NO820063L - Apparat for oppmaaling av borehull - Google Patents

Description

Oppfinnelsen dreier seg om området borehull-oppmålingsinstrumenter, nærmere bestemt om borehull-oppmålingsinstrumenter med sonder som benytter treghetsopererte referanseinnretninger såsom akselerometere.

Oppmåling av borehull, som de som blir brukt i geologiske undersøkelser eller oppmålinger, gruvedrift og oljebrønnboring, krever nøyaktig bestemmelse av borehullenes asimut og elevasjons-koordinater for at en nøyaktig kartlegging av borehullets retning og dybde skal kunne utføres. Oppmåling av borehull blir ofte utført med et instrument eller en sonde som beveger seg gjennom hullet og måler inklinasjon og asimutvinkler ved suksessive punkter. Inklinasjonen, dvs. 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, f.

eks. nord, kan måles med et magnet- eller gyroskopkompass.

Disse vinkler, sammen med distansen i borehullets lengderet-ning blir brukt til å bestemme koordinatene av punkter langs borehullet i forhold til et referansepunkt på jordoverflaten.

Forskjellige metoder har tidligere vært brukt i forbindelse med borehull-oppmåling, deriblant bruk av magnetometere, gyroskoper og akselerometere. For eksempel, kan en pendel for måling av inklinasjonen utformes som et liniært servo-akselerometer som er følsomt overfor jordgravitasjonen. Det er til-gjengelig servoakselerometere som er små, solide og nøyaktige. Nøyaktig måling av asimut kan imidlertid være temmelig vanske-lig. Magnetkompasser og andre innretninger som reagerer på jordens magnetfelt er gjenstand for feil forårsaket av magne-tiske uregelmessigheter i jorden. Gyroskopkompasset har også flere ulemper, som størrelse, lagerslitasje, følsomhet for støt, drift og presesjonsfeil, samt kravet til lang innstillingstid for stabilisering når en måling utføres. En følge av dette er at borehull-oppmålingsinstrumenter som benytter gyroskoper blir kostbare og kompliserte, samtidig som de krever sonder med stor diameter.

Et eksempel på en annen løsning er gitt i norsk patent-søknad nr. 81 3568, hvor en sonde med to seksjoner forbundet ved et torsjonsstivt koblingsstykke har en akselerometerpakke i hyer sonde. Disse benyttes til å utlede borehullets relative helning og asimut mens sonden føres ned gjennom borehullet. Denne tilnærming har en betydelig fordel over tidligere metoder for borehull-oppmåling i hurtighet og presisjon, og den ytterligere fordel at den ikke benytter et kompass for asimutmåling. Videre, fordi den benytter akselerometere, kan sonden ha et hus med relativt liten diameter, og er betydelig solidere. Denne fremgangsmåten har imidlertid den ulempe at den ikke kan bestemme asimut når borehullets retning er nær horisontal.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å til-veiebringe et borehull-oppmålingsapparat med en sonde bestående av en første og en annen seksjon, arrangert for å settes inn i og føres gjennom et borehull. Første seksjon er fleksibelt forbundet med annen seksjon sammen med en innretning som måler vinkelen mellom første og annen sondeseksjon ved det fleksible forbindingspunkt. Borehull-oppmålingsapparatet inneholder en signalprosessor, følsom for vinkelsignalene, for å frembringe en indikasjon av borehullets retning.

En videre hensikt med oppfinnelsen er å fremskaffe et borehull-oppmålingsapparat som omfatter en sonde med en første og en annen seksjon arrangert for å.settes inn i og føres gjennom et borehull, med et forbindingspunkt som forbinder første seksjon fleksibelt til annen sondeseksjon, hvor et akselerometer-sett er montert i første sondeseksjon, og hvor en vinkelmåle-enhet er installert for å måle vinkelen mellom første og annen sondeseksjons lengdeakser. Oppmålingsapparatet omfatter også en signalprosessor som ut fra akselerometersignalene frembringer et signal som representerer første sondeseksjons inklinasjon i borehullet, og som fra vinkelmålingsenheten frembringer signaler som representerer første sondes inklinasjon i forhold til annen sonde og annen sondes asimut i forhold til første sonde og som også inneholder midler for å generere et horisontal-komponentsignal som representerer sinus til kombinasjonen av inklinasjonsvinkelen og inklinasjonsvinkelen av annen sonde i forhold til første sonde og for å generere signaler som representerer sinus og cosinus av asimutvinkelen mellom første og annen sondeseksjon. I tillegg er prosessoren følsom overfor horisontal-komponentsignalet og cosinus til asimutsignalet for å frembringe en horisontal projeksjon som representerer den inkrementelle projeksjon av borehullet langs en forutbestemt retning som sann nord, og er følsom for horisontal-komponent- signalet og sinus til asimutsignalet for å frembringe et signal som representerer den inkrementene projeksjon av borehullet langs en annen forutbestemt retning som øst.

En ytterligere hensikt med oppfinnelsen er å oppnå et borehull-oppmålingsapparat som omfatter en sonde med en første og en annen seksjon arrangert for å settes inn i og føres gjennom et borehull, hvor seksjonene er forbundet gjennom et fleksibelt koblingsstykke, hvor første sondeseksjon inneholder et antall akselerometere, og hvor sonden omfatter midler for å måle vinkelen mellom første og annen sondeseksjon. Apparatet omfatter også en gruppe signalbearbeidingskretser forbundet med utgangen av hvert akselerometer, og en multi-plekserkrets inne i sonden er operativt forbundet med vinkel-målingsutstyret og signalbearbeidingskretsene med en analog/- digital-omformerkrets forbundet med utgangen av multiplekserkretsen og en serieomformer-krets operativt forbundet med utgangen av analog/digital-omformerkretsen med en datatransmisjons-linje forbundet med utgangen av serie-omformerkretsen. En logikk-krets inne i sonden er forbundet med multiplekserkretsen, analog/digital-omformerkretsen og serieomformerkretsen. Logikk-kretsens effekt er å forårsake at multiplekserkretsen multiplekser akselerometernes utgangssignaler og vinkelsignalene, samt å forårsake at analog/digital-omformerkretsen omformer de multipleksede akselerometer-utgangssignaler og vinkelsignaler til digital form. Serieomformer-kretsens oppgave er å koble de digitale akselerometer-utgangssignaler og vinkelsignaler til data-trahsmisjonskabelen. En datamottaker utenfor borehullet er operativt forbundet med data-transmisjonskabelen for å motta de digitale signaler fra sonden.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å gi et borehull-oppmålingsapparat som omfatter en sonde med en første'og en annen seksjon fleksibelt forbundet med hverandre gjennom en koblingsenhet, hvor koblingsenheten inneholder en vinkelmålings-enhet med en'gruppe strekkmålere for å frembringe signaler som representerer vinkelen mellom første og annen sondeseksjon ved koblingsenheten.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningene, hvor: .Fig. 1 er en illustrasjon av et apparat som benytter opp finnelsen, omfattende et snitt gjennom et borehull og viser en sonde som brukes med borehull-oppmålingsapparatet, Fig. 2 er en partiell lengdesnittstegning av en sondeseksjon, og illustrerer et arrangement av akselerometere inne i sonden; Fig. 3 er en lengdesnittstegning av en koblingsenhet for sammenkobling av to sondeseksjoner; Fig. 4 er en lengdesnittstegning av en sentreringsmekanisme for bruk med sonden: Fig. 5 er en lengdesnittstegning som viser en alternativ koblingsenhet som benytter en fleksibel stav med strekklapper; Fig. 6 er et skjematisk diagram av kretsen som benyttes med det strekklapp-arrangement som er vist i fig. 5; Fig. 7 er et geometrisk diagram som representerer orien-teringen av akselerometrene i en sondeseksjon; Fig. 8 er et geometrisk diagram som representerer den vertikale orientering av borehull-oppmålingsapparatet i forhold til jordoverflaten eller den horisontale akse; Fig. 9 er et geometrisk diagram som illustrerer den horisontale orientering av borehull-oppmålingsapparatet i forhold til asimut; og Fig. 10 er et blokkdiagram av et signalbehandlingssystem for å behandle signalene fra sonden til å gi en representasjon av borehullets retning, inkl. inklinasjon og asimut. I fig. 1 er det illustrert et representativt miljø for den foretrukne utførelse av oppfinnelsen. Nedover fra overflaten 10 strekker seg et borehull, generelt indikert ved 12, som er foret med et antall borehull-foringsrør 14, 15 og 16 som er vanlig praksis i industrien. Ved punkt 17, hvor borehullet 12 går ned i jorden 10 er det vist et innføringsrør 18 som er forbundet med det første borehull-foringsrør 14. I borehullet 12 er innsatt en sonde som skal føres gjennom borehullet. Sonden omfatter de tre sondeseksjoner 20, 22 og 24 som er forbundet med de torsjonsstive, fleksible koblingsenheter 26 og 28. Eksempler på koblingsenheter som passer for sonden er vist i fig. 3 og 5. Første sondeseksjon 20 er forbundet med en kabelvinde 30 ved hjelp av kabelen 32 som går over en trinse 33 over jordoverflaten. Kabelen 32 tjener til å senke sonden ned i borehullet 12, og i tillegg gir den et medium for å overføre data fra sonden til en signalprosessor 34 over en kabel 36 fra kabelvinden 30. En annen transmisjonslinje 37

er forbundet mellom trinsen 33 og signalprosessoren 34 for å gi en indikasjon av lengden av kabel som er ført ned i borehullet 12. Til innføringsrøret 18 et festet en transitt-innretning 38 som kan benyttes til å bestemme borehullets utgangsasimut i forhold til en retning som sann nord. I tillegg kan borehullets inklinasjon eller helningsvinkel som indikert av innføringsrøret bestemmes med et vanlig nivelleringsinstrument som kan festes til transittinnretningen 38.

Som vist i fig. 2 er det inne i første sondeseksjon montert en triaksiell akselerometerenhet som består av de tre akselerometere 4 0, 42 og 44. Et passende akselerometer for denne anvendelse er et liniært servo-akselerometer av den typen som er beskrevet i US-patent 3 702 073. Det første akselerometer 40 er plassert inne i første sondeseksjon 20 med sin føl-somme akse eller z-akse parallell med sondeseksjonens lengdeakse. De to andre akselerometerne 42 og 44 er plassert med sine følsomme akser x og y i rett vinkel med z-aksen og i rett vinkel med hverandre. Følgelig, når sondeseksjon henger i en vertikal retning vil z-aksen bli perpendikulær i forhold til horisonten mens x- og y-aksene vil bli parallelle med horisonten.

I fig. 3 er illustrert i snitt form en utførelse av den fleksible koblingsenhet 26. Denne omfatter et arrangement med kule 45 og sokkel 46 for å forbinde første sondeseksjon 20 til annen sondeseksjon 22 for å tillate den annen sondeseksjon 22 å bevege seg i vinkel med første sondeseksjon 20. Kulen

45 er festet til sondeseksjonshuset med støtteenheten 47. Koblingsenheten omfatter også belgen 48, som i tillegg til å muliggjøre svingning av sondeseksjon 22 i forhold til' seksjon 20, også hindrer sondeseksjon 22 fra å rotere i forhold til sondeseksjon 20, slik at sondeseksjon 20 og sondeseksjon 22

er torsjonsmessig stive i forhold til hverandre. Den fleksible koblingsenhet 26 inneholder også et potensiometer 50 av "joystick"-typen, som omfatter en stang 49 forbundet med kulen 50. Dette gir et spenningssignal på linjene 52, som represen-

terer retning og mengde av vinkelbøying av annen sondeseksjon 22 i forhold til første sondeseksjon 20.

For å forbedre nøyaktigheten av de signalene som genereres av akselerometerne 40, 42 og 44 i første sondeseksjon og de signalene som genereres av de fleksible koblingsenheter 26 og 28, er øvre sondeseksjon 20 og nedre .sondeseksjon 24 utstyrt med sentreringsmekanismene 52, 54, 56 og 58 for å holde sondeseksjon 20 i sentrum av borehulls-foringsrøret som vist ved 14 og 16. Et detaljeksempel på sentreringsmekanismene 52, 54, 56 og 58 er vist i snitt-tegningen fig. 4. Sentreringsmekanismen omfatter to hjul 60 og 62 som er tilpasset for å rulle langs innsiden av borehull-foringsrørene 14 og 16. Hjulene 60 og 62 er montert på et par ben 63 og 64 ut fra sondeseksjonshuset 20 ved hjelp av en mekanisme som omfatter skyvearmene 65 og 66 under trykk fra utvidelsesfjæren 67. Skyvearmene 65 og 66 er festet til en teleskoptype støttestang ved dreiepunktet 70. Den andre enden av teleskopstangen 68 og benene 63 og 64 er drei-bart f.estet til støtte-basen 71. Skyvearmene 65 og 66 er festet til benene 63 og 64 ved dreiepunktene 72 og 73. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen.skulle imidlertid sentreringsmekanismen omfatte tre eller flere hjul plassert på ben med like mellomrom for å holde sonden 2 0 sentrert i borehull-foringsrøret. Mekanismen i fig. 4 er vist med bare to hjul for å lette forståelsen.

Siden hvert sentreringsben 63 og 64 må strekke seg en lik distanse fra sondeseksjonen som det annet ben, vil sonden bli lokalisert nøyaktig langs borehullets senterlinje. Derfor gir sentreringsmekanismen vist i fiq. 4 betydelige presisjons-fordeler over sentreringsmekanismer som benytter hjul med uavhengig fjæring. Utvidelsesfjæren 67 kan utformes slik at alle krefter som virker på et ben overvinnes av fjæren. Vekten av sondeseksjonen 2 0 eller kraften av kabelen 32 kan således ikke

■flytte sonden fra sentrum av borehullet. Hvis utvidelsesfjæren 67 ikke har tilstrekkelig styrke til å overvinne de krefter som virker på hjulene, kan disse krefter overvinne fjærkraften, og et ben vil skille seg fra borehullveggen og desentrere sonden. Med uavhengig fjæring kan selv den letteste kraft desentrere sonden i noen grad, og kan også forårsake at sonden oscillerer til og fra senterlinjen når kraften blir fjernet. Dette pro-

blem kan ikke oppstå hvor benene arbeider sammen, og hvor fjæren er slik konstruert at dens kraft er større enn summen av de krefter som virker på-ett enkelt ben.

Et alternativ til den mekanismen som er vist i.fig. 3 for

å måle vinkelen mellom to av sondeseksjonene er illustrert i fig. 5. I denne vinkelavlesningsmekanisme er et element 74, utformet som en firkantet fleksibel stav, festet til hver av de to sondeseksjonene 2 0 og 22. På hver side av staven er en halvleder-type strekklapp, her indikert ved 76, 78, 79 og 80. To strekklapper på baksiden av staven er ikke synlige i fig. 5, men deres relative posisjon er indikert ved referansene 79 og 80. Halvleder-strekklapper har en betydelig fordel over metall-strekklapper i denne anvendelse, da et stort signal kan genereres med en liten vinkelavbøyning, f.eks. 2 1/2 grader eller mindre. Dette kommer av at målefaktoren for en halvleder-strekklapp er 150, mot 2 for en metall-strekklapp. - Ved elektrisk sammenkobling av et par strekklapper på motsatte sider, som strekklappene 7 6 og 80, i en halv-brokrets som vist i fig. 6, genereres et spenningssignal som representerer vinkelavbøy-ningen av en sondeseksjon i forhold til en annen. Det andre par av strekklapper er sammenkoblet på samme måte. Som vist i det skjematiske diagram fig. 6 er strekklappen 76 forbundet med en spenningsforsyning, og strekklappen 80 på motsatt side av element 74 er forbundet i serie med strekklapp 76, med et spenningsuttak voutforbundet imellom. Med dette arrangement vil selv en differensiell endring på grunn av en vinkelavbøying mellom sondeseksjonene 20 og 24 generere en utgangsspenning V ,. Bøying på tvers av aksen blir kansellert ut, da strekk-out

lappene 76 og 8 0 på motsatte sider vil generere det samme signal for tverrakse-bøying. I tillegg vil denne forbindelsen kompensere for temperatureffekter og for alminnelig strekking eller sammenpressing av staven. De må forstås at i dette arrangement vil det fleksible element 74 erstatte kule- og sokkelarrange-mentet som vist i fig. 3 for mekanisk å forbinde første sondeseksjon 20 med annen sondeseksjon 22.

For å definere den geometriske forbindelse mellom borehullet 12 og utgangssignalene fra akselerometrene 40, 42 og 44 sammen med vinkelsignalene fra koblingsenhetene 26 og 28, refereres til de geometriske diagrammer som vist i fig. 7, 8 og 9. Defi-nisjonen av forbindingspunktvinklene. c og 9 er i forhold til akselerometeraksene x, y og z. e defineres som en vertikal vinkelendring i forhold til y-aksen, idet en antar at y-aksen ligger i det plan som beskrives av z-aksen og sann vertikal som indikert av linje 82 i fig. 7. På samme måte er vinkel 9 definert i forhold til x-aksen, idet en antar at x-aksen er horisontal. e-vinklene og de horisontale projeksjoner av 9-vinklene kan regnes som henholdsvis relative inklinasjons- og asimutvinkler, da de representerer relative endringer i inkli-. nasjon og asimut av en sondeseksjon i forhold til en annen

sondeseksjon. Sondens rullevinkel 4> som illustrert i fig. 7, representerer rotasjonen av sondeseksjonene 20, 22 og 24 i borehullet 12 som illustrert i fig. 7. I denne utforming av oppfinnelsen er sondevinklene e og 9 målt fra den foregående sondeseksjon, og er direkte mål av vinklene mellom to sonde-seks joner, som sondeseksjon 20 og sondeseksjon 22. i tabell I nedenfor er definert de forskjellige symboler benyttet i beskrivelsen av denne oppfinnelse.

P^2~Potensiometerutgang proporsjonal med vinkel langs x

akselerometer ved annet forbindingspunkt

P ^ - Potensiometerutgang proporsjonal med vinkel langs y

akselerometer ved første forbindingspunkt

P^2~Potensiometerutgang proporsjonal med vinkel langs y akselerometer ved annet forbindingpunkt

Ligning (1) nedenfor definerer inklinasjonsvinkelen I uttrykt ved akselerometerutgangene ax, a og az>

Da rullevinkelen $ i denne utforming av oppfinnelsen ikke blir mekanisk styrt i borehullet, vil den vertikale komponent av gravitasjonen vinkelrett på sondens lengdeakse bli en kombinasjon av x- og y-akselerometermålingene. Hvis x-akselero-meteret 40 ér horisontalt, vil I bli lik tan (a y /a z) , som det fremgår av illustrasjonen i fig. 7. Ligning (1) definerer I i alminnelighet.

En omforming av akselerometer-signalene og vinkelsignalene til overflate-koordinater vil først bli forklart med referanse til det enkle tilfelle hvor asimut A er lik 0^og 0 ? som begge er lik 0. Som det fremgår av fig. 8 kan den horisontale projeksjon av sonden på jordoverflaten, om en antar at overflaten er flat, brytes ned i tre segmenter, ett for hver sondeseksjon. De horisontale komponenter for hver sonde N , og N2er:

Ligningene (2), (3) og (4) ovenfor kan betraktes som horisontale projeksjoner fordi de representerer projeksjonene av sondeseksjonene 20, 22 og 24 på overflaten.

På samme måte kan dybdeprojeksjonen for hver sondeseksjon representeres som:

For det alminnelige tilfelle, hvor asimutvinkelen ikke er lik 0, er retningslengden N av hele sonden modifisert med cosinus til asimutvinkelen A på følgende måte:

hvor INL er den "i1 te" målingen i en serie av målinger mens sonden blir ført gjennom borehullet i enhetlige multipler av sondelengden. I ligningene (8) og (9) ovenfor, legg merke til at blir dividert med sinus I, og 02blir dividert med sinus til I pluss e^. Dette er for å kompensere for inklina-sjonens virkning på asimut-avlesningen som illustrert i fig. 9.

Et mål for øst-retning E eller asimut er gitt av ligning (10) nedenfor:

Retningsmålingene i ligningene (9) og (10) er resultater av direkte avlesning av instrumenter i sonden for hver sondelengde den blir ført ned i borehullet. Det er mulig å arrangere for bruk av flere sondeseksjoner ved å legge inn flere ledd i ligningene ovenfor.

Operasjonen av borehull-oppmålingsapparatet er beskrevet med referanse til første måling, som blir utført med første sondeseksjon 20 startet i innføringsrøret 18 som illustrert i tegningenes fig. 1. Hver etterfølgende måling eller avles- ninger fra akselerometrene og vinkelforbindelsene blir utført etter at sonden har avansert med 2/3 av total sondelengde, slik at den første seksjon 20, som inneholder akselerometrene 40., 42 og 44, vil dekke den samme seksjon av borehullrøret som ble dekket av tredje sondeseksjon 24 ved den forutgående måling.

Beregning av asimutvinklene 0^og*02kan legges sammen med tidligere målte vinkler uten å hoppe over målinger. Ligningene (11), (12), (13) og (14) nedenfor representerer utregningen av inkrementene av sondeseksjonene 20, 22 og 24's projeksjon i retning nord og retning øst, såvel som dybde og kabellengde ført ut når sonden er i innføringsrøret 18.

Neste skritt i prosessen for oppmåling av borehullet er å føre sonden ned i borehullet med 2/3 av dens lengde, slik at første sondeseksjon 20 blir i samme posisjon som tredje sondeseksjon 24 var i den forutgående måling. Asimutvinkelen for annen måling er definert ved ligning (15) nedenfor:

Siden akselerometrene 40, 42 og 44 inne i første sondeseksjon. 20 kan benyttes til direkte måling av inklinasjonen I, er det ikke nødvendig å regne ut 1^= 1^+ e + e^, men det kan gjøres som en ytterligere sjekk av nøyaktigheten. Neste inkrement av sondens forflytning gjennom borehullet under jorden beregnes ved hjelp av formlene (16), (17), (18) og (19) nedenfor: .

For tredje måling er asimutvinkelen A^definert igjen ved ligning (20):

og tredje inkrement av sondens forflytning gjennom borehullet • utregnes ved bruk av ligningene (21), (22), (23) og (24) som vist nedenfor:

Den alminnelige form for hvert skritt i borehull-målings-prosedyren er definert ved ligningene (25), (26), (27) og (28) nedenfor:

Ovenstående eksempler på borehull-oppmåling ble beskrevet uten å ta hensyn til mulig retasjon av sonden inne i borehullet, som definert ved vinkelen §. Sondens rullevinkel <j> kan bestemmes ut fra x-akselerometer 42 og y-akselerometer 44 i første sondeseksjon 20 ved hjelp av det følgende forhold:

Virkelig verdi av (f) i grader kommer an på polariteten av utgangssignalene fra x-akselerometer 42 og y-akselerometer 44 i henhold til tabell II nedenfor:

Etter å ha bestemt sondens rulle- eller rotasjonsvihkel <{> ved hjelp av forholdene vist i tabell II, kan vinkelsignalene fra koblingsenhetene kompenseres for rotasjon slik at endringen i sondevinkelens inklinasjon og endringen i sondevinkelens asimuth, henholdsvis e og 8, representerer virkelige endringer i inklinasjon og asimut. Dette oppnås ved å benytte forholdene gitt i ligningene (30) og (31) nedenfor:

Operasjonen av borehull-oppmålingsapparatet som beskrevet ovenfor går ut fra at sonden startet ved toppen av borehullet: Den fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor kunne imidlertid like godt benyttes om sonden ble ført ned til bunnen av borehullet og at oppmålingen blé utført fra bunn til topp. I dette tilfelle ville det imidlertid bli nødvendig å regne ut virkelige verdier for N^, E^og D^etter at sonden nådde frem til innføringsrøret, slik at utgangs-asimatvinkel AQ kunne bestemmes.

Fig. 10 illustrerer i blokkdiagramform et signalbehandlingssystem for å generere signaler som representerer retningen av borehullet ut fra akselerometrene 4 0, 42 og 44 og vinkelsignalene e^, e2°9S]_ ocJ ®2fra forbindingsenhetene 26 og 28. Som det fremgår av fig. 10 blir vinkelsignalene e^, z^, 6-^ og

82overført over linjene 82, 84, 86 og 88 til en multiplekser-kréts 90. Akselerometer-utgangssignalene a^, a^ og az blir sendt over linjene 92, 94 og 96, henholdsvis til filterkretsene 98, 100 og 102. Utgangene av filterkretsene 98, 100 og 102

blir så sendt over linjene 104, 106 og 108 til sample and hold-kretsene 110, 112 og 114 som er forbundet med multiplekseren 90 over linjene 116, 118 og 120. Utgangen av multiplekseren 90 blir sendt til en analog/digital-omsetningskrets ved hjelp av linjene 124, og det resulterende digital-signal fra analog/- digital-omsetningskretsen 122 blir overført til en serie-omformerkrets 126 ved hjelp av linje 128. Til utgangen av serie-omformerkretsen er forbundet en data-transmisjonskabel 130 som er en del av kabel 32 vist i fig. 1. I den foretrukne utførelse av oppfinnelsen, er de forskjellige kretselementer lagt inn i sonden. Dette gjelder filterkretsene 98, 100 og 102, sample and hold-kretsene 110, 112 og 114, multiplekser-krets 90, analog/digital-omsetningskretsen 122 og serie-omformerkretsen 126. I likhet med akselerometrene 42, 40 og 44, kan de nevnte elementer legges inn i første sondeseksjon 20.

I tillegg til de kretselementer som er beskrevet ovenfor

er en tidsstyrings- og logikk-krets 131 inkludert i første sondeseksjon 20. Den er operativt forbundet over linjene 132, 133, 134 og 136 til multiplekserkretsen 90, sample and hold-kretsene 110, 112 og 114, A/D-kretsen 128 og serie-omformerkretsen 126. Effekten av logikk-kretsen 131 er å forårsake at multiplekserkretsen 90 multiplekser utgangssignalene fra sample and hold-kretsene 110, 112 og 114 slik at de filtrerte utgangs-

signaler fra akselerometrene 40, 42 og 44 blir overført til multiplekserkretsen 90. Logikk-signalene fra logikk-kretsen 131 blir overført til sample and hold-kretsene 110, 112 og 114 over linje 138. Multipleksede signaler fra multiplekserkretsen 90 blir så igjen omsatt av analog/digital-omsetningskretsen 122 til digital form, og blir^ så omformet av serie-omf ormerkretsen til en serie-bit-strøm som blir sendt over linje 130 til datamottakeren 34.

En differensialforsterker 14 0 mottar seriebit-strømmen som representerer akselerometer- og vinkelsignaler fra data-transmisjonslinjen 130 og overfører denne bit-strøm til en serie/parallell-omsetningskrets 142 ved hjelp av linje 144.

En synkronisatorkrets 146 i .kombinasjon med en tidsstyring- og kontrollkrets 148 bevirker gjennom en ledning 150 at serie/- parallell-omsetningskretsen 14 2 omformer seriebit-strømmen til et parallell-signal på linjene 152. De digitale data på linjene 152 blir så overført til en datamaskin som enten kan være av analog eller digital type for å generere signaler som representerer borehullets retning i henhold til de forhold som er behandlet i den foregående .beskrivelse.

Signalprosessoren 34 omfatter også en kraftforsyningsenhet 156 som forsyner de forskjellige komponenter i sonden med elektrisk kraft over kraftforsyningslinjen 158, og som også

gir kraft til komponentene i prosessoren 34. Kraftforsyningslinjen 158 er også en del av kabelen 32 som vist i fig. 1, og overfører kraft til en omformerkrets 160 inne i sonden. Om-formeren leverer kraft til de forskjellige komponenter og instrumenter, såsom akselerometrene 40, 42 og 44, i de forskjellige seksjoner av sonden.

Den antakelse at sonden fremføres eller stiger i inkrementer av nøyaktig to tredjedeler av sondelengden behøver ikke å være et stengt operasjonelt krav. Intermitterende målinger med kortere inkrementer eller asynkrone målinger med sonden i kontinuerlig bevegelse kan lett utføres, forutsatt at lengden av innførings-røret 18 er minst 2Lq, og at utregnings-algoritmen omfatter et eller annet system for interpolasjon. En egnet fremgangs-måte er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 81 3568.

Claims (8)

1. Borehull-oppmålingsapparat med en målesonde som omfatter en første seksjon og en annen seksjon arrangert for å settes inn i og føres gjennom et borehull, en koblingsenhet som forbinder den første sondeseksjon fleksibelt med den annen sondeseksjon,karakterisert ved: en vinkelmåle-anordning, operativt forbundet med sonden, for å frembringe signaler som representerer vinkelen mellom annen sondeseksjon og første sondeseksjon ved koblingsenheten; en signalbe-handlingsanordning, følsom overfor vinkelsignalene, for å frembringe signaler som representerer borehullets retning; og en anordning som er påvirkbar av vinkelsignalene for å måle borehullets dybde.

2. Apparat ifølge krav 1,karakterisert vedmidler funksjonelt forbundet med signalbehandlingsanordningen for å generere et inklinasjonssignal som representerer inklinasjonen av den første sondeseksjon fra vertikal retning; og vinkelmåleanordningen genererer et første vinkelsignal som'representerer relativ inklinasjon av annen sondeseksjon i forhold til første sondeseksjon, og et annet vinkelsignal som representerer relativ asimut av annen sondeseksjon i forhold til første sondeseksjon, og signalbehandlingsanordningen omfatter en innretning som ut fra inklinasjonssignalet genererer et horisontal-komponentsignal som representerer sinus til kombinasjonen av inklinasjonssignalet og det relative inklinasjonssignal.

3. Apparat ifølge krav 2,karakterisert vedat signalbehandlingsanordningen omfatter en innretning for å frembringe et asimut-sinussignal som representerer sinus til et signal som omfatter det relative asimutsignal, og et asimut-cosinussignal som representerer cosinus til et signal som omfatter det relative asimutsignal.

4. Apparat ifølge krav 3,karakterisert vedat signalbehandlingsanordningen omfatter en innretning for å kombinere horisontal-projeksjonssignalet med asimut-cosinus-signalet for å frembringe et signal som representerer et inkrement av den horisontale projeksjon av borehullet i en første retning.

5. Apparat ifølge krav 4,karakterisert vedat signalbehandlingsanordningen omfatter en innretning for å kombinere horisontal-projeksjonssignalet med asimut-sinussignalet for å frembringe et signal som representerer et inkrement av den horisontale projeksjon av borehullet i en annen retning.

6. Apparat ifølge krav 2,karakterisert ved at signalbehandlingsanordningen omfatter en innretning for å kombinere inklinasjonssignalet med det relative inklinasjons signal til et kombinert inklinasjonssignal, og en innretning til å frembringe et signal som representerer cosinus til dette kombinerte inklinasjonssignal som representerer et inkrement av borehullets dybde.

7. Apparat ifølge krav 5,karakterisert vedat innretningen for å frembringe asimut-sinussignal og asimut-cosinussignal omfatter midler til å frembringe et signal som representerer sinus til et signal som omfatter i det minste en del av inklinasjonssignalet, 6g midler for å dividere det relative asimutsignal med inklinasjons-sinussignalet.

8. Apparat ifølge krav 5,karakterisert vedat koblingsenheten omfatter en anordning som hindrer at første sondeseksjon roterer i forhold til annen sondeseksjon.