TISA® 3D Borehole Radar project

De door T&A ontwikkelde 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.  

Stand van zaken TISA 3D december 2019

De ontwikkeling en productie van een nieuwe generatie van het TISA 3D boorgat radar systeem is inmiddels afgerond. Dit meetsysteem is de opvolger van de in 2001 op de markt gebrachte 3D BHR, een hoge resolutie geofysisch meetsysteem dat objecten in de omgeving van een boorgat in kaart brengt tot een diepte van 30 m onder maaiveld. Recentelijk heeft T&A dit systeem vernieuwd. Het nieuwe TISA 3D systeem heeft een groot aantal verbeteringen ten opzichte van de 3D BHR.

Eindresultaat: full-service TISA 3D tool

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.



Het nieuwe generatie TISA 3D boorgat radar systeem heeft een groot aantal verbeteringen ten opzichte van de in 2001 op de markt gebrachte 3D Borehole Radar:

  • De diameter is verkleind van 160 naar 135 mm. Hierdoor kan de probe toegepast worden in 145 mm boorgaten, bijvoorbeeld geboorde gaten met een 160 mm OD plastic casing.    
  • De lengte is verkleind van 4,2 naar 3,1 m en het gewicht is afgenomen van 250 naar 50 kg. De probe is hierdoor handelbaarder geworden. Voor neerlaten in een boorgat is geen kraan meer nodig, maar dit kan eenvoudigweg met een driepoot uitgevoerd worden.
  • Door meer gebruik van kunststof in plaats van metaal en door een andere onderlinge positionering van verschillende onderdelen in de probe is de radar signaalkwaliteit verbeterd. De toepassingsmogelijkheden zijn hierdoor vergroot.
  • De diepteregistratie van de probe wordt nu uitgevoerd door een encoder in de top van de driepoot in plaats van door de waterdruk in het boorgat te meten. Dit zorgt voor een robuustere diepteregistratie.
  • Het gebruikte elektrisch vermogen is sterk gereduceerd. Het opgenomen vermogen van de probe is verminderd van 50 W naar 12 W. Hierdoor kan de probe gevoed worden door batterijen in de probe in plaats van via netvoeding door het boorgat. 
  • De datacommunicatie door het boorgat verloopt nu via een glasvezelkabel in plaats van via een metalen coaxkabel. Samen met de afwezigheid van een voedingskabel, zorgt dit er voor dat er in het geheel geen metalen kabels meer in het boorgat aanwezig zijn. Ook dit zorgt voor een verbetering van de radar datakwaliteit.
  • De radarelektronica is zodanig gewijzigd dat er niet meer incidenteel kortdurende hoog vermogen pulsen uitgezonden worden, maar continue laag vermogen sinussen van variërende frequentie. Hierdoor is de signaal/ruisverhouding verbeterd en is het dynamisch bereik vergroot van 40 dB naar 65 dB. Dit maakt detectie van objecten op grotere afstand mogelijk.
  • De meetsnelheid is sterk vergroot en de duur van een meting in een boorgat verkleind met een factor 10. Het meten van een boorgat kan met een snelheid van 1 m/minuut. Daarbij wordt een resolutie behaald van 3 cm in boorgatrichting en 0,5 graden in hoekrichting.

De eerste metingen met dit vernieuwde meetsysteem staan gepland. We zullen hier begin 2020 verder over berichten.




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-boorgat radar technologie is een veelbelovende aanvulling op bestaande logging technieken bij olie en gas exploratie en productie. Een nauwkeurigere beoordeling van reservoirs leidt tot minder reservoir onzekerheid, lagere technische en financiële productierisico's en verbeterd reservoir beheer. Oppervlaktesystemen hebben meestal niet voldoende penetratie en/of resolutie om een ​​duidelijk beeld te creëren van olie- en gasreservoirs en er bestaan momenteel geen technieken die de omgeving van een boorgat driedimensionaal in kaart kunnen brengen.

De 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.  

Toepassingen TISA 3D in Olie en Gas exploratie

  • 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 in reservoirs

Het penetratiebereik van het TISA 3D-systeem in reservoirs is 5 tot 10 meter, gebaseerd op gemiddelde reservoir eigenschappen (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.


TISA 3D biedt een nuttige aanvulling op bestaande geofysische technieken bij het herkennen van geologie voor de mijnbouw in zowel de exploratie- als productiefase. De TISA 3D-boorgatradar is bij uitstek geschikt om het contrast tussen verschillende materialen in de ondergrond in hoge resolutie zichtbaar te maken. In een exploratieomgeving kan TISA 3D worden toegepast in horizontale en verticale boringen naar bijvoorbeeld kolen, erts en zout. 

Toepassingen TISA 3D in de Mijnbouw

  • detectie van laterale en verticale heterogeniteiten    
  • detectie van holtes, storingen en breukzones    
  • lokaliseren van ertslichamen   
  • bepalen van exploitabele reserves   
  • een mijnplan ontwerpen    
  • pot-holes detecteren

Voordelen TISA 3D 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 rond het boorgat, afhankelijk van het materiaal.

Voordelen TISA 3D 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.



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. Het grondwaterreservoir moet zeer nauwkeurig worden ingeschat voordat kan worden besloten of een geothermisch systeem succesvol wordt en economisch kan worden geëxploiteerd.

Toepassing van de TISA 3D voor de detectie van geothermie

  • Afbakenen locatie en afmetingen van het grondwaterreservoir.
  • Bepalen van de aanwezigheid van een ondoorlatende deklaag bovenop het grondwaterreservoir.
  • Detecteren van scheuren en breuken.   

Voordelen TISA 3D voor onderzoek naar geothermie

  • 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.

Ondergrondse constructies

Na lange tijd is de exacte locatie van constructies, zoals betonnen palen, damwanden en funderingen, vaak niet meer bekend en moet deze opnieuw worden bepaald. Geotechnisch onderzoek van ondergrondse constructies heeft als doel de exacte locatie en afmetingen van een constructie te verifiëren of te controleren op mogelijke beschadiging of verval. Vaak is onderzoek vanaf het maaiveld moeilijk omdat de constructies te diep liggen of zich in een dichtbebouwde omgeving bevinden. TISA 3D kan hierbij uitkomst bieden.

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 TISA 3D boorgatradar met hoge resolutie kan worden geïntegreerd in het boorproces om het boorpad van tevoren te verkennen.

Voordelen van TISA 3D bij geotechisch onderzoek:

  • 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 dan bij onderzoek vanaf het maaiveld.
  • Bovengrondse constructies zijn geen beperkende factor omdat boorgaten onder elke hoek en zelfs horizontaal geboord kunnen worden.


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. Omdat er nog geen geteste technieken zijn om de diameter van jet grout kolommen te berekenen, is het bijna onmogelijk om te concluderen of een jet grout fundering voldoende stabiliteit biedt. 

Toepassing van de TISA 3D bij Jet Grouting

Door de TISA 3D boorgat radar technologie in de injectielans te integreren, kan de diameter van de kolom ter plaatse worden bepaald. De grens tussen grout kolom 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.

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.

Toepassingen van TISA 3D bij tunnel boor projecten

De TISA 3D borogat radar is in staat om vanuit één boorgat de omliggende bodemsamenstelling te onderzoeken en tegelijkertijd de exacte positie van objecten te bepalen. 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 data gecombineerd met gelijktijdig verzamelde positioneringsgegevens. 

Voordelen van TISA 3D bij tunnelboringen

  • 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.

Explosievendetectie vanaf het maaiveld is niet altijd haalbaar, bijvoorbeeld als de explosieven te diep onder de grond liggen. Wanneer een vliegtuigbom niet explodeert, dringt hij door de bovenste zachte laag van 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.  

Toepassingen van de TISA 3D bij explosievenonderzoek

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. 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.  

Voordelen van TISA 3D bij explosievendetectie

  • 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.