DE10116363A1 - Bohrkopf einer Bohreinrichtung, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung - Google Patents
Bohrkopf einer Bohreinrichtung, insbesondere Spülbohrkopf einer FlachbohreinrichtungInfo
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Abstract
Bohrkopf, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung, mit in dem Bohrkopf angeordneten Sensoren, wobei in dem Bohrkopf mindestens ein Sensor für eine Ermittlung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Erdstoffs und/oder des gelösten Erdstoffs im Bohrloch angeordnet ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Bohrkopf, insbesondere einen Spülbohrkopf einer
Flachbohreinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus DE 198 19 626 A1 ist ein lenkbares Horizontalbohrgerät für eine Verle
gung von Versorgungsleitungen für Gas, Fernwärme, Trinkwasser und/oder
Abwasser sowie von Schutzrohren für Kabel jeglicher Art bekannt. Das Hori
zontalbohrgerät besteht im wesentlichen aus dem oberirdischen Antrieb,
einem hieran anschließenden Bohrgestänge mit einem Spülbohrkopf. Für
eine Steuerung und Lenkung des Bohrvorganges sind in dem Bohrkopf ein
Ortungssensor, Neigungssensoren, Verrollungssensoren und ein Tempe
raturfühler angeordnet.
Des weiteren sind in der Zeitschrift "Oilfield Review 5, Nr. 2/3, April/Juli 1993,
Seiten 44 bis 54" Bohreinrichtungen für die Öl- und Gasgewinnung beschrie
ben, bei denen die Bohrköpfe mit Sensoren versehen sind, über die die Aus
richtung des Bohrkopfes im Bohrloch während des Vortriebs der Bohrung
bestimmt werden kann. Auch wird eine weitere Meßvorrichtung eingesetzt,
um über eine Widerstandsmessung Rückschlüsse auf den angrenzenden
Erdstoff, insbesondere das Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen, zu
erhalten. Hierfür wird ein Wechselstrom über das Bohrgestänge und den
Bohrkopf in den angrenzenden Spülschlamm und in die umgebende Bohr
lochwandung gesandt. Mittels des Betrages des zurückfließenden Stromes,
der von an dem Bohrkopf angrenzenden Bohrgestänge angeordneten Ring
elektronen gemessen wird, ergeben sich die gewünschten Rückschlüsse auf
ein Vorhandensein von Kohlenwasserstoffen. Bei diesem Meßvorgang ar
beitet der Bohrkopf auch als Elektrode. Die Meßwertaufnehmer in Form der
Ringelektroden sind jedoch nicht im Bohrkopf, sondern in dem angrenzen
den Gestänge enthalten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, einen Bohrkopf, insbesondere einen Spülbohrkopf
einer Flachbohreinrichtung, zu schaffen, der eine verbesserte Steuerung von
Bohrvorgängen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch einen Bohrkopf, insbesondere einem Spülbohr
kopf einer Flachbohreinrichtung, mit den Merkmalen des unabhängigen An
spruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den ab
hängigen Ansprüchen enthalten.
Erfindungsgemäß wird durch die Anordnung eines Sensors zum Ermitteln
der physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Erdstoffs un
mittelbar in dem Bohrkopf einer Bohreinrichtung erreicht, daß die Bohrvor
gänge optimaler gesteuert werden können, da nunmehr Meßwerte direkt aus
dem Vortriebsbereich des Bohrkopfes vorliegen. Somit kann den aktuellen
Vortriebsverhältnissen im Gestein bzw. Erdreich entsprechend Rechnung
getragen werden und beispielsweise der Vortrieb, die Drehzahl des Bohr
kopfes entsprechend gesteuert werden sowie die Bohrsuspension laufend
angepaßt werden. Vergleichbar ist dies mit einem Autofahrer, der laufend
Parameter, wie beispielsweise Geschwindigkeit, Drehzahl, Verbrauch über
sein Fahrzeug erhält und in Kombination mit dem vorhandenen Straßenbe
lag entsprechend reagieren kann.
Dieser erfindungsgemäße Bohrkopf eignet sich für einen Einsatz in allen Be
reichen und Anwendungsfeldern der Horizontal- und Schrägbohrtechnik und
in einigen Bereichen der Vertikalbohrtechnik und somit beispielsweise für
Baumaßnahmen der Versorgungstechnik, Geotechnik, Umwelttechnik, des
Spezialtiefbaus, des Tunnelbaus, des Parallelbohrbedarfs, der Bodenver
besserung, der Injektionstechnik sowie der Lagerstättenerkundung und -er
schließung und der Probennahme.
Zusätzlich kann in dem Bohrkopf mindestens ein Aktor für eine Zerstörung
bzw. Zerkleinerung des Erdstoffs und/oder des gelösten Erdstoffs im Bohr
loch angeordnet sein. So kann bei Erkennen einer Veränderung des Ge
steinsmaterials durch den Sensor zum Ermitteln von physikalischen und/oder
chemischen Eigenschaften des Erdstoffs und/oder des gelösten Erdstoffs im
Bohrloch zur Unterstützung des Vortriebes ein Aktor, wie beispielsweise ein
Ultraschallgeber, zugeschaltet werden. Gleichzeitig wird hierdurch der Bohr
kopf entsprechend geschont.
Vorzugsweise ist der Bohrkopf als Spülbohrkopf mit einem entsprechenden
Kanal für die Zufuhr des Spülmediums ausgebildet.
Vorteilhafterweise werden die von dem/den Sensoren in dem Bohrkopf er
mittelten Meßwerte bzw. weiterverarbeiteten Meßdaten über einen in dem
Bohrkopf angeordneten Sender an die Erdoberfläche übermittelt. Auch ist
eine Übertragung über ein Kabel möglich.
Um eine zuverlässige Funktionsweise der/die Sensoren in dem Bohrkopf zu
gewährleisten, sind diese in dem Bohrkopf abgedichtet und schockgedämpft
angeordnet.
Bevorzugt ist ein Sensor in dem Bohrkopf für eine Messung des Gegen
drucks des Erdstoffs im Bohrloch ausgebildet und weist vorzugsweise ein im
Bereich der Umfangsfläche des Bohrkopfes aufgebrachten Druckmeßstreifen
(wie sie in der Boden- und Felsmechanik üblich sind) auf. Die Messung des
Gegendruckes am Bohrkopf (Erdwiderstand) gibt klare Hinweise auf die
Gesteinsfestigkeit, die Verbundwirkung des Gesteinsgefüges oder auf ver
einzelte harte Elemente, wie beispielsweise Findlinge, Auffüllungen oder
Fremdleitungen und bietet somit die Möglichkeit, durch Veränderung des
Spülungsdruckes, des Spülungsvolumens, der Vorschubkraft am Gestänge,
der Rotationsgeschwindigkeit des Bohrkopfes den Vortrieb anzupassen und
somit zu verbessern.
Vorteilhafterweise kommt als weiterer Sensor in dem Bohrkopf ein Sensor für
eine Messung der Viskosität der Bohrspülung zum Einsatz, der vorzugs
weise an einem Rückströmungskanal für das Spülmedium im Bohrkopf an
geordnet ist, über dem die Kapillarviskosität meßbar ist. Über eine perma
nente Messung der Viskosität der Spülung sind Aussagen über den Abtrag
des Gesteinsmaterials oder die Beladung der Spülung mit Gesteinsmaterial
möglich. Somit können etwaige Austragungsbehinderungen bzw. Verstop
fungsgefahren frühzeitig erkannt und beispielsweise über eine Modulation
der Spülung vermieden werden.
Auch ist in dem Bohrkopf ein weiterer Sensor für eine Messung der Kornzahl
und -größe des gelösten Erdstoffs, insbesondere Gesteinsmaterials, vor
gesehen, der ebenfalls vorzugsweise in dem Bohrkopf in einem Rückströ
mungskanal für das Spülmedium angeordnet und als multipler Kontaktsensor
ausgebildet ist. Das Erfassen der Kornzahl und -größe des gelösten Ge
steinsmaterials ermöglicht entscheidende Rückschlüsse auf die Abtrags
menge und -qualität des Bohrkopfes und damit auf den Bohrfortschritt und
die Bohrungsqualität. Auch hier besteht in Abhängigkeit des Meßergebnis
ses die Möglichkeit eines steuernden Eingriffes durch Veränderung des Vor
schubes, des Spülungsdruckes, der Spülungsmenge und der Zuschaltung
der Aktoren. Grundsätzlich ist eine Bestimmung der Kornzahl und -größe
auch über eine Messung von Bohrgeräuschen, der Trübung der Spülflüssig
keit, der Dichte der Spülflüssigkeit oder der Oberflächenreibung an der
Außenseite des Bohrkopfes möglich.
Zusätzlich können am und im Bohrkopf Sensoren für eine Messung des pH-
Wertes der Spülung, des eH-Wertes der Spülung, der Temperatur des Bohr
kopfes und/oder der Strömungsgeschwindigkeit des Spülmediums vorgese
hen sein. Über den pH-Wert der Spülung werden Bodenveränderungen, bei
spielsweise durch Versäuerung, durch Gesteinswechsel oder durch künstli
che Einflüsse angezeigt. Durch Spülungsbeigabe, beispielsweise Sodaasche,
kann die Spülung in kürzester Zeit wieder normalisiert und deren Lei
stungsfähigkeit erhalten bleiben. Genauso wie der pH-Wert erfaßt werden
kann, ist der eH-Wert relativ einfach meßbar und gibt Angaben über Mine
ralmangel oder über Schadstofffrachten über mögliche Salzgehalte im
Boden an, die eine optimale Spülung stören können. Eine multiple Tempe
raturmessung im Bohrkopf an verschiedenen Punkten gibt Kenntnisse über
Reibungswiderstände am Bohrkopf. Da die Bodentemperatur relativ konstant
ist, ist ein Temperaturanstieg primär einer Reibungserhöhung am Bohrkopf
zuzuordnen. Entsprechend kann dann durch eine Spülungsintensivierung
oder einer Betätigung von Aktoren einem erhöhten Verschleiß des Bohr
kopfes entgegengewirkt werden.
Eine optimale Steuerung des Bohrvorganges kann erreicht werden, wenn
der Bohrkopf Sensoren für eine Messung des Gegendrucks des Erdreichs im
Bohrloch, der Kornzahl und -größe des gelösten Gesteinsmaterials, der Vis
kosität der Bohrspülung, der pH-Wert der Spülung, der Temperatur und die
Strömungsgeschwindigkeit der Spülung aufweist.
Zusätzlich ist in dem Bohrkopf ein Aktor für eine Zerstörung bzw. Zerkleine
rung des Erdreichs und/oder des gelösten Erdreichs im Bohrloch angeord
net, der als Schwingungsgeber, insbesondere Ultraschallgeber, ausgebildet
ist. Ein in der Bohrkopffront angeordneter und gegen das Gestein gerichteter
Ultraschallgeber bietet gute Möglichkeiten, das zu durchörternde Gestein mit
Spaltrissen zu versehen. Hierdurch kann dem Gestein die Festigkeit ge
nommen werden, so daß dieses besser abgetragen werden kann. Auch
kann der Aktor als Sprengkapselauswurf und/oder Säurespender ausgebil
det sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, den Aktor als eine Art Reizquelle
wie beispielsweise einen Mikrowellengeber oder eine Gaspatrone auszubil
den.
Vorteilhafterweise ist an dem Bohrkopf ein Steuerflächenelement zur Rich
tungssteuerung des Bohrkopfes schwenkbar gelagert, das über einen in dem
Bohrkopf angeordneten Aktor seitlich ausstellbar ist. Grundsätzlich können
weitere Aktoren dazu dienen, rückwärts gerichtete Bohrkopfdüsen zuzu
schalten.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Spülbohrkopfes in einer ersten
Ausführungsform,
Fig. 2 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Spülbohrkopfes in einer zwei
ten Ausführungsform und
Fig. 3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Spülbohrkopf.
Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Bohrkopf 1,
der als Spülbohrkopf mit Düsen 2 ausgebildet ist. Die Düsen 2 sind in der
Frontfläche 1a des Bohrkopfes 1 angeordnet, der im wesentlichen aus einer
kegelförmigen Spitze 1b und einem sich hieran anschließenden sowie von
der Spitze 1b weg leicht verjüngenden Zylinderteil 1c besteht. An die in die
Frontfläche 1a des Bohrkopfes 1 eingesetzten Düsen 2 schließen sich Ka
nalabschnitte 3a für ein Spülmittel an. Die jeder Düse 2 zugeordneten Ka
nalabschnitte 3a münden in einem gemeinsamen Kanal 3, der im wesentli
chen zentral in dem Zylinderteil 1c des Bohrkopfes 1 verläuft und in Längs
richtung L des Zylinderteils 1c des Bohrkopfes 1 ausgerichtet ist.
Des weiteren sind an dem Bohrkopf 1 zwei Rückströmungskanäle 4 für das
verbrauchte und rückfließende Spülmittel vorgesehen. Die Rückströmungs
kanäle 4 beginnen an einer Eintrittsöffnung 5 in der Frontfläche 1a des Bohr
kopfes 1, verlaufen dann im wesentlichen gerade und parallel zur Längs
richtung L des Zylinderteils 1c des Bohrkopfes 1 und münden nach einer
leichten Krümmung in der Umfangsfläche 1d des Zylinderteils 1c des Bohrkopfes
1 in einer darin angeordneten Austrittsöffnung 6. Entlang des gera
den Abschnittes dieses Rückströmungskanals 4 sind Sensoren 7a, 7b und 8
angeordnet, über die einerseits die Viskosität des rückströmenden Spülmit
tels und andererseits die Kornzahl und -größe des gelösten Erdstoffs, ins
besondere gelösten Gesteinsmaterials, bestimmt werden kann.
Die Messung der Kapilarviskosität erfolgt an dem linken Rückströmungska
nal 4 über zwei in einem definierten Abstand I angeordneten Sensoren 7a
und 7b, die als mikromechanischer Sensor ausgebildet sind. Der Mindestab
stand sollte durch die Interferenzgrenze bestimmt sein, während die Visko
sitätsmessung mit zunehmendem Abstand an Qualität gewinnt. Beispiels
weise kann als Sensor eine an einem Ende eingespannte von dem Spülmit
tel umgebene und zu Transversalschwingungen angeregte Glasfaser ver
wendet werden. Anhand der Phasendifferenz zwischen der Anregung und
der mit einem Wegaufnehmer erfaßten Auslenkung des einen Faserendes,
die als Funktion der Anregungsfrequenz gemessen wird, kann die Dichte
und die Viskosität des Spülmittels bestimmt werden. Als Wegaufnehmer
kommen Ultraschallaufnehmer sowie induktive Aufnehmer zum Einsatz.
In dem weiteren Rückströmungskanal 4 auf der rechten Seite des Bohr
kopfes 1 sind entlang dessen Wandung sowie im Bereich dessen geraden
Teils eine Vielzahl von Sensoren 8 angeordnet. Diese Sensoren 8 sind als
Kontaktplättchen ausgebildet, über die die Intensität und die Anschlagzahl
der Kornberührungen registriert werden. Hierüber kann dann die Kornzahl
und -größe des gelösten Gesteinsmaterials ermittelt werden.
Die Sensoren 7a, 7b und 8 sind über Leitungen 9 mit einem Sender 10 ver
bunden, der ebenfalls im Bohrkopf 1 angeordnet ist und über den die ermit
telten bzw. aufbereiteten Meßwerte drahtlos an die Erdoberfläche gesandt
werden können. Der Sender 10 ist dem Bereich des von der Frontfläche 1a
abgewandten Endes des Zylinderteils 1c des Bohrkopfes 1 angeordnet.
Die Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Bohrkopf 1 in einer weiteren
Ausführungsform. Der ebenfalls als Spülbohrkopf ausgebildete Bohrkopf 1
ist, wie bereits zu der Fig. 1 beschrieben, mit Düsen 2 für das Spülmittel ver
sehen. Auch ist dort der bereits beschriebene Sender 10 zur Übertragung
der Meßdaten an die Erdoberfläche in dem Zylinderteil 1c des Bohrkopfes 1
angeordnet. Bei diesem Bohrkopf sind die Düsen 2 nur ringförmig in die
Frontfläche 1a des Bohrkopfes 1 eingesetzt, so daß ein zentraler Einbau
raum für einen Aktor 22 verbleibt. Dieser an die Frontfläche 1a angrenzende
Aktor 22 ist als Ultraschallgeber ausgebildet, um im Bedarfsfall Gesteins
material in dem Bohrloch zu zerstören bzw. zu zerkleinern.
Im Bereich der Umfangsfläche 1d des Zylinderteils 1c des Bohrkopfes 1 sind
Ausnehmungen 11 vorgesehen, deren Eintrittsöffnung 5 mit Schutzgittern 12
sowie mit einer semipermeablen Wand 13 abgedeckt sind. In der Ausneh
mung 11 bleibt somit hinter der semipermeablen Wand 13 ausreichender
Raum für die Aufnahme von Sensoren 14 und 15. Des weiteren ist die Aus
nehmung 11 über einen Auslaßkanal 14 mit einer in der Umfangsfläche 1d
angeordneten Austrittsöffnung 6 verbunden. Ferner ist in dem Auslaßkanal
14 ein nicht dargestelltes Rückschlagventil vorgesehen, damit das über die
Einlaßöffnung 5 in die Ausnehmung 11 eintretende rückströmende Spülmittel
nur die Ausnehmung 11 über den Auslaßkanal 14 verlassen kann.
Die Sensoren 15 und 16 sind als pH- und eH-Meßelektroden ausgebildet.
Über die Ermittlung des pH-Wertes der Spülung können Bodenveränderun
gen, beispielsweise durch Versäuerung und Gesteinswechsel oder künstli
che Einflüsse erfaßt werden. Über die Ermittlung des eH-Wertes können die
Salzgehalte, Mineralmangel oder Schadstofffrachten im Boden erfaßt wer
den.
In der weiteren Fig. 3 ist ein Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen
Bohrkopf 1 dargestellt, der auch als Spülbohrkopf mit einer Düse 2 ausgebil
det ist. An der Umfangsfläche 1d des Bohrkopfes 1 ist ein plattenförmiges
Steuerflächenelement 17 angeordnet, über das eine Richtungssteuerung
des Bohrkopfes 1 während des Vortriebes möglich ist. Dieses Steuerflä
chenelement 17 ist im Bereich der Frontfläche 1a des Bohrkopfes 1 über
eine im wesentlichen quer zur Längsrichtung L sich erstreckende Achse 18
schwenkbar gelagert. Durch Hinterfüllung einer vorbereiteten Kammer mit
Bohrspülung in einem definierten Druckregime kann die Steuerfläche durch
Spülungsdruckstöße verstellt werden. An der dem Steuerflächenelement 17
gegenüberliegenden Seite der Umfangsfläche 1d des Bohrkopfes 1 ist ein
weiterer Sensor 19 vorgesehen, der als Druckmeßstreifen ausgebildet und in
die Oberfläche der Umfangsfläche 1d eingelassen ist. Über diesen
Druckmeßstreifen 19 kann der Gegendruck des Erdreiches im Bohrloch
gemessen werden, wodurch Hinweise auf die Gesteinsfestigkeit, die Ver
bundwirkung des Gesteinsgefüges und auch vereinzelt harte Elemente,
beispielsweise Findlinge, Auffüllungen oder Fremdleitungen, erhalten werden
können. Somit wird die Möglichkeit erhalten durch Veränderung des Spü
lungsdruckes, des Spülungsvolumens, der Vorschubkraft am Gestänge, der
Rotationsgeschwindigkeit des Bohrkopfes, den Vortrieb des Bohrkopfes
anzupassen und somit zu verbessern. Weitere Sensoren 19 in Gestalt von
Druckmeßstreifen sind im Bereich der Umfangsfläche 1d in Verlängerung
des eingefahrenen Steuerelementes 17 vorgesehen.
Auch ist an dem Bohrkopf 1 ein Schaltsensor 20 vorgesehen, der an dem
Kanal 3 für das Spülmittel angeordnet ist. Dieser Schaltsensor 20 ist als
Weichenelement dem Kanal 3 zugeordnet und kann somit den Spülmittel
strom in einen Abzweigkanal 21 umleiten, um mit Hilfe des Spülmittelstromes
das Steuerflächenelement 17 zu hinterströmen und somit seitlich auszuklap
pen. Das Schalten des Weichenelementes erfolgt in Antwort auf gepulste
Spülungsdruckstöße. Das Schalten des Weichenelementes kann auch über
Sondersignale mittels des Senders 10 erfolgen.
Claims (12)
1. Bohrkopf, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung mit in
dem Bohrkopf angeordneten Sensoren, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Bohrkopf (1) mindestens ein Sensor (7a, 7b, 8, 15, 16, 19) für
eine Ermittlung von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften
des Erdstoffs und/oder des gelösten Erdstoffs im Bohrloch angeordnet
ist.
2. Bohrkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem
Bohrkopf (1) mindestens ein Aktor (22) für eine Zerstörung bzw. Zerklei
nerung des Erdreichs und/oder des gelösten Erdstoffs im Bohrloch an
geordnet ist.
3. Bohrkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Bohrkopf (1) als Spülbohrkopf mit einem entsprechenden Kanal (3) für
die Zufuhr des Spülmediums ausgebildet ist.
4. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die von dem/den Sensoren (7a, 7b, 8, 15, 16, 19) in dem Bohrkopf
(1) ermittelten Meßwerte bzw. weiterverarbeiteten Meßdaten über einen
in dem Bohrkopf (1) angeordneten Sender (10) an die Erdoberfläche
übermittelbar sind.
5. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der/die Sensoren (7a, 7b, 8, 15, 16, 19) in dem Bohrkopf (1) abge
dichtet und schockgedämpft angeordnet sind.
6. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sensor (19) in dem Bohrkopf (1) für eine Messung des Gegen
drucks des Erdreichs im Bohrloch ausgebildet ist und vorzugsweise ein
im Bereich der Umfangsfläche (1d) des Bohrkopfes (1) aufgebrachter
Druckmeßstreifen ist.
7. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sensor (7a, 7b, 8, 15, 16, 19) in dem Bohrkopf (1) für eine Mes
sung der Viskosität der Bohrspülung ausgebildet ist und vorzugsweise in
dem Bohrkopf (1) ein Rückströmungskanal (4) für das Spülmedium an
geordnet, an dem die Kapillarviskosität meßbar ist.
8. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sensor (8) in dem Bohrkopf (1) für eine Messung der Kornzahl
und -größe des gelösten Erdstoffs, insbesondere Gesteinsmaterials,
ausgebildet und vorzugsweise in dem Bohrkopf (1) Rückströmungskanal
(4) für das Spülmedium angeordnet ist, an dem ein als multipler Kontakt
sensor ausgebildeter Sensor (8) angeordnet ist.
9. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Sensor (7a, 7b, 8, 15, 16, 19) in dem Bohrkopf (1) für eine Mes
sung des pH-Wertes der Spülung und/oder des eH-Wertes und/oder der
Spülung, der Temperatur des Bohrkopfes (1) und/oder der Strömungs
geschwindigkeit des Spülmediums ausgebildet ist.
10. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß ein in dem Bohrkopf (1) angeordneter Aktor (22) als Schwingungs
geber, insbesondere Ultraschallgeber, ausgebildet ist.
11. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß ein in dem Bohrkopf (1) angeordneter Aktor (22) als Spreng
kapselauswurf und/oder Säurespender ausgebildet ist.
12. Bohrkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeich
net, daß an dem Bohrkopf (1) ein Steuerflächenelement (17) zur Richtungssteuerung
des Bohrkopfes (1) schwenkbar gelagert und über einen
in dem Bohrkopf (1) angeordneten Aktor (22) ausstellbar ist.
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2392772A1 (de) * | 2010-06-07 | 2011-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung einer Ausbeute einer Lagerstätte |
US8955918B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for increasing the yield in a deposit |
US9069093B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-06-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for determining the local spatial extent of the phase of valuable mineral in a rock |
DE102014009630A1 (de) * | 2014-06-27 | 2015-12-31 | Rüdiger Kögler | Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung eines Bohrlochs |
EP2462307A4 (de) * | 2009-08-04 | 2016-08-17 | Baker Hughes Inc | Bohrmeissel mit einstellbarer lenkvorrichtung |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10116363B4 (de) | 2001-04-02 | 2006-03-16 | Tracto-Technik Gmbh | Bohrkopf einer Bohreinrichtung, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung |
US6959772B2 (en) | 2003-05-15 | 2005-11-01 | General Dynamics Advanced Information Systems, Inc. | Self-penetrating soil exploration device and associated methods |
BE1016460A3 (fr) * | 2005-02-21 | 2006-11-07 | Diamant Drilling Services Sa | Dispositif pour le suivi d'une operation de forage ou de carottage et installation comprenant un tel dispositif. |
GB2454699B (en) * | 2007-11-15 | 2012-08-15 | Schlumberger Holdings | Measurements while drilling or coring using a wireline drilling machine |
DE102013005857A1 (de) * | 2013-04-08 | 2014-10-09 | Schwindt Hydraulik Gmbh | Verfahren zur meißellosen Erstellung von Bohrlöchern für Tiefbohrungen sowie meißelloses Bohrsystem zur Durchführung des Verfahrens |
NO20140432A1 (no) * | 2014-04-03 | 2015-10-05 | Badger Explorer Asa | System and fremgangsmåte for rengjøring av en borekrone |
DE102016014685A1 (de) * | 2016-12-12 | 2018-06-14 | Tracto-Technik Gmbh & Co. Kg | Verfahren und System zum Ermitteln einer Bodenklasse sowie Verwendung beim Ermitteln einer Bodenklasse |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3617704A1 (de) * | 1986-05-26 | 1987-12-03 | Gerd Bernhard Dipl Chem Wendt | Verfahren zur uebertragung von daten in bohrgestaengen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE4107537A1 (de) * | 1991-03-08 | 1992-09-10 | Fritzmeier Georg Gmbh & Co | Geraet zur entnahme von bodenproben |
DE19619194A1 (de) * | 1996-04-02 | 1997-10-09 | Geisert Engineering Gmbh | Bohrkrone für das schlagende Bohren |
DE19819626A1 (de) * | 1997-10-14 | 1999-04-15 | Tracto Technik | Datenübertragungssystem |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3481411A (en) * | 1968-02-19 | 1969-12-02 | Black & Decker Mfg Co | Sonic tool with means for reducing noise level |
US3633686A (en) * | 1970-04-29 | 1972-01-11 | Sun Oil Co | Method and apparatus for directional drilling |
GB1415982A (en) * | 1973-08-28 | 1975-12-03 | Koolaj Foldgazbanyaszati | Process for drilling and/or formation treatment of rocks |
CA1134257A (en) * | 1979-02-28 | 1982-10-26 | Keith K. Millheim | System for measuring downhole drilling forces |
US4866607A (en) * | 1985-05-06 | 1989-09-12 | Halliburton Company | Self-contained downhole gauge system |
NO306522B1 (no) * | 1992-01-21 | 1999-11-15 | Anadrill Int Sa | Fremgangsmaate for akustisk overföring av maalesignaler ved maaling under boring |
US5475309A (en) * | 1994-01-21 | 1995-12-12 | Atlantic Richfield Company | Sensor in bit for measuring formation properties while drilling including a drilling fluid ejection nozzle for ejecting a uniform layer of fluid over the sensor |
EP1632644B1 (de) * | 1995-02-16 | 2011-05-25 | Baker Hughes Incorporated | Verfahren und Vorrichtung zum Erfassen und Aufzeichnen der Einsatzbedingungen eines Bohrmeissels während des Bohrens |
US5957221A (en) * | 1996-02-28 | 1999-09-28 | Baker Hughes Incorporated | Downhole core sampling and testing apparatus |
DE19707530A1 (de) * | 1997-02-25 | 1998-09-10 | Ruediger Dr Ing Koegler | Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von geologischer Information |
DE19919555C1 (de) * | 1999-04-29 | 2000-06-15 | Flowtex Technologie Gmbh & Co | Verfahren zur Erschließung geothermischer Energie sowie Wärmetauscher hierfür |
DE10116363B4 (de) | 2001-04-02 | 2006-03-16 | Tracto-Technik Gmbh | Bohrkopf einer Bohreinrichtung, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung |
-
2001
- 2001-04-02 DE DE10116363A patent/DE10116363B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-04-02 AU AU2002316825A patent/AU2002316825A1/en not_active Abandoned
- 2002-04-02 WO PCT/EP2002/003608 patent/WO2002084065A2/de not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3617704A1 (de) * | 1986-05-26 | 1987-12-03 | Gerd Bernhard Dipl Chem Wendt | Verfahren zur uebertragung von daten in bohrgestaengen und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens |
DE4107537A1 (de) * | 1991-03-08 | 1992-09-10 | Fritzmeier Georg Gmbh & Co | Geraet zur entnahme von bodenproben |
DE19619194A1 (de) * | 1996-04-02 | 1997-10-09 | Geisert Engineering Gmbh | Bohrkrone für das schlagende Bohren |
DE19819626A1 (de) * | 1997-10-14 | 1999-04-15 | Tracto Technik | Datenübertragungssystem |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Oilfield Review 5, Nr. 2/3, April/Juli 1993, S. 44 bis 54 * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2462307A4 (de) * | 2009-08-04 | 2016-08-17 | Baker Hughes Inc | Bohrmeissel mit einstellbarer lenkvorrichtung |
EP2392772A1 (de) * | 2010-06-07 | 2011-12-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Erhöhung einer Ausbeute einer Lagerstätte |
WO2011154169A1 (de) * | 2010-06-07 | 2011-12-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und vorrichtung zur erhöhung einer ausbeute einer lagerstätte |
US8955918B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for increasing the yield in a deposit |
US8955917B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-02-17 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for increasing the yield in a deposit |
US9069093B2 (en) | 2010-06-07 | 2015-06-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and apparatus for determining the local spatial extent of the phase of valuable mineral in a rock |
DE102014009630A1 (de) * | 2014-06-27 | 2015-12-31 | Rüdiger Kögler | Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung eines Bohrlochs |
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---|---|
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