AT525280B1

AT525280B1 - Process for controlling a horizontal drilling rig

Info

Publication number: AT525280B1
Application number: ATA50705/2021A
Authority: AT
Inventors: Putscher Daniel; Huber Daniel
Original assignee: Putscher Daniel; Huber Daniel
Priority date: 2021-09-07
Filing date: 2021-09-07
Publication date: 2023-02-15
Also published as: AT525280A4

Abstract

Verfahren zur Steuerung des Vortriebes eines auf einer Bohrrampe (3) einer Horizontalbohranlage in einer Vortriebrichtung (R) geführten Bohrgestänges (4) mithilfe eines Bedienungsstandes (2) der Horizontalbohranlage, wobei das Bohrgestänge (4) in Vortriebrichtung (R) durch einen vom Bedienungsstand (2) optisch einsehbaren Sichtbereich (S) der Bohrrampe (3) geführt wird. Es wird vorgeschlagen, dass mittels einer dem Sichtbereich (S) in Vortriebrichtung (R) vorgelagerten Markierungsvorrichtung (9) ein in Bezug auf eine Referenzebene festgelegter Auftrag eines adhäsiven Markierungsmittels (10) auf das Bohrgestänge (4) erfolgt, und anhand der Positionierung aufeinanderfolgender Markierungen (12) relativ zur Referenzebene eine IST-Drehbewegung des Bohrgestänges (4) um seine Längsachse ermittelt und mit einer SOLL-Drehbewegung des Bohrgestänges (4) verglichen wird. Mithilfe der Erfindung wird eine genauere Steuerung des Vortriebes bei Horizontalbohranlagen ermöglicht.Method for controlling the advance of a drill rod (4) guided on a drilling ramp (3) of a horizontal drilling rig in a direction of advance (R) using a control station (2) of the horizontal drilling rig, the drill rod (4) being guided in the direction of advance (R) by a control station ( 2) optically visible field of view (S) of the drilling ramp (3). It is proposed that an adhesive marking agent (10) is applied to the drill pipe (4) in relation to a reference plane by means of a marking device (9) upstream of the viewing area (S) in the advance direction (R) and based on the positioning of successive markings (12) an ACTUAL rotational movement of the drill pipe (4) about its longitudinal axis is determined relative to the reference plane and compared with a SET rotational movement of the drill pipe (4). With the help of the invention, a more precise control of the propulsion in horizontal drilling rigs is made possible.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Vortriebes eines auf einer Bohrrampe einer Horizontalbohranlage in einer Vortriebrichtung geführten Bohrgestänges mithilfe eines Bedienungsstandes der Horizontalbohranlage, wobei vom Bedienungsstand ein Antriebsaggregat für den Vortrieb des Bohrgestänges in die Vortriebrichtung sowie für eine Drehbewegung des Bohrgestänges um seine Längsachse steuerbar ist, und das Bohrgestänge in Vortriebrichtung durch einen vom Bedienungsstand optisch einsehbaren Sichtbereich der Bohrrampe geführt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. The invention relates to a method for controlling the propulsion of a drill rod guided on a drilling ramp of a horizontal drilling rig in a direction of advance with the aid of a control panel of the horizontal drilling rig, with a drive unit for driving the drill rod in the direction of advance and for rotating the drill rod around its axis Longitudinal axis is controllable, and the drill pipe is guided in the direction of advance through a viewing area of the drilling ramp that is optically visible from the operator's stand, according to the preamble of claim 1.

[0002] Horizontalbohrungen werden im Tiefbau vor allem dann durchgeführt, wenn bei der Verlegung von Rohrleitungen Flächenhindernisse wie beispielsweise Straßen oder Eisenbahntrassen gequert werden müssen. Eine Horizontalbohrung ist in diesen Fällen einfacher und mit weniger Kostenaufwand verbunden, als die Straße oder Eisenbahntrasse zu unterbrechen und Gräben auszuheben. Auch in dicht verbauten Gebieten werden aus diesem Grund Horizontalbohrungen angewendet. Ein gattungsgemäßes Verfahren wird in der Druckschrift US 2004/0190374 A1 beschrieben. Ein weiteres Horizontalbohrverfahren wird in der WO 00/17487 beschrieben. Allgemeiner Stand der Technik zu Bohrverfahren kann der US 5107705 A und der EP 3149272 B1 entnommen werden. Horizontal drilling is carried out in civil engineering, especially when surface obstacles such as roads or railway lines have to be crossed when laying pipelines. In these cases, horizontal drilling is easier and less expensive than cutting the road or railway line and digging trenches. For this reason, horizontal drilling is also used in densely built-up areas. A generic method is described in publication US 2004/0190374 A1. Another horizontal drilling method is described in WO 00/17487. General prior art on drilling methods can be found in US Pat. No. 5,107,705 A and EP 3,149,272 B1.

[0003] Bei Horizontalbohrungen wird üblicherweise ein Bohrkopf an der Spitze eines Bohrgestänges, das miteinander verbundene Gestängeschüsse aufweist, in das Erdreich getrieben. Hierfür ist eine fahrbare Horizontalbohranlage vorgesehen, die am gewünschten Anfangspunkt der Bohrung positioniert wird und eine Bohrrampe zur Führung des Bohrgestänges in einer Vortriebrichtung aufweist. Die Bohrrampe kann in der Regel in ihrer Neigung eingestellt werden, auch hebund senkbare Ausführungen sind bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin mit einem absteigenden Abschnitt des Bohrkanals zu beginnen, der in einen weitestgehend horizontalen Abschnitt übergeht und nach einem horizontalen Verlauf oder einem aufsteigenden Abschnitt seinen Zielpunkt erreicht. Eine andere Möglichkeit besteht darin eine Baugrube vorzusehen, in die die fahrbare Horizontalbohranlage einfährt und von der aus mit einem horizontalen Bohrkanal begonnen werden kann. In horizontal drilling, a drill head is usually driven into the ground at the tip of a drill string that has interconnected rod sections. A mobile horizontal drilling rig is provided for this purpose, which is positioned at the desired starting point of the bore and has a drilling ramp for guiding the drill rods in a forward direction. The inclination of the drilling ramp can usually be adjusted, and designs that can be raised and lowered are also known. One possibility is to start with a descending section of the borehole, which changes into a largely horizontal section and reaches its target point after a horizontal course or an ascending section. Another possibility is to provide an excavation pit into which the mobile horizontal drilling rig drives and from which a horizontal drilling channel can be started.

[0004] Ein Antriebsaggregat der Horizontalbohranlage sorgt für den Vortrieb des Bohrgestänges in die Vortriebrichtung entlang der Längsachse des Bohrgestänges. Die dabei eingesetzten Bohrgestänge bestehen üblicherweise aus einzelnen, miteinander verbundenen Gestängeschüssen von jeweils etwa 2-5m Länge, die - dem Bohrverlauf entsprechend - nach und nach einem an der Bohrrampe angeordneten Depot entnommen, auf der Bohrrampe an das hintere Ende des vorgetriebenen Bohrgestänges angesetzt und mit diesem verbunden werden. Am Bohrkopf sind je nach Ausführung rotierende oder schlagende Elemente angeordnet, die das Material zur Bildung des Bohrkanals abtragen. Durch das Bohrgestänge kann eine Bentonit-Bohrspülung zum Bohrkopf gepumpt werden, wo sie austritt und abgetragenes Material durch einen Ringraum, der um das Bohrgestänge im Bohrkanal gebildet wird, ausspült. Die Bentonit-Bohrspülung kann neben dem Ausspülen auch einer Stabilisierung des Bohrkanals und zum Kühlen des Bohrkopfes sowie als Schmiermittel dienen. A drive unit of the horizontal drilling rig ensures that the drill string is advanced in the direction of advance along the longitudinal axis of the drill string. The drill rods used usually consist of individual, interconnected rod sections, each about 2-5m in length, which - according to the course of drilling - are gradually removed from a depot arranged on the drilling ramp, attached to the rear end of the drill rod being advanced on the drilling ramp and with be connected to this. Depending on the design, rotating or percussive elements are arranged on the drill head, which remove the material to form the drill channel. A bentonite drilling fluid can be pumped through the drill string to the drill bit where it emerges and flushes out cut material through an annulus formed around the drill string in the wellbore. In addition to flushing out, the bentonite drilling mud can also be used to stabilize the drill channel and to cool the drill head, as well as a lubricant.

[0005] Um die Richtung des Bohrkanals zu ändern kann der Bohrkopf seitlich abgeflacht oder leicht geknickt ausgeführt sein. Durch Verdrehen des Bohrgestänges um seine Längsachse kann die Winkellage der seitlichen Abflachung oder des Knicks des Bohrkopfes verstellt werden, um die Richtung des Vortriebes auf diese Weise steuern zu können. Bei einem Vortrieb des Bohrkopfes bei rotierendem Bohrgestänge ist eine geradeaus gerichtete Bohrung möglich. Wird die Rotation des Bohrgestänges ausgesetzt, so kann durch die seitliche Abflachung oder geknickte Ausführung des Bohrkopfes eine Abweichung von der Geradeausrichtung erreicht werden, indem der Bohrkopf mithilfe einer Drehbewegung des Bohrgestänges beispielsweise um einen Drehwinkel im Bereich von +/- 5° bis +/- 20° um die in die gewünschte Richtung zeigende Drehstellung des Bohrkopfes alternierend hin und her bewegt wird (so genanntes „Pendeln"). Neben dem schiebenden Vortrieb kann ein optionales Schlagwerk verwendet werden, insbesondere um In order to change the direction of the drilling channel, the drill head can be designed to be flattened at the side or slightly bent. By twisting the drill string about its longitudinal axis, the angular position of the lateral flattening or the kink of the drill head can be adjusted in order to be able to control the direction of advance in this way. When the drill head is driven forward with the drill rod rotating, a straight-ahead drilling is possible. If the rotation of the drill rods is suspended, a deviation from the straight alignment can be achieved by the lateral flattening or kinked design of the drill head, in that the drill head can be rotated with the help of a rotary movement of the drill rods, for example by an angle of rotation in the range of +/- 5° to +/- 20° around the rotational position of the drill head pointing in the desired direction (so-called "oscillating"). In addition to the pushing propulsion, an optional impact mechanism can be used, in particular to

schlechten Bedingungen im Erdreich entgegenzuwirken. counteract poor soil conditions.

[0006] Nachdem der Zielpunkt der Bohrung erreicht wurde, muss der anfängliche Bohrkanal, der auch als Pilotbohrung bezeichnet wird, in der Regel noch aufgeweitet werden. Hierfür wird eine spezielle Aufweitkrone benutzt, die einen größeren Durchmesser hat. Am Ort der Zielbohrung wird der für die Pilotbohrung verwendete Bohrkopf vom Bohrgestänge abgetrennt und durch die Aufweitkrone ersetzt. Danach kann das Bohrgestänge mit der Aufweitkrone von der Horizontalbohranlage wieder durch den Bohrkanal zurückgezogen werden, wobei die Aufweitkrone dem Verlauf der Pilotbohrung folgt und ihren Durchmesser erweitert. In den so erweiteren Bohrkanal können in weiterer Folge Rohrleitungen, Kabel und dergleichen eingezogen werden. After the target point of the bore has been reached, the initial drill channel, which is also referred to as a pilot bore, usually has to be widened. A special expanding crown with a larger diameter is used for this. At the location of the target bore, the drill head used for the pilot bore is separated from the drill rod and replaced by the reamer bit. Then the drill pipe with the expander bit can be pulled back through the borehole from the horizontal drilling rig, with the expander bit following the course of the pilot hole and expanding its diameter. Pipelines, cables and the like can then be pulled into the borehole that has been expanded in this way.

[0007] Während des Bohrvorganges, insbesondere bei der Erstellung einer Pilotbohrung wird zur Ortung des Bohrkopfes und/oder zur Messung von Zustandsgrößen wie Temperatur, Druck und dergleichen eine Sonde im Bereich des Bohrkopfes eingesetzt. Die Signale der Sonde können kabelgebunden oder drahtlos zur Ortung und/oder hinsichtlich der Zustandsgrößen übertragen werden. Wie bereits erwähnt wurde, muss beim Vortrieb mitunter auch die Winkellage des Bohrkopfes in Form mehrerer aufeinanderfolgender Stellbewegungen manuell geringfügig verändert werden („Pendeln"). Die Winkellage des Bohrkopfes wird aber mitunter bei lokal schwieriger Bodenbeschaffenheit durch den Vortrieb selbst verändert und muss durch den Bediener korrigiert werden. Die genaue Winkellage des Bohrkopfes und dessen Veränderungen durch den Vortrieb sind für den Bediener auch mithilfe der Sonde oft nicht ausreichend nachvollziehbar, sodass es zu unerwünschten Abweichungen von der gewünschten Bohrlinie kommt. Die genaue Einhaltung einer geplanten Bohrlinie ist aber vor allem im dicht verbauten Gebiet, wo im Untergrund zahlreiche Rohre, Kanäle, Kabel, Telekommunikationsleitungen und dergleichen verlaufen, entscheidend. During the drilling process, in particular when creating a pilot hole, a probe is used in the region of the drill head to locate the drill head and/or to measure state variables such as temperature, pressure and the like. The signals from the probe can be transmitted by cable or wirelessly for locating and/or with regard to the state variables. As already mentioned, the angular position of the drill head sometimes has to be slightly changed manually during tunneling in the form of several successive adjustment movements ("pendulum"). However, the angular position of the drill head is sometimes changed by the tunneling itself in the case of locally difficult ground conditions and must be changed by the operator The exact angular position of the drill head and its changes as a result of the advance are often not sufficiently comprehensible for the operator, even with the help of the probe, so that unwanted deviations from the desired drilling line occur.However, the exact adherence to a planned drilling line is, above all, difficult built-up area, where numerous pipes, ducts, cables, telecommunications lines and the like run underground.

[0008] Es ist somit das Ziel der Erfindung eine genauere Steuerung des Vortriebes bei Horizontalbohranlagen zu ermöglichen. It is therefore the aim of the invention to enable more precise control of the propulsion in horizontal drilling rigs.

[0009] Dieses Ziel wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht. Anspruch 1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung des Vortriebes eines auf einer Bohrrampe einer Horizontalbohranlage in einer Vortriebrichtung geführten Bohrgestänges mithilfe eines Bedienungsstandes der Horizontalbohranlage vorgeschlagen, wobei vom Bedienungsstand ein Antriebsaggregat für den Vortrieb des Bohrgestänges in die Vortriebrichtung sowie für eine Drehbewegung des Bohrgestänges um seine Längsachse steuerbar ist, und das Bohrgestänge in Vortriebrichtung durch einen vom Bedienungsstand optisch einsehbaren Sichtbereich der Bohrrampe geführt wird. Erfindungsgemäß ist hierbei vorgesehen, dass mittels einer dem Sichtbereich in Vortriebrichtung vorgelagerten Markierungsvorrichtung ein in Bezug auf eine Referenzebene festgelegter Auftrag eines adhäsiven Markierungsmittels auf das Bohrgestänge erfolgt, wobei der Auftrag des adhäsiven Markierungsmittels während des Vortriebes des Bohrgestänges periodisch und in Form von Markierungen auf dem Bohrgestänge erfolgt, und anhand der Positionierung aufeinanderfolgender Markierungen relativ zur Referenzebene eine IST-Drehbewegung des Bohrgestänges um seine Längsachse ermittelt und mit einer SOLL-Drehbewegung des Bohrgestänges verglichen wird, indem eine nach dem Aufbringen der Markierung folgende Drehbewegung des Bohrgestänges um seine Längsachse um einen Winkel a im Sichtbereich durch eine in Bezug auf diese Referenzebene um einen Winkel a verdrehte Markierung ersichtlich ist, und bei einer Abweichung des beobachteten Verdrehwinkels um den Winkel a als IST-Drehbewegung von der SOLL-Drehbewegung eine Korrektur der Steuerung vorgenommen wird. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Claim 1 relates to a method for controlling the advance of a drill rod guided on a drilling ramp of a horizontal drilling rig in a direction of advance with the aid of a control panel of the horizontal drilling rig, whereby a drive unit for driving the drill rod in the direction of advance and for rotating the drill rod around its axis is provided from the control panel Longitudinal axis is controllable, and the drill rods are guided in the direction of advance through a visual range of the drilling ramp that can be viewed from the operator's station. According to the invention, it is provided that an adhesive marking agent is applied to the drill pipe in a manner defined in relation to a reference plane by means of a marking device upstream of the viewing area in the advance direction, with the adhesive marking agent being applied periodically during the advance of the drill pipe and in the form of markings on the drill pipe takes place, and based on the positioning of successive markings relative to the reference plane, an ACTUAL rotary movement of the drill string about its longitudinal axis is determined and compared with a TARGET rotary movement of the drill string by a rotary movement of the drill string about its longitudinal axis following application of the marking by an angle a can be seen in the field of vision by a marking rotated by an angle a in relation to this reference plane, and if the observed angle of rotation deviates by the angle a as the ACTUAL rotary movement from the TARGET rotary movement ung a correction of the control is made.

[0010] Auf diese Weise können Richtungsänderungen im Zuge des Vortriebes insbesondere im „Pendelbetrieb" präziser vorgenommen werden. Die Wahl der Referenzebene ist dabei nicht entscheidend. Es kann sich dabei etwa um eine vertikale Referenzebene handeln, oder um eine von der Sichtlinie der Bedienperson auf das Bohrgestänge und der Längsachse des Bohrgestänges aufgespannte Ebene. In this way, direction changes in the course of propulsion, especially in "pendulum mode", can be made more precisely. The choice of reference plane is not decisive. It can be a vertical reference plane, for example, or one from the operator's line of sight the drill pipe and the longitudinal axis of the drill pipe spanned plane.

[0011] Der Auftrag des adhäsiven Markierungsmittels kann etwa in Form einer parallel zur Längsachse des Bohrgestänges orientierten streifenförmigen Markierung erfolgen. Freilich sind auch andere geometrische Formen der Markierung denkbar, beispielsweise in Form von Pfeilen und [0011] The adhesive marking agent can be applied, for example, in the form of a strip-shaped marking oriented parallel to the longitudinal axis of the drill string. Of course, other geometric shapes of the marking are also conceivable, for example in the form of arrows and

dergleichen. Entscheidend ist lediglich, dass die Markierung eine Winkellage des Bohrgestänges um seine Längsachse relativ zur Referenzebene im Sichtbereich gut erkennen lässt. the like. The only decisive factor is that the marking clearly shows an angular position of the drill pipe about its longitudinal axis relative to the reference plane in the field of vision.

[0012] Der periodische Auftrag des adhäsiven Markierungsmittels könnte manuell durch die Bedienperson etwa mithilfe einer Fernbedienung vorgenommen werden. Während eines horizontalen Vortriebes des Bohrgestänges wird die Markierungsvorrichtung in der Regel nicht benötigt werden. In diesem Bedienmodus rotiert das Bohrgestänge mit einer Rotationsgeschwindigkeit von etwa 20-200 U/min. Erst bei einer gewünschten Richtungsänderung wird die Rotation des Bohrgestänges gestoppt und durch eine pendelartige Drehbewegung um die gewünschte Drehstellung des Bohrkopfes ersetzt. Für diesen Bedienmodus ist der Einsatz der erfindungsgemäßen Markierungsvorrichtung gedacht, und die Bedienperson kann sie vom Bedienungsstand aus manuell bedienen. Alternativ kann hingegen auch vorgesehen sein, dass der periodische Auftrag des adhäsiven Markierungsmittels in Abhängigkeit vom Vortrieb des Bohrgestänges mittels einer Steuerungseinrichtung des Bedienungsstandes automatisiert vorgenommen wird. Bei einem schnelleren Vortrieb des Bohrgestänges werden somit aufeinanderfolgende Markierungen automatisch rascher gesetzt, als bei einem langsameren Vortrieb. In diesem Fall ist die Markierungsvorrichtung mit der Steuerung der Horizontalbohranlage gekoppelt, die den Bedienmodus erkennt und die Markierungsvorrichtung entsprechend betätigt. The periodic order of the adhesive marking agent could be made manually by the operator, for example using a remote control. As a rule, the marking device will not be required during a horizontal advance of the drill string. In this operating mode, the drill string rotates at a rotational speed of approximately 20-200 rpm. Only when there is a desired change in direction is the rotation of the drill rods stopped and replaced by a pendulum-like rotary movement around the desired rotary position of the drill head. The use of the marking device according to the invention is intended for this operating mode, and the operator can operate it manually from the operator's stand. Alternatively, however, provision can also be made for the periodic application of the adhesive marking agent to be carried out automatically, depending on the propulsion of the drill string, by means of a control device on the operator station. In the case of a faster advance of the drill string, successive markings are thus automatically set more rapidly than in the case of a slower advance. In this case, the marking device is coupled to the controller of the horizontal drilling rig, which recognizes the operating mode and actuates the marking device accordingly.

[0013] In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann außerdem auch vorgesehen sein, dass die Erkennung der Positionierung aufeinanderfolgender Markierungen mithilfe eines Detektors erfolgt und der Vergleich der IST-Drehbewegung des Bohrgestänges um seine Längsachse mit einer SOLL-Drehbewegung des Bohrgestänges sowie die Korrektur der Steuerung bei einer Abweichung der IST-Drehbewegung von der SOLL-Drehbewegung mittels einer Steuerungseinrichtung des Bedienungsstandes automatisiert vorgenommen wird. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens würde somit keines manuellen Eingriffes der Bedienperson mehr erfordern, sondern automatisiert ablaufen. In a further development of the method according to the invention, it can also be provided that the positioning of successive markings is detected with the aid of a detector and the comparison of the ACTUAL rotary movement of the drill string about its longitudinal axis with a TARGET rotary movement of the drill string and the correction of the control if the ACTUAL rotational movement deviates from the TARGET rotational movement, this is carried out automatically by means of a control device of the operator station. Carrying out the method according to the invention would therefore no longer require any manual intervention by the operator, but would take place automatically.

[0014] Für das Markierungsmittel wird ein adhäsives Markierungsmittel vorgeschlagen, da die einzelnen Gestängeschüsse wiederverwendbar sein sollen und ein adhäsives Markierungsmittel nicht abriebfest ist. Es wird somit nach Verlassen des Sichtbereiches im Zuge des Vortriebes im Bohrkanal abgerieben, sodass im Zuge einer Bohrung aufgebrachtes Markierungsmittel den neuerlichen Auftrag des Markierungsmittels auf dasselbe Bohrgestänge im Zuge einer späteren Bohrung nicht stört. An adhesive marking agent is proposed for the marking agent, since the individual rod sections should be reusable and an adhesive marking agent is not abrasion-resistant. It is thus rubbed off after leaving the field of view in the course of driving in the borehole, so that marking agent applied in the course of drilling does not interfere with the renewed application of the marking agent to the same drill rod in the course of a later drilling.

[0015] Die visuelle Überwachung des Bohrgestänges im Sichtbereich kann entweder durch direkten Sichtkontakt einer am Bedienungsstand positionierten Bedienperson erfolgen. Alternativ wird auch vorgeschlagen, dass der Sichtbereich mittels optischer Kameras eingerichtet ist, die mit Anzeigegeräten des Bedienungsstandes verbunden sind. Auf einem solchen Anzeigegerät könnte auch die oben erwähnte Referenzebene eingeblendet werden, um die Ermittlung des Verdrehwinkels der Markierung zu erleichtern. The visual monitoring of the drill string in the field of vision can be done either by direct visual contact with an operator positioned at the control station. Alternatively, it is also proposed that the field of vision be set up by means of optical cameras, which are connected to display devices at the operator's stand. The reference plane mentioned above could also be superimposed on such a display device in order to facilitate the determination of the twist angle of the marking.

[0016] Bei dem Markierungsmittel kann es sich etwa um ein sprühbares Medium handeln, wobei die Markierungsvorrichtung als eine auf das Bohrgestänge gerichtete Sprühvorrichtung für das sprühbare Medium ausgeführt ist. Das Aufsprühen hat den Vorteil, dass die Markierungsvorrichtung in einem Abstand zum Bohrgestänge angeordnet werden kann und das Markierungsmittel in Form von zeitlich etwa über eine Fernbedienung exakt steuerbaren Sprühstößen abgegeben werden kann. The marking means can be a sprayable medium, for example, with the marking device being designed as a spraying device for the sprayable medium directed onto the drill string. Spraying on has the advantage that the marking device can be arranged at a distance from the drill rod and the marking agent can be released in the form of spray bursts that can be precisely controlled in terms of time, for example via a remote control.

[0017] Um im Falle einer Sprühvorrichtung den Abstand zum Bohrgestänge erhöhen zu können und einen beispielsweise streifenförmigen Auftrag des Markierungsmittels auf das Bohrgestänge zu ermöglichen wird ferner vorgeschlagen, dass die Sprühvorrichtung auf eine relativ zum Fahrwerk unbewegte Schablone gerichtet ist. Die Schablone sorgt des Weiteren für eine präzise Festlegung der Referenzebene. In order to be able to increase the distance from the drill pipe in the case of a spray device and to enable, for example, a strip-like application of the marking agent to the drill pipe, it is also proposed that the spray device be directed to a template that is stationary relative to the chassis. The template also ensures that the reference plane is precisely defined.

[0018] Die Erfindung wird in weiterer Folge anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen hierbei die The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment with the aid of the accompanying figures. It shows the

[0019] Fig. 1 eine schematische und nicht-maßstabsgetreue Darstellung einer Horizontalbohranlage gemäß der Erfindung, 1 shows a schematic representation, not true to scale, of a horizontal drilling rig according to the invention,

[0020] Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht der Markierungsvorrichtung, der Schablone und der aufgebrachten Markierungen in schematischer Darstellung, und die Fig. 2 is an enlarged view of the marking device, the template and the applied markings in a schematic representation, and the

[0021] Fig. 3a-d unterschiedliche Ausführungen der Markierungen. 3a-d different versions of the markings.

[0022] Zunächst wird auf die Fig. 1 Bezug genommen, die eine am gewünschten Anfangspunkt der Bohrung positionierte Horizontalbohranlage mit einem Fahrwerk 1, einem Bedienungsstand 2 und einer Bohrrampe 3 zur Führung des Bohrgestänges 4 zeigt. Die Bohrrampe 3 kann in der Regel in ihrer Neigung eingestellt werden, auch heb- und senkbare Ausführungen sind bekannt. In der Fig. 1 beginnt die Bohrung mit einem absteigenden Abschnitt des Bohrkanals 5, der allmählich in einen weitestgehend horizontalen Abschnitt übergeht. Reference is first made to FIG. 1, which shows a horizontal drilling rig positioned at the desired starting point of the bore with a chassis 1, a control station 2 and a drilling ramp 3 for guiding the drill string 4. The drilling ramp 3 can generally be adjusted in its inclination, and versions that can be raised and lowered are also known. In FIG. 1, the drilling starts with a descending section of the drilling channel 5, which gradually turns into a largely horizontal section.

[0023] Ein Antriebsaggregat 6 der Horizontalbohranlage sorgt für den Vortrieb des Bohrgestänges 4 in die Vortriebrichtung R entlang der Längsachse des Bohrgestänges 4. Die dabei eingesetzten Bohrgestänge 4 bestehen üblicherweise aus einzelnen, miteinander verbundenen Gestängeschüssen von jeweils etwa 2-5m Länge, die - dem Bohrverlauf entsprechend - nach und nach einem an der Bohrrampe 3 angeordneten Depot 7 entnommen, auf der Bohrrampe 3 an das hintere Ende des vorgetriebenen Bohrgestänges 4 angesetzt und mit diesem verbunden werden. A drive unit 6 of the horizontal drilling rig ensures that the drill pipe 4 is driven forward in the direction of advance R along the longitudinal axis of the drill pipe 4 Drilling progress accordingly - gradually removed from a depot 7 arranged on the drilling ramp 3, attached to the drilling ramp 3 at the rear end of the advanced drill pipe 4 and connected to it.

[0024] An der Spitze des Bohrgestänges 4 ist ein Bohrkopf 8 angeordnet, der je nach Ausführung mit rotierenden oder schlagenden Elemente versehen ist, die das Material zur Bildung des Bohrkanals 5 abtragen. Der Bohrkopf 8 ist in der Ausführungsform der Fig. 1 leicht geknickt ausgeführt. Durch Verdrehen des Bohrgestänges 4 um seine Längsachse kann somit die Winkellage des Knicks des Bohrkopfes 8 verstellt werden, um die Richtung des Vortriebes auf diese Weise steuern zu können. Bei einem Vortrieb des Bohrkopfes 8 bei rotierendem Bohrgestänge 4 ist eine geradeaus gerichtete Bohrung möglich. Wird die Rotation des Bohrgestänges 4 ausgesetzt, so kann durch die geknickte Ausführung des Bohrkopfes 8 eine Abweichung von der Geradeausrichtung erreicht werden, indem der Bohrkopf 8 mithilfe einer Drehbewegung des Bohrgestänges 4 beispielsweise um einen Drehwinkel im Bereich von +/- 5° bis +/- 20° um die in die gewünschte Richtung zeigende Drehstellung des Bohrkopfes 8 alternierend hin und her bewegt wird („Pendeln"). Auch die Drehbewegung des Bohrgestänges 4 um seine Längsachse wird durch das Antriebsaggregat 6 der Horizontalbohranlage erzeugt. Die bislang anhand der Fig. 1 erläuterten Merkmale sind hinlänglich bekannt. At the top of the drill string 4 a drill head 8 is arranged, which is provided with rotating or percussive elements, depending on the design, which remove the material to form the drill channel 5 . The drill head 8 is slightly bent in the embodiment of FIG. By twisting the drill string 4 about its longitudinal axis, the angular position of the kink of the drill head 8 can be adjusted in order to be able to control the direction of advance in this way. When the drill head 8 is advanced with the drill rod 4 rotating, a straight-ahead drilling is possible. If the rotation of the drill string 4 is suspended, the kinked design of the drill head 8 can result in a deviation from the straight-ahead alignment, in that the drill head 8 can be rotated with the aid of a rotary movement of the drill string 4, for example by an angle of rotation in the range from +/- 5° to +/- - 20° about the rotary position of the drill head 8 pointing in the desired direction ("oscillating"). The rotary motion of the drill rod 4 about its longitudinal axis is also generated by the drive unit 6 of the horizontal drilling rig. 1 features are well known.

[0025] Um eine genauere Steuerung des Vortriebes zu ermöglichen, ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung zunächst ein vom Bohrgestänge 4 in Vortriebrichtung R gequerter und vom Bedienungsstand 2 optisch einsehbarer Sichtbereich S der Bohrrampe 3 vorgesehen, der in der Fig. 1 mithilfe der strichlierten Linien angedeutet ist. Zudem ist auf der Bohrrampe 3 eine dem Sichtbereich S in Vortriebrichtung R vorgelagerte Markierungsvorrichtung 9 angeordnet, die vom Bedienungsstand 2 bedienbar ist. Die am Bedienungsstand 2 positionierte Bedienperson kann somit durch Sichtkontakt das vorgetriebene Bohrgestänge 4 auf der Bohrrampe 3 überwachen und bei Bedarf die Markierungsvorrichtung 9 aktivieren. Bei einer Aktivierung der Markierungsvorrichtung 9 wird ein adhäsives Markierungsmittel 10 auf das Bohrgestänge 4 aufgetragen. In der gezeigten Ausführungsform der Fig. 1-3 handelt es sich bei dem Markierungsmittel 10 um ein sprühbares Medium, und die Markierungsvorrichtung 9 ist als eine auf das Bohrgestänge 4 gerichtete Sprühvorrichtung für das sprühbare Medium ausgeführt. Das Aufsprühen hat den Vorteil, dass die Markierungsvorrichtung 9 in einem Abstand zum Bohrgestänge 4 angeordnet werden kann und das Markierungsmittel 10 in Form von zeitlich etwa über eine Fernbedienung exakt steuerbaren Sprühstößen abgegeben werden kann. Die Verwendung eines adhäsiven Markierungsmittels 10 hat den Vorteil, dass es nach Verlassen des Sichtbereiches S im Zuge des Vortriebes im Bohrkanal 5 abgerieben wird, sodass im Zuge einer Bohrung aufgebrachtes Markierungsmittel 10 den neuerlichen Auftrag des Markierungsmittels 10 auf dasselbe Bohrgestänge 4 im Zuge einer späteren Bohrung nicht stört. Die einzelnen Gestängeschüsse sind somit wiederverwendbar. In order to enable a more precise control of the propulsion, within the scope of the present invention, a viewing area S of the drilling ramp 3 is provided, which is crossed by the drill rod 4 in the propulsion direction R and can be viewed optically from the operating station 2, which is shown in Fig. 1 with the aid of the dashed lines is indicated. In addition, a marking device 9 is arranged on the drilling ramp 3 upstream of the viewing area S in the advance direction R, which can be operated from the operator's stand 2 . The operator positioned at the control station 2 can thus monitor the advanced drill pipe 4 on the drilling ramp 3 through visual contact and activate the marking device 9 if necessary. When the marking device 9 is activated, an adhesive marking agent 10 is applied to the drill rod 4 . In the embodiment shown in Figs. 1-3, the marking means 10 is a sprayable medium and the marking device 9 is designed as a spraying device for the sprayable medium directed onto the drill string 4. Spraying on has the advantage that the marking device 9 can be arranged at a distance from the drill rod 4 and the marking agent 10 can be released in the form of spray bursts that can be precisely controlled in terms of time, for example via a remote control. The use of an adhesive marking agent 10 has the advantage that it is rubbed off after leaving the viewing area S in the course of the advance in the drill channel 5, so that marking agent 10 applied in the course of drilling makes it possible to apply the marking agent 10 again to the same drill rod 4 in the course of a later drilling does not bother. The individual rod sections are therefore reusable.

[0026] Wie der Fig. 2 entnommen werden kann, ist die Sprühvorrichtung auf eine relativ zum Fahrwerk unbewegte Schablone 11 gerichtet. Auf diese Weise kann der Abstand zum Bohrgestänge 4 erhöht werden und beispielsweise ein streifenförmiger Auftrag des Markierungsmittels As can be seen from FIG. 2, the spraying device is directed towards a template 11 which is stationary relative to the chassis. In this way, the distance from the drill rod 4 can be increased and, for example, a strip-like application of the marking agent

10 auf das Bohrgestänge 4 erfolgen. Neben streifenförmigen Markierungen 12 gemäß Fig. 2 und Fig. 3a sind freilich auch andere Formen der Markierungen 12 denkbar, etwa kreuzförmige Markierungen 12 (Fig. 3b), pfeilförmige Markierungen 12 (Fig. 3c) oder punkt-strichförmige Markierungen 12 (Fig. 3d). Die Schablone 11 ist hierfür entsprechend ausgeführt und stellt eine präzise Festlegung einer Referenzebene für den Auftrag der Markierungen 12 sicher. 10 take place on the drill pipe 4. In addition to strip-shaped markings 12 according to Fig. 2 and Fig. 3a, other forms of markings 12 are of course also conceivable, such as cross-shaped markings 12 (Fig. 3b), arrow-shaped markings 12 (Fig. 3c) or dot-dash markings 12 (Fig. 3d ). The template 11 is designed accordingly for this purpose and ensures that a reference plane for the application of the markings 12 is precisely defined.

[0027] Der Auftrag der Markierungen 12 erfolgt in Bezug auf eine vorgegebene Referenzebene. Eine nach dem Aufbringen der Markierung 12 folgende Drehbewegung des Bohrgestänges 4 um seine Längsachse um einen Winkel a wird somit im Sichtbereich S durch eine in Bezug auf diese Referenzebene um einen Winkel a verdrehte Markierung 12 ersichtlich, wobei der Auftrag des adhäsiven Markierungsmittels 10 während des Vortriebes des Bohrgestänges 4 periodisch und in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Vortriebes erfolgt. Anhand der Positionierung aufeinanderfolgender Markierungen 12 relativ zur Referenzebene kann eine IST-Drehbewegung des Bohrgestänges 4 um seine Längsachse ermittelt und mit einer SOLL-Drehbewegung des Bohrgestänges 4 verglichen werden. Sollte der beobachtete Verdrehwinkel um den Winkel a nicht der gewünschten SOLL-Drehbewegung entsprechen, kann die Bedienperson rasch eine Korrektur der Steuerung vornehmen. Auf diese Weise können Richtungsänderungen im Zuge des Vortriebes insbesondere im „Pendelbetrieb" präziser vorgenommen werden. The order of the markings 12 takes place in relation to a predetermined reference plane. A rotary movement of the drill pipe 4 about its longitudinal axis by an angle a after the application of the marking 12 is thus visible in the viewing area S by a marking 12 rotated by an angle a in relation to this reference plane, with the application of the adhesive marking agent 10 during the drive of the drill string 4 takes place periodically and depending on the speed of the propulsion. Based on the positioning of successive markings 12 relative to the reference plane, an ACTUAL rotational movement of the drill string 4 about its longitudinal axis can be determined and compared with a SET rotational movement of the drill string 4 . If the observed angle of rotation about the angle α does not correspond to the desired TARGET rotational movement, the operator can quickly correct the control. In this way, changes in direction during the advance can be made more precisely, especially in "pendulum mode".

[0028] Die visuelle Überwachung des Bohrgestänges 4 im Sichtbereich S sowie die Betätigung der Markierungsvorrichtung 9 werden gemäß der Ausführungsform der Fig. 1 durch direkten Sichtkontakt einer am Bedienungsstand 2 positionierten Bedienperson manuell vorgenommen. Alternativ wäre es jedoch auch möglich, dass der Sichtbereich S mittels optischer Kameras eingerichtet ist, die mit Anzeigegeräten des Bedienungsstandes 2 verbunden sind. Auf einem solchen Anzeigegerät könnte auch die oben erwähnte Referenzebene eingeblendet werden, um die Ermittlung des Verdrehwinkels der Markierungen 12 zu erleichtern. Des Weiteren wäre es denkbar, dass die Erkennung der Positionierung aufeinanderfolgender Markierungen 12 mithilfe eines Detektors erfolgt und der Vergleich der IST-Drehbewegung des Bohrgestänges 4 um seine Längsachse mit einer SOLL-Drehbewegung des Bohrgestänges 4 sowie die Korrektur der Steuerung bei einer Abweichung der IST-Drehbewegung von der SOLL-Drehbewegung mittels einer Steuerungseinrichtung des Bedienungsstandes 2 automatisiert vorgenommen wird. Auch die Markierungsvorrichtung 9 könnte mit der Steuerung der Horizontalbohranlage gekoppelt werden, die die Markierungsvorrichtung 9 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Vortriebes entsprechend betätigt. Bei einem schnelleren Vortrieb des Bohrgestänges 4 werden somit aufeinanderfolgende Markierungen 12 automatisch rascher gesetzt, als bei einem langsameren Vortrieb. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens würde somit keines manuellen Eingriffes der Bedienperson mehr erfordern, sondern automatisiert ablaufen. The visual monitoring of the drill pipe 4 in the viewing area S and the actuation of the marking device 9 are carried out manually according to the embodiment of FIG. Alternatively, however, it would also be possible for the viewing area S to be set up using optical cameras that are connected to display devices at the operator's stand 2 . The reference plane mentioned above could also be displayed on such a display device in order to facilitate the determination of the angle of rotation of the markings 12 . Furthermore, it would be conceivable that the detection of the positioning of successive markings 12 takes place with the aid of a detector and the comparison of the ACTUAL rotational movement of the drill pipe 4 about its longitudinal axis with a TARGET rotational movement of the drill pipe 4 as well as the correction of the control in the event of a deviation from the ACTUAL Rotational movement of the TARGET rotational movement is made automatically by means of a control device of the control station 2. The marking device 9 could also be coupled to the control of the horizontal drilling rig, which actuates the marking device 9 depending on the speed of the advance. With a faster advance of the drill string 4 consecutive markings 12 are thus automatically set more quickly than with a slower advance. Carrying out the method according to the invention would therefore no longer require any manual intervention by the operator, but would take place automatically.

[0029] Mithilfe der Erfindung wird somit eine genauere Steuerung des Vortriebes bei Horizontalbohranlagen ermöglicht. [0029] With the help of the invention, a more precise control of the propulsion in horizontal drilling rigs is thus made possible.

Claims

patent claims

1. Method for controlling the propulsion of a drill rod (4) guided on a drilling ramp (3) of a horizontal drilling rig in a propulsion direction (R) using a control station (2) of the horizontal drilling rig, with a drive unit (6) for the propulsion being controlled from the control station (2). of the drill pipe (4) in the advance direction (R) and for a rotational movement of the drill pipe (4) about its longitudinal axis, and the drill pipe (4) in the advance direction (R) through a viewing area (S) which can be viewed optically from the operator's stand (2). of the drilling ramp (3), characterized in that an adhesive marking agent (10) is applied to the drill rod (4) in relation to a reference plane by means of a marking device (9) upstream of the viewing area (S) in the advance direction (R). , The application of the adhesive marking agent (10) during the advance of the drill string (4) periodically and in the form of markings (12) on the Bohrg rod (4), and based on the positioning of consecutive markings (12) relative to the reference plane, an ACTUAL rotational movement of the drill rod (4) about its longitudinal axis is determined and compared with a TARGET rotational movement of the drill rod (4) by a the rotary movement of the drill pipe (4) following the marking (12) about its longitudinal axis by an angle a can be seen in the field of view (S) by a marking (12) which is rotated by an angle a in relation to this reference plane, and if there is a deviation in the observed angle of rotation A correction of the control is made by the angle a as the ACTUAL rotary movement from the TARGET rotary movement.

2. The method according to claim 1, characterized in that the adhesive marking agent (10) is applied in the form of a strip-shaped marking (12) oriented parallel to the longitudinal axis of the drill pipe (4).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the periodic application of the adhesive marking agent (10) depending on the propulsion of the drill string (4) by means of a control device of the operator's stand (2) is carried out automatically.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the detection of the positioning of successive markings (12) takes place with the aid of a detector and the comparison of the ACTUAL rotary movement of the drill rod (4) about its longitudinal axis with a TARGET rotary movement of the drill rod (4) as well as the correction of the control in the event of a deviation of the ACTUAL rotational movement from the TARGET rotational movement is carried out automatically by means of a control device of the operator station (2).

2 sheets of drawings