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Bohranlage

Bohranlage für ein Geothermoeprojekt in Bayern. Bohrtiefe 3.500 Meter. Quelle: Deutac

Die Bohranlage ist insgesamt eine technische Einrichtung zur Erschließung der Tiefengeothermie. Als Grad für die Einsatzgröße einer Bohranlage dient üblicherweise die zulässige Hakenlast, d. h. welche Last mit der Bohranlage gehalten bzw. gezogen werden kann.

Bei der Erschließung der Ressourcen für Tiefe-Geothermie-Projekte kommt eine ähnliche Technik zum Einsatz, wie in der Erdgas- und Erdölindustrie. Im Gegensatz zur Erschließung von fossilen Lagerstätten sind Tiefe-Geothermie-Bohrungen in der Regel tief, dementsprechend sind Drücke und Temperaturen höher. Außerdem ist das Fördervolumen von Thermalwasser in der Regel höher als das von Erdöl/-gas, daher muss Ausbaumaterial und Bohrausrüstung mit größeren Durchmessern und höheren Gewichten gehandhabt werden. 

Für Bohrungen zur Tiefengeothermie in Deutschland kommen bisher Bohreinheiten mit Hakenlasten von 150 bis 500 Tonnen zum Einsatz.

Je nach Art der Kraft- beziehungsweise Drehmomentübertragung auf das Bohrgestänge und den Bohrmeißel unterscheidet man zwischen Drehtischantrieb oder Kraftdrehkopf (englisch: Top Drive). Beim Drehtischantrieb erfolgt die Kraftübertragung über eine sogenannte (vier-, sechs- oder achteckige) Mitnehmerstange (englisch: Kelly) und eine rotierende Einrichtung auf der Arbeitsbühne. Der modernere Kraftdrehkopfantrieb überträgt am Kopf des Bohrgestänges die Kraft direkt.

Rotary Bohrverfahren

Über das Rotary-Bohrverfahren wird im Regelfall  die thermalwasserführende Schicht im Untergrund erschlossen. Der sich am Ende eines Bohrgestänges befindliche Bohrmeißel dreht sich und zerkleinert das Gestein des Bohrloches. Dieses Bohrklein wird aus der Bohrung mittels Spülung entfernt. Die Spülung dient gleichzeitig zur Stabilisierung des Bohrloches und wird durch das Bohrgestänge in das Bohrloch gebracht. Im sogenannten Ringraum transportiert sie dann wieder das Bohrklein nach oben. Die Drehbewegung des Bohrgestänges und des Bohrmeißels, die für den Bohrvorgang notwendig ist, wird auf verschiedene Art und Weise angetrieben: Kelly, Topdrive und Bohrlochsohlenantrieb.

Bohranlagen werden immer projektübergreifend eingesetzt und nur für den speziellen Einsatz vor Ort angepasst. Bei Geothermie-Projekten spielen insbesondere Tiefe des Thermalwasserhorizonts und Bohrlochdurchmesser eine Rolle. Dabei gilt die Grundregel: Je tiefer und größer das Bohrloch sein muss, desto kostenintensiver, aber auch energetisch ergiebiger wird die Bohrung. 

Technologiebaum Bohranlage

Einige (meist englische) Fachbegriffe und Ankürzungen

Casing

zutage geführte Verrohrung

Liner

nicht zutage geführte Verrohrung (wird in der vorherigen Rohrtour mittels eines Liner-Hangers mechanisch verkeilt abgehängt)

BOP

Blow-Out Preventer (hydr. Schleusensystem zur Beherrschung von Bohrlochzuflüssen und –drücken während des Bohrfortganges)

Tool Joint

verdickter Gewindeverbinderteil des Bohrgestänges

API

American Petroleum Institute

FGT

Formations-Gradienten-Test

FIT

Formation-Integrity Test

LOT

Leak-Off-Test

TVD

True Vertical Depth (wahre Teufe = Vertikalteufe)

MD

Measured Depth (Bohrteufe = Bohrungslänge)

DHM

Untertage-Spülungsmotorantrieb (Down Hole Motor)

RSS

Mit Stran rotierender Bohrsteuerkopf (Rotary Steerable System)

MWD

Measurement-While-Drilling

DLS

Dogleg-Severity (Bohrlochkrümmung durch Neigungs-/Richtungsänderung)

PDC

Diamantmeissel (Polycrystalline Diamond Compact)

PCD

Poly-Crystalline Diamond

OD

Outer Diameter (Außendurchmesser)

ID

Inside Diameter (Innendurchmesser)

LK

Linerkopf

ZK

Zementkopf

SG

Spezifisches Gewicht (kg/l)

WOB

Meißelbelastung (Weight-on-Bit)

RPM

Umdrehungszahl (Revolutions-per-Minute)

TQ

Drehmoment (Torque)

ROP

Bohrfortschritt, Bohrgeschwindigkeit (Rate of Penetration)

Roundtrip

Ausbau und Wiedereinbau des Bohrstrangs (z.B. zum Meißelwechsel)

Literatur

Verband Beratender Ingenieure: Tiefe Geothermie. Glossar: S. 98-107. Berlin: Verband Beratender Ingenieure VBI. Band 21, 1. Auflage Februar 2010.

Gec-co global engineering & consulting:  Vorbereitung und Begleitung bei der Erstellung eines Erfahrungsberichts gemäß § 97 Erneuerbare-Energien-Gesetz, Teilvorhaben II b): Geothermie, Zwischenbericht, 2018

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Bohrturm 

zuletzt bearbeitet Mai 2020