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Optimierung der Bohrfortschritts - Forschungsvorhaben

Das übergeordnete Ziel des Vorhabens Optimierung des Bohrfortschritts... ist die Reduzierung der Herstellungskosten von Tiefbohrungen auf Geothermie durch eine gegenüber dem Stand der Technik erheblich verbesserte Kontrolle der mechanisch-dynamischen Bohrbedingungen.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber

BMWi

Akronym

 

Titel/ Thema

Optimierung des Bohrfortschritts für tiefe Geothermiebohrungen durch systematische Analyse untertägiger Schwingungen im Laborversuch

Identifikation/ Zuwendungsnummer

0324115

Durchführungszeitraum

2016-08-01  –  2020-01-31

Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag

3.794.226 EUR

Sonstiges

 

Wesentliche Forschungsschwerpunkte

Ein effektiver Bohrprozess wird durch Unstetigkeiten im Gebirge, wie insbesondere die bei Geothermiebohrungen häufig anzutreffenden Störungszonen, behindert. Dadurch werden unerwünschte Schwingungen und Dynamikvorgänge in der untertägigen Bohrgarnitur generiert, die Bohrfortschritt und Lebensdauer wesentlich verringern.

Teilvorhaben

In diesem Teilvorhaben soll eine Testeinrichtung entwickelt und in das bestehende System integriert werden, die mit den entsprechenden mechanisch-hydraulisch-elektrischen Systemen die Ausübung dynamischer Kräfte in sechs Freiheitsgraden auf geeignete Gesteins-Probeköper unter Hochdruck ermöglicht. Um die in einem Bohrstrang auftretenden dynamischen Belastungen realistisch darzustellen, wird in TP1 ein Hexapod-System entwickelt, gebaut und in die bestehende Testeinrichtung am DSC integriert. Für die Bohrstrecke soll auch eine flexibel gestaltete, modular aufgebaute Hochdruck-Probenkammer entwickelt und gebaut werden, um die Gesteinsübergänge ideal darzustellen und deren Einfluss auf die Dynamik der Garnitur ermitteln zu können. In Abstimmung mit der mechanisch-hydraulischen Entwicklungsarbeit wird in TP 2 die elektrische Antriebstechnik, der Einsatz der Messtechnik (z.B. momentane Position und Geschwindigkeit) die Steuerung und Regelung in Echtzeit und die Einbindung in die Informationsinfrastruktur des DSC durchgeführt. In TP5 werden, aufbauend auf TP 3 und 4 (federführend hier: IDS), experimentell die Versuche zur Meißel- und Bohrstrangdynamik und zur Gesteinszerstörung für Geothermie-spezifische Anforderungen an geeigneten Gesteins-Probekörpern durchgeführt, insbesondere mit Blick auf Störungszonen.

Das vorgeschlagene Projekt liefert auf der Basis eines bohrtechnischen Trainings-Simulators ein Planungs- und Monitoring-Werkzeug für Geothermieprojekte, mit dem bohrtechnisch bedingte Kosten signifikant vermindert werden können. Im Projektablauf ergeben sich als Schwerpunkte der skizzierten Entwicklungsarbeit die Akquise und Eingabe von Bohrdaten zur Verbesserung von vorhandenen Modellen, die Entwicklung neuer Software-Module für den Simulator, die Überprüfung und Kalibrierung der Software-Modelle und das simulierte Erbohren kritischer Teufenabschnitte geplanter Geothermiebohrungen, was dann die Anpassung von Bohrparametern und Bohrlochpfaden, ein intensives Training von Bohrpersonal und weitere technische Empfehlungen für den tatsächlichen Bohrbetrieb ermöglicht.

Koopertionspartner

  • Technische Universität Clausthal - Drilling Simulator Celle - Deutsches Zentrum für Hochleistungsbohrtechnik und Automatisierung, Celle

Weblinks

https://www.enargus.de/pub/bscw.cgi/?op=enargus.eps2&q=Technische%20Universit%c3%a4t%20Clausthal%20-%20Drilling%20Simulator%20Celle%20-%20Deutsches%20Zentrum%20f%c3%bcr%20Hochleistungsbohrtechnik%20und%20Automatisierung