Teleskopierbare Meßvorrichtung

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung 41 zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufs eines Bohrgestänges 11 in einem Bohrloch. Die Meßvorrichtung umfaßt einen Sondenkörper 21, in dem eine Mehrzahl von Neigungssensoren 22 in Längsrichtung verteilt fest eingebaut ist, wobei der Sondenkörper 21 in seiner Längsrichtung zumindest um den Betrag der Längserstreckung der Neigungssensoren 22 verschiebbar ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufs eines Bohrgestänges in einem Bohrloch sowie ein Bohrgerät mit einer solchen Meßvorrichtung.

[0002] Bei der Herstellung von Bohrlöchern im Boden ist je nach Bestimmungszweck zumindest die Lage des Fußpunktes, gegebenenfalls der gesamte Verlauf des Bohrlochs im Boden von Interesse. Das heißt, es muß festgestellt werden können, inwieweit das Bohrloch gegenüber einem vertikalen oder planmäßig geneigten Verlauf abweicht. Dies gilt insbesondere, wenn eine Mehrzahl von zueinander parallelen oder verschwenkten Bohrlöchern erzeugt werden muß, die beispielsweise zum Einbringen von Injektionen, Düsenstrahlelementen oder Baugrundverbesserungen bestimmt sind, die eine hohe Lagegenauigkeit und Überprüfung der Istlage erfordern. Dies kann beispielsweise das Einbringen von scheibenförmigen Injektionen oder Düsenstrahlsäulen sein, die sich zu einer Abdichtsohle ergänzen sollen, oder das Ausbringen von säulenförmigen Injektionen oder Düsenstrahlsäulen, die zur Herstellung einer Dichtwand oder einer wandförmigen Unterfangung bestimmt sind.

[0003] Bei den zuvor genannten Injektionen wird Bindemittelsuspension mit hohem Druck in den Boden eingebracht, insbesondere aus mit einem Bohrgestänge rotierenden Düsen, wobei durch den Düsvorgang das Bindemittel mit dem anstehenden Boden durchmischt wird. Wenn die genannten Scheibenkörper oder Elemente sich nicht fehlerfrei überlappen oder die genannten Säulen nicht unter Überdeckung lückenlos aneinanderschließen, kann es zu Fehlstellen in der genannten Sohle oder in der genannten Dichtwand kommen, so daß der Zweck des hergestellten Erzeugnisses verfehlt oder nur eingeschränkt erreicht wird.

[0004] Um dies zu vermeiden, kann der Verlauf eines Bohrgestänges im abgeteuften Zustand bestimmt werden, in dem eine Inklinometersonde in das Bohrgestänge eingeführt und dann in diesem schrittweise abgesenkt wird. In festgelegten Abständen können dann Messungen mit der Inklinometersonde im Bohrgestänge durchgeführt werden, mit denen sich der Grad einer Neigung und die Ausrichtung der Neigung des Bohrgestänges ermitteln läßt.

[0005] Das hiermit angegebene vielstufige Verfahren, das für jedes einzelne Bohrloch durchgeführt werden muß, ist sehr aufwendig und damit auch kostenträchtig.

[0006] In der DE 198 37 546 A1 ist eine Meßvorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufes eines Bohrgestänges in einem Bohrloch vorgeschlagen worden, die mehrere über die Länge des Bohrgestänges verteilte und in diesem fest eingebaute Inklinometersensoren umfaßt.

[0007] Das entsprechende Bohrgestänge, das deutlichen Verschleiß im Betrieb ausgesetzt ist, und an dem insbesondere beim Transport und bei der Montage leicht Schäden entstehen könne, verteuert sich damit erheblich.

[0008] Bei einem mehrteiligen aus Einzelsegmenten zusammengesetztem Bohrgestänge ist auch die Meßvorrichtung geteilt auszuführen und mit bestimmten Koppelstücken zu versehen, was zu Komplikationen bei der Montage und im Betrieb führen kann.

[0009] Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die unkompliziert aufgebaut ist und zu schnellen Durchführungen von Messungen des Verlaufs eines Bohrgestänges in einem Bohrloch der genannten Art geeignet ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Bohrgerät mit einer solchen Meßvorrichtung vorzuschlagen, das eine schnelle und einfache Durchführung von Messungen ermöglicht.

[0010] Die Lösung hierfür besteht in einer Meßvorrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufs eines Bohrgestänges in einem Bohrloch mit einem Sondenkörper, in dem eine Mehrzahl von Neigungssensoren in Längsrichtung verteilt fest eingebaut ist, wobei der Sondenkörper in seiner Längsrichtung zumindest um den Betrag der Längserstreckung der Neigungssensoren verschiebbar ist.

[0011] Hiermit ist eine teleskopierbare Meßvorrichtung bereitgestellt, die in geringerer Zahl vorgehalten werden kann, als verschiedenartige Bohrgestänge für ein übliches Einsatzspektrum in gewerblicher Anwendung erforderlich sind, und die auch beim Einsatz von aus mehreren Segmenten zusammengesetzten Bohrgestängen ohne Abwandlung zum Einsatz kommen kann. Schäden am Bohrgestänge, insbesondere irreparabel Schäden an einzelnen Segmenten des Bohrgestänges, führen hierbei nicht zum Verlust von Daten, Bestandteilen der Meßtechnik oder zur Notwendigkeit, die Bohrgestänge zu demontieren. In Längsrichtung des Sondenkörpers sind eine Mehrzahl von Neigungssensoren an dem Sondenkörper fest eingebaut. Diese erstrecken sich vorzugsweise zumindest über die halbe Länge des Sondenkörpers, insbesondere zumindest annähernd über die gesamte Länge des Sondenkörpers. Insofern kann die Meßvorrichtung auch als Ketteninklinometer bezeichnet werden, da mehrere Sensoren in Reihe am Sondenkörper befestigt sind.

[0012] Der Sondenkörper ist vorzugsweise derart biegsam gestaltet, daß er der Biegung des Bohrgestänges folgen kann. Weiterhin ist der Sondenkörper vorzugsweise verwindungssteif ausgebildet. Zur Aufnahme des Sondenkörpers ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung eine Halterung vorgesehen, in welcher der Sondenkörper verschiebbar gehalten ist, sowie Antriebsmittel für die Längsverschiebung des Sondenkörpers in der Halterung. Die Halterung und die Antriebsmittel können beispielsweise an einem Bohrturm angebracht sein.

[0013] In einer ersten Ausgestaltungsform kann hierbei der Sondenkörper einstückig sein und zumindest im wesentlichen der Gesamtlänge des zum Einsatz kommenden Bohrgestänges entsprechen. Die Teleskopierbarkeit liegt hierbei in der Verschiebbarkeit des gesamten Sondenkörpers gegenüber der Halterung, wobei er in einer Ruheposition aus der Achse des Bohrgestänges herausgeschwenkt werden kann und in einer Bereitschaftsposition oberhalb des Bohrgestänges in die Achse des abgeteuften Bohrgestänges eingeschwenkt werden kann. In einer Meßposition wird dann der Sondenkörper in das Bohrgestänge eingefahren, um die Messung durchzuführen.

[0014] In einer weiteren Ausführungsform kann der Sondenkörper das Innenrohr einer Teleskopieranordnung bilden, die zumindest ein Außenrohr und das gegenüber diesem telekopierbare Innenrohr in Form des Sondenkörpers umfaßt. Das Außenrohr ist hierbei seinerseits gegenüber der Halterung teleskopierbar, so daß eine zweifache Teleskopierbarkeit gegeben ist. In der hier bezeichneten Ausführung können zwei Meßpositionen des Sondenkörpers zur Gesamtmessung eingestellt werden, wobei die Länge des Sondenkörpers und des Außenrohres jeweils nur etwa der halben Länge des Bohrgestänges entsprechen muß.

[0015] Durch eine Abwandlung der Teleskopieranordnung mit zumindest einem weiteren gegenüber Außenrohr und Innenrohr teleskopierbaren Zwischenrohr kann die Gesamtlänge der Teleskopieranordnung weiter verringert werden, wobei jedoch die Anzahl der Meßschritte für die Gesamtmessung entsprechend zunimmt.

[0016] Zwischen den Elementen der Teleskopieranordnung sind Formeingriffsmittel zur gegenseitigen Verdrehsicherung erforderlich, um sicherzustellen, daß die Ausrichtung des Sondenkörpers in den Meßpositionen der Ausrichtung des aus dem Bohrgestänge austretenden Außenrohrs entspricht. Vorzugsweise sind die Formeingriffsmittel in Form einer unrunden Kontur, beispielsweise eines Polygons, des Sondenkörpers beziehungsweise der Rohre der Teleskopieranordnung gestaltet.

[0017] Der Sondenkörper oder das Außenrohr können mit über der Länge verteilten äußeren Abstandshaltern oder Führungsmitteln zur Zentrierung des Sondenkörpers bzw. des Außenrohres innerhalb eines Bohrgestänges bestückt sein. Auch zwischen den einzelnen Elementen der Teleskopieranordnung können über der Länge verteilte Abstandshalter oder Führungsmittel zur gegenseitigen Zentrierung vorgesehen sein.

[0018] Bei einem einstückigen Sondenkörper kann eine Führungs- und Antriebsstange in koaxialer Anordnung fest an diesem angeordnet sein, um die Teleskopierbarkeit herzustellen. Bei einer mehrteiligen Teleskopieranordnung kann das Außenrohr am oberen Ende mit einem kragenförmigen Auflageteil zur Auflagerung am oberen Ende des Bohrgestänges versehen sein.

[0019] Weiterhin ist bei der mehrteiligen Teleskopieranordnung das Sondenrohr bzw. der Sondenkörper am vorderen Ende mit Abstandshaltern zu bestücken, deren Außenmaß mit dem Außenmaß der äußeren Abstandshaltern des Außenrohrs bzw. mit dem Innenmaß des Bohrgestänges im wesentlichen übereinstimmen, um die Zentrierung des freien vorderen Endes des Sondenkörpers bei maximal teleskopiertem Sondenkörper sicherzustellen.

[0020] Die gesamte Meßvorrichtung weist vorzugsweise eine Halterung mit Schwenkmittel zur Befestigung am Bohrturm eines Bohrgerätes auf. Hierbei kann die Halterung unmittelbar mit einem Schutzrohr verbunden sein, in dem der Sondenkörper nach unten ausfahrbar gehalten ist. Dies schließt den einteiligen Sondenkörper und die Teleskopieranordnung mit in dem Sondenkörper als Varianten ein.

[0021] Die vorgenannte Erfindung umfaßt weiterhin ein Bohrgerät mit einem Bohrturm, an dem eine Meßvorrichtung der vorstehend beschriebenen Art angeordnet ist, wobei die Meßvorrichtung auf die Achse eines vom Bohrturm gehaltenen Bohrgestänges einschwenkbar ist. Hierbei ist insbesondere vorzusehen, daß am Bohrgerät Mittel zur Identifizierung seiner Ausrichtung in Bezug auf die geodätischen Koordinaten vorgesehen sind und daß an der Meßvorrichtung Mittel zur reproduzierbaren Einstellung der Drehrichtung des Sondenkörpers in Bezug auf eine Längsachse des Bohrgerätes vorgesehen sind.

[0022] Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.

[0023] Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung in einer ersten Ausführung mit einem einteiligen Sondenkörper

a) vor dem Einführen des Meßkörpers in ein Bohrgestänge,

b) bei in das Bohrgestänge eingeführtem Sondenkörper;

[0024] Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform mit teleskopierbaren Sondenkörper

a) in einer ersten Meßstellung mit in einen oberen Abschnitt eines Bohrgestänges eingefahrenen Sondenkörper,

b) in einer zweiten Meßstellung mit bis zum unteren Ende des Bohrgestänges eingefallenem Sondenkörper;

[0025] Figur 3 zeigt die Meßvorrichtung nach Figur 2 im Querschnitt III-III nach Figur 2;

[0026] Figur 4 zeigt eine Bohrvorrichtung mit einem Mäkler mit einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung in Stirnansicht auf den Mäkler

a) in einer Ruhestellung der Meßvorrichtung,

b) in einer Betriebsbereitschaftsstellung der Meßvorrichtung,

c) in einer Meßstellung der Meßvorrichtung;

[0027] Figur 5 zeigt ein Bohrgerät mit einem Mäkler nach Figur 4 in Draufsicht

a) in Draufsicht mit einem Oberwagen,

b) mit dem Mäkler und dem Sondenkörper als Einzelheit A aus Figur 5a) in vergrößerter Darstellung in einer ersten Ausführung,

c) mit dem Mäkler und dem Sondenkörper als Einzelheit A aus Figur 5a) in vergrößerter Darstellung in einer zweiten Ausführung.

[0028] Die beiden Darstellungen der Figur 1 werden zunächst gemeinsam beschrieben. Es ist ein Bohrgestänge 11 mit einer Bohrkrone 12 symbolhaft im Längsschnitt dargestellt. Das Bohrgestänge 11 ist bis zu seiner maximal abgeteuften Tiefe in einen Baugrund oder Boden 13 niedergebracht, dessen Geländeoberkante 14 angedeutet ist. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, daß es sich bei dem Gestänge 11 um ein Bohr- und/oder ein Düsgestänge handeln kann.

[0029] In Darstellung a) ist oberhalb des Bohrgestänges 11 in einer Bereitschaftsstellung das untere Ende eines Sondenkörpers 21 einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung oberhalb des oberen offenen Endes des Bohrkörpers 11 gezeigt.

[0030] In Darstellung b) ist der Sondenkörper 21 in seiner Meßstellung gezeigt, bei dem er mit voller Länge bis nahe an die Bohrkrone 12 heran in das Bohrgestänge 11 eingeschoben ist. Am Gestänge 11 kann neben der Bohrkrone 12 auch noch ein Düsenhalter und/oder andere Werkzeuge befestigt sein, die hier nicht gezeigt sind. Am Sondenkörper 21 sind eine Mehrzahl in Längsrichtung verteilter Neigungssensoren 22 angedeutet. Weiterhin ist eine Mehrzahl von in Längsrichtung verteilten Abstandshaltern 23 am Sondenkörper 21 erkennbar, die diesen im wesentlichen spielfrei im Bohrgestänge 11 führen. Am oberen Ende des Sondenkörpers 21 ist eine abgebrochen dargestellte Antriebs- und Führungsstange 24 befestigt, die in hier nicht dargestellten Führungsmitteln geführt ist und mit ebenfalls nicht dargestellten Antriebsmitteln in vertikaler Richtung antreibbar relativ zu einer hier nicht gezeigten Halterung ist. Anstelle der Antriebs- und Führungsstange 24 kann auch ein nicht-starres Element, beispielsweise ein Seil eingesetzt werden.

[0031] In der hier gezeigten Ausführungsform muß der Sondenkörper 21 nur in einem einzigen Verstellvorgang aus der Bereitschaftsposition (a) in die Meßposition (b) überführt werden, um die Neigung und Ausrichtung des gesamten Bohrgestänges 11 auf der gesamten Länge in einem einzigen Meßvorgang zu erfassen. Die Übertragungsmittel für die Meßwerte werden über Leitungsmittel in der Führungs- und Antriebsstange 24 nach oben weitergeführt, wo sie mit einer entsprechenden Meß- und Auswertevorrichtung verbunden sind.

[0032] Die beiden Darstellungen der Figur 2 werden zunächst gemeinsam beschrieben. Auch hier ist ein Bohrgestänge 11 mit einer Bohrkrone 12 jeweils in maximaler abgeteufter Stellung im Boden oder Baugrund 13 gezeigt. Die Geländeroberkante ist wiederum mit 14 bezeichnet. Der Sondenkörper 21, an dem oben eine Führungs- und Antriebsstange 24 ansetzt, ist hierbei in einem Außenrohr 25 längsverschieblich geführt, das seinerseits Längsantriebs- und Führungsmittel aufweist, die hier nicht dargestellt sind. Außenrohr 25 und Sondenkörper 21 bilden miteinander eine Teleskopieranordnung 31. Am Innenumfang des Außenrohrs 25 sind hierbei erste Führungsmittel 26 angeordnet, die der Längsführung und Zentrierung des Sondenrohres 21 dienen. Am Außenumfang des Außenrohres 25 sind zweite Führungsmittel 27 erkennbar, die der Längsführung und Zentrierung des Außenrohres 25 im Bohrgestänge 11 dienen. Am Außenrohr 25 ist ein Auflagerflansch 28 angeordnet, der den maximalen Vorschub des Außenrohres 25 in das Bohrgestänge 11 begrenzt. Diesbezüglich sei erwähnt, daß der Auflagerflansch 28 nicht direkt auf dem Gestänge 11 aufliegen muß, wie dargestellt, sondern auch auf ein mit dem Gestänge 11 verbundenes Bauteil, beispielsweise einen Swivel, aufgesetzt werden kann. Es ist ersichtlich, daß der Sondenkörper 21 mit einer durchmesservergrößernden Spitze 29 versehen ist, an der Führungsmittel 23' vorgesehen sind, die den Sondenkörper 21 unmittelbar gegenüber dem Bohrgestänge 11 innen spielfrei abstützen.

[0033] In Darstellung a) ist das Außenrohr 25, das etwa die Hälfte der Länge des Bohrgestänges 11 hat, aus einer Bereitschaftsstellung bereits in eine erste Meßstellung eingefahren. Diese erste Meßstellung wird dadurch dargestellt, daß der mit dem Außenrohr 25 etwa gleich lange Sondenkörper 21 innerhalb des Außenrohres 25 liegt und damit in Bezug auf das Bohrgestänge 11 sich über einen ersten oberen Abschnitt des Bohrgestänges 11 erstreckt. In dieser Position kann eine erste Messung durchgeführt werden, die somit die Neigung und Ausrichtung des Bohrgestänges 11 in einem ersten oberen Abschnitt des hier nicht näher bezeichneten Bohrlochs erfaßt.

[0034] In Darstellung b) ist das Außenrohr 25 in gleicher Position gehalten und dargestellt, wie zuvor d.h. es ist mit seiner Gesamtlänge in den oberen Abschnitt des Bohrgestänges eingefahren. Abweichend von Darstellung a) ist dagegen der Sondenkörper 21 nach unten aus dem Außenrohr 25 herausgefahren, wobei ausschließlich ein axialer Überdeckungsabschnitt zur Führung noch innerhalb des Außenrohres 25 liegt. Die Spitze 29 des Sondenkörpers 21 ist hierbei bis an die Bohrkrone 12 herangeführt. In dieser zweiten Meßstellung wird in einer zweiten Messung die Auslenkung und Ausrichtung des Bohrgestänges 11 in einem zweiten unteren Abschnitt des hier nicht näher bezeichneten Bohrlochs erfaßt. Etwaige Überdeckungen der Meßbereiche können bei Ermittlung des Gesamtergebnisses durch die Auswertevorrichtung unterdrückt werden.

[0035] In Figur 3 ist der Querschnitt durch das Bohrgestänge 11 und die Teleskopieranordnung 31 gemäß der Schnittlinie III-III nach Figur 2 gezeigt, wobei zusätzliche Einzelheiten erkennbar werden.

[0036] Im Bohrgestänge 11 liegt das Außenrohr 25, wobei zwischen den beiden die am Außenrohr befestigten Führungsmittel 27 in Form von drei umfangsverteilten Rollen wirksam werden. Das Inklinometer wird vorzugsweise nach Fertigstellung der Bohrung oder bei Erreichen einer definierten Zwischentiefe eingeführt und nach der Messung wieder ausgebaut. Zur Durchführung der Messung wird das Gestänge 11 gebrochen und das Inklinometer in das gebrochene Gestänge eingeführt, oder das Inklinometer wird durch den Swivel eingeführt. Das runde Außenrohr 25 hat eine hier erstmals bezeichnete Zentralbohrung 30, die im Querschnitt durch ein Polygon beschrieben wird, hier durch ein Achteck. Auf der Innenseite sind umfangsverteilt die Führungsmittel 26 angeordnet, die in wirksamen Kontakt mit dem Sondenkörper 21 sind. Der Sondenkörper 21 hat im Querschnitt die gleiche Polygonform wie die Zentralbohrung 30 des Außenrohres 25, wobei jedoch zwischen beiden ein Spalt gebildet wird, der durch die Führungsmittel 26 im wesentlichen spielfrei überbrückt wird. Die Führungsmittel 27 ebenso wie die Führungsmittel 26 können jeweils Gleit- oder Wälzführungsmittel sein. Mit den hier gezeigten Mitteln ist die Teleskopieranordnung 31 leicht verschiebbar im Bohrgestänge 11 geführt und der Sondenkörper 21 leicht verschiebbar im Außenrohr 25.

[0037] Die drei Darstellungen der Figur 4 werden zunächst gemeinsam beschrieben. Es ist jeweils eine erfindungsgemäße Meßvorrichtung 41 gezeigt, die mit einer Halterung 42 an einem Bohrturm oder Mäkler 51 eines Bohrgerätes befestigt ist, wobei die Halterung 42 ein Schutzrohr 43 trägt, in der eine Teleskopanordnung 31 nach den Figuren 2 und 3 eingebaut ist. Weiterhin umfaßt die Meßvorrichtung 43 einen Antrieb 44 mit Seilzugmitteln 45 oder anderen Antriebsmitteln, beispielsweise einen Kettentrieb. Die Seilzugmittel 45 der vorliegenden Ausführungsform entsprechen funktional der Führungsstange 24 aus Figur 2 insofern, als daß beide ein Einführen und Positionieren der Meßvorrichtung 43 ermöglichen. Am Mäkler 51 ist ein oben auf einem Bohrgestänge 11 aufsitzender Swivel 52 höhenverstellbar geführt, an dem Zuführleitungen 53, 54 für flüssige oder gasförmige Medien erkennbar sind. Über diese Zuführleitungen können Flüssigkeiten wie Bohrwasser oder Bindemittelsuspension dem Inneren des Bohrgestänges 11 zugeleitet werden. Unterhalb des Swivels ist ein auf einem Schlitten im Bohrturm 51 höhenverfahrbarer Kraftdrehkopf oder Bohrkopf 55 gezeigt, durch den das Bohrgestänge 11 hindurchgeführt ist und dessen drehendes Antriebsteil das Bohrgestänge 11 einspannt.

[0038] Unterhalb des Bohrkopfes 55 ist eine am Bohrturm 51 fest angeordnete Abfangvorrichtung 56 für das Bohrgestänge 11 erkennbar, in dem dieses drehend gelagert ist. Am Bohrgestänge 11 ist die Bohrkrone 12' erkennbar. Das Bohrgestänge 11 ist hier bereits maximal in den Baugrund 13 abgeteuft. Im Bereich des hier vergrößert gezeigten Bohrloches 15 ist an der Geländeoberfläche 14 ein vertiefter Suspensionsvorlaufgraben 16 gezeigt, in dem bis zu einem Flüssigkeitsspiegel 17 Suspension steht.

[0039] In Darstellung a) ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 41 in einer Ruheposition gezeigt. Mittels der schwenkbaren Halterung 42 ist die gesamte Vorrichtung 41 aus der Längsachse des Bohrgestänges 11 herausgeschwenkt. In dieser Position kann das Bohrgestänge 11 am Mäkler 51 aufgebaut und niedergebracht werden.

[0040] In Darstellung b) ist die erfindungsgemäße Meßvorrichtung 41 in einer Bereitschaftsstellung gezeigt, die nur eingenommen werden kann, wenn das Bohrgestänge 11 mit Swivel 52 und Bohrkopf 53 in einer Position mit abgeteuftem Bohrgestänge 11 sind. Eine Messung ist beispielsweise auch möglich, nachdem der Swivel 52 vom Bohrkopf 53 durch Brechen des Bohrgestänges 11 getrennt worden ist. Ebenso ist es denkbar, die Meßsonde durch den Swivel 52 in das Bohrgestänge 11 einzuführen. In der gezeigten Bereitschaftsstellung ist die Längsachse der Vorrichtung koaxial auf die Längsachse des Bohrgestänges 11 ausgerichtet, wobei in dieser Bereitschaftsposition die Teleskopieranordnung 31 noch innerhalb des Schutzrohres 43 liegt.

[0041] In Darstellung c) ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 41 in der Meßposition gemäß Figur 2b gezeigt, d.h. daß das Außenrohr 25 der Teleskopieranordnung 31 maximal nach unten aus dem Schutzrohr 43 ausgefahren ist und mit dem Kragen 28 auf dem oberen Ende des Bohrgestänges 11 am Swivel 52 aufliegt. Weiterhin ist der Sondenkörper 21 maximal aus dem Außenrohr 25 herausgefahren, so daß die Spitze des Sondenkörpers 21 bis an die Bohrkrone 12' ausgefahren ist. In dieser Position kann der untere Abschnitt des Bohrgestänges 11 hinsichtlich der Neigung und Ausrichtung vermessen werden, wobei in einem Zwischenschritt, der der ersten Position nach Figur 2a entspricht, vorher oder nachher ein oberer Abschnitt des Bohrgestänges hinsichtlich Neigung uns Ausrichtung 11 vermessen werden könnte.

[0042] In Figur 5 sind die Einzelheiten im Zusammenhang mit der Identifizierung der Ausrichtung der Meßvorrichtung beim Meßvorgang gezeigt, wobei Ausrichtung hier eine jeweils reprodozierbare Winkelstellung in Bezug auf die Erdkoordinaten bzw. die Himmelsrichtung bedeuten soll.

[0043] In Darstellung a) ist ein Bohrgerät (Fahrzeug) 61 gezeigt, an dem frontseitig der Mäkler oder Bohrturm 51 angeordnet ist. Vor dem Mäkler 51 ist die Lage des Bohrgestänges 11 eingezeichnet, ohne daß die Mittel zur Halterung und zum Antrieb des Bohrgestänges 11 nämlich Kraftdrehkopf und Abfangvorrichtung, mit dargestellt wären.

[0044] Das Bohrgestänge 11 ist hierbei auf einer Fahrzeuglängsachse A positioniert, auf der weiterhin zwei GPS-Sender/Empfänger 62, 63 mit Abstand zueinander und zum Bohrgestänge 11 positioniert sind. Am Bohrgerät 61 ist weiterhin eine Fahrerkabine 64 angedeutet. Unabhängig von der Drehstellung des Bohrgestänges 11 kann hiermit eine Ausrichtung oder Einstellung des Mäklers 61 nach den Erdkoordinaten ermittelt werden.

[0045] In Darstellung b) ist dargestellt, wie mittels eines gabelförmigen Hilfsgeräts 65, das formschlüssig auf die Meßsonde 21 oder ein drehfest mit dieser verbunden Teil der Meßvorrichtung 41 aufgesetzt werden kann, eine reproduzierbare Drehstellung der Meßsonde zum Mäkler eingestellt werden kann. Da über die GPS-Sender/Empfänger 62, 63 die Ausrichtung des Bohrgerätes 61 bekannt ist, ist hiermit auch die in einer bestimmten Winkelstellung zum Mäkler eingestellte Ausrichtung der Meßsonde bekannt.

[0046] In Darstellung c) ist eine Abwandlung gezeigt, bei der die zuvor bezeichneten GPS Sender/Empfänger (62, 63) entbehrlich sind, da in dieser Ausführung ein Hilfsgerät 66 verwandt wird, das gabelartig auf die Meßsonde oder ein drehfest mit diesen verbundenes Teil aufgesetzt werden kann und auf dem unmittelbar zwei GPS-Sender/Empfänger 62', 63' an einem Hebelarm ausreichender Länge angeordnet sind. Hiermit läßt sich unmittelbar die Ausrichtung der Meßsonde nach Erdkoordinaten ermitteln. Bei verschiedenen Teilmessungen mit der Meßsonde können dabei auch voneinander abweichende Drehstellungen der Meßvorrichtung bei den einzelnen Messungen in einer Auswerteeinheit rechnerisch berücksichtigt werden, so daß ein einheitliches Meßergebnis für die Gesamtlänge des Bohrgestänges nach Ausrichtung und Neigung verfügbar ist.

[0047] Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind nur beispielhaft. Abwandlungen im Rahmen des Fachwissens sind möglich.

Bezugszeichenliste

[0048] 

11

Bohrgestänge

12, 12'

Bohrkrone

13

Baugrund

14

Geländeroberkante

15

Bohrloch

16

Suspensionsvorlaufgraben

17

Flüssigkeitsspiegel

21

Sondenkörper

22

Neigungssensor

23, 23'

Führungsmittel

24

Führungsstange

25

Außenrohr

26

Führungsmittel

27

Führungsmittel

28

Auflagekragen

29

Sondenspitze

30

Innenöffnung (25)

31

Teleskopanordnung

41

Meßvorrichtung

42

Halterung

43

Schutzrohr

44

Antriebsmotor

45

Zugmittel

51

Bohrturm

52

Swivel

53

Leitung

54

Leitung

55

Bohrkopf

56

Abfangvorrichtung

61

Bohrgerät (Fahrzeug)

62, 62'

GPS-Sender/Empfänger

63, 63'

GPS-Sender/Empfänger

64

Fahrerkabine

65

Hilfsmittel

66

Hilfsmittel

Ansprüche

1. Meßvorrichtung (41) zum Bestimmen der Ausrichtung und des Verlaufs eines Bohrgestänges (11) in einem Bohrloch mit einem Sondenkörper (21), in dem eine Mehrzahl von Neigungssensoren (22) in Längsrichtung verteilt fest eingebaut ist, wobei der Sondenkörper (21) in seiner Längsrichtung zumindest um den Betrag der Längserstreckung der Neigungssensoren (22) verschiebbar ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Halterung (42, 43) vorgesehen ist, in welcher der Sondenkörper (21) verschiebbar gehalten ist, sowie Antriebsmittel (44, 45) für die Längsverschiebung des Sondenkörpers (21) in der Halterung (42, 43).

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sondenkörper (21) einstückig ist und vorzugsweise zumindest der Länge des Bohrgestänges entspricht.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sondenkörper (21) das Innenrohr einer Teleskopieranordnung (31) bildet, die ein teleskopierbares Innenrohr und zumindest ein Außenrohr (25) umfaßt, die vorzugsweise in ausgefahrener Stellung zumindest so lang wie das Bohrgestänge (11) sind.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Elemente (21, 25) der Teleskopieranordnung (31) Formeingriffsmittel zur gegenseitigen Verdrehsicherung aufweisen.

6. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sondenkörper (21) oder das Außenrohr (25) mit über der Länge verteilten äußeren Abstandshaltern (23, 27) zur Zentrierung innerhalb eines Bohrgestänges (11) bestückt ist.

7. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sondenkörper (21) außen oder das Außenrohr (25) innen mit über der Länge verteilten Abstandshaltern oder Führungsmitteln (26) zur gegenseitigen Zentrierung bestückt ist.

8. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sondenkörper (21) oder das Außenrohr (25) am oberen Ende mit einem Flansch oder kragenförmigen Auflageteil (28) zur Auflagerung auf dem oberen Ende eines Bohrgestänges (11) versehen ist.

9. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Sondenkörper (21) am vorderen Ende mit Abstandshaltern (23') bestückt ist, deren Außenmaß mit dem Außenmaß der äußeren Abstandshalter (27) des Außenrohrs (25) im wesentlichen übereinstimmt.

10. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßvorrichtung (41) eine Halterung (42) mit Schwenkmitteln zur Befestigung der Meßvorrichtung (41) am Bohrturm (51) eines Bohrgerätes (61) aufweist.

11. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung (42) unmittelbar mit einem Schutzrohr (43) verbunden ist, in dem der Sondenkörper (21) nach unten ausfahrbar gehalten ist.

12. Bohrgerät (61) mit einem Bohrturm (51), an dem eine Meßvorrichtung (41) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 angeordnet ist, wobei die Meßvorrichtung (41) auf die Achse eines vom Bohrturm (51) gehaltenen Bohrgestänges (11) einschwenkbar ist.

13. Bohrgerät nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß am Bohrgerät (61) Mittel zur Identifizierung seiner Ausrichtung in Bezug auf die geodätischen Koordinaten vorgesehen sind und das an der Meßvorrichtung (41) Mittel zur reproduzierbaren Einstellung der Drehrichtung des Sondenkörpers (21) in Bezug auf eine Längsachse A des Bohrgerätes (61) vorgesehen sind.

Zeichnung