom hullet' og måler inklinasjon og asimutvinkler ved suksessive punkter.

Inklinasjonen, d.v.s. den vinkel hvormed borehullets tangent avviker fra en vertikal linje, kan måles med en pendel eller et .akselerometer. Asimut, eller borehullets retningsvinkel i forhold til en referanseretning som nord, kan måles med et magnet- eller gyroskopkompass. Disse vinkler, sammen med distansen i borehullets lengderetning blir brukt til å bestemme koordinatene av punkter langs borehullet i forhold til refe-ransepunktet eller grunnen 0.

En pendel for måling av inklinasjonen kan utformes som

et lineært servo-akselerometer. som er følsomt overfor jord-gravitas jonen. Det er tilgjengelig servo-akselerometere som er små, solide og nøyaktige. Måling av asimut er mer vanskelig. Magnetkompasser og andre innretninger som reagerer på jordens magnetfelt er gjenstand for feil forårsaket av magnetiske uregelmessigheter i jorden. Gyroskopkompasset har flere ulemper, som størrelse, lagerslitasje, følsomhet for støt, drift og preses jonsfeil, samt kravet til lang innstil.lingstid for stabili-sering når en måling utføres.

Ifølge nærværende oppfinnelse er det anordnet et apparat og en fremgangsmåte hvormed borehullets trasé kan bestemmes ut fra gravitasjonskomponenter målt med linjære servoakselerometere som nevnt ovenfor, samt fra distansen i hullets lengderetning. Oppmålingene blir utført ved at sonden, som føres gjennom borehullet, avgir et datasignal.hvorfra hullets trasé blir bestemt. Hastighet og nøyaktighet av en oppmåling basert på servoakselerometermålinger overgår alt som er oppnådd med andre instrumenter. I tillegg kan en sonde som benytter akselerometere og ikke trenger kompass for asimutmåling monteres i et mindre hus, og er meir robust.

Ett trekk ved denne oppfinnelse er et borehull-oppmålingsapparat eller en sonde som benytter et første bg et annet akselerometerpar hvor inngangs- eller innputaksen av hvert par danner et måleplan. Akselerometerne er montert slik at de går gjennom borehullet med de to måleplan en viss avstand fra hverandre og vinkelrett på borehullets lokale tangent, henholds-vis akse. De to akselerometerparene er forbundet med et fleksibelt, torsjonsmessig stivt koblingsstykke for å følge borehullets bane mens det opprettholdes et konstant vinkelforhold mellom akselerometerparene rundt borehullets akse. Apparatet omfatter videre en anordning for å utlede fra akselerometersignalene en fremstilling av borehullets trasé.

Et. annet trekk ved oppfinnelsen er at sonden har en første og en annen seksjon med- et-sett akselerometere i hver seksjon. Seksjonene er forbundet med et koblingsstykke av.rør eller

kabel som .er torsjonsmessig .stivt rundt sin lengdeakse og fleksibelt rundt akser vinkelrett på lengderetningen. Koblingsstykket sikrer at avstanden mellom sondeseksjonene er konstant i borehullets lengderetning, at forbindelsen er torsjonsmessig stiv og at hvert akselerometersett følger borehullets akse og er fritt til å rotere'om denne. Mer spesielt er de to sond-seksjonene forbundet med en,kabel eller et rør som er fleksibelt for bøyning om borehullets akse, men som er stivt med hensyn til torsjon om-aksen. Akselerometerne kan alternativt monteres i et felles hus som er fleksibelt til å følge borehullets kurver,, men som er tors jonsmessig stivt for å motstå vridning.

Et videre trekk ved oppfinnelsen er fremgangsmåten for måling av inklinasjons- og asimutvinklene langs borehullet,

bl. a.'måling av jordgravitasjonen (langs ortogonale akser)

.i plan på tvers av borehullets akse ved en rekke punkter langs borehullet. Hermed genereres signaler som representerer ak s-e Ir . erasjonen,. og fra akselerasjonssignalene utledes en fremstilling av borehullets trasé.

Borehullets inklinasjon ved hvert måleplan kan finnes fra vektorsummen av de to komponentene av jordgravitasjonen målt ved det korresponderende akselerometerpar. Dette har vært kjent fra før. Et prinsipielt trekk ved denne oppfinnelse er at endringen i borehullets asimut mellom de to.boreplan kan

bestemmes fra de fire signalene fra de to akselerometerpar og avstanden mellom måleplanene. Borehullets trasé uttrykkes ved

.inklinasjon, asimut og borehullets lengde.

Mer spesielt, mens sonden, føres gjennom borehullet tas gravitasjonsmålinger fra.akselerometerparene og tilsvarende målinger av distansen i borehullets lengderetning. Herfra bestemmes borehullets kurs i tre dimensjoner.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av-den følgende beskrivelse og av tegningene, hvor Fig. 1 er et deldiagram av et.apparat hvor oppfinnelsen er .anvendt, og omfatter utsnitt av et borehull som viser målesonden. Fig. 2 er et blokkdiagram av akselerometerne. og en krets

for overføring av akselerasjonssignalene til overflaten..

Fig. 3-12 er geometriske diagrammer som illustrerer utledningen av inklinasjons- og asimutvinkler samt borehullets posisjonskoordinater.ut fra akselerasjons- og distansemålinger. Fig. 13 er et utviklingstre som viser grafisk den utledning som er illustrert.geometrisk i fig. 3-12. Fig. 14 og 15 er blokkdiagrammer som illustrerer et system og en fremgangsmåte for å utlede borehullets trasé fra akselerasjonsmålingene, hvor avstanden mellom målingsposisjonene er lik. avstanden mellom akselerometerparene.

Oppfinnelsen er her beskrevet i forbindelse med et borehull, som for en olje-'eller gassbrønn. Den kan imidlertid også benyttes til andre formål, som, f.eks. oppmåling av gruvesjakter. Når det i kravene, refereres til borehull skal dette tydes i bred forstand, unntatt når sammenhengen nødvendiggjør en annen tolkning.. En fremstilling av borehullets trasé kan oppnås., f. eks. i form av tre-dimens j onale koordinater eller en plotting av et eksisterende borehull for å bestemme dets beliggenhet. Trasé— fremstillingen kan også utledes mens hullet blir boret, for å overvåke boreoperasjonen og å hjelpe drill-operatøren til å styre boret langs en ønsket bane. Oppfinnelsen er ikke beregnet til en spesifikk traséfremstilling.

I fig. 1 er det vist et borehull 20 som strekker seg nedover fra punkt 20a ved overflaten og er foret med et rør 21. Målesonden har en første seksjon 22 og i avstand fra denne en annen seksjon .23. Seksjonene er forbundet med en kabel eller et rør 24. Sonden senkes ned i borehullet.ved en heisekabel 25 som også inneholder ledninger for. å forsyne sonden med elektrisk kraft og for å overføre signaler fra sonden til kretser på overflaten.

Et par akselerometere (ikke vist i fig. 1) er plassert'

i første sondeseksjon 22. Akselerometerne har fortrinnsvis sine følsomme akser X, Y rettvinklet med hverandre og danner

et måleplan på tvers av sondeseksjonens lengdeakse. Sonde-■aksen korresponderer med borehullets akse. Likeledes er et akselerometerpar (ikke vist i fig. 1) plassert i annen sondeseksjon 23 hvor de. har sine følsomme akser X, Y vinkelrett med hverandre og danner et måleplan i rett vinkel med sondeseksjonen 23 og borehullets felles akse.

Som forklart nedenfor blir. borehullets posis.jons-koordinater bestemt fra inklinasjonsvinkelen i forhold til gravitasjonsvektoren og et vinkelmål av hvert måleplans zenit. Vinklene blir enkelt og nøyaktig bestemt ved måling av gravitasjonsvektorene med ortogonalt plasserte akselerometere i et måleplan i rett vinkel med borehullets akse. Måling av gravitasjonsvektoren med et. par akselerometere hvis akser er følsomme for uavhengige vektorer i et plan med kjent stilling i borehullet (dvs. de.følsomme akser er hverken kolinjære eller parallelle) kan imidlertid transformeres geometrisk til inklinasjons- og zenit-vinkelmål.

I en typisk sonde er diameteren av seksjonshuset i området 50-75 mm, og to servoakselerometere kan ikke monteres ved siden av hverandre. Akselerometerne i et par er derfor aksielt forskjøvet fra hverandre (seksjoner 22, 23), men er tilstrekke-lig nær hverandre sammenlignet med avstanden mellom akselerometerparene, til å ansees å ligge i samme plan.

Et tredje akselerometer kan monteres med sin følsomme akse vinkelrett på de .to første akselerometere i et par som vist ved Z, Z<1>. Det tredje akselerometer byr på forbedret presisjon, . og muliggjør operasjon selv om et X- eller Y-akseleromefer skulle slå feil..

Kabelen eller røret 2 4 er festet ved hver ende til sonde-seks jonene 22, .23 og tjener til å holde konstant avstand mellom sondeseksjonene i borehullet 20. Kabelen 24 er fleksibel for å kunne følge kurver i borehullet, men motstår torsjons-påkjenninger for å hindre dreining av en seksjon i.forhold til den annen. Dette opprettholder et forutbestemt forhold mellom akselerometeraksene X, X' og Y, Y'. Med sondeseksjonene 22, 23 aksielt på linje skal aksene X, X<1>fortrinnsvis være parallelle og danne.et plan gjennom sondens lengdeakse. Likeledes er aksene Y, Y<1>parallelle med hverandre og danner et annet plan gjennom sondeaksen i rett vinkel med det første.. Det er ikke påkrevet at korresponderende akser er parallelle, bare de har et konstant forhold. Det er imidlertid enklere å behandle . akselerasjonssignalene når de følsomme akser.er nominelt parallelle.

Hvert akselerometer er fortrinnsvis et linjært servo-akselerometer med en tilhørende elektronisk krets (ikke vist) som genererer et analogt signal hvor amplituden representerer gravitasjonskomponenten langs akselerometerets følsomme akse. US-^patent 3.702.073 viser et sådant akselerometer. En elektronisk krets i s.onden (nærmere beskrevet nedenfor) multi-plekser analogsignalene, omformer dem til digitalform og kobler

dem gjennom ledninger i heisekabelen 25 til kretser ved toppen av brønnen. Akselerasjonssignalene er forbundet med data-inngangen til en datalagringsenhet.26. Utgangen av lagrings-enheten er forbundet med en databehandlingsenhet eller prosessor 27 som utleder en representasjon eller fremstilling av borehullets trasé. En transduser 28 i forbindelse med heisekabelen 25 ■ frembringer et signal AL til enheten eller prosessoren 27 og indikerer sondens posisjon i borehullet.

Et tastatur og en skjerm 30 er forbundet med prosessoren: 27. En fremstilling av borehullets, trasé kan uttrykkes ved koordinatdimensjoner i et tre-akset system. Tastaturet gir anledning til operatørinngang og kontroll. Fremstillingen av borehullets trasé kan trykkes eller lagres for fremtidig bruk. . Anordninger for å utføre disse funksjoner er kjent, og er ikke illustrert i tegningene.

Målesondens seksjoner 22, 23 har sylindriske, trykkfaste hus. Eftergivende sentreringsstykker 31 på utsiden av huset er i kontakt med innsiden av borehullets foring 21, og holder sondehusene i posisjon slik at deres lengdeakse i hovedsak faller sammen med borehullets. Sondens nedre seksjon 23 har sitt hus delt i to deler, 32, 33. Kabelen 24 er festet til øvre ende av delen 32 som inneholder akselerometerne X', Y'. Husdelen 33 av sondeseksjonen 23 har sentreringsstykkene 31 og er lang nok til å holdes i linje med borehullet. Husdelene 32, 33 er forbundet med en hvirvel (ikke vist) som tillater delen 32 å rotere fritt i forhold til delen 33 og å opprettholde den ønskede innstilling med sondeseksjonen 22.

Oppmålingen av- borehullet er utført ved at sonden er ført gjennom hullet fra ende til ende, i den ene eller den andre retning, mens data blir samlet og behandlet. Oppmålingen kan utføres mens sonden er senket ned i borehullet eller mens den heises opp fra bunnen. En kan forbedre presisjonen ved å samle data i begge retninger.og å benytte gjennomsnittet av målingene.

Borehullets asimut refereres til utenverdenen ved å

etablere en utgangsasimut -for. sonden ved overflaten. Sonden kan f.eks. rettes inn med et fast merke, og retningen bekreftes med et landmålingsinstrument 35.

Fig. 2 illustrerer skjematisk akselerometere og signal-kretser i sonden. Øvre sondeseksjon inneholder X, Y og Z akselerometere som har analoge signaler ax, a^ og az. Nedre sondeseksjon 23 har X', Y' og Z' med analogsignaler ax', a^' og

Kraft'fra kraftkilden 37 på- overflaten, er. forbundet gjennom, heisekabelen 25 med kraftforsyningsenheten 38 inne i sonden.

De analoge akselerometersignaler er forbundet med "sample and hold"-kretsene 39, 39' og er multiplekset gjennom analog- til .digital-omformere 40, 40' til signalkontrollen 41 hvor igjennom, de er overført til overflaten. Signalkontrollkretsen 41 skaffer tidskontroll for "sample and hold"-kretsene 39-, 39' og A/D-omformerne 40 og 40'. Signaler fra kabellengde-transduseren 28 er sammenholdt med akselerometersignalene for å identifisere det punkt i borehullet hvor hvert sett målinger blir tatt.

En mulig.feilkilde i oppmålingen kan minimaliseres ved å legge inn temperaturfølere 42, 42' i hver sondeseksjon sammen med temperaturkontroller 43, 43', og dermed holde temperaturen i følsomme elementer innen ønskede grenser. Stikkprøver av analoge temperatursignaler t og t' blir sendt til overflaten sammen med akselerasjonssignalene. Temperatursignalene er benyttet i temperaturkompensasjonskretsen- 26' for videre å minimalisere temperaturfeil.

Sondeseksjonene 22 og 23 må være lange nok til å opprettholde retning mellom seksjonsaksene og b<p>rehullsaksen. Maksi- mumslengden begrenses av minste bøyeradius i borehullets foring. Innenfor disse grenser er en typisk sondeseksjon mellom 6 og 60 meter lang.. Avstanden mellom akselerometerparene bør være minst 3 til 5 meter. En typisk sonde er mellom 15<p>g 50 meter lang.

Fig. 3 -: 12'illustrerer de geometriske forhold som ligger til grunn for utledningen av.borehullets, trasé f ra de to akselerometerpars gravitasjonskomponentsignaler. Fig. 13 viser noen av forholdene i diagramform. Nedenfor er en tabell over symboler og' terminologi brukt i tegningene og den følgende diskusjon.

Fig. 3 er et tredimensjonalt diagram i et rektangulært, koordinatsystem MEG med origo ved referanse-grunn 0. Borehullets kurve C strekker seg nedover under den nordostlige kvadrant. Kurven C er borehullets projeksjon på jordoverflaten.

Koordinatene NE. beskriver et horisontalt plan ved jordoverflaten.

G strekker seg nedover i rett vinkel med grunnplanet og representerer gravitasjonsretningen. Sirklene Cnog Cn' representerer. enhetssirkler med sentra på borehullets kurve ved 0 n og J 0 n'. Sirklenes plan er vinkelrett på borehullets'kurve og ligger en distanse i fra hverandre. Denne avstand er lik avstanden mellom.akselerometerparene i målesonden. Det er antatt at borehullets kurve mellom 0 n og " 0 r. 1 beskriver en sirkelbue med radius r n om et senter Q n , fig J. 4.

Målesonden er ført gjennom borehullet,, og målinger er tatt fra de to akselerometerpar ved suksessive posisjoner med mellomrom l, som er lik avstanden mellom akselerometerpar. Som forklart nedenfor kan borehullets inklinasjon ved hver akselero-.meterposisjon og endringen i asimutvinkel mellom posisjonene bestemmes fra akselerometersignalene. Hvis målingene begynner ved grunhreferanse 0, og asimut er kjent ved dette punkt, kan asimut ved ethvert punkt langs borehullet finnes ved å addere økningene fra punkt til punkt. Målingene kan begynne ved referansegrunn 0 og fortsette .til bunnen av borehullet, eller de kan begynne ved bunnen og fortsette opp til referansegrunn.

I sist.e tilfelle kan ikke borehullets asimut ved de enkelte målepunkter bestemmes før oppmålingen er ferdig, og alle asimutmålinger kan summeres, opp med asimut ved grunnreferanse.

Inklinasjon- og asimutvinkler samt distansen langs borehullet kan brukes til å identifisere hvert punkt i borehullet i det rektangulære koordinatsystem NEG.

Akselerasjonssignalene ax og a^fra et par ortogonale akselerometere bestemmer inklinasjonen I av akselerometernes plan samt -orienteringsvinkelen mellom enhetssirkelens zenit og den følsomme akse av X-akselerometer. I fig. 6 er enhets-sirkel C. horisontal, og Cner tippet om diameteren jn, ~jn>

Fig. 7 er en videre detalj av fig. 6, hvor en ser vinkelrett

på vektoren X . Det kan sees at

■ n

Siden akselerometersignalene a og a er kjent, kan både

n n

'tø og I- bestemmes. Disse beregninger er gjort for enhets-sirklene Cn og CR'. Fra. disse opplysninger samt den antagelse at borehullet følger en sirkelbue mellom posisjonene n og n<1>kan endringen i asimut fra n til n' også bestemmes.

Mer spesielt,

Dette gir borehullets inklinasjon ved 0n. Inklinasjonen ved

0n1 er beregnet på samme'måte. Dette er representert ved trinn 43, (fig. 13).

I fig. 8 er vist tre konsentriske sirkler:

Sirkelen CH er -horisontal eller parallell med jordoverflaten.

Sirkelen C er rettvinklet méd borehullet ved 0 , har zenit Z

n n n

og er tippet i forhold til C om en akse definert ved j og~jn-Sirkelen Cn<1>er perpendikulær med borehullet ved n<1>, har zenit Zn', og J er funnet ved å rotere' sirkelen C n om V n og 3 -V nmed en vinkel 26. Sirkel C skjærer sirkelen CT7 ved j ' og --j„1 . Vendepunktet på Cner- 90 fra Vnog ~Vn. I samsvar med vinkel-rotasjonen 20 er punktet Tnpå CR flyttet til'-U på Cn 1 .

Således er både T og U. 90° fra V . På fig. 8 er a vinkelen

mellom Z og T„, og 6 vinkelen.mellom Z ' og U '.

n-n 3 n^n

Fig-. 10 viser sirklene C og .C .' lagt over hverandre, mens.

en ser langs aksen av borehullet..

I fig. 8 og 10 kan en se.at

Derfor zenitforskyvningen

(etter rotering av den rette vinkel /Zn0jn i klokke.retning med /y)

n = a - o

Det sfæriske triangel i fig. 9 ligger på, høyre side av sirklene i fig. 8. I dette triangel:

sin a sin I n .= sin In' (sin a cos, y - cos a sin y) sin a (sin I - sin I cos y) = -cos a sin y sin In'

Derfor:

Da y - ^-w^1 er'alle kvantitetene på. høyre side av ligningen kjent fra de fire akselerometersignalene , og tan a og a kan beregnes.

■Også med referanse til det sfæriske triangel i fig. 9, kan bøyningsvinkelen 3.beregnes som følger ved bruk; av loven om sfæriske triangler:

Da alle kvantitetene på høyre side av ligningen er kjent,

kan vinkelen 3 beregnes.

De tre kvantitetene 5 , a og B, trinn 44, (fig.. 13) er kjent.

Den geometriske betydning- av a, som er retningsvinkel for nedre sondesentrum 0 1 når.en ser ned langs borehullets tangent ved øvre sondesentrum 0 , er illustrert i fig. 5. Bøyevinkelen 23 er illustrert i figurene 3 og 4, og viser hvor meget borehullets tverrsnitt Cn<1>har svingt i forhold til tverrsnittet Cfl.

Posisjonen av vektorene i, j og k (fig. 3 og 8), kan for-bindes med suksessive sirkler ved koordinat-transformasjons-•matriser som følger:

Matrisen M er, allerede funnet i en tidligere måling og utregning. Det er nødvendig bare å utlede matrisen M<1>. Basert på tre-sirkel-billedet (fig. 8) er uttrykket for vektorene

(U , V , k ') uttrykt ved (i ', j ', k ):

.. n n' nJn'Jnn

Koordinat-transformasjonen M , som forbinder de to vektorene (in, jn, kn). og (<i>n',<j>n', kn' ) i fig. 8 er funnet via symbolene"(Un, V , kn).

Dette betyr at koordinat-transformeringsmatrisen Mn(trinn 45, fig. 13) kan konstrueres: I praksis vil prosessoren lagre koordiriat-transformeringsmatrisen fra tidligere lokale koordinater (i, j,k) i det globale koordinatsystem NEG. Det betyr at . datamaskinen allerede kjenner matrisen'M, hvor

For å oppdatere trans formas jonsmatrisen Mntil Mn+]_> som transformerer de lokale koordinatene (i n 1, j J n , k n1) til det globale.koordinatsystemet NEG, beregnes, matriseproduktet

Se fig. 13, trinn 46.

I fig. 11, når en ser langs borehullet i retningen av vektor +kfi, (fig. 3, 4 og 5), antas det at borehullet fra 0n til 0 ' har en retning i klokkeretningen an grader fra zenit Z';

og at borehullet bøyes langs en sirkellinje gjennom en bue 2Bn-

Hvis i er borehullets lengde fra 0 til 0 ', kan den lokale posisjonsvektor 0n0n1 fra 0n til 0n' (trinn 47, fig. 13) uttrykkes

For å skrive kolonnevektoren 0n0n' i■NEG-koordinatsystemet:

hvor 00n er lagret fra tidligere utregninger. Posisjonen av 0n1 i forhold til grunnreferanse 0 er således bestemt.

Med vektoren 00^ pekende mot posisjon 0n' kan asimut An1 (se fig. 3) uttrykkes:

hvor (Nn', En<1>, Gn') er koordinatene for vektoren 0Qni NEG-systemet med grunnen 5 som referanse (trinn 49, fig. 13).

Utledningen av borehullets trasé fra gravitasjonsvektor-signålene blir fortrinnsvis utført av en programmert digital-prosessor. Figurene 14 og 15 er skjematiske kart som illustrerer utledningen av en fremstilling av borehullstraséen i NEG-koordinater. Illustrasjonene og beskrivelsen går ut fra at akselerometersignalene. er fra målinger tatt. med mellomrom langs borehullet.

De skalare innganger til.fig. 14' er de digitale gravita-sjons-vektorsignalene a , a ■ og a ' ,' a ' . Hver blokk i diagrammet forteller algebraisk eller i ord hvilken funksjon

■ som utføres. Programmet vil bli beskrevet med generelle uttrykk og referert til visse geometriske forklaringer gitt ovenfor.

I trinn 50 blir a og a^, kombinert med gravitasjonen g,

og en arcsin-funksjon'blir benyttet i trinn 51 til å finne inklinasjonsvinkelen I for en posisjon i borehullet. Likeledes, i trinnene 52 og 53 blir a ' og a y' benyttet til å utlede I<1>, som er inklinasjonsvinkelen ved det annet punkt i borehullet. I trinn 54 blir forholdet a^ til a^tatt; og i trinn'55 gir are tangens et videre mål for vinkelen.co, se fig. 3, 6 og 8. På

lignende måte blir a 1 - og -a ' , kombinert ved trinnene 56, 57

x y

for å gi et signal som representerer vinkelen in' . Ved trinn 58 gir differansen w-to' vinkelen y, som er forskyvningen i zenit mellom etterfølgende posisjoner langs borehullet, se fig. 10. Inklinasjonsvinklene i, I<1>og zenit-forskyvningsvinkelen y blir kombinert i trinnene 60 og 61 for å beregne vinkelen a som representerer borehullets kurs mellom suksessive posisjoner.

I trinnene 62 og 63 blir a kombinert med inklinasjonsvinklene

I og 1<1>samt forskyvningsvinkelen y til å utlede bøynings-vinkelen 3.

Tallstørrelsene a, 3, Y og I gir inngang for det matrise/- vektorprogrammet som er .illustrert skjematisk i fig. 15. I tegnsystemet som er brukt i fig. 15 representerer M et borehulls lokale koordinat-transformasjonsmatrise fra (i, j, k)' n<1>til (i, j, k)n, og M 1 er den globale koordinat-transformasjonsmatrise fra (i, j, k)' ' til(N, E, G).

Det opprinnelige asimut Aq for sonden.blir bestemt ved et. landmålingsinstrument 35, og denne informasjon blir gitt som input til systemet gjennom tastaturet 30<1>. Ved trinn 70 er startposisjonen for sonden definert av en global matrise MQ(Ao, IQ Formen av matrisen M er antydet i fotnoten i fig. 15. For første måleposisjon, eller n=0, er matrisen Mq fra trinnet 70 forbundet gjennom gaten 61 med matrise-multiplikatoren 12.

Vinklene a og y blir subtrahert ved trinnet 73 for å gi vinkelen 6 som videre blir kombinert med a og 3 i trinn 74 til å gi matrisen Mnsom har en form som antydet i fotnoten jti til fig. 15. Matrisen Mn blir multiplisert med matrise Mnved 75,. og gir en transformert global matrise Mn_]_ for nedre posisjon langs borehullet. Denne matrise blir forsinket ved trinn 76 og kobles gjennom porten 77 til matrise-multiplikatoren 72 når n er 1 eller større, og blir til Mnfor etterfølgende måling.

og a blir kombinert i trinn 78 til å gi vektoren 0 0

r ^ nn som blir multiplisert med matrisen Mni trinn 72, se fig. 11 og 12. Produktet av denne multiplikasjon °n0n<1>blir forbundet med

en vektor-addisjonsenhet 80 hvor det blir summert med NEG-koordinatene for punktet '0 . Ved det første målested (borehullet ved jordoverflaten), er disse koordinatene 000. Resultatet av vektor-addisjonen er det sett NEG—koordinater som representerer et punkt- på borehullet. Dette resultat blir også ført eller forbundet gjennom en forsinkerkrets (unit delayor)

ved trinn 81, som inngang til vektor-addisjonsenheten 80 for neste måleposisjon. De suksessive sett av NEG-koordinater utviklet fra suksessive akselerometermålinger gir en fremstilling av borehullets trasé.

Det beskrevne oppmålingsinstrument, som benytter serv<p->akselerometere, gir pålitelige resultater så lenge borehullet ikke er innenfor ca. 1 grad fra sann vertikal eller horisontal retning. Under sådanne forhold bør akselerometermålingene suppleres med andre målinger av borehullets trasé.

Claims (14)

1. Borehull^oppmålingsapparat som omfatter en målesonde med en akselerometeranordning til å generere gravitasjonsbaserte signaler, karakterisert ved at den følsomme sonde inkluderer et første par akselerometere hvis følsomme akser danner et første plan; et annet par akselerometere hvis følsomme akser danner et annen plan; en anordning som bærer begge akselerometerpar for å føres gjennom borehullet med akselerometerplanene i avstand fra hverandre og med vinkel-innretningen mellom de to akselerometerpar om borehullsaksen konstant i forhold til hverandre; en anordning, for å utlede fra hvert akselerometer et signal som representerer gravitasjonskomponenten langs hvert akselerometers følsomme akse.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den følsomme sonde inneholder en anordning for å utlede fra akselerometersignalene, i posisjoner, med mellomrom langs borehullet, et signal som representerer borehullets inklina-sjonsvinkel ved hver posisjon; og en anordning for å utlede fra akselerometersignalene et signal som representerer en endring i borehullets asimutvinkel mellom posisjonene.

3. Apparat ifølge, krav 1, karakterisert ved at den følsomme sonde inneholder en anordning for å utlede et signal som representerer hver posisjons avstand fra en gitt referanse; og en anordning for å utlede fra akselerometer-og distansesignalene borehullets posisjons-koordinater i forhold til nevnte referanse.

4.. Borehulls-oppmålingsapparat. som omfatter en målesonde som kan føres gjennom borehullet, og hvor sonden har en akselerometeranordning som genererer gravitasjonsbaserte signaler, karakterisert ved at sonden omfatter en første seksjon med en akse langs borehullets akse, en annen seksjon plassert i avstand fra første seksjon og med en akse langs borehullets akse; en anordning som forbinder de to seksjoner og holder dem i fast avstand fra hverandre, hvor forbindelsen er fleksibel så den bøyer seg langs borehullets akse når. første og annen seksjon skifter posisjon i forhold til hverandre som følge av endret inklinasjon og/eller' asimut mens den motvirker rotasjon av en seksjon i forhold til den annen om borehullsaksen, og opprettholder vinkelinnretning mellom» seksjonene; et første aks-elerometérpar i nevnte første seksjon, med sine følsomme akser i rett vinkel så de danner et måleplan på tvers av borehullets akse; et annet par akselerometere i nevnte annen seksjon, med sine følsomme akser i rett vinkel så de danner et måleplan i rett vinkel med borehullets akse; og en anordning, for å utlede fra hvert akselerometer et signal som representerer gravitasjonskomponenten langs den følsomme akse for akselerometeret.

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at når. målesonden er rettet inn, ligger den følsomme akse av hvert akselerometer av første par i samme plan som den følsomme ;akse av annet pars tilsvarende akselerometer.

6. Apparat ifølge krav. 4, karakterisert ved at. målesonden omfatter et tredje akselerometer i hver seksjon med sin følsomme akse langs sondeseksjonens akse.

7. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at målesonden omfatter ett hus for hver seksjon, og en anordning for å sentrere husene i borehullet.

8. Apparat ifølge krav 7, karakterisert ved at sondehusene er fri til å rotere i borehullet..

9. Apparat ifølge krav 7 , karakterisert ved at anordningen som forbinder seksjonene er et koblingsstykke festet med en ende til hvert av seksjonshusene, hvilket, koblingsstykke har en akse som følger borehullets, og koblingsstykket er' stivt med hensyn til dreining om sin egen akse og fleksibelt med hensyn til bøyning langs borehullets akse når seksjons husene endrer posisjon i forhold til hverandre i forskjellige posisjoner langs borehullet.

10. Apparat ifølge krav.4, karakterisert ved at målesonden omfatter en anordning for å utlede fra akselerometersignalene. en fremstilling av borehullets trasé.,

11. Fremgangsmåte for oppmåling av et'borehull, hvor en målesonde blir ført gjennom borehullet for å samle gravitasjonsbaserte signaler, karakterisert ved disse trinn: måling av jordgravitasjonens akselerasjon langs forskjellige akser ved suksessive punktpar langs borehullet, hvor aksene ved hvert punkt av et par har et kjent forhold; generering av signaler som -representerer den nevnte akselerasjon; måling av distansen langs borehullet for de nevnte punkter; og fra akselerasjons- og distansesignalene utledning av en fremstilling av borehullets trasé.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at de ortogonale akser ved hvert punkt beskriver et plan i rett .vinkel med borehullets akse.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at fremstillingen av borehullets trasé blir uttrykt som koordinater i forhold til et referansepunkt. .

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at to sett akselerometere med innbyrdes avstand blir ført gjennom borehullet, og suksessive målinger'blir tatt ved sampling av signaler fra akselerometerne.