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NICHT MINING

14. August 2017

Bohren von Löchern mit großem Durchmesser durch Formationen mit verlorener Zirkulation in einem einzigen Durchgang

Dieser Artikel erschien ursprünglich in Coal International.

DTFR-Bohrungen mit geflutetem Doppelröhrchen werden auf den Weltmärkten zunehmend eingesetzt, da die Unternehmen die vielen Vorteile, die sie als Alternative zu herkömmlichen Drehbohrungen bieten, besser erkennen.

In jedem lokalen Markt sehen sie die Ergebnisse von allem, was DTFR zu bieten hat, einschließlich Brunnen mit höherer Effizienz, qualitativ hochwertigen Proben und einer schnelleren Fertigstellung der Brunnen. DTFR, das im Wesentlichen die konventionelle Methode und die Methode der umgekehrten Zirkulation kombiniert, hat sich seit über 30 Jahren auf dem US-amerikanischen Markt mit Bohrungen bis zu einer Tiefe von 10.000 Fuß fest etabliert. 

In Australien, wo Boart Longyear 2012 mit der Technik begann, gibt es bereits vier Bohrgeräte, bei denen die Methode verwendet wird. In der Regel verkürzt sich die Bohrzeit für ein 150-Meter-Bohrloch von zwei auf fünf Tage. Ähnliche Ergebnisse sind in Chile und Afrika zu erwarten, wo der Einsatz von DTFR noch am Anfang steht.

DTFR kann auch umweltsensible Bereiche und Bohrungen mit einem Durchmesser von bis zu 60 Zoll in einem einzigen Durchgang schützen. Ein kürzlich durchgeführter Antrag einer Bohrmannschaft in Southwest Wyoming bietet an beiden Fronten ein gutes Beispiel.

Um einen Lüftungsschacht für eine unterirdische Longwall-Kohlemine zu erstellen, hatte das Team etwas mehr als vier Wochen Zeit, um einen 60-Zoll-Bohrer bis zu einer Tiefe von 550 Fuß durch eine herausfordernde geologische Formation zu führen, die zwei Grundwasserleiter umfasste. Obwohl es durch Verzögerungen beim Projektstart behindert wurde, hat das Team es einige Tage vor Ablauf der Frist erledigt.

Die DTFR-Technik ermöglichte es dem außergewöhnlichen Bohrer, die Verlustzirkulationszonen zu durchdringen, die die Verwendung eines traditionelleren Hochbohrungs-Riggs unmöglich machten.

Die Technik pumpt Luft durch das Außenrohr und zwingt Schlamm und Bohrspäne durch das Mittelrohr nach oben, wodurch verhindert wird, dass poröse Gesteinsformationen mit Schnittgut verstopfen, ein häufiges Problem unter dem hohen Druck herkömmlicher Bohrungen.

Rotierende dreiköpfige Crews arbeiteten rund um die Uhr und benutzten ein Rig mit Top-Head-Antrieb, ausgestattet mit Stabilisatoren und dem massiven Gebiss. Um das Risiko eines Mineneinsturzes zu minimieren, wurde das Bohrloch an der Seite des Minentunnels gebohrt und ein 54-Zoll-Gehäuse mit 1/2-Zoll-Wandstärke installiert und zementiert. Die unterirdischen Minenteams wurden dann abgebaut und durchbohrten den Beton, um den Schacht zu öffnen.

Das Bohren eines solchen Lochs mit großem Durchmesser durch Verlustzirkulationsformationen in einem einzigen Durchgang - und in weniger als anderthalb Monaten - wäre mit keiner anderen Methode einfach möglich gewesen, und nur wenige Unternehmen verfügen über die erforderlichen Ressourcen, Fachkenntnisse und Erfahrung um einen ausreichend großen Bohrturm zu erwähnen.

DTFR wird am häufigsten für große Brunnen mit großem Durchmesser verwendet und eignet sich gleichermaßen für Erdöl- und Erdgasanwendungen im Bereich der Öl- und Gasvorkommen sowie für Lüftungsschächte wie in Wyoming. Es wird auch zum Bohren von zwei Injektionsbohrungen im Zentrum von Utah am Standort des ersten unterirdischen Salzkavernenlagers für Erdgasflüssigkeiten (NGLs) in der Rocky Mountain-Region verwendet. Andere Anwendungen umfassen Einfügelöcher und Nutzlöcher.

Natürlich erfordert nicht jede Anwendung das gigantische Stück, das in der Wyoming-Kohlemine verwendet wird. Bits gibt es in mehr als einem Dutzend Größen, je nach Bedarf zwischen 7 und 7 Zoll.

DTFR kann sowohl in nicht konsolidierten Formationen als auch in Gesteinsformationen verwendet werden. Zwar hängt das spezifische Werkzeug von der Formation und der Größe des Lochs ab, das erforderlich ist, es beinhaltet jedoch immer ein Zweirohrrohr, Rollenreibahlen, Stabilisatoren und ein umlaufendes Gebiss. Diese einzigartige Anordnung ermöglicht ein gerades Loch und einen konstanten Durchmesser in einem einzigen Durchgang.

Auch bei überflutetem Rückwärtsgang ist herkömmliches Bohren erforderlich, um das Bohrloch zu starten. Die Oberflächenbohrung geht normalerweise bis zu einer Tiefe von 20 bis 40 Fuß, wo die Oberflächenverkleidung eingekittet ist.

Das Fertigbohrloch wird auch konventionell gebohrt, bis das Eintauchen erreicht ist, üblicherweise etwa 100 Fuß unter dem Boden.

Von hier aus übernimmt die geflutete Umkehrtechnik die Einstellung des Innenrohrs, einen niedrigeren Bohrlochdruck und die Möglichkeit, Verlustzonen zu durchbohren. Ein wesentlicher Vorteil ist, dass für beide Verfahren das gleiche Bohrgerät und die gleichen Stangen verwendet werden können, wobei die Umschaltung lediglich einen Wechsel der Schläuche und Pumpen sowie der Kompressoren und des Verstärkers erfordert.

Darüber hinaus drückt das DTFR-Bohren nie direkt auf den Bohrmeißel, sondern hält immer Gewicht zurück, was zu einem Pendeleffekt führt. Dies minimiert die Abweichung des Bohrlochs, führt zu einem geraden Loch und verringert den Verschleiß des Bohrers, wodurch die Lebensdauer erhöht wird.

Der DTFR-Prozess selbst ist relativ unkompliziert. Es beginnt mit der Verwendung von sauberer, schlammarmer Bohrflüssigkeit mit niedrigerer Viskosität, die durch Schwerkraft in das äußere Bohrloch oder den Annulus geleitet wird.

Der Schlamm sammelt die Schnitzel vom Meißelgesicht, mischt sich mit Luft und fließt durch das Mittelrohr wie ein gewöhnlicher Trinkhalm an die Oberfläche. Dies führt zu einem geringeren Druck auf das Bohrloch und der Formation als bei herkömmlichen Bohrungen, wodurch Fluid mit höherer Viskosität das mittlere Rohr hinunter pumpt und Materialien in den Ringraum zurückgeführt werden.

An der Oberfläche passieren Stecklinge und Schlamm den Zyklon im Schlammtank. Eine Reihe von Schüttelsieben trennt dann das Schnittgut vom Schlamm, und die Entsäuberkegel trennen den Sand von der Bohrflüssigkeit ab, die dann im Loch zurückgeführt werden kann.

Da die Probe über das Mittelrohr gelangt und nicht an die Außenkante, an der sie Verunreinigungen aufnehmen könnte, sind unkontaminierte Formationsproben in Echtzeit, die die Formation an der Meißeloberfläche genau darstellen. Dies liefert genaue Tiefenbeziehungen für eine zuverlässige Formationsanalyse.

"Eureka!"

Sie wissen nie, was Sie mit DTFR finden könnten. Vor einigen Jahren war ich Bohrer einer Crew, die in ein 31-Zoll-Explorationsloch in einer Goldmine in Nevada mit Explorations- und Kernlöchern gebohrt wurde. Aufgrund der Größe des gebohrten Lochs und der Qualität der Proben, die wir erhalten hatten, war das Ergebnis ein "Eureka!" - Moment - wir entdeckten eine Goldader, von der der Kunde nicht wusste, dass sie existiert.

Die Entdeckung hatte zwar vor über anderthalb Jahrhunderten nicht den kalifornischen Goldrausch ausgelöst, erregte jedoch die Aufmerksamkeit eines plötzlich aufmerksamen und erweiterten Teams von Geologen und führte dazu, dass eine Reihe zuvor nicht beachteter Gebiete erneut gebohrt wurde.

Natürlich wird nicht jedes Unternehmen Gold entdecken. Aber aus gutem Grund entdecken immer mehr Zweirohr-Reverse-Circulation-Bohrungen und warten auf ihre „Eureka!“ - Momente.

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Michael Van Aacken

TREFFEN SIE DEN AUTOR Michael Van Aacken Mike Van Aacken ist der US Water Services Commercial Manager für Boart Longyear Drilling Services. Mit mehr als 22 Jahren Bohrerfahrung begann Mike als Bohrerhelfer und arbeitete als Bohrer, Feldleiter, Vertragsmanager und Betriebsleiter. Mike verfügt über umfangreiche Erfahrung in großen rotierenden und doppelrohrgefluteten Umlaufbohrverfahren.

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