EP1108853A2 - Verfahren zum Vermessen eines Bohrlochs - Google Patents

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EP1108853A2
EP1108853A2 EP00126334A EP00126334A EP1108853A2 EP 1108853 A2 EP1108853 A2 EP 1108853A2 EP 00126334 A EP00126334 A EP 00126334A EP 00126334 A EP00126334 A EP 00126334A EP 1108853 A2 EP1108853 A2 EP 1108853A2
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EP
European Patent Office
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inclination
drill pipe
borehole
angle
drill
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Withdrawn
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EP00126334A
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EP1108853A3 (de
EP1108853A9 (de
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Joachim Dipl.-Ing. Berg
Henry Dipl.-Ing. Knitsch
Heinz Dipl.-Ing. Priebe
Stefan Dipl.-Ing. Toth
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Keller Grundbau GmbH
Original Assignee
Keller Grundbau GmbH
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Publication of EP1108853A3 publication Critical patent/EP1108853A3/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/04—Measuring depth or liquid level
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/02—Determining slope or direction
    • E21B47/022—Determining slope or direction of the borehole, e.g. using geomagnetism

Definitions

  • the invention relates to a method for measuring a borehole in the ground that is an entry point on the ground surface and has a base at its lower end, with one Drill pipe is generated that one above the entry point Clamping point and a drill bit at its front end carries, by means of a with the drill pipe to the base in the incline inserted into the borehole.
  • the inclinometers used usually have two effective inclination angle measuring units in mutually perpendicular planes on. From the measured values of the two units mentioned then the size of the angle of inclination relative to the vertical and the direction of the angle of inclination with respect to the reference direction determine.
  • the present invention has for its object the above Procedure for measuring a borehole again to simplify.
  • a horizontal offset between the clamping point and the entry point can be set to zero in the first approximation, so that the calculated offset w also refers to the entry point can be.
  • the inclination direction and the inclination angle at the clamping point can be measured simultaneously with the above-mentioned measurement using the inclinometer installed in the drill pipe or after the pulling of the drill pipe, the inclination angle and inclination direction in the clamping plane can be subsequently determined using the inclinometer installed in the drill pipe .
  • the further inclinometer can be arranged on a drill guide for the drill pipe on the leader near the entry opening or preferably in the drill pipe at its upper end, which always remains above the drill guide. Deviations of the drill pipe from the vertical at the clamping point due to inclined positions of the leader can hereby be taken into account.
  • the inclination angle is usually measured in one identifiable with respect to a predetermined reference direction Rotary position of the drill pipe with the inclusion of two to each other vertical inclination angle components, from which the absolute angle of inclination in relation to the vertical and the direction of inclination in relation to the predetermined Reference direction is calculated.
  • the procedure is usually carried out in such a way that that before the drilling of the borehole a rotary position of the drill pipe with respect to a reference direction, e.g. B. on the drill pipe a rotary position near the rotary drive head Leader is marked and then the drill pipe is driven in rotation to sink the borehole. After reaching the The drill pipe is in the same rotary position brought against the reference direction and the angle of inclination towards the vertical and the direction of inclination towards the Reference direction determined. From the measured inclination angle a and the read length 1, the horizontal offset of the Foot point compared to the clamping point according to size and direction calculated according to the invention.
  • the process of measuring the angle of inclination when pulling or sinking several times at any step height can the process of measuring the angle of inclination when pulling or sinking several times at any step height become. With each step, the angle of inclination at the end of the Drill pipe and the corresponding cantilevered pipe length determined and from this the position of the drill head after the named computational method determined. From this, the path of the drill head can be in the borehole and thus the course of the borehole is calculated and be recorded.
  • the spatial course of the borehole can determined by the angle of inclination and direction of inclination over the depth and displayed graphically or in tabular form.
  • the procedure can be performed that the measured values of the inclination angle using the inclinometer measured and stored over time and that by means of a separate measuring device located outside the borehole the clamping position of the drill pipe measured over time and is saved and that the spatial course of the borehole is determined by the measured values of the angle of inclination and the Clamping position can be correlated over time.
  • a device such as that described in the earlier application mentioned is suitable for carrying out the method.
  • a further development according to the invention comprises a drivable drill pipe which is tubular, a drill guide for the drill pipe near the entry point, a drill bit at the front end of the drill pipe, a first inclinometer for measuring an angle of inclination a, which is arranged behind the drill bit in the drill pipe, and one second inclinometer for measuring an angle of inclination ⁇ k , which is arranged above the drill guide for the drill pipe, means for measuring the length 1 of the drill pipe projecting from the drill guide and means for marking a predetermined rotational position of the drill pipe with respect to a reference direction at any depth.
  • At least the first inclinometer comprises an independent current source, a timer and a data memory for storing measured inclination angles and times.
  • the second inclinometer can be arranged in any protected position on the leader, but in particular at the upper end in the drill pipe. Alternatively, a spirit level can be provided on the leader.
  • a drilling device with the deformed drill pipe brought down is shown in a side view.
  • the deformation of the drill pipe is assumed lying in the drawing plane.
  • a self-propelled caterpillar vehicle 12, which carries a vertically oriented leader 13, stands on a floor surface 11.
  • a drill rod 16 is connected to the rotatable drive head 14 and guided in the rod guide 15. It enters the ground at an entry point 17 and lies with a curvature in the borehole, not shown.
  • At the lower end there is a first inclinometer 21 in the drill pipe 16 immediately behind a drill bit 19.
  • the diameter of the drill hole is larger than that of the drill pipe 16 and that only the drill bit 19 is in contact with the drill hole.
  • the position of the first inclinometer 21 is assumed to be the base 18 of the borehole.
  • the center of the rod guide 15 is assumed to be the clamping point 20.
  • the drill pipe follows a bending line which is characterized by the length 1 of the base point below the clamping point and by the horizontal offset w of the base point relative to the clamping point.
  • the inclinometer 21 detects the angle of inclination a of the drill pipe relative to the vertical. As shown, the horizontal offset w is calculated with 2/3 ⁇ 1 ⁇ tg ⁇ .
  • Below the rotary drive head 14 there is a second inclinometer 22 in the drill string.
  • the drill string 16 between the rotary drive head 14 and the rod guide 15 is not curved and thus the axis of the inclinometer 22 in any height position of the rotary drive head 14 on the leader with the alignment of the rod guide 15 matches.

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Abstract

Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, und das mit einem Bohrgestäge erzeugt ist, das oberhalb des Eintrittspunkts einen Einspannpunkt hat, und an seinem vorderen Ende eine Bohrkrone trägt, mittels eines mit dem Bohrgestänge bis zum Fußpunkt in das Bohrloch eingeführten Inklinometers, bei welchem der Neigungswinkel α des eingeführten Bohrgestänges am Fußpunkt mittels des Inklinometers und die Länge l des freikragenden Bohrgestänges ab Einspannpunkt am Bohrgestänge gemessen werden und der horizontale Versatz w des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt gemäß der freien Biegelinie des als bei punktförmiger Auflast am freien Ende eingespannt angenommenen Bohrgestänges mit w = 2/3 · l · tg α errechnet wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, und das mit einem Bohrgestänge erzeugt ist, das oberhalb des Eintrittspunkts einen Einspannpunkt hat und an seinem vorderen Ende eine Bohrkrone trägt, mittels eines mit dem Bohrgestänge bis zum Fußpunkt in das Bohrloch eingeführten Inklinometers.
Bei der Herstellung von Bohrlöchern im Boden ist je nach Bestimmungszweck zumindest die Lage des Fußpunktes, gegebenenfalls deren gesamter Verlauf im Boden, von Interesse, d. h. es muß festgestellt werden können, inwieweit das Bohrloch gegenüber der vertikalen oder planmäßig geneigten Ausrichtung abweicht. Dies gilt beispielsweise, wenn eine Mehrzahl von in gleichmäßigem Abstand voneinander von der Bodenoberfläche ausgehenden Bohrlöchern hergestellt wird, die zum Ausbringen von Injektionen im Boden dienen und aus denen heraus von den jeweiligen Fußpunkten ausgehend zusammenhängende Abdichtungssohlen für Baugruben hergestellt werden sollen oder aus denen heraus über einen Großteil der Länge der Bohrlöcher gleichmäßig verteilt Abdichtungswände oder Bodenverfestigungskörper erstellt werden sollen. Um diese Gebilde in guter Qualität herstellen zu können, müssen im ersten Fall zumindest die Fußpunkte weitgehend gleichmäßigen Abstand voneinander haben und im zweiten Fall die Bohrlöcher weitgehend parallel zueinander verlaufen. Sofern festgestellt wird, daß einzelne Bohrlöcher fehlerhaft verlaufen, müssen Ersatz- oder Ergänzungsbohrungen niedergebracht werden, aus denen ergänzende Injektionen durchgeführt werden, um aus sich durchdringenden Injektionsbereichen lückenlose Abdichtungssohlen bzw. Abdichtungswände bzw. gleichmäßig beabstandete Bodenverfestigungskörper zu erstellen. Alternativ kann nach Feststellen eines übermäßigen Versatzes eines Fußpunktes einer Bohrung vom vorgesehenen Raster abgewichen werden und die nachfolgenden Bohrungen von korrigierten Eintrittspositionen ausgehend ausgeführt werden. Dies jedoch nur, wenn der Versatz in Richtung bestehender vorausgehender Bohrungen gerichtet ist.
Bei bekannten Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches wird zunächst das Bohrgestänge nach dem Abteufen des Bohrloches wieder gezogen und nach dem Ziehen ein Meßgestänge in das Bohrloch abgelassen. Im Kopf des Meßgestänges ist eine Neigungswinkelmeßeinrichtung - ein sogenanntes Inklinometer - innerhalb eines Führungsschlittens angeordnet, der sich gegen die Bohrlochwandung abstützt. Der Führungsschlitten wird schrittweise abgelassen und der Neigungswinkel Schritt für Schritt gemessen, wobei gleichzeitig die zugehörige Tiefe am Meßgestänge abgelesen wird. Aus den einzelnen Meßwerten wird der Bohrlochverlauf nach Art eines Polygonzuges berechnet. Ein solches Verfahren ist in VDI-Lexikon Bauingenieurwesen, VDI Verlag 1991, S. 300, beschrieben. Das Vermessen des Bohrloches nach diesem Verfahren ist zeitaufwendig und unwirtschaftlich. Mit der älteren Anmeldung 198 46 137.2 ist bereits vorgeschlagen worden, ein Inklinometer in der Spitze des Bohrgestänges unmittelbar hinter der Bohrkrone einzusetzen und unmittelbar im Anschluß an das Abteufen des Bohrloches beim Ziehen des Bohrgestänges Neigungswinkel und zugehörige Tiefen für eine Vielzahl von Punkten des Bohrloches zu ermitteln und hieraus durch Integration bzw. durch Berechnung eines Polygonzuges den Bohrlochverlauf zu berechnen. Auch diese Methode ist noch relativ aufwendig, insbesondere wenn für die Ermittlung der einzelnen Meßpunkte das Bohrgestänge in verschiedenen Tiefen angehalten wird, wie es zur Ermittlung verläßlicher Meßwerte vorteilhaft ist.
Da die Abweichung des Bohrloches von der Vertikalen und insbesondere der horizontale Versatz des Fußpunktes gegenüber dem Eintrittspunkt in der Regel nicht nur der Größe nach, sondern auch der Richtung nach von Bedeutung ist, erfolgen die Messungen jeweils in einer fest vorgegebenen Referenzstellung des Bohrgestänges. Die verwendeten Inklinometer weisen in der Regel zwei in zueinander senkrechen Ebenen wirksame Neigungswinkelmeßeinheiten auf. Aus den Meßwerten der beiden genannten Einheiten läßt sich dann die Größe des Neigungswinkels gegenüber der Vertikalen und die Richtung des Neigungswinkels gegenüber der Referenzrichtung bestimmen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vorbeschriebene Verfahren zur Vermessung eines Bohrloches nochmals zu vereinfachen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Neigungswinkel a des eingeführten Bohrgestänges am Fußpunkt des Bohrloches mittels des Inklinometers und die Länge 1 des freikragenden Bohrgestänges ab Einspannpunkt am Bohrgestänge gemessen werden und der horizontale Versatz w des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt gemäß der freien Biegelinie des als bei punktförmiger Auflast am freien Ende eingespannt angenommenen Bohrgestänges mit w = 2/3 · 1 · tg α errechnet wird. Ein horizontaler Versatz zwischen Einspannpunkt und Eintrittspunkt kann in erster Näherung zu Null gesetzt werden, so daß der errechnete Versatz w auch auf den Eintrittspunkt bezogen werden kann.
Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter der vereinfachenden Annahme, daß das Bohrgestänge ein Träger gleicher Festigkeit ist und daß das Spiel des Bohrgestänges im Bohrloch so groß ist, daß sich bei punktförmiger Auflage der Bohrkrone an der Bohrlochwandung eine freie Biegelinie ausbilden kann, mit einem einzigen Meßwertepaar aus Neigungswinkel a und Länge 1 des freikragenden Bohrgestänges der horizontale Versatz des Fußpunktes gegenüber dem Eintrittspunkt bestimmt. Hierbei wird Tatsache genutzt, daß bei der freien Biegelinie eines einseitig eingespannten Trägers der Versatz nur von der Neigung am freien Ende und der Länge des Trägers abhängt. Rein rechnerisch kann hierbei jeder Einzelwert der horizontalen Auslenkung in jeder Tiefe für die angenommene Biegelinie errechnet werden, so daß mit einem Meßwertepaar der gesamte Verlauf des Bohrloches als bekannt angenommen wird. Das Verfahren geht insoweit davon aus, daß in der Einspannebene das Bohrgestänge vertikal bzw. planmäßig geneigt durchgeführt wird.
Nach einer weiterführenden Ausführung kann vorgesehen werden, daß der Neigungswinkel αk des Bohrgestänges am Einspannpunkt gemessen wird und bei der Berechnung des horizontalen Versatzes des Fußpunktes gegenüber dem Eintrittspunkt ein Korrekturwert ▵ w = 1 · tg αk zu dem aus dem gemessenen Neigungswinkel a errechneten Wert w addiert wird. Hierbei kann entweder gleichzeitig mit der genannten Messung durch das im Bohrgestänge eingebaute Inklinometer mit einem zweiten Inklinometer die Neigungsrichtung und der Neigungswinkel am Einspannpunkt gemessen werden oder es können nach dem Ziehen des Bohrgestänges Neigungswinkel und Neigungsrichtung in der Einspannebene mit dem im Bohrgestänge eingebauten Inklinometer nachträglich ermittelt werden. Diese Werte können dann als Korrekturwerte bei der Berechnung des horizontalen Versatzes nach Betrag und Richtung berücksichtigt werden. Das weitere Inklinometer kann an einer Gestängeführung für das Bohrgestänge am Mäkler nahe der Eintrittsöffnung angeordnet werden oder vorzugsweise im Bohrgestägen an dessen oberen Ende, das stets oberhalb der Gestängeführung bleibt. Abweichungen des Bohrgestänges von der Vertikalen am Einspannpunkt infolge von Schrägstellungen des Mäklers können hiermit rechnerisch berücksichtigt werden.
Die Messung der Neigungswinkel erfolgt üblicherweise in einer gegenüber einer fest vorgegebenen Referenzrichtung identifizierbaren Drehstellung des Bohrgestänges unter Aufnahme zweier zueinander senkrecht liegender Neigungswinkelkomponenten, woraus die absolute Neigungswinkelgröße im Verhältnis zur Vertikalen und die Neigungsrichtung im Verhältnis zur fest vorgegebenen Referenzrichtung errechnet wird.
Die übliche Durchführung des Verfahrens erfolgt in der Weise, daß vor dem Abteufen des Bohrloches eine Drehstellung des Bohrgestänges gegenüber einer Referenzrichtung, z. B. am Bohrgestänge nahe dem Drehantriebskopf eine Drehstellung gegenüber dem Mäkler markiert wird und dann das Bohrgestänge drehend angetrieben wird, um das Bohrloch abzuteufen. Nach dem Erreichen des Fußpunktes wird das Bohrgestänge in die gleiche Drehstellung gegenüber der Referenzrichtung gebracht und der Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen und die Neigungsrichtung gegenüber der Referenzrichtung ermittelt. Aus dem gemessenen Neigungswinkel a und der abgelesenen Länge 1, wird der horizontale Versatz des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt nach Größe und Richtung erfindungsgemäß berechnet.
Damit der Einfluß einer möglichen Fehlstellung des Inklinometers gegenüber der Längsachse des Bohrgestänges auf die Meßwerte ausgeschaltet wird, können jeweils zwei Messungen in um 180° verschwenkter Drehstellung vorgenommen werden, wonach die Ergebnisse gemittelt werden.
Ist die Überprüfung des gesamten Bohrlochverlaufes erwünscht, kann der Vorgang der Messung des Neigungswinkels beim Ziehen oder Abteufen in beliebiger Schritthöhe mehrfach wiederholt werden. Bei jedem Schritt wird der Neigungswinkel am Ende des Bohrgestänges und die entsprechende freikragende Gestängelänge ermittelt und daraus die Lage des Bohrkopfes nach dem benannten rechnerischen Verfahren ermittelt. Daraus kann der Weg des Bohrkopfes im Bohrloch und damit der Verlauf des Bohrloches berechnet und aufgezeichnet werden.
Das vorgenannte Verfahren kann mit im wesentlichen untereinander gleichem Ergebnis in nachfolgender Weise durchgeführt werden,
  • daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe schrittweise aus dem Bohrloch gezogen wird und daß ein örtlicher Neigungswinkel und eine aktuelle Länge des freikragenden Bohrgestänges nach jedem Schritt gemessen wird und der örtliche Versatz in der angegebenen Weise errechnet wird,
  • daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuierlich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungswinkel des Bohrlochs über der Länge des freikragenden Bohrgestänges kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz für ausgewählte Wertepaare in der angegebenen Weise errechnet wird, oder
  • daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuierlich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungswinkel des Bohrloches über der Länge des freikragenden Bohrgestänges zeitgetaktet oder tiefengetaktet gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz für die aufgezeichneten Wertepaare in der angegebenen Weise errechnet wird.
Als Ergebnis kann jeweils der räumliche Verlauf des Bohrlochs nach Neigungswinkel und Neigungsrichtung über der Tiefe ermittelt und graphisch oder tabellarisch dargestellt werden.
Da eine Energieversorgung des Inklinometers im Bohrgestänge und mehr noch eine ständige Meßwertübertragung in der vorherrschenden Umgebung und aufgrund des drehenden Antriebs des Bohrgestänges schwierig ist, kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß die Meßwerte der Neigungswinkel mittels des Inklinometers über der Zeit gemessen und gespeichert werden und daß mittels eines separaten, außerhalb des Bohrlochs befindlichen Meßgerätes die Einspannlage des Bohrgestänges über der Zeit gemessen und gespeichert wird und daß der räumliche Verlauf des Bohrlochs ermittelt wird, indem die Meßwerte des Neigungswinkels und die Einspannlage über der Zeit korreliert werden.
Für die Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung geeignet, wie sie in der genannten älteren Anmeldung vorbeschrieben ist. Eine erfindungsgemäße Weiterbildung umfaßt ein antreibbares Bohrgestänge, das rohrförmig ausgebildet ist, eine Gestängefürung für das Bohrgestänge nahe dem Eintrittspunkt, eine Bohrkrone am vorderen Ende des Bohrgestänges, ein erstes Inklinometer zum Messen eines Neigungswinkels a, das hinter der Bohrkrone im Bohrgestänge angeordnet ist, und ein zweites Inklinometer zum Messen eines Neigungswinkels αk, das oberhalb der Gestängeführung für das Bohrgestänge angeordnet ist, Mittel zur Messung der Länge 1 des ab der Gestängeführung freikragenden Bohrgestänges sowie Mittel zur Markierung einer vorgegebenen Drehstellung des Bohrgestänges gegenüber einer Referenzrichtung in jeglicher Tiefenlage. Auch hier ist es vorteilhaft, daß zumindest das erste Inklinometer eine unabhängige Stromquelle, einen Zeitgeber und einen Datenspeicher zum Speichern von gemessenen Neigungswinkeln und Zeiten umfaßt. Das zweite Inklinometer kann beliebig in geschützte Lage am Mäkler, insbesondere aber am oberen Ende im Bohrgestäge angeordnet sein. Es kann Ersatzweise uch eine Wasserwaage am Mäkler vorgesehen werden.
In der einzigen Figur ist eine Bohrvorrichtung mit niedergebrachtem verformtem Bohrgestänge in Seiteneinsicht gezeigt. Die Verformung des Bohrgestänges ist in der Zeichnungsebene liegend angenommen. Auf einer Bodenoberfläche 11 steht ein selbstfahrendes Raupenfahrzeug 12, das einen vertikal ausgerichteten Mäkler 13 trägt. Am Mäkler befindet sich ein höhenverstellbarer Drehantriebskopf 14 und eine untenliegende Gestängeführung 15. Ein Bohrgestänge 16 ist mit dem drehbaren Antriebskopf 14 verbunden und in der Gestängeführung 15 geführt. Es tritt an einer Eintrittsstelle 17 in den Boden ein und liegt mit Krümmung im nicht näher dargestellten Bohrloch. Am unteren Ende liegt im Bohrgestänge 16 ein erstes Inklinometer 21 unmittelbar hinter einer Bohrkrone 19. Es wird idealisierend angenommen, daß der Durchmesser des Bohrlochs größer ist als der des Bohrgestänges 16 und daß ausschließlich die Bohrkrone 19 in Anlage mit dem Bohrloch ist. Die Position des ersten Inklinometers 21 wird als Fußpunkt 18 des Bohrlochs angenommen. Die Mitte der Gestängeführung 15 wird als Einspannpunkt 20 angenommen. Das Bohrgestänge folgt einer Biegelinie, die durch die Länge 1 des Fußpunkts unter dem Einspannpunkt und durch den horizontalen Versatz w des Fußpunkts gegenüber dem Einspannpunkt gekennzeichnet ist. Das Inklinometer 21 erfaßt den Neigungswinkel a des Bohrgestänges gegenüber der Vertikalen. Wie eingezeichnet berechnet sich der horizontale Versatz w mit 2/3 · 1 · tg α. Unterhalb des Drehantriebkopfes 14 liegt im Bohrgestänge ein zweites Inklinometer 22. Es wird idealisierend angenommen, daß das Bohrgestänge 16 zwischen Drehantriebskopf 14 und Gestängeführung 15 nicht gekrümmt ist und damit die Achse des Inklinometers 22 in jeder Höhenstellung des Drehantriebskopfes 14 am Mäkler mit der Ausrichtung der Gestängeführung 15 übereinstimmt. Das Inklinometer 22 erfaßt damit den Neigungswinkel αk der Achse der Gestängeführung 15 gegenüber der Vertikalen. Ist dieser von Null verschieden, ergibt sich daraus ein Korrekturwert ▵ w für den horizontalen Versatz, der sich mit ▵ w = 1 · tg αk errechnet.
Bezugszeichenliste
11
Bodenoberfläche
12
Raupenfahrzeug
13
Mäkler
14
Drehantriebskopf
15
Gestängeführung
16
Bohrgestänge
17
Eintrittspunkt
18
Fußpunkt
19
Bohrkrone
20
Einspannpunkt
21
erstes Inklinometer
22
zweites Inklinometer

Claims (12)

  1. Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, und das mit einem Bohrgestäge erzeugt ist, das oberhalb des Eintrittspunkts einen Einspannpunkt hat, und an seinem vorderen Ende eine Bohrkrone trägt, mittels eines mit dem Bohrgestänge bis zum Fußpunkt in das Bohrloch eingeführten Inklinometers,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Neigungswinkel a des eingeführten Bohrgestänges am Fußpunkt mittels des Inklinometers und die Länge 1 des freikragenden Bohrgestänges ab Einspannpunkt am Bohrgestänge gemessen werden und der horizontale Versatz w des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt gemäß der freien Biegelinie des als bei punktförmiger Auflast am freien Ende eingespannt angenommenen Bohrgestänges mit w = 2/3 · 1 · tg α errechnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Neigungswinkel αk des Bohrgestänges am Einspannpunkt gemessen wird und bei der Berechnung des horizontalen Versatzes w des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt ein Korrekturwert ▵ w = 1 · tg αk zu dem aus dem gemessenen Neigungswinkel a errechneten Wert addiert wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Messung des oder der Neigungswinkel α, αk in einer gegenüber einer fest vorgegebenen Referenzrichtung identifizierbaren Drehstellung des Bohrgestänges unter Aufnahme zweier zueinander senkrecht liegender Neigungswinkelkomponenten erfolgt, woraus eine Berechnung der absoluten Neigungswinkelgröße im Verhältnis zur Vertikalen und der Neigungsrichtung im Verhältnis zur fest vorgegebenen Referenzrichtung erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der oder die Neigungswinkel α, αk jeweils in zwei um 180° voneinander verschiedenen Drehstellungen des Bohrgestänges gemessen und die Ergebnisse beider Messungen gemittelt werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Messung des Neigungswinkels α am Fußpunkt unmittelbar nach dem Abteufen des Bohrloches bis zur Endtiefe durchgeführt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe schrittweise aus dem Bohrloch gezogen wird und daß ein örtlicher Neigungswinkel αx und eine aktuelle Länge lx des freikragenden Bohrgestänges nach jedem Schritt gemessen wird und der örtliche Versatz wx in der angegebenen Weise errechnet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuierlich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungswinkel a des Bohrlochs über der Länge 1 des freikragenden Gestänges kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz wx für ausgewählte Wertepaare in der angegebenen Weise errechnet wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuierlich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungswinkel a des Bohrloches über der Länge 1 des freikragenden Gestänges zeitgetaktet oder tiefengetaktet gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz wx für die aufgezeichneten Wertepaare in der angegebenen Weise errechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der räumliche Verlauf des Bohrlochs nach Neigungswinkel und Neigungsrichtung über der Tiefe ermittelt und graphisch oder tabellarisch dargestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Meßwerte des Neigungswinkels a mittels des Inklinometers über der Zeit gemessen und gespeichert werden und daß die Einspannlage des Bohrgestänges mittels eines separaten, außerhalb des Bohrlochs befindlichen Meßgerätes über der Zeit gemessen und gespeichert wird und daß der räumliche Verlauf des Bohrlochs ermittelt wird, indem die Meßwerte des Neigungswinkels und die Einspannlage über der Zeit korreliert werden.
  11. Vorrichtung zum Vermessen eines Bohrlochs im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, welche
    ein antreibbares Bohrgestänge (16), das rohrförmig ausgebildet ist,
    eine Gestängeführung (15) für das Bohrgestänge (16) mit einem tiefsten Einspannpunkt (20) nahe dem Eintrittspunkt (17),
    eine Bohrkrone (19) am vorderen Ende des Bohrgestänges (16),
    ein erstes Inklinometer (21) zum Messen eines Neigungswinkels a, das hinter der Bohrkrone (19) im Bohrgestänge (16) angeordnet ist, und ein zweites Inklinometer (22) zum Messen eines Neigungswinkels αk, das oberhalb der Gestängeführung (15) für das Bohrgestänge angeordnet ist,
    Mittel zur Messung der Länge 1 des ab der Gestängeführung (15) freikragenden Bohrgestänges (16) sowie
    Mittel zur Markierung einer vorgegebenen Drehstellung des Bohrgestänges (16) gegenüber einer Referenzrichtung umfaßt.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest das erste Inklinometer (21) eine unabhängige Stromquelle, einen Zeitgeber und einen Datenspeicher zum Speichern von gemessenen Neigungswinkeln und Zeiten umfaßt.
EP00126334A 1999-12-13 2000-12-02 Verfahren zum Vermessen eines Bohrlochs Withdrawn EP1108853A3 (de)

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DE1999160036 DE19960036C1 (de) 1999-12-13 1999-12-13 Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches
DE19960036 1999-12-13

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EP1108853A2 true EP1108853A2 (de) 2001-06-20
EP1108853A3 EP1108853A3 (de) 2003-01-15
EP1108853A9 EP1108853A9 (de) 2003-05-02

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DE (1) DE19960036C1 (de)

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