TISA® 3D Borehole Radar project

De TISA 3D Boorgat Radar streeft ernaar de eerste techniek te worden die 3D-GPR metingen uit kan voeren vanuit één boorgat. TISA 3D kan dieper doordringen in de omgeving van het boorgat dan alle momenteel beschikbare geofysische boorgat onderzoekstechnieken. 

Ontwikkeling in 2 fasen
De ontwikkeling van de TISA 3D Boorgat Radar gebeurt in twee opeenvolgende fasen. Pas als fase 1 voltooid en getest is, gaat T&A door naar fase 2.  
  1. De ontwikkeling van het TISA 3D-prototype voor het detecteren van metalen voorwerpen in boorgaten tot een diepte van 100 meter.  
  2. De ontwikkeling tot een full-service tool voor gebruik in boorgaten tot 4.000 meter diepte voor de karakterisering van olie- en gasreservoirs.  

Hulpmiddel voor de olie- en gasindustrie
Vanuit de olie- en gasindustrie is er een constante vraag naar nieuwe technologieën. Een nauwkeurigere  beoordeling van reservoirs leidt tot minder reservoir onzekerheid, lagere technische en financiële productierisico's en verbeterd reservoirbeheer.   In de geofysische survey-industrie bestaan er momenteel geen technieken die de omgeving van een boorgat driedimensionaal in kaart kunnen brengen. Oppervlaktesystemen hebben meestal niet voldoende penetratie en/of resolutie om een ​​duidelijk beeld te creëren van diepe doelen zoals olie- en gasreservoirs. TISA 3D zal de eerste techniek zijn die in staat is om hoge resolutie data te verzamelen uit de omgeving van het boorgat en niet alleen uit de directe wand van het boorgat.  

Eindresultaat
De volledige servicetool van T&A bereikt een maximale diepte van 4.000 meter en is bestand tegen temperaturen tot 150° C en een druk van 400 bar/5.800 psi. TISA 3D maakt het mogelijk om metingen uit te voeren tot tientallen meters van het boorgat, waardoor een volledig gedetailleerd High Definition 3D-beeld van de omgeving van het boorgat ontstaat.



TISA 3D-technologie biedt de volgende voordelen ten opzichte van bestaande tools:      

  • TISA 3D kan objecten of structuren visualiseren die zich op tientallen meters afstand van de boorput bevinden - TISA 3D dringt tot 15 meter door in de formatie met een resolutie van 0,017-2 m, afhankelijk van het type antenne. In omgevingen met grote elektrische weerstand zoals zuivere zoutlichamen, kan het radarsignaal wel honderden meters doordringen.      
  • Schaalbaarheid - Vanwege het modulaire karakter kunnen delen van de TISA 3D-tool flexibel worden uitgewisseld. Modules zoals zend- en ontvangstantenne, communicatie en vermogen kunnen worden aangepast aan de toepassing (ondiep/diep, wireline/MWD). Afhankelijk van de resolutie en afstand tussen het onderzoeksdoel het boorgat zijn verschillende antennefrequenties mogelijk.      
  • Een compleet beeld van de omgeving van de boorput - In vergelijking met andere boorgatradars voegt het 3D-karakter van de TISA 3D-metingen een extra dimensie toe. Breuken en hun netwerken worden zichtbaar, alsmede ook de vloeistoffen die erdoorheen stromen en de stoom/waterfronten.      
  • Werking van de tool in verschillende omstandigheden - De TISA 3D-technologie is niet gebonden aan een specifiek type boorvloeistof (op waterbasis, op oliebasis of synthetisch) en kan de mate waarin de boorvloeistof doordringt in de formatie meten. Net als andere boorgat technieken moet de tool geschikt worden gemaakt voor hoge druk en temperaturen. Radarmetingen worden niet gehinderd door mechanische geluiden als gevolg van hoge druk en trillingen.

De TISA 3D-boorgatradartechnologie is een veelbelovende aanvulling op bestaande loggingstechnieken bij olie- en gasexploratie en -productie.  

Belangrijkste toepassingen  
  • Wireline logging-tool: in een exploratieomgeving kan TISA 3D worden gebruikt als een tool om de elektrische eigenschappen van de formatie te detecteren. 
  • Geosteering: In dunne payzones, waar het cruciaal is om een specifiek boortraject te volgen, kan TISA 3D de informatie leveren om de boring te sturen. De afstand tot de boven- en onderkant van het reservoir kan ook worden gemeten. 
  • Monitoring: in de productiefase, waar water- of stoomaandrijving wordt gebruikt, is de TISA 3D uitstekend geschikt om de beweging van de stoom of water front in 3D te monitoren.  

Penetratiebereik
Het penetratiebereik van het TISA 3D-systeem in reservoirs is 5 tot 10 meter, gebaseerd op gemiddelde reservoireigenschappen (zie tabel). Het penetratiebereik neemt toe met toenemende weerstand. In ideale situaties kan een penetratie 15 meter worden bereikt.

Voordelen:
  • Hoge resolutie data en beeldvorming van de omgeving van het boorgat.
  • Dichten van het gat tussen oppervlakte seismiek en well logging.
  • Mogelijkheid tot radar onderzoek in grotere diepte en onder moeilijke omstandigheden.
  • Veelzijdigheid: tijdrovende en dure meervoudige loggings worden overbodig.
  • Monitoring van het dynamische deel van de aanwezigheid van olie (stoom/water fronten en olie aanwezigheid/verplaatsing).
  • Het meten van het statische deel van de aanwezigheid van olie als een logging tool.
  • Geen verstoring door mechanische geluiden tijdens de metingen.


In de mijnbouw gaat het erom te weten wat er in de ondergrond gaande is. Zonder bodemonderzoek is het onmogelijk om een ​​ertslichaam te vinden, exploitabele reserves te lokaliseren.  

Geofysische hulpmiddelen die worden gebruikt in de olie-industrie (zoals 3D seismische technieken) worden aangepast en toegepast in de mijnindustrie, wat grote voordelen oplevert voor de exploratie. De TISA 3D-boorgatradar is de meest geschikte tool om het contrast tussen verschillende materialen in de ondergrond in hoge resolutie zichtbaar te maken.  

Belangrijkste toepassingen
TISA 3D biedt een nuttige aanvulling op bestaande geofysische technieken bij het herkennen van geologie voor de mijnbouw in zowel de exploratie- als productiefasen. In een exploratieomgeving kan TISA 3D worden toegepast in horizontale en verticale boringen naar bijvoorbeeld kolen, erts en zout.  

Afhankelijk van de weerstand van het materiaal dringen de signalen door tot 20 meter rond het boorgat. TISA 3D kan worden gebruikt voor het detecteren van:      
  • laterale en verticale heterogeniteiten    
  • holtes    
  • storingen    
  • breukzones: lengte, helling en afstand 

Andere mogelijke toepassingen zijn:      
  • lokaliseren van ertslichamen   
  • bepalen van exploitabele reserves   
  • een mijnplan ontwerpen    
  • pot-holes detecteren

Voordelen
In een exploratie omgeving:
  • Hoge resolutie data: overgangen kunnen met grote precisie gedetecteerd worden.
  • Directionele data: vorming van een 3D beeld van de geologische omstandigheden om het boorgat.
  • Penetratie tot 20 meter

In een productie omgeving:
  • Monitoren en lokaliseren van potentiële mijnbouw problemen.
  • Herkennen van potentiële gevarenzones door instorting of schokgolven.
  • Het vinden van gevaarlijke structuren zoals watervoerende haarscheurtjes in mijnbouw gebied in ontwikkeling.



Diepe geothermie is een alternatieve energiebron met grote voordelen. Geothermische energie wordt opgewekt door water van 70 tot 100 graden Celsius op te pompen van een diepte van 1,5 tot 4,0 kilometer om huizen glastuinbouwbedrijven te verwarmen. Daarna wordt het grondwater teruggepompt in het grondwaterreservoir. Deze energiebron is bijna onuitputtelijk.  

In kaart brengen van diepe grondwaterreservoirs
Om een ​​geothermisch project succesvol te laten zijn, is het belangrijk om de geologische structuur en stratigrafie van de ondergrond te bestuderen. Het onderzoeksdoel is het in kaart brengen van diepe grondwaterreservoirs. De resultaten van de studie omvatten een gedetailleerde beschrijving van de geometrie en andere eigenschappen van het reservoir. De voltooide studie bestaat boringen, wire line logs en boorkernen.  

Belangrijkste toepassingen
Het grondwaterreservoir moet zeer nauwkeurig worden ingeschat voordat kan worden besloten of een geothermisch systeem met succesvol en economisch kan worden geëxploiteerd. De TISA 3D kan hiervoor aanvullende informatie bijdragen. TISA 3D-gegevens kunnen worden gebruikt om de locatie en afmetingen van het reservoir af te bakenen en om de aanwezigheid van een ondoorlatende deklaag bovenop het grondwaterreservoir te bepalen. Scheuren en breuken kunnen ook worden opgespoord.    

Voordelen TISA 3D:
  • Kan verticaal en horizontaal in de formatie worden aangebracht om overgangen tussen verschillende gesteentes, holtes, scheuren en breuken te detecteren.
  • 3D positionering van interessante eigenschappen.
  • Zeer nauwkeurige data.
  • Hoge penetratie vergeleken bij andere geofysische technieken.

Het uitvoeren van metingen van ondergrondse constructies (betonnen palen, damplanken en funderingen) is belangrijk om de exacte locatie en afmetingen te verifiëren en om te controleren op mogelijke beschadiging of verval. Na lange tijd is de exacte locatie van constructies vaak niet meer bekend en moet deze opnieuw worden bepaald.  

Het inmeten van ondergrondse constructies vanaf het maaiveld met conventionele technieken is moeilijk uitvoerbaar en onbetrouwbaar:  
  • De structuren liggen vaak te diep.
  • De huidige oppervlaktetechnieken worden belemmerd door conductive overburdens.
  • De huidige technieken bieden onvoldoende resolutie.
  • De bestaande bovengrondse constructies maken het meten moeilijk.  

Gestuurd boren
Gestuurd boren is een nieuwe techniek voor het leggen van ondergrondse kabels. Het is een kostenbesparende methode die minder verstoring in de omgeving veroorzaakt dan het graven van greppels. Naarmate het aantal kabels en andere objecten in de ondiepe ondergrond groter wordt, is er meer behoefte aan verkenning van het boorpad. De directionele boorgatradar met hoge resolutie kan
worden geïntegreerd in het boorproces om het boorpad van tevoren te verkennen.

Voordelen:
  • De TISA 3D Boorgat Radar wordt naar de locatie van het object in de ondergrond gebracht.
  • Geen overburden effecten.
  • Veel hogere resolutie van de beelden
  • Bovengrondse constructies zijn geen beperkende factor omdat boorgaten onder elke hoek en zelfs horizontaal geboord kunnen worden.


Voor ondergrondse infrastructuurprojecten worden veel betonnen funderingen gebruikt. Jet grout cementinjecties stabiliseren de bodem en verminderen de kans op verzakking van grote bouwwerken.  

Jet grout kolommen variëren in diameter, afhankelijk van de injectiedruk en de bodemgesteldheid. De diameter is een belangrijke eigenschap die moet worden gemeten, vooral wanneer meerdere grout kolommen worden verbonden om een ​​ondergrondse betonnen vloer te vormen. Er zij nog geen geteste technieken om de diameter van jet grout kolommen te berekenen, waardoor het bijna onmogelijk is om te concluderen of een jet grout funderingen voldoende stabiliteit biedt. 

Belangrijkste toepassingen
Door de TISA 3D Borehole Radar-technologie in de injectielans te integreren, kan de diameter van de kolom ter plaatse worden bepaald. De grens tussen groutkolom en omliggende ondergrond is een scherpe rand en daarom een ​​goede reflector voor invallende radargolven.  

Er zijn twee manieren om de TISA 3D in te zetten in het jet grouting-proces. In beide gevallen kan de diameter van de kolommen heel precies worden gemeten vanwege de resolutie van de TISA 3D-methode:  
  1. Integratie van de TISA 3D in het jet grouting systeem. Tijdens het maken van de kolom bevindt de radar zich net onder het injectiepunt en wordt de diameter van de kolom van binnen uit gemeten. De injectiedruk kan worden aangepast terwijl de kolom wordt gemaakt.
  2. Door een boorgat in de buurt van de groutkolom te boren, kan de TISA 3D de afstand van dit boorgat tot de rand van de kolom meten.
Voordelen:
De diameter kan een jet grout kolom kan heel precies worden ingemeten dankzij de resolutie van de TISA 3D techniek.

Elk tunnelbouwproject begint met een uitgebreid onderzoek naar de bodemgesteldheid. Een  confrontatie met onvoorziene bodemomstandigheden, objecten of anomalieën kan duur en tijdrovend zijn. De TISA 3D Borehole Radar  verzamelt gedetailleerde informatie over obstakels en geologische overgangszones bij tunnelboringen.  

Belangrijkste toepassingen
TISA 3D wordt geplaatst in een horizontaal boorgat met een diameter van ongeveer 20 centimeter langs het geplande traject. 360 ° draaiend verzamelt  de tool gegevens vanuit alle hoeken en verwerkt deze met speciale eigen software. Na verwerking worden de ruwe ground penetrating radar data gecombineerd met gelijktijdig verzamelde positioneringsgegevens. 

T&A is het eerste geofysische onderzoeksbedrijf dat met succes radartechnologie in een geofysisch instrument heeft geïntegreerd. De tool is in staat om vanuit één boorgat de omliggende bodemsamenstelling te onderzoeken en tegelijkertijd de exacte positie van objecten te bepalen.  

Voordelen:
  • Betere analyse: de complete tunnel route kan van te voren verkend worden, waarbij de exacte locatie van de breukzones vastgesteld wordt.
  • Efficiënter gebruik van TBM’s: omdat er meer relevante informatie beschikbaar is tijdens het boren, kunnen er nauwkeurigere beslissingen genomen worden.
  • Aanzienlijke technische en financiële risico’s kunnen vermeden worden
  • Verbeterde veiligheid tijdens tunnelbouw.

Explosieven als vliegtuigbommen en artilleriegranaten zijn vooral gevaarlijk wanneer ze worden geroerd of verplaatst tijdens graaf-, bagger- of heiwerkzaamheden. Explosievendetectie vanaf het oppervlak is niet altijd haalbaar, omdat de explosieven te diep onder de grond liggen. 

Wanneer een uit een vliegtuigbom niet explodeert, dringt hij door de bovenste laag van zacht veen en klei en stopt bij de eerste stabiele zandlaag. In Nederland kan deze laag zich op een diepte van meer dan 10 meter bevinden. Vanwege resolutieproblemen is detectie vanaf het oppervlak in deze gevallen geen optie. Metingen vanuit een boorgat bieden in dit geval de uitkomst. Traditioneel worden deze metingen gedaan met behulp van een magnetometer.  

Nadelen van de magnetometer bij explosievenonderzoek:      
  • Beperkt bereik van 1 tot 2 meter.    
  • De metingen bevatten geen richtingsinformatie.    

Belangrijkste toepassingen
Voor TISA 3D metingen wordt een boorgat geboord in een veilige zone, net buiten het onderzoeksgebied. Wanneer wordt vastgesteld dat het gebied rond dit boorgat veilig is, wordt de volgende meting uitgevoerd in een aangrenzende positie dichter bij het onderzoeksgebied. Op deze manier wordt het hele gebied doorzocht op diepe explosieven.  

Niet-ontplofte bommen met een groot metaalgehalte vertonen een sterk elektrisch contrast met de omringende grond. Daarom zijn deze objecten zeer goede reflectoren van radargolven    

Voordelen
  • Hoge penetratiediepte van 5 tot 15 meter maakt dat het aantal boorgaten aanzienlijk beperkt kan worden. Zelfs met een penetratiediepte van slechts 5 meter word het aantal boorgaten ten opzichte van magnetometer al met een factor 25 verminderd.
  • Zeer hoge locatie precisie dankzij de eigenschappen van de radar methode en het directionele stralingspatroon dat door de TISA 3D wordt uitgezonden.