FI123887B

FI123887B - Drill bit positioning method

Info

Publication number: FI123887B
Application number: FI20110213A
Authority: FI
Inventors: Pekka Ritamaeki
Original assignee: Aineko Oy
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-12-13
Also published as: WO2013001139A1; BR112013033432A2; RU2014102589A; EP2723963A1; FI20110213A0; FI20110213A; US20140196951A1; CA2840298A1; AU2012277699A1

Abstract

Positioning method of a bit or a drill head (22) of a drilling device which drills an underground hole in which method devices which measure the situation of the drill head and/or receiving devices of signals which have been sent from elsewhere and are related to the mentioned measuring and equipment (3, 4) in order to convert the measurement data into a signal form which can be sent onto the ground surface, a possible battery (10) to be a power source and devices in order to send the signal from the drilling head (22), are located to the drilling head, most advantageously into a protected unit (6). The positioning data of the drill head (22) is clarified with the help of a signal sent from the ground surface so that the overground position from which sent signal is at its strongest when it is being received in the drill head (22) is searched and the position of the drill head is determined from this position to be located directly underneath and the depth position of the drill head (22) is determined as weakening of the signal which has been sent from the ground surface to the drill head (22) wherein the experimentally defined weakening of the signal per a ground metre is used in order to determine the depth position and the data detected at the drill head (22) are sent to the ground surface either by radio along a drill rod pipe (9) or from the drill head (22) through the ground onto the ground surface the shortest way possible.

Description

PORAUSKÄRJEN PAIKOITUSMENETELMÄDRILL LOCATION METHOD

Keksintö kohdistuu maanalaista reikää poraavan poralaitteen terän tai porauskäijen pai-5 koitusmenetelmään, jossa menetelmässä porauskärkeen sijoitetaan sopivimmin suojattuun yksikköön porauskäijen ainakin etenemisen suuntakulmia ilmaisevia antureita, laitteistot anturitietojen muuntamiseksi maanpinnalle lähetettävään signaalimuotoon, paristo virtalähteeksi sekä radiolähetin ja antenni.The invention relates to a method of positioning a drill bit or drill hole in an underground hole drilling device, wherein the drill bit is fitted with sensors detecting at least direction of drill walk direction,

10 Ennestään on tunnettua, että vaakasuuntaisessa maanalaisessa porauksessa vesi-, viemäri-ja sähkökaapeliputkia varten porataan ohjausreikä maan alle työntämällä hydraulisesti rautaputkia maan alle. Sen jälkeen vedetään suurempi putki samaa reikään myöten takaisin. Porattaessa tällä tavoin maanpinnan lähellä, voidaan terän paikka määritellä käijessä olevan radiolähettimen ja maanpinnalla olevalla vastaanottimen avulla, esimerkkinä pa-15 tenttijulkaisu US 6,417,666. Tämä menetelmä toimii kuitenkin vain lähellä maan pintaa. Toimintaetäisyys on normaalisti alle kymmenen metriä. Viemällä lisää tehoa maan alle kaapeleilla, tätä etäisyyttä voidaan kasvattaa enintään 50 metriin. Vaakaporauksessa käytetään paineistettua bentoniittiä voiteluaineena ja peräkkäisesti lisättäviä metalliputkia, joten kaapeleiden käyttö on lähes mahdotonta.10 It is previously known that in a horizontal underground drill for water, sewer and electric cable pipes, a guide hole is drilled underground by hydraulically pushing iron pipes underground. The larger tube is then pulled back along the same hole. When drilling in this manner near the ground, the position of the blade can be determined by a walkie-talkie transmitter and a ground-based receiver, such as in U.S. Pat. No. 6,417,666. However, this method only works near the ground. The operating range is normally less than ten meters. By bringing more power underground with cables, this distance can be increased to a maximum of 50 meters. Horizontal drilling uses pressurized bentonite as a lubricant and sequentially added metal tubes, making it almost impossible to use cables.

2020

Vaakaporauskaluston käyttäminen maalämpöputkien reikien tekoon pehmeässä maassa vaatii poran kärjen paikan mittausta. Tunnetuilla vaakaporauskalustolla voidaan poran liikettä ohjata, jos maan päällä tiedetään, missä terä on porauksen aikana. Ohjaus tapahtuu talttamaisella terällä, joka on asennettu ensimmäisen putken päähän. Kun putkeaThe use of horizontal drilling equipment to make geothermal pipe holes in soft ground requires the measurement of the drill tip position. Known horizontal drilling equipment can control drill movement if it is known on the ground where the blade is during drilling. Control is by a chisel blade mounted on the end of the first tube. With a pipe

COC/O

£ 25 pyöritetään, terä kulkee normaalisti suoraan. Kun terää ei pyöritetä, putki kääntyy taltan£ 25 is rotated, the blade normally goes straight. When the blade is not rotated, the tube turns with a chisel

CMCM

^ suuntaamana painettaessa putkea eteenpäin. Vaakaporauslaitteilla tehty maalämpöreikä o ^ olisi huomattavasti edullisempi kuin kallioporareikä. Maalämpöputket porataan syvem-^ Directed as the tube is pushed forward. A geothermal hole made with horizontal drilling equipment would be considerably less expensive than a rock drill hole. Geothermal pipes are drilled deeper-

CMCM

x mälle kuin kunnallistekniikkaan liittyvät vesi-, viemäri- ja sähköputket.x water, sewerage and electrical pipelines related to non-municipal engineering.

CCCC

CLCL

COC/O

30 Maalämpötekniikassa tarvittavia pystysuuntaisia reikiä ei nykyisellä tekniikan tasolla o voida mitata kuin aivan lähellä maan pintaa. Vaikka pystysuuntaisten putkien paikka ei o ^ ole aivan niin tärkeä kuin vaakasuuntaisten putkien paikka, porauksia ei voida tehdä sat tumanvaraisesti. Sama ongelma on talojen perustuksiin tehtävissä metallisissa tukiput-kissa. Joissakin tapauksissa putket ovat kääntyneet ja nousseet maan pinnalle takaisin.30 In the current state of the art, the vertical holes required in geothermal technology o can only be measured near the surface of the earth. Although the position of the vertical pipes is not quite as important as the position of the horizontal pipes, drilling cannot be done by chance. The same problem is with metal support pipes for building foundations. In some cases, the pipes have turned and returned to the ground.

2 Näin tehty työ pitää tehdä uudestaan, koska työn aikana ei tiedetä putken paikkaa maan alla. Näissä tapauksissa putken suoruus, joka vaikuttaa talon pohjan kantavuuteen, on mitattu jälkeenpäin ja tehty työ pitää hylätä. Putkien asentotieto siis jo työn aikana on S taloudellisesti tärkeää.2 The work done in this way must be done again, because the position of the pipe underground is unknown during the work. In these cases, the straightness of the pipe, which affects the load-bearing capacity of the bottom of the house, is measured afterwards and the work done must be discarded. Thus, the position information of the pipes during work is economically important to S.

Esillä olevassa menetelmässä porauskäijen paikkatieto saadaan maanpinnalle jo porauksen aikana ja täten saavutetaan ratkaiseva parannus nykyiseen tekniikan tasoon. Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, se mitä on esitetty patenttivaatimuksissa.In the present method, the position information of the drill visitor is obtained on the ground already during drilling and thus a decisive improvement to the present state of the art is achieved. The process according to the invention is characterized by what is claimed.

1010

Keksinnön mukaisen menetelmän etuina voidaan mainita: - Porauspään etäisyys saadaan selville laskemalla vakiomittaisten poraputkien määrä.The advantages of the method according to the invention can be mentioned: - The distance of the drilling head is determined by calculating the number of standard-sized drill pipes.

- Porauspään syvyys saadaan porauspäässä vastaanotetun signaalin heikkenemistiedosta.- The depth of the drilling head is obtained from the attenuation information of the received signal at the drilling head.

- Porauspään asento saadaan selville kaksisuuntaisella kallistusanturilla. Jos 15 kallistuskulmat x ja y ovat nollia, pora on pystysuorassa.- The position of the drill head is determined by a two-way tilt sensor. If the heeling angles x and y are zero, the drill is vertical.

- Terän ohjauslapion kiertokulma saadaan selville kallistusanturilla.- The angle of rotation of the blade guide blade is determined by the tilt sensor.

- Tieto antureista siirretään maan pinnalle radiosignaalilla ilman eristettyä kaapelia. Koska metallinen putki tulee aina maanpinnalle, ei poran kärjen syvyys ole enää tärkeää mittaustehon kannalta.- Information about the sensors is transmitted to the ground via a radio signal without an insulated cable. Because the metal tube always comes to the ground, the depth of the drill bit is no longer important for measuring power.

20 - Terän sijainti saadaan maanpinnalta tutkittuna vahvimman signaalin periaatteella.20 - The position of the blade is obtained from the ground using the strongest signal principle.

- Putkenvaihdon aikana, terä on lepotilassa, jolloin kulmamittaus on tarkkaa.- During pipe replacement, the blade is in a dormant position for accurate angle measurement.

- Radiosignaalin vaimennus metallisessa putkessa on paljon pienempi kuin maan tai ilman läpi. Tämä ominaisuus on erittäin tärkeä paristokäyttöisillä laitteilla.- The radio signal in the metal tube is much less attenuated than through the ground or through the air. This feature is very important for battery powered devices.

- Vaikka rautaputki ei ole eristetty maasta, signaali kulkee helposti hyvin johtavaa rautapa g 25 putkea pitkin kuten sähköllä on tapana. Tiedonsiirto veden ja märän maan läpi on suu-- Even though the iron tube is not isolated from the ground, the signal easily travels along the highly conductive iron g 25 tube, as is customary with electricity. Data transfer through water and wet land is

CNJCNJ

ren vaimennuksen takia ollut tähän asti mahdotonta, cp ^ - Maanalainen reaaliaikainen mittaustieto mahdollistaa putken ohjauksen ja reiän c\j x dokumentoinnin.hitherto impossible due to ren damping, cp ^ - Underground real-time measurement data allows control of the tube and documentation of the hole c \ j x.

CCCC

- Kaksisuuntainen tiedonsiirto mahdollistaan antureiden ja lähettimen ohjauksen vain co 30 juuri oikealla hetkellä. Laitteen käyttäminen ja pariston vaihto on hallittua, o δ ^ Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin viittaamalla oheiseen piirustukseen, jossa- Bidirectional communication allows sensors and transmitter control only at co 30 at just the right moment. The use of the device and the replacement of the battery is controlled, δ ^ The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawing, in which:

Kuvio 1 esittää vaakaporausta, jossa putkia painetaan peräkkäin maaperään.Figure 1 shows a horizontal borehole in which the pipes are pressed successively to the ground.

Kuvio 2 esittää erästä keksinnön mukaista porauspäähän sijoitettavaa laiteyksikköä.Fig. 2 shows a drilling head assembly according to the invention.

33

Kuvio 3 esittää erästä maanpäällistä laiteyksikköä.Figure 3 illustrates an above ground unit.

Kuvio 4 esittää erästä maanpäällisiä lähettimiä käyttävää paikannussysteemiä.Figure 4 shows a positioning system using terrestrial transmitters.

Kuvio 5 esittää maanalaisen putken porauskäijen paikoitusta liikuteltavalla laitteistolla.Figure 5 illustrates the positioning of an underground pipe borehole by a movable apparatus.

5 Kuvio 6 esittää kaaviollisesti erästä näyttötaululla varustettua laiteyksikköä.Fig. 6 schematically shows a device unit having a display board.

Kuviossa 1 on kaaviollisesti esitetty vaakaporaustilanne, jossa maaperään painetaan voimalaitteen, kuten kaivinkoneen avulla peräkkäin ensin kärkikappaleella 22 varustettu putki 9 tai poratanko, jossa kärkikappale 22 on vino pinta, ns. kärkilapio. Porauksen ede-10 tessä putkia 9 lisätään edellisen perään. Yleensä vaakaporausreikä tekee loivan kaarroksen, jolloin porauspäätä pitää ohjata. Jos porauspäätä ja koko peräkkäistä putkistoa 9 pyöritetään, etenee porauspää suoraan huolimatta vinosta kärkipinnasta. Jos pyöritys lopetetaan, alkaa vino kärkipinta kääntää suuntaa. Pyöritys lopetetaan sellaiseen asemaan, jossa vino pinta ohjaa porauspäätä haluttuun suuntaan. Porauskäijessä on porauspään pai-15 kantamiseen liittyvä yksikkö 21. Maan pinnalla olevassa takimmaisessa putkessa 9 on pyöritykseen ja työntöön liittyvä kaulus 20.Fig. 1 schematically shows a horizontal drilling situation in which a pipe 9 or a drill rod having a point 22 is first inclined in succession with a power device, such as an excavator, in which the point 22 is an oblique surface. the tip of the shovel. As the bore progresses to 10, pipes 9 are added after the previous one. Usually the horizontal borehole will make a slight bend and the borehole must be guided. If the drill head and the entire successive pipeline 9 are rotated, the drill head proceeds directly despite the oblique tip surface. If rotation is stopped, the oblique tip surface will start reversing. Rotation is terminated to a position where the oblique surface guides the drilling head in the desired direction. The borehole has a unit 21 for carrying the bore end 15. The rearmost tube 9 on the ground has a collar 20 for rotation and pushing.

Maanalaisen paikoituslaitteen toiminta selitetään kuvan 2 avulla. Laite koostuu ensinnäkin porauslaitteen kärjessä olevasta anturi- ja lähetinyksiköstä 21. Maanalaisessa lait-20 teessä on sinänsä tunnettu mikromekaaninen kallistusanturi 1. Se mittaa putken kallistuksen pitkittäis- ja poikittaissuunnassa. Samoin anturina on magneettinen kompassi 2, joka mittaa putken pään suunnan magneettiseen pohjoisnapaan nähden. Anturisignaalit muutetaan saijaliikennesanomamuotoon mikroprosessorilla 3. Saijaliikennesanoma muutetaan radiota varten taajuusmodulaattorilla 4. FSK-moduloitu audiosignaali ohjaa HF-taa- $2 25 juudella olevaa pienitehoista radiolähetintä 5. Lähettimen antenni 7 on kytketty poran 0 ^ metallivaippaan 9. Mittalaite on eristetyssä kotelossa 6. Rautaputki 9 muodostuu 4 metrin n.The operation of the underground parking device is explained with reference to Figure 2. First, the device consists of a sensor and transmitter unit 21 at the tip of the drilling device. The underground device 20 has a micromechanical tilt sensor 1 known per se. It measures the longitudinal and transverse tilt of the pipe. Similarly, the sensor is a magnetic compass 2, which measures the direction of the end of the tube relative to the magnetic north pole. The sensor signals are converted to a messenger message format by a microprocessor 3. The messenger message is converted for radio by a frequency modulator 4. The FSK modulated audio signal controls the HF frequency 25 low-power radio transmitter 5. The transmitter antenna 7 is connected to the drill 4 meters approx.

9 paloista, joissa on tiukat kartiokierteet 8.9 pieces with tight conical threads 8.

coc/o

CVJCVJ

ai Kuviossa 3 on maanpäällinen osa paikantamisjäijestelmästä. Maanpäällisessä osassa £2 30 radiovastaanottimen 12 antenni 11 on kytketty metalliputkeen 9. Radiosta saatava audio-ai Figure 3 shows the terrestrial part of the positioning system. In the ground section, £ 2 30, the antenna 11 of the radio receiver 12 is connected to a metal tube 9. The audio

C\JC \ J

9 signaali demoduloidaan FSK-ilmaisimessa 13 takaisin saijaliikennesanomaksi. Saijalii- ° kennesanoma puretaan mittaustiedoiksi mikroprosessorissa 14. Mikroprosessori mittaa myös putken pituutta pulssianturilla 15, kierroksia ja kallistuksen tahdistusta kierrosan-turilla 16. Tulokset näytetään paikallisella näyttölaitteella 17. Työntölaitteen ja pyöritys- 4 moottorin 18 avulla porausta voidaan hallita kun poran käijen paikka tiedetään. Mittaus-tiedot talletetaan muistiin 19. Kenttätestit menetelmästä on tehty märässä maassa, joissa on varmistettu keksinnön toimivuus. Mittauksia on tehty useilla eri taajuuksilla. Mittaus 5 toimii ainakin l-70MHz taajuudella. Kuivassa maassa tarvitaan yli -70dBm tehoa ja erittäin märässä maassa +16dBm 100 metriä kohden.The signal 9 is demodulated in the FSK detector 13 back to a received traffic message. The random motion message is decompressed into measurement data in microprocessor 14. The microprocessor also measures tube length with pulse sensor 15, revolutions, and tilt synchronization with rotary sensor 16. The results are displayed on a local display device 17. The pusher and rotation motor 18 control drill position while drilling. The measurement data is stored in memory 19. Field tests of the method have been carried out in a wet country where the functionality of the invention has been verified. Measurements have been made at many different frequencies. Measurement 5 operates at a frequency of at least 1-70MHz. In dry land, power above -70dBm is required and in very wet soil + 16dBm per 100m.

Kuvion 4 esittämässä toisessa suoritusmuodossa maanalaista reikää poraavan poralaitteen terän tai porauskäijen paikoitusmenetelmä on sellainen, jossa porauskärkeen sijoitetaan 10 kuunteleva vastaanotin 33, joka vastaanottaa maanpinnalta vähintään kolmelta eri paikkaan sijoitetulta lähettimeltä 30, 31, 32 lähetettyjä signaaleja, edelleen porauskärkeen kuuluu yksikkö, joka laskee porauskärjen paikkatiedon näiden vähintään kolmen lähetyksen kenttävoimakkuuksien perusteella. Lisäpaikkatietona on tässä tapauksessa lähetettävissä myös keksinnön mukaisella tavalla poratankoa pitkin porauskärkeen maaperään 15 syötetyn poratangon pituustieto. Tämä auttaa vielä tarkentamaan porauskäijen aseman määrittämistä. Myös tässä tapauksessa porauskäijessä on vielä paristo virtalähteenä, radiolähetin 34 ja antenni. Porauskäijessä olevan radiolähettimen 34 lähettämä signaali siirretään antennina toimivaan poralaitteen metalliseen poraputkeen/tankoon 35, jolloin mainittu signaali vastaanotetaan maan pinnalla mainitusta poratangosta liittämällä vas-20 taanottoyksikön antenni mainittuun poratankoon. Käytetty kolmiomittaus tarkentuu, jos maan pinnalla olevat lähettimet 30-32 ovat toisistaan suunnilleen samalla etäisyydellä kuin lähetyssignaaleja vastaanottava anturi 33. Mittauksissa käytetään lisäksi apuna tunnettua anturin etäisyyttä porauksen lähtöpisteestä.In the second embodiment shown in Figure 4, the method of positioning a blade or drill hole in an underground hole drilling device is such that a listening receiver 33 is received at the drilling tip to receive signals transmitted from at least three different locations 30, 31, 32 based on the field strengths of these at least three transmissions. In this case, the position information of the length of the drill rod fed to the ground 15 of the drill bit can also be transmitted as additional position information in the manner of the invention. This will further help to specify the position of the drill visitor. Also in this case, the borehole still has a battery as a power source, a radio transmitter 34 and an antenna. The signal transmitted by the radio transmitter 34 in the drilling passage is transmitted to the metal drill tube / rod 35 of the drill device as an antenna, whereby said signal is received from the ground from said drill rod by connecting an antenna of the receiving unit to said drill rod. The triangle measurement used becomes more accurate if the ground transmitters 30-32 are approximately the same distance from each other as the transducer 33 receiving the transmission signals.

co q 25 Käyttämällä ajastettuja signaaleja eri lähettimille 30-32, verkkovirralla toimivia lähetti-co q 25 By using timed signals for various transmitters 30-32,

CMCM

isL miä sekä suuria lyhytaikaisia lähetystehoja, saadaan ratkaisevasti lisäpituutta mitattavissa cp (J) olevaan paikoitusetäisyyteen sekä -syvyyteen verrattuna signaalin kulkuetäisyyksiin pie- c\j x nitehoisia paristolähettimiä käytettäessä. Aiemmin signaali on lähetetty putken päästä a: maan pinnalle paristokäyttöisillä lähettimillä. Tämä menetelmä ei kuitenkaan toimi suu- co 30 remmillä porauspään syvyyksillä. Vastaanotossa ei tarvita suurta tehoa ja mitatut kenttä- o ^ voimakkuudet anturissa 33 voidaan lähettää pienitehoisella radiolla 34 putkea 35 pitkin.ISLs, as well as high transient transmissions, provide a decisive additional length to the measured cp (J) positioning distance and depth compared to signal propagation using low power battery transmitters. Previously, the signal was transmitted from the end of the tube to the surface of a: by battery-powered transmitters. However, this method does not work at deeper depths of the drilling head. Reception does not require high power and the measured field strengths at transducer 33 can be transmitted by low power radio 34 along tube 35.

OO

cgcg

Kuviossa 5 esitetään työkoneen 23 sijoitus maaperään työnnettävän putken maanpäälliseen aloituskohtaan, josta putken työntäminen sekä pyöritys tapahtuu työkoneen 23 avuf- 5 la. Kuvion 5 tilanteessa on putkea 9 työnnetty niin pitkälti maahan, että porauskärjen 22 sijaintia pitää tarkkailla. Tässä tapauksessa henkilö 24 kulkee mittausyksikön 25 kanssa maanpinnalla porauskärjen 22 oletetulla kohdalla. Mittausyksikkö 25 lähettää voimakasta 5 signaalia alaspäin ja porauskärjessä 22 oleva anturi-, vastaanotto- ja lähetinyksikkö 21 vastaanottaa tämän signaalin ja lähettää signaalin voimakkuustiedon poratankoputkea 9 pitkin Rxl - Rx2 aloituskohtaan koneenkäyttäjälle. Koneenkäyttäjällä on näyttötaulu 26, kuten myös henkilöllä 24. Näytöt ovat rinnakkaisnäyttöjä niin, että koneenkäyttäjän näyttötaululta 26 tulee signaali henkilön 24 kuljettamaan mittausyksikön 25 tauluun 26 ja 10 mainitut taulut siis näyttävät samaa paikannustietoa. Tällä järjestelyllä henkilö 24 voi etsiä paikan, josta porauskärkeen tulee voimakkain signaali. Kun paikka on löytynyt, on porauskärki 22 suoraan tämän kohdan alapuolella. Porauskärjen 22 tällä kohtaa vastaanottaman signaalin suuruudesta voidaan päätellä, mikä on maaperän paksuus ts millä syvyydellä porauskärki 22 on. Lähetetty signaali heikkenee maaperän paksuuden mukaan 15 eikä riipu maaperän laadusta kovinkaan paljon. Signaalin heikkeneminen maaperämetriä kohti on määritetty ennalta kokeellisesti ja tätä tietoa käytetään. Henkilö 24 voi siten edetä ilman yhteydenottoa koneenkäyttäjään ja kuljettaa mittausyksikköä 25 porauskärjen 22 yläpuolella, kun putkea 9 työnnetään maahan. Kuljettua matkaa vastaava kaikki kerätty data tallennetaan mittausyksikön 25 tietokoneelle. Henkilö 24 voi kuljettaa 20 riittävän suurta virtalähdettä mukanaan, jotta voidaan lähettää voimakas signaali maan alle.Figure 5 shows the positioning of the machine 23 at the ground starting point of the pipe to be pushed into the ground, from which the tube is pushed and rotated by the machine 23. In the situation of Figure 5, the tube 9 is pushed so far into the ground that the location of the drill tip 22 must be monitored. In this case, the person 24 passes with the measuring unit 25 at the ground at the presumed point of the drilling tip 22. The measuring unit 25 transmits a strong signal 5 downwards and the sensor, receiving and transmitting unit 21 at the drilling tip 22 receives this signal and transmits the signal strength information along the drill rod tube Rx1 to Rx2 to the starting position of the operator. The machine operator has a display panel 26, as does the person 24. The displays are parallel displays so that the operator 24 display signal is transmitted by the person 24 to the measurement unit 25, table 26, and 10 thus displaying the same positioning information. With this arrangement, the person 24 can search for the location where the strongest signal is coming from the drill tip. Once the location is found, drill tip 22 is directly below this point. At this point, the magnitude of the signal received by the drill tip 22 can be deduced from the thickness of the soil, i.e. the depth of the drill tip 22. The transmitted signal weakens according to soil thickness 15 and does not depend very much on soil quality. Signal attenuation per soil meter is predetermined experimentally and this information is used. Thus, the person 24 can proceed without contacting the operator and transport the measuring unit 25 above the drill bit 22 when the tube 9 is pushed to the ground. All collected data corresponding to the distance traveled is stored on the computer of the measuring unit 25. Person 24 can carry 20 power supplies large enough to transmit a strong signal underground.

Koneenkäyttäjä näkee näyttötaulustaan 26 esim. porauskärjen 22 syvyysaseman, kallis-tusaseman, kiertoaseman sekä lämpötilan, kun porauskärjessä 22 oleva paikantamiseenThe machine operator can see from his display panel 26, for example, the depth position, tilt position, rotation position, and temperature of the drill tip 22 when locating the drill tip 22.

COC/O

g 25 liittyvä yksikkö 21 lähettää myös nämä tiedot poratankoa 9 pitkin radiosignaalina ko-The g 25 associated unit 21 also transmits this information along the drill rod 9 as a radio signal

CNJCNJ

^ neenkäyttäjän näyttötauluyksikköön 26. Näiden tietojen hankkiminen ko. antureilta ja o n lähetys ei juuri lisää porauskärjessä 22 tarvittavan pariston suuruutta. Koneenkäyttäjällä^ toUser Display Unit 26. from the sensors and the transmission does not add much to the size of the battery 22 needed in the drill tip. machinist

C\JC \ J

on etukäteen suunniteltu porausrata putkelle 9 ja jos porauskärjen 22 suunta poikkeaais a pre-designed drilling path for pipe 9 and if the direction of the drilling tip 22 is different

CCCC

tästä, hän ohjaa porauskärkeä 22 kääntymään oikealle radalle.here, he directs the drill bit 22 to turn to the right track.

COC/O

s 30 os 30 o

Kuvio 6 esittää näyttötaulun 26 sekä siihen liittyvät muut laitteet ja toimintayksiköt.Figure 6 shows a display panel 26 and other associated devices and function units.

o 00 Siihen kuuluu näyttöruutu 27, tietokone CPU 28, akku 29, GPS-paikannin 37, muisti 38, antenni 39, GSM 40 ja lähetin 41 signaalin lähettämiseksi sekä maaperään että poraus-tankoon. Näyttöruutu 27 mm. näyttää putken asemaa ja siten poikkeamaa ajatellusta 6 sijainnista tällä kohtaa.00 It includes a display screen 27, a computer CPU 28, a battery 29, a GPS locator 37, a memory 38, an antenna 39, a GSM 40, and a transmitter 41 for transmitting signals to both the ground and the drill rod. Display screen 27 mm. shows the position of the tube and thus the deviation from the intended 6 locations at this point.

Kuvion S esittämä paikannus voi myös tapahtua vaihtoehtoisella tavalla hieman edellä 5 esitetystä poikkeavasti, jolloin poratankoa 9 pitkin ei lähetetä mitään signaalia koneenkäyttäjälle. Porauspäässä 22 on RFID-kela oheislaitteineen, kuten kallistus-, kierto-ja lämpötila-anturit sekä CPU, jolloin tässä tapauksessa maan päältä henkilö 24 lähettää mittausyksikön 25 lähettimellä 41 riittävän tehokasta kantoaaltoa esim. 32 kHz maan alle yhdestä tai useammasta kohdasta Txl - Tx4 ja ainakin yksi RFID-yksikkö porauskäijes-10 sä 22 virittyy ja lähettää moduloitua aaltoa takaisin mittausyksikölle 25. CPU:n avulla esim. moduloidun takaisinlähetetyn signaalin ensimmäiset 10 bittiä sovitetaan kuvaamaan vastaanotetun signaalin amplitudia, seuraavat 10 bittiä porauspään kallistusanturin antamaa tietoa, seuraavat 10 bittiä porauspään kiertoasemaa ja seuraavat lämpötilaa. Myös tässä tapauksessa henkilöllä 24 on kuvion 6 mukainen näyttö- ja laiteyksikkö ja 15 koneenkäyttäjällä omansa. Nyt henkilön 24 näyttötaulun data puolestaan lähetetään ko neenkäyttäjän näyttötauluun 26. Porauspään 22 syvyysasema saadaan tässäkin signaalin heikennyksestä maaperämetriä kohti, josta on kokeelliset tulokset sekä niitä vastaavat metrimäärät.Alternatively, the positioning shown in Fig. S may take place slightly differently from that shown above, whereby no signal is transmitted to the operator by means of the drill rod 9. The drill head 22 has an RFID coil with peripheral devices such as tilt, rotation and temperature sensors and a CPU, in which case the ground 24 person transmits a sufficiently effective carrier, e.g., 32 kHz underground at one or more locations at least one RFID unit in drill path 10 22 tunes and sends the modulated wave back to the measuring unit 25. e.g., the first 10 bits of the modulated retransmitted signal are adapted to represent the received signal amplitude, the next 10 bits of drill head tilt sensor information, the next 10 bits and monitor the temperature. Also in this case, the person 24 has a display and device unit according to Fig. 6 and the machine operator 15 has his own. Now the data of the display 24 of the person 24 is in turn transmitted to the display 26 of the operator. Here again, the depth position of the drilling head 22 is obtained by signal attenuation per meter of soil, which has experimental results and corresponding meters.

20 co o 2520 co o 25

CMCM

1^ 01 ^ 0

COC/O

OJOJ

CUCU

CLCL

COC/O

s 30 o δs 30 o δ

CMCM

Claims

7

A method of positioning a drill bit or drill walker (22) in an underground hole drilling apparatus, wherein the drill bit is provided with a suitably protected unit (6) for measuring the drill tip position and / or receiving means (3.4) for transmitting signals associated therewith. a ground source signal, a possible battery (10) as a power source, and means for transmitting a signal from the drilling visitor (22), the position information of the drilling tip 10 (22) being determined by a signal transmitted from the ground and transmitted to the ground by ) or along the shortest path from the drilling head (22) to the ground, characterized in that the method searches for the terrestrial position from which the transmitted signal at the drilling head (22) is strongest and determines the position t of the drilling head (22) and the depth position of the drilling head (22) is determined by a signal loss from the ground to the drilling head (22), whereby an experimentally determined signal loss per meter of ground is used to determine the depth position.

Method according to Claim 1, characterized in that the positioning equipment (25), (26) carried by the person (24) and the starting user display equipment (26) transmit the signal information bidirectionally.

Method according to Claim 1, characterized in that the position of the drill (22) is determined by GPS equipment. CO 5 25 c \ j

^ 4. A method according to claim 1, characterized in that an RFID unit is received at the drill tip, which receives a carrier transmitted from the ground and transmits C 1 J. carrier modulated, with modulations containing signal and sensor CC information of the drilling head (22), the modulated carrier being received at ground level and modulation ^ 30 nights solving the information transmitted by the drilling head, o δ

Method according to Claim 1, characterized in that, in drilling based on the rotation of the drill rod (9), the rotation angle of the drilling walker is measured using a gravity angle sensor 8 located in the drill bit and in the vertical drilling utilizing detecting the magnetic field direction.

Method according to Claim 1, characterized in that the person (24) advances with the measuring device (25) above the detected position of the drilling head (22) on the ground.