Damit eine Horizontalbohrung einem geplanten Bohrverlauf folgen kann, müssen drei Voraussetzungen erfüllt sein:
Die Erfüllung der letzten beiden Voraussetzungen ist die Aufgabe des eingesetzten Ortungs- und Steuerungssystemes. Prinzipiell gibt es zwei Arten von Steuersystemen:
Beim Walk-over Messverfahren wird hinter dem Bohrkopf ein Sender in den Bohrstrang eingebaut, welcher beim Bohren von der Erdoberfläche aus geortet wird. Die Energiezufuhr erfolgt meist über Batterien. Die jeweilige Lage des Bohrkopfes im Untergrund wird mittels des Senders im Bohrstrang und eines an der Oberfläche befindlichen Empfängers festgestellt und dem Driller übermittelt. Ein im Sender befindlicher Neigungssensor misst die aktuelle Neigung des Bohrkopfes. Weiterhin wird der Abstand zwischen Sender und Empfänger sowie der Rollwinkel (Orientierung) des Bohrkopfes gemessen. Wird der Empfänger an der Stelle des Signalmaximums auf der Oberfläche positioniert, entspricht der gemessene Abstand der aktuellen Tiefe des Bohrkopfes und kann notiert und/oder abgespeichert werden. Mit Hilfe des Signalmaximums wird auch die horizontale Lage des Bohrkopfes bestimmt und kann an der Oberfläche markiert werden. Wenn die markierten Punkte durch einen Landvermesser eingemessen werden, entsteht durch Verknüpfung mit den notierten und/oder abgespeicherten Tiefenwerten der 3-dimensionale Verlauf der Bohrung im Rahmen der Genauigkeit des Messsystems. Die Genauigkeit hängt vom Messsystem und der Tiefe der Bohrung ab. Mit zunehmender Tiefe nimmt auch die Ungenauigkeit zu. Weiterhin können unter- und oberirdische Installationen oder auch natürliche Quellen, die das elektromagnetische Ortungssignal beeinträchtigen oder sogar komplett abschirmen, das Messergebnis und damit die Ortungsgenauigkeit beeinflussen.
Da die Walk-over Systeme in der Regel ohne Kabel im Bohrgestänge auskommen, stellen diese Systeme ein schnelles und kostengünstiges Ortungsverfahren dar.
Teilweise werden auch Walk-over Ortungssysteme eingesetzt, die ein Kabel im Bohrgestänge mitführen. Dieses Kabel dient zur Stromversorgung der Sonde, was besonders bei langen Bohrungen von Vorteil ist. Außerdem werden über das Kabel die Neigung und der Rollwinkel (Orientierung) des Bohrkopfes zum Driller übertragen. Der vertikale Verlauf der Bohrung kann somit gut kontrolliert werden. Auch wenn bei diesen Systemen ein Kabel mitgeführt wird, sind sie keine Wireline Systeme im eigentlichen Sinne, da die horizontale Position des Bohrkopfes ausschließlich durch Walk-over Messung mit einem Empfänger an der Oberfläche ermittelt und dann markiert werden kann. Für die Ermittlung des 3-dimensionalen Bohrverlaufes ist somit eine Einmessung der markierten Punkte durch einen Landvermesser erforderlich. Kann die Oberfläche nicht betreten werden, kann der horizontale Verlauf der Bohrung mit diesen Systemen nicht ermittelt werden. Auch die Genauigkeit der Messung entspricht der Genauigkeit der kabellosen Walk-oversysteme.
Falls ein tiefer Bohrverlauf realisiert werden muss, die Oberfläche über der Bohrung nicht betreten werden kann oder besondere Anforderungen an die Genauigkeit der Bohrung bestehen, ist meist der Einsatz eines Wireline Ortungssystems erforderlich.
Bei den Wireline Systemen wird eine Messsonde im Bohrstrang hinter dem Bohrkopf positioniert. Diese Messsonde wird über ein Kabel, das im Bohrgestänge mitgeführt wird, mit Strom versorgt. Über dieses Kabel werden auch die gemessenen Daten zum Bohrgerät übertragen. Über die Messdaten der Sonde werden dem Steueringenieur und dem Driller der aktuelle vertikale Winkel (Neigung), der horizontale Winkel (Richtung mit Bezug auf Nord) und der Rollwinkel (Orientierung) des Bohrkopfes zur Verfügung gestellt. Mit Hilfe dieser Winkeldaten wird aus der vorhergehenden Position des Bohrkopfes die aktuelle 3-dimensionale Position berechnet. In der Regel wird nach Abbohren jeder Bohrstange die aktuelle Position des Bohrkopfes ermittelt und so der Bohrverlauf dokumentiert.
Bei magnetischen Wireline-Verfahren wird der Vertikalwinkel (Neigung) inertial gemessen (Messung von Beschleunigungswerten), der Horizontalwinkel (Richtung mit Bezug auf Nord) dagegen durch Magnetsensoren, die Parameter des Erdmagnetfeldes messen. Die Magnetfeldmessung und damit der gemessene Horizontalwinkel werden durch alle Magnetfeldquellen im Umfeld der Bohrung beeinflusst. Da die Quelle dieser magnetischen Beeinflussungen in der Regel weder in ihrer Stärke noch in ihrer Lage bekannt sind, kann ihr Messeinfluss zwar festgestellt aber nicht quantitativ bewertet werden. Deshalb werden bei magnetischen Wirelinesystemen zusätzliche Trackingsysteme (künstliche Magnetfeldquellen, meist Kabelschleifen) an definierten Positionen auf der Oberfläche installiert. Mit Hilfe dieser künstlichen genau definierten Magnetfeldquellen wird die absolute Position des Bohrkopfes bestimmt. Die so durch Winkelmessung und Trackingsystem unabhängig voneinander bestimmten Positionswerte werden verglichen und bewertet. Auf diese Weise wird der tatsächliche Verlauf der Horizontalbohrung ermittelt.
Neben den magnetischen Ortungssystemen gehören auch Gyrosysteme (Kreiselkompass) zu den Wireline Systemen. Gyrosysteme messen sowohl Vertikalwinkel als auch Horizontalwinkel inertial (Messung von Beschleunigungswerten). Diese Systeme arbeiten deshalb unbeeinflusst von Magnetfeldstörungen, wodurch die Installation von künstlichen Magnetfeldquellen nicht erforderlich ist. Durch eine hochgenaue Winkelmessung werden auch mit diesem System hohe Ortungsgenauigkeiten erzielt. Da jedoch die Positionsbestimmung bei den Gyrosystemen ausschließlich auf berechneten Werten beruht, können zur Erzielung besonders hoher Genauigkeiten, insbesondere bei langen Bohrungen auch Trackingsysteme auf elektromagnetischer Basis an wenigen Positionen zum Einsatz kommen.
Der Vollständigkeit halber müssen noch kabellose Ortungsverfahren erwähnt werden, die in ihrer Funktionsweise jedoch den Wireline-Verfahren entsprechen. Die Sonden werden in diesen Fällen mit Hilfe von Batterie Packs oder Akkus mit Strom versorgt. Die Messwertübertragung erfolgt entweder durch Pulsverfahren über die Bohrspülung oder über Strom, der über Bohrgestänge und umgebendes Erdreich geleitet wird. Diese Ortungsverfahren sind in der Tiefbohrtechnik (Öl-/Gas-Industrie) verbreitet. In den USA und Kanada werden sie auch für Horizontalbohrungen eingesetzt. In Europa haben sich diese Ortungsverfahren in der Horizontalbohrtechnik nicht durchgesetzt, was vermutlich der deutlich dichteren Infrastruktur in Europa geschuldet ist.
