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Rotary-Bohren

Schemazeichnung eines Bohrturms. Quelle: Malyszkz. Zahlen siehe Text.
  1. Tank bzw. Teich für die Bohrspülung
  2. Rüttelsieb Shale Shakers und Fliehkraftabscheider Desilter und Desander. Hier wird das Bohrklein, also das ausgebohrte Gestein, von der Bohrspülung getrennt.
  3. Saugrohr der Spülpumpen
  4. Spülpumpe
  5. Bohrturmantrieb (meist Dieselmotoren)
  6. Das Hochdruckschlauchstück zwischen Spülpumpe und Standrohr wird im Englischen Vibrating Hose genannt, weil es auf Grund der Druckstöße der Pumpe stark schlagen oder vibrieren kann.
  7. Hebewerk als Hauptzug
  8. Standrohr
  9. Schlauch zum Spülkopf, Kelly-Schlauch Kelly Hose
  10. Goose Neck, Rohrkrümmer für den Spülschlauch, auch Schwanenhals genannt.
  11. Kloben Traveling Block. Der Kloben ist die Unterflasche des Flaschenzugs des Hebewerks.
  12. Seil des Hebewerks Drilling Line
  13. Turmrollenlager Crown Block. Das Turmrollenlager ist die Oberflasche des Flaschenzugs des Hebewerks.
  14. Bohrturm selbst Derrick
  15. Affenbühne, Gestängebühne oder Aushängebühne Monkey Board: Hier werden durch den Bühnenmann beim Round Trip die Züge aus dem Elevator gelöst und in die Fingerbühne gestellt, die sich direkt an die Affenbühne anschließt.
  16. Züge des Bohrgestänges Stand (of drillpipes)
  17. Boden des Lagers für die Züge, meist aus Holz, damit die Gewinde der Züge nicht beschädigt werden.
  18. Spülkopf
  19. Kelly, die Mitnehmerstange. Das Kelly ist ein prismatisches Rohr mit quadratischer, hexagonaler oder oktogonaler Grundfläche. Oben und unten an der Kelly befinden sich die für das Bohrgestänge üblichen Kegelgewinde.
  20. Drehtisch. Der Dreh- oder Bohrtisch ist vereinfacht eine horizontale kreisförmige Platte mit einer zentralen Bohrung, die sich in den Anfangszeiten auf der Arbeitsbühne befand, in moderneren Anlagen in die Arbeitsbühne eingelassen ist und durch die das Bohrgestänge eingefahren wird. Der Drehtisch wird von einem großen Kugellager geführt und wird durch den Bohrturmantrieb in Drehung versetzt. Er besitzt Bohrungen für die Zapfen des Mitnehmers, der dann das Kelly dreht.
  21. Arbeitsbühne oder Tisch
  22. Spülungsauslauf Bell Nipple
  23. und
  24. Bohrlochkontrollvorrichtung Blow-Out-Preventer (BOP)
  25. Bohrgestänge
  26. Bohrmeißel
  27. Kopf der Verrohrung
  28. Bohrspülungrückleitung

Das Rotary-Bohrverfahren ist ein Verfahren bei geologischen Bohrungen und wird hauptsächlich bei senkrechten oder schwach geneigten Tiefbohrungen nach Erdöl, Erdgas oder bei Geothermiebohrungen eingesetzt. Das wesentliche Merkmal des Rotary-Bohrverfahrens besteht in einem rotierenden Bohrgestänge. Während über lange Zeit des 20. Jahrhunderts mit Drehtischantrieb und einem klassischen pyramidenförmigen Turm (engl. rig) gearbeitet wurde und viele Arbeiten manuell durchgeführt werden mussten, arbeiten moderne Anlagen häufig mit Masten, das Bohrgestänge wird über einen Kraftdrehkopf angetrieben und die Arbeit ist hochmechanisiert. 

Bestandteile eines klassischen Bohrturms mit Drehtischantrieb

Das Rotary-Bohrverfahren wurde vor allem in den USA entwickelt und perfektioniert, so dass viele englischsprachige Begriffe unübersetzt im Deutschen verwendet werden. Auch in der deutschen Sprache gibt es eigene Fachbegriffe oder Fachbegriffe aus dem Bergbau, die, um die einzelnen Prozesse beim Bohren zu verstehen, erst einmal erklärt werden müssen.

  • Wenn die Stangen untereinander oder mit der Zugkappe oder dem Meißel verschraubt werden, muss die Verschraubung mit einem hohen Drehmoment angezogen werden. Dies wird kontern genannt. Beim Auseinanderschrauben muss dieses Drehmoment wieder gelöst werden. Dieses nennt man brechen. Das hohe Drehmoment wird beim klassischen Rotaryverfahren mit den Rotary-Zangen, auch Maschinenzangen genannt, aufgebracht.
  • Muss der Bohrmeißel gewechselt werden, so muss das gesamte Gestänge vom Kelly bzw. der Bohrstange am Kraftdrehkopf bis hin zum Meißel gezogen und dann wieder eingesetzt werden. Dieser Prozess wird Round Trip genannt. Beim Ziehen des Bohrgestänges wird der Spülkopf gegen den Elevator getauscht, einen Greifer, der den Kopf des Gestänges fasst. Beim hochmechanisierten Verfahren mit Kraftdrehkopf wird der Elevator meistens hydraulisch vor den Drehkopf geschwenkt.
  • Der Zug: Beim Round Trip werden bei höheren Bohrtürmen nicht alle Stangen auseinandergeschraubt, sondern sie werden in Verbänden zu mehreren Stangen (je nach der Höhe des Bohrturms beim Double Stand zwei Stangen, beim höheren Triple Stand drei Stangen) in der Fingerbühne abgestellt. Solch einen Verband nennt man einen Zug. Im Single können keine Züge abgestellt werden, bestenfalls die einzelnen Bohrstangen.
  • Muss der Bohrstrang um eine weitere Stange ergänzt werden, nennt man dies Nachsetzen.

Neben dem Drehtisch befindet sich leicht schräg in den Untergrund führend ein Rohr, in dem die nächste Bohrstange zum Verlängern des Gestänges vorgehalten wird, das Mousehole. Manche Bohrtürme besitzen ein zweites Abstellrohr, in das die Kelly gestellt werden kann, das dann als Rathole bezeichnet wird. 

Beim klassischen Rotary-Bohrverfahren erfolgte die Drehung des Bohrstranges üblicherweise mittels eines so genannten Drehtisches auf der Arbeitsbühne der Bohranlage. Den oberen Abschluss des Bohrgestänges bildet dabei eine quadratische, sechs- oder achteckige Mitnehmerstange (Kelly), welche über den mit dem Drehtisch mittels Zapfen gekoppelten Mitnehmer die Drehbewegung vom Drehtisch auf das Gestänge überträgt und an der auch die Zuführung der Spülflüssigkeit erfolgt.

Heutige Bohranlagen verfügen zumeist über einen Kraftdrehkopf (engl. Top Drive), womit die Mitnehmerstange entfällt und so die stetig notwendige Verlängerung des Bohrstranges, das Nachsetzen vereinfacht wird.

Literatur

Lentsch, D., Savvatis, A., Schubert, A. & Schoebel, W.: Overcoming Drilling Challenges with Rotary Steerable Technology in Deep Geothermal Wells in the Molasse Basin of Southern Germany. In: GRC Transactions : (2012), Nummer 36, S. 165-169

Teodoriu, C.: Bohrmethoden für Tiefenbohrtechnik: vom konventionellen Rotary- zum Laser-Bohrverfahren. In: GTE Nummer 80 (2014), S. 14-18

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.

Weblink

https://de.wikipedia.org/wiki/Rotary-Bohrverfahren