EP3551828B1 - Verfahren und system zum ermitteln einer bodenklasse - Google Patents

Verfahren und system zum ermitteln einer bodenklasse Download PDF

Info

Publication number
EP3551828B1
EP3551828B1 EP17811548.1A EP17811548A EP3551828B1 EP 3551828 B1 EP3551828 B1 EP 3551828B1 EP 17811548 A EP17811548 A EP 17811548A EP 3551828 B1 EP3551828 B1 EP 3551828B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
soil
drilling
drilling device
class
earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP17811548.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3551828A1 (de
Inventor
Sebastian Fischer
Markus Hamers
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tracto Technik GmbH and Co KG
Original Assignee
Tracto Technik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tracto Technik GmbH and Co KG filed Critical Tracto Technik GmbH and Co KG
Publication of EP3551828A1 publication Critical patent/EP3551828A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3551828B1 publication Critical patent/EP3551828B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • E21B49/00—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells
    • E21B49/003—Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells by analysing drilling variables or conditions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/022—Investigation of foundation soil in situ before construction work by investigating mechanical properties of the soil
    • 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
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04—Directional drilling
    • E21B7/046—Directional drilling horizontal drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21C—MINING OR QUARRYING
    • E21C39/00—Devices for testing in situ the hardness or other properties of minerals, e.g. for giving information as to the selection of suitable mining tools

Definitions

  • the invention relates to a method and a system for determining a soil class.
  • the subsoil When carrying out structural measures, it is important to make statements about the subsoil for the planned measures. This can be described according to the type, location and condition of soil, rock and groundwater.
  • the information about the subsurface can help to avoid bad investments and prevent structural damage.
  • the forces acting on the subsoil by the construction project or a structure can be taken into account in order to assess whether the type, location and condition of the soil, rock and groundwater conflict with the planned design of the construction project or whether measures need to be taken to secure the construction project.
  • the subsurface is explored by experts in geotechnics or engineering geology, whereby samples are taken and the samples analyzed. Such examinations or investigations are subject to appropriate qualifications and are time-consuming.
  • US 2013/000980 A1 discloses a system and method for determining soil properties.
  • the process uses pressure cells, navigation sensors and an odometer.
  • the odometer it is described that it is designed to determine the length of the drill string and also to determine the propulsion, so that the US 2013/000980 A1 teaches the use of sensors that measure parameters.
  • US 2016/0069182 A1 discloses an apparatus and method in which measurements are taken during drilling to determine mechanical interfaces and mechanical properties along the earth bore. Data from sensors provided in a bottomhole assembly is used to determine the properties.
  • EP 1 942 247 A1 discloses a method and apparatus for creating a hole in the ground by displacement drilling. It is described that a particularly precise characterization of the drilled soil and thus a particularly precise determination of the load-bearing capacity is made possible by using the measured variables such as torque on the drill string, the penetration depth of the drill string per revolution and/or the penetration force of the drill string. This describes the recording or determination of measured variables by means of one or more recording devices on the drive device.
  • US 2012/0255781 A1 discloses an apparatus and method using a nozzle bit. It is described how to calculate a material removal rate, which results from multiplying the feed rate by the cross section of the earth bore. It is highlighted that the removal rate based on the volume allows better access than the removal rate based on the mass, since this consideration would also take into account the density of the rock, which would make the analysis more difficult.
  • US 2006/0212224 A1 discloses the determination of rock properties using measurements actually taken during drilling by a system that carries out measurements while drilling (MWD) systems.
  • the object of the invention is therefore to be able to determine a soil class more easily.
  • the core idea of the invention is to determine a soil class for an earth drilling to be carried out, in particular an earth drilling which is not primarily carried out to determine the soil class, but rather to pull in pipes and / or to replace lines or pipes. This doesn’t say sampling with a subsequent sample analysis in the foreground, but the parameters with which the earth drilling is created are used to determine the soil class.
  • the parameters of the earth drilling device itself can be used to determine the soil class.
  • the invention has recognized for the first time that when drilling a hole in the ground, it is possible to classify the soil or subsoil based on the machine's drilling data. A soil class can be determined from the knowledge of how the hole was drilled into the ground and the knowledge of which drilling tool was used.
  • the invention creates a method for determining a soil class according to claim 1.
  • soil class in the sense of the invention refers to a classification or classification of soils, in particular for structural purposes. Different classifications are possible, for example a classification according to grain sizes and grain size distribution, according to water content, according to plasticity and consistency, according to organic substance, according to strength, according to hardness and workability and/or according to solubility.
  • a soil class can be a classification in which, as a result, a comprehensive classification of the soil, namely into two adjacent classes, is possible.
  • a soil class can be a classification based on solubility and earth engineering properties;
  • a classification of the soil classes can be based in particular on the basis of 18300 VOB/C "Earthworks” or on ÜNORM B2205 "Earthworks/works contract standard", in particular on the basis of DIN 18324 (VOB procurement and contract regulations for construction work - Part C: General technical contractual conditions for construction work (ATV) - horizontal directional drilling).
  • earth drilling device in the sense of the invention includes any device with which “earth drilling” can be carried out.
  • An earth drilling device can be any device which moves a drill pipe, in particular with drill pipe sections, with a drill head in an existing or to be created channel in the ground in order to create or expand an earth bore, in particular a horizontal bore (HD), or to pipe lines or other long bodies in to pull in the soil.
  • the earth drilling device can in particular be an HD device.
  • An earth drilling device comprises a device driving a drill pipe, which works to displace soil, and introduces the drill pipe into the soil in a rotational and/or translational manner in the longitudinal axial direction of the drill pipe.
  • HD horizontal drilling
  • earth channels including earth drillings, rock drillings or earth lines as well as underground or above-ground pipelines and water channels, which can be created or drawn in using an appropriate earth drilling device.
  • drill head in the sense of the invention describes a drilling tool attached to the end of a drill pipe, which is inserted into the earth borehole in front of the drill pipe connected to it.
  • the drill head can have outlets for drilling fluid, whereby the drilling fluid can be used to soften the soil in front of the drill head of the earth drilling device and thereby improve the cutting effect of the drill head.
  • a mixture of water and a mineral, in particular bentonite, and possibly some additives, which can also be mineral, can be used as the drilling fluid.
  • the type of drill head is selected as a parameter of the earth drilling device. This allows the first parameter in the form of the material used to drill the earth hole, in particular the type of drilling tool, which is reflected in the type of drill head, to be taken into account.
  • the type of drill head can be a soft, medium, hard drill head, roller bit, fishtail bit, diamond bit, PDC bit, hybrid bit, eccentric roller bit, large hole roller bit, wing bit or impact drill bit.
  • complex information can be generated with which the classification of the soil is possible. For example, in easily soluble rocks, an "oversized" drill head can be inserted into the soil differently than a drill head specially adapted for the easily soluble rock.
  • the torque, the tensile/compressive force, the feed speed, the flushing rate and/or the rotation speed are selected as the operating parameters of the earth drilling device.
  • a classification or determination of the soil class can be carried out from the current drilling data, such as the settings on the earth drilling device are selected in order to currently carry out the earth drilling.
  • a complex consideration of part or all of the operating parameters together with the parameters of the earth drilling device is possible.
  • a signal from a sensor on the drill head is additionally used, whereby the signal can be assigned in particular to a pressure in the earth bore and/or a soil condition.
  • the pressure in the borehole and/or the nature of the ground can also be taken into account.
  • All types of pressure sensors are possible as absolute or differential pressure sensors with different physical principles. Examples of this are piezoresitive, piezoelectric, capacitive and inductive pressure sensors as well as pressure sensors with Hall elements etc. Examples of sensors relating to ground conditions include: Seismic sensors; Sound pressure sensors for measuring ground-dependent structure-borne noise; Scratch sensors or acoustic geo scanners.
  • the location of the drill head is determined and the determined soil class is assigned to the location. This allows the soil class to be geographically assigned, which can be used, for example, to provide information about a construction project at a later date.
  • a database is created that provides an assignment of location and soil class, so that when a construction site is added, this database can be queried and appropriate measures can be selected.
  • An assignment to commercially or freely offered maps e.g. Google Earth is possible.
  • the invention also provides a system for determining a soil class according to claim 5.
  • the system can in particular have a programmed control that processes commands or a logic-based control with which the parameters and/or operating parameters of the earth drilling device can be recorded in order to determine the soil class for the soil.
  • a programmed control that processes commands or a logic-based control with which the parameters and/or operating parameters of the earth drilling device can be recorded in order to determine the soil class for the soil.
  • the type of drilling tool can be entered by an operator or the drill head can be recognized by the system, for example using a sensor.
  • the operating parameters of the earth drilling device in the form of machine data such as torque, tensile/compressive force, feed speed, flushing rate and/or rotation speed, can be read from the earth drilling device when the earth drilling is created.
  • a database may include the different operating parameters of the earth boring device and/or the parameters of the earth boring device and assign a soil class to a combination present in the database.
  • a tuple having the operating parameters of the earth drilling device and/or the parameter of the earth drilling device can be assigned to a soil class.
  • the evaluated or determined soil class can influence the machine control of the earth drilling device, for example to optimize the process of drilling the earth hole. It is also possible for fuzzy logic to be used to determine the soil class from the operating parameters of the earth drilling device and/or the parameters of the earth drilling device.
  • a sensor is arranged on the drill head and the signal from the sensor is used to determine the soil class.
  • the sensor can be designed to determine the pressure in the earth bore.
  • the sensor arranged on the drill head can also be a sensor for detecting the condition of the ground.
  • the system comprises a locating unit with which the location of the drill head can be determined, the unit linking a date assigned to the location of the drill head to the determined soil class.
  • the only figure shows a schematic, partially sectioned representation of an earth drilling device 1 with a drill pipe 2 and a drill head 3 attached to the front of the drill pipe 2.
  • an earth bore 4 is drilled into the ground.
  • a program 5, which runs in hardware of the earth drilling device 1, records the parameters of the earth drilling device 1 and the operating parameters of the earth drilling device 1.
  • the program 5 can, for example, if for the operating parameters of the earth drilling device 1 a high torque, a high pressure force, a low feed rate was determined and for the parameter of the earth drilling device 1 that a roller bit is used, classify the soil into soil class "six".

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zum Ermitteln einer Bodenklasse.
  • Bei baulichen Maßnahmen gilt es, Aussagen über den Untergrund für die geplanten Maßnahmen zu treffen. Dabei kann dieser nach Art, Lage und Zustand von Boden, Gestein und Grundwasser beschrieben werden. Die Aussagen über den Untergrund können dazu beitragen, Fehlinvestitionen zu vermeiden und Bauschäden vorzubeugen. Dabei können die von der Baumaßnahme oder einem Bauwerk auf den Untergrund einwirkenden Kräfte einfließen, um zu beurteilen, ob Art, Lage und Zustand von Boden, Gestein und Grundwasser einer geplanten Ausgestaltung der Baumaßnahme entgegenstehen oder Maßnahmen ergriffen werden müssen, die Baumaßnahme zu sichern. In der Regel erfolgt das Erkunden des Untergrunds durch Sachverständige der Geotechnik bzw. der Ingenieurgeologie, wobei Proben genommen und die Proben analysiert werden. Derartige Untersuchungen bzw. Ermittlungen sind personenentsprechender Qualifikation vorbehalten und aufwendig.
  • US 2013/000980 A1 offenbart ein System und ein Verfahren zur Bestimmung von Erdbodeneigenschaften. Bei dem Verfahren werden Druckmessdosen, Navigationssensoren und ein Wegstreckenzähler verwendet. Hinsichtlich des Wegstreckenzählers wird beschrieben, dass dieser zum Ermitteln der Länge des Bohrstrangs und auch zum Ermitteln des Vortriebs ausgestaltet ist, so dass die US 2013/000980 A1 die Verwendung von Sensoren, die Parameter messen, lehrt.
  • US 2016/0069182 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren, bei der bzw. dem Messungen während der Bohrung durchgeführt werden, um mechanische Grenzflächen und mechanische Eigenschaften entlang der Erdbohrung zu bestimmen. Daten von Sensoren, die in einer Bohrlochsohlenanordnung vorgesehen sind, werden verwendet, um die Eigenschaften zu ermitteln.
  • EP 1 942 247 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erstellen einer Bohrung im Boden durch Verdrängerbohren. Es wird beschrieben, dass eine besonders genaue Charakterisierung des durchörterten Bodens und somit eine besonders genaue Bestimmung der Tragfähigkeit ermöglicht werde, indem die betrachteten Messgrößen wie Drehmoment am Bohrstrang, die Eindringtiefe des Bohrstranges pro Umdrehung und/oder die Eindringkraft des Bohrstrangs herangezogen werden. Damit wird eine Messgrößenaufnahme bzw. -bestimmung mittels einer oder mehrerer Aufnehmereinrichtungen an der Antriebsvorrichtung beschrieben.
  • US 2012/0255781 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren mittels Verwendung eines Düsenmeißels. Es wird beschrieben, eine Abtragsleistung zu berechnen, die sich aus einer Multiplikation der Vorschubgeschwindigkeit mit dem Querschnitt der Erdbohrung ergibt. Dabei wird herausgestellt, dass die Abtragsleistung bezogen auf das Volumen einen besseren Zugang erlaube als die Abtragsleistung bezogen auf die Masse, da bei dieser Betrachtung auch die Dichte des Gesteins einginge, was die Analyse erschweren würde.
  • US 2006/0212224 A1 offenbart die Bestimmung von Gesteinseigenschaften unter Verwendung von real während der Bohrung ermittelten Messungen eines Systems, welches Messungen während der Bohrung ("measurement-while-drilling (MWD) systems") durchführt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bodenklasse einfacher ermitteln zu können.
  • Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der nebengeordneten Patentansprüche sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
  • Kerngedanke der Erfindung ist es, bei einer durchzuführenden Erdbohrung, insbesondere auch einer Erdbohrung, die insbesondere nicht primär zum Ermitteln der Bodenklasse durchgeführt wird, sondern zum Einziehen von Rohren und/oder zum Austausch von Leitungen oder Rohren, eine Bodenklasse zu ermitteln. Dabei steht nicht die Probennahme mit einer nachfolgenden Probenanalyse im Vordergrund, sondern die Parameter, mit denen die Erdbohrung erstellt wird, werden für die Ermittlung der Bodenklasse verwertet. Die Parameter der Erdbohrvorrichtung selbst können für die Ermittlung der Bodenklasse verwendet werden. Die Erfindung hat erstmals erkannt, dass bei der Erstellung einer Bohrung im Erdreich eine Klassifizierung des Bodens bzw. Untergrunds auf Basis der Bohrdaten der Maschine möglich ist. Aus der Erkenntnis, wie die Bohrung ins Erdreich eingebracht wurde und der Kenntnis, welches Bohrwerkzeug verwendet wurde, kann eine Bodenklasse ermittelt werden.
  • Die Erfindung schafft ein Verfahren zum Ermitteln einer Bodenklasse gemäß Anspruch 1.
  • Der Begriff "Bodenklasse" im Sinne der Erfindung betrifft eine Klassifizierung bzw. Einteilung von Böden, insbesondere für bautechnische Zwecke. Unterschiedliche Klassifizierungen sind möglich, wobei beispielsweise eine Klassifikation nach Korngrößen und Korngrößenverteilung, nach Wassergehalt, nach Plastizität und Konsistenz, nach organischer Substanz, nach Festigkeit, nach Härte und Bearbeitbarkeit und/oder nach Löslichkeit möglich ist. Insbesondere kann es sich bei einer Bodenklasse um eine Einteilung handeln, bei der im Ergebnis auch eine übergreifende Klassifizierung des Bodens, nämlich in zwei benachbarte Klassen, möglich ist. Insbesondere kann es sich bei einer Bodenklasse um eine Einteilung nach der Lösbarkeit und der erdbautechnischen Eigenschaften handeln; eine Einteilung der Bodenklassen kann insbesondere auf Basis von 18300 VOB/C "Erdarbeiten" bzw. von ÜNORM B2205 "Erdarbeiten/Werkvertragsnorm", insbesondere auf Basis der DIN 18324 (VOB Vergabe- und Vertragsordnung für Bauleistungen - Teil C: Allgemeine Technische Vertragsbedingungen für Bauleistungen (ATV) - Horizontalspülbohrarbeiten) erfolgen.
  • Der Begriff "Erdbohrvorrichtung" im Sinne der Erfindung umfasst jedwede Vorrichtung, mit der ein "Erdbohren" durchführbar ist. Eine Erdbohrvorrichtung kann jedwede Vorrichtung sein, welche ein insbesondere Bohrgestängeschüsse aufweisendes Bohrgestänge mit einem Bohrkopf in einem bestehenden oder zu erstellenden Kanal im Erdreich bewegt, um eine Erdbohrung, insbesondere eine Horizontalbohrung (HD), zu erstellen oder aufzuweiten oder um Leitungen oder andere lange Körper in das Erdreich einzuziehen. Bei der Erdbohrvorrichtung kann es sich insbesondere um eine HD-Vorrichtung handeln. Eine Erdbohrvorrichtung umfasst eine ein Bohrgestänge antreibende Vorrichtung, die erdreichverdrängend arbeitet, und das Bohrgestänge rotatorisch und/oder translatorisch in längsaxialer Richtung des Bohrgestänges in das Erdreich einbringt.
  • Der Begriff "HD" (Horizontal Drilling, Horizontalbohrung) im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst insbesondere jede Art von bestehenden oder zu erstellenden, vorzugsweise horizontalen Kanälen in einem Körper, insbesondere Erdkanäle einschließlich Erdbohrungen, Felsbohrungen oder Erdleitungen sowie unterirdische oder oberirdische Rohrleitungen und Wasserkanäle, die sich durch Einsatz einer entsprechenden Erdbohrvorrichtung herstellen oder einziehen lassen.
  • Der Begriff "Bohrkopf" im Sinne der Erfindung beschreibt ein endseitig an einem Bohrgestänge angebrachtes Bohrwerkzeug, welches vor dem Bohrgestänge mit diesem verbunden in die Erdbohrung eingebracht wird. Der Bohrkopf kann Austritte für Bohrflüssigkeit aufweisen, wobei die Bohrflüssigkeit dazu verwendet werden kann, das vor dem Bohrkopf der Erdbohrvorrichtung liegende Erdreich aufzuweichen und dadurch die Schnittwirkung des Bohrkopfs zu verbessern. Als Bohrflüssigkeit kann eine Mischung aus Wasser und einem Mineral, insbesondere Bentonit sowie gegebenenfalls einigen Zusatzstoffen, die auch Mineral sein können, eingesetzt werden.
  • Gemäß der Erfindung wird als Parameter der Erdbohrvorrichtung die Art des Bohrkopfs gewählt. Hierdurch kann der erste Parameter in Form des verwendeten Materials zum Einbringen der Erdbohrung, insbesondere die Art des Bohrwerkzeugs, welches sich in der Art des Bohrkopfs niederschlägt, berücksichtigt werden. Die Art des Bohrkopfs kann ein Soft-, Medium-, Harddrill Head, Rollenmeißel, Fischschwanzmeißel, Diamantmeißel, PDC-Meißel, Hybrid-Meißel, Exzenterrollenmeißel, Großlochrollenmeißel, Flügelmeißel oder Schlagbohrmeißel sein. Unter Berücksichtigung der Art des Bohrwerkzeugs, insbesondere der Art des Bohrkopfs kann eine komplexe Information erzeugt werden, mit der die Klassifizierung des Bodens möglich ist. Beispielsweise kann in leicht löslichen Gesteinen ein hierfür "überdimensionierter" Bohrkopf anders in das Erdreich eingebracht werden als ein speziell für das leichtlösliche Gestein angepasster Bohrkopf.
  • Gemäß der Erfindung wird als Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung das Drehmoment, die Zug-/Druckkraft, die Vorschubgeschwindigkeit, die Spülungsrate und/oder die Rotationsgeschwindigkeit gewählt. Hierdurch kann aus den aktuellen Bohrdaten, wie die Einstellungen an der Erdbohrvorrichtung gewählt werden, um aktuell die Erdbohrung durchzuführen, eine Klassifizierung bzw. Ermittlung der Bodenklasse erfolgen. Eine komplexe Berücksichtigung eines Teils oder der gesamten Betriebsparameter zusammen mit den Parametern der Erdbohrvorrichtung ist möglich.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird ein Signal eines Sensors am Bohrkopf zusätzlich verwertet, wobei das Signal insbesondere einem Druck in der Erdbohrung und/oder einer Bodenbeschaffenheit zugeordnet sein kann. Hierdurch kann auch der Druck in der Erdbohrung und/oder die Bodenbeschaffenheit berücksichtigt werden. Es sind alle Arten von Drucksensoren als Absolut- oder Differential-Drucksensoren mit unterschiedlichen physikalischen Prinzipien möglich. Beispiele hierfür sind piezoresitive, piezoelektrische, kapazitive und induktive Drucksensoren sowie Drucksensoren mit Hallelement etc.. Als Beispiele für Sensoren bezüglich der Bodenbeschaffenheit können genannt werden: Seismische Sensoren; Schalldrucksensoren zur Messung eines bodenabhängigen Körperschalls; Kratzsensoren oder akustische Geo-Scanner.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Ort des Bohrkopfs ermittelt und eine Zuordnung der ermittelten Bodenklasse zum Ort durchgeführt. Hierdurch kann eine geografische Zuordnung der Bodenklasse erfolgen, mit der beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt Hinweise für eine Baumaßnahme erfolgen können.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Datenbank erstellt, die eine Zuordnung von Ort und Bodenklasse liefert, wodurch beim Nachtrag einer Baustelle diese Datenbank abgefragt und entsprechende Maßnahmen gewählt werden können. Eine Zuordnung zu kommerziell oder frei angebotenen Kartenmaterial (beispielsweise Google Earth) ist möglich.
  • Die Erfindung schafft auch ein System zum Ermitteln einer Bodenklasse gemäß Anspruch 5.
  • Das System kann insbesondere eine programmierte, Befehle abarbeitende Steuerung oder eine Logik basierte Steuerung aufweisen, mit der die Parameter und/oder Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung erfasst werden können, um die Bodenklasse für das Erdreich zu ermitteln. Beispielsweise ist es möglich, dass die Art des Bohrwerkzeugs von einem Bediener eingegeben werden kann oder der Bohrkopf kann vom System, beispielsweise mittels eines Sensors, erkannt werden. Die Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung in Form der Maschinendaten, wie Drehmoment, Zug-/Druckkraft, Vorschubgeschwindigkeit, Spülungsrate und/oder Rotationsgeschwindigkeit können aus der Erdbohrvorrichtung bei der jeweiligen Erstellung der Erdbohrung ausgelesen werden. Eine Datenbank kann die unterschiedlichen Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung und/oder die Parameter der Erdbohrvorrichtung aufweisen und einer in der Datenbank vorhandene Kombination eine Bodenklasse zuweisen. Ein die Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung und/oder den Parameter der Erdbohrvorrichtung aufweisendes Tupel kann einer Bodenklasse zugeordnet werden. Die ausgewertete oder ermittelte Bodenklasse kann in einer bevorzugten Ausführungsform einen Einfluss auf die Maschinensteuerung der Erdbohrvorrichtung nehmen, um beispielsweise den Prozess des Einbringens der Erdbohrung zu optimieren. Es ist auch möglich, dass eine Fuzzy-Logik zur Ermittlung der Bodenklasse aus den Betriebsparametern der Erdbohrvorrichtung und/oder der Parameter der Erdbohrvorrichtung verwendet wird.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist an dem Bohrkopf ein Sensor angeordnet und das Signal des Sensors wird zum Ermitteln der Bodenklasse verwendet. Der Sensor kann für eine Ermittlung des Drucks in der Erdbohrung ausgestaltet sein. Der am Bohrkopf angeordnete Sensor kann auch ein Sensor zur Erfassung der Bodenbeschaffenheit sein.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das System eine Ortungseinheit, mit der der Ort des Bohrkopfs bestimmbar ist, wobei die Einheit ein dem Ort des Bohrkopfs zugeordnetes Datum mit der ermittelten Bodenklasse verknüpft.
  • Die vorstehenden Ausführungen stellen ebenso wie die nachfolgende Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen keinen Verzicht auf bestimmte Ausführungsformen oder Merkmale dar.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
  • Die einzige Figur zeigt in einer schematischen, teilweise geschnittenen Darstellung eine Erdbohrvorrichtung 1 mit einem Bohrgestänge 2 und einem vorderseitig an dem Bohrgestänge 2 befestigten Bohrkopf 3. Mittels der Erdbohrvorrichtung 1 wird eine Erdbohrung 4 in das Erdreich eingebracht. Ein Programm 5, welches in einer Hardware der Erdbohrvorrichtung 1 abläuft, erfasst die Parameter der Erdbohrvorrichtung 1 und die Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung 1. Das Programm 5 kann beispielsweise, wenn für die Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung 1 ein hohes Drehmoment, eine hohe Druckkraft, eine geringe Vorschubgeschwindigkeit festgestellt wurde und für den Parameter der Erdbohrvorrichtung 1, dass ein Rollenmeißel verwendet wird, eine Klassifizierung des Erdreichs in die Bodenklasse "sechs" vornehmen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Ermitteln einer Bodenklasse, bei dem eine Erdbohrung (4) in Erdreich mittels einer Erdbohrvorrichtung (1) mit einem Bohrkopf (3) eingebracht wird, wobei
    a) ein Parameter der Erdbohrvorrichtung (1) und
    b) mindestens ein Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung (1)
    bei der Ermittlung, um welche Bodenklasse es sich handelt, verwertet wird, wobei der mindestens eine Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung aus dem Drehmoment, der Zug-/Druckkraft, der Vorschubgeschwindigkeit, der Spülungsrate und/oder der Rotationsgeschwindigkeit ausgewählt ist und die gewählten Einstellungen an der Erdbohrvorrichtung, um aktuell die Erdbohrung durchzuführen, darstellt und als Parameter der Erdbohrvorrichtung (1) die Art des Bohrkopfs (3) gewählt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ferner ein Signal eines Sensors am Bohrkopf (3) mit bei der Ermittlung der Bodenklasse verwertet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ort des Bohrkopfs (3) ermittelt wird und eine Zuordnung der ermittelten Bodenklasse zum Ort erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Datenbank erstellt wird, die eine Zuordnung von Ort und Bodenklasse liefert.
  5. System zum Ermitteln einer Bodenklasse umfassend eine einen Bohrkopf (3) aufweisende Erdbohrvorrichtung (1), und das System ausgestaltet ist, mindestens einen Parameter und mindestens einen Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung (1) zu verwenden, um die Bodenklasse zu ermitteln, wobei der mindestens eine Betriebsparameter der Erdbohrvorrichtung aus dem Drehmoment, der Zug-/Druckkraft, der Vorschubgeschwindigkeit, der Spülungsrate und/oder der Rotationsgeschwindigkeit ausgewählt ist und die gewählten Einstellungen an der Erdbohrvorrichtung, um aktuell die Erdbohrung durchzuführen, darstellt, und als Parameter der Erdbohrvorrichtung (1) die Art des Bohrkopfs (3) gewählt ist.
  6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Bohrkopf (3) ein Sensor angeordnet ist und ferner das Signal des Sensors zum Ermitteln der Bodenklasse verwendet wird.
  7. System nach Anspruch 5 oder 6, umfassend eine Ortungseinheit, mit der der Ort des Bohrkopfs (3) bestimmbar ist, wobei die Einheit ein dem Ort des Bohrkopfs (3) zugeordnetes Datum mit der ermittelten Bodenklasse verknüpft.
EP17811548.1A 2016-12-12 2017-12-06 Verfahren und system zum ermitteln einer bodenklasse Active EP3551828B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016014685.0A DE102016014685A1 (de) 2016-12-12 2016-12-12 Verfahren und System zum Ermitteln einer Bodenklasse sowie Verwendung beim Ermitteln einer Bodenklasse
PCT/EP2017/081662 WO2018108662A1 (de) 2016-12-12 2017-12-06 Verfahren und system zum ermitteln einer bodenklasse sowie verwendung beim ermitteln einer bodenklasse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3551828A1 EP3551828A1 (de) 2019-10-16
EP3551828B1 true EP3551828B1 (de) 2024-03-13

Family

ID=60629693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP17811548.1A Active EP3551828B1 (de) 2016-12-12 2017-12-06 Verfahren und system zum ermitteln einer bodenklasse

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200072046A1 (de)
EP (1) EP3551828B1 (de)
DE (1) DE102016014685A1 (de)
WO (1) WO2018108662A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7564441B2 (ja) 2020-12-22 2024-10-09 ジャパンパイル株式会社 管理装置、管理プログラムおよび管理システム
CN112780251B (zh) * 2021-02-08 2023-09-19 铁福来装备制造集团股份有限公司 一种钻机转速监测系统、控制方法及应用方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553226A (en) * 1980-01-10 1985-11-12 Scherbatskoy Serge Alexander Systems, apparatus and methods for measuring while drilling
US4628495A (en) * 1982-08-09 1986-12-09 Dresser Industries, Inc. Measuring while drilling apparatus mud pressure signal valve
US4804051A (en) * 1987-09-25 1989-02-14 Nl Industries, Inc. Method of predicting and controlling the drilling trajectory in directional wells
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
DE19707530A1 (de) * 1997-02-25 1998-09-10 Ruediger Dr Ing Koegler Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung von geologischer Information
DE19808478C2 (de) * 1998-03-02 2000-10-26 Ruediger Koegler Verfahren zum grabenlosen Verlegen von Rohren
DE10116363B4 (de) * 2001-04-02 2006-03-16 Tracto-Technik Gmbh Bohrkopf einer Bohreinrichtung, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung
US6672386B2 (en) * 2002-06-06 2004-01-06 Baker Hughes Incorporated Method for in-situ analysis of formation parameters
US7650241B2 (en) * 2005-02-19 2010-01-19 Baker Hughes Incorporated Use of the dynamic downhole measurements as lithology indicators
PT1942247E (pt) * 2007-01-04 2009-05-28 Bauer Maschinen Gmbh Processo e dispositivo para fazer um furo no solo através de perfuração deslocada
US7878268B2 (en) * 2007-12-17 2011-02-01 Schlumberger Technology Corporation Oilfield well planning and operation
EP2516790A1 (de) * 2009-12-23 2012-10-31 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Bestimmung einer eigenschaft von formationsmaterial
US9181791B2 (en) * 2011-06-28 2015-11-10 Raytheon Company System and method for determining soil characteristics and drillstring instability during horizontal directional drilling
CA2960418C (en) * 2014-09-10 2022-11-29 Fracture ID, Inc. Apparatus and method using measurements taken while drilling to map mechanical boundaries and mechanical rock properties along a borehole

Also Published As

Publication number Publication date
EP3551828A1 (de) 2019-10-16
DE102016014685A1 (de) 2018-06-14
US20200072046A1 (en) 2020-03-05
WO2018108662A1 (de) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60320101T2 (de) Verfahren für regressionsanalyse von formationsparametern
EP3081737B1 (de) Bohrgerät zum erstellen einer verrohrten bohrung und verfahren zum betreiben eines bohrgerätes
DE69923907T2 (de) Druckmessung von Erdformationen mit einer durchdringbaren Probe
Barla et al. Torino subsoil characterization by combining site investigations and numerical modelling/Charakterisierung des Turiner Untergrunds mithilfe von Feldstudien und numerischer Modellierungen
DE102007005560B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Tunnelbohrmaschine, Verfahren zum Erkennen von geologischen Strukturen sowie Tunnelbohrmaschine
EP3551828B1 (de) Verfahren und system zum ermitteln einer bodenklasse
Bergmeister et al. Learning and optimization from the exploratory tunnel–Brenner Base Tunnel: Lernen und Optimieren vom Erkundungsstollen–Brenner Basistunnel
DE68907284T2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Porosität einer unterirdischen Formation während des Bohrens.
JP3117637B2 (ja) 地盤調査装置および地盤調査方法
DE112015006191T5 (de) Gammaerfassungssensoren in einem lenkbaren Drehwerkzeug
DE102005038313B4 (de) Verfahren zur Messung der geologischen Lagerungsdichte und zur Detektion von Hohlräumen im Bereich eines Vortriebstunnels
EP3533932B1 (de) Verfahren und system zum erstellen eines gründungselementes im boden
EP3536900B1 (de) Verfahren und baugerät zur bodenbearbeitung
DE10116363B4 (de) Bohrkopf einer Bohreinrichtung, insbesondere Spülbohrkopf einer Flachbohreinrichtung
DE3540251A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur akustischen richtungsvermessung
EP2662499B1 (de) Qualitätssicherungsverfahren zum Erstellen von Pfählen sowie offenes Profil dafür
DE102015225595B3 (de) Bohrkopfsystem mit integrierter akustischer Quelle und Ausleger, der mit elektrodynamischen Aufnehmern bestückt ist
DE102009041627A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Sondierung von Kampfmitteln
EP3819433B1 (de) Bodenabtragsvorrichtung und verfahren zum erstellen eines loches im boden
EP3559410A1 (de) Orten eines bohrkopfs einer erdbohrvorrichtung
JP6339425B2 (ja) 削孔状態の判定方法、削孔長の算出方法、および地質の検層方法
EP4110997A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur drucksondierung
DE102015200530B4 (de) Verfahren zur Bewertung von Düsenstrahlsäulen
Boldyrev et al. The boring sounding of alluvial soils
DE19807060A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Einbringung eines fließfähigen Mittels in den Erdboden

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20190710

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20201210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20230926

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: TRACTO-TECHNIK GMBH & CO. KG

GRAJ Information related to disapproval of communication of intention to grant by the applicant or resumption of examination proceedings by the epo deleted

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSDIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTC Intention to grant announced (deleted)
INTG Intention to grant announced

Effective date: 20231211

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 502017015933

Country of ref document: DE

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: GERMAN

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

REG Reference to a national code

Ref country code: LT

Ref legal event code: MG9D

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240614

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20240313

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240613

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240613

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240613

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240614

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

Ref country code: ES

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240713

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240715

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20240313