DE801450C - Spuelbohrverfahren, insbesondere fuer poroeses oder klueftiges Gebirge - Google Patents

Description

• Spülbohrverfahren, insbesondere für poröses oder klüftiges Gebirge Beim Spülbohren, beispielsweise nach Art des Rotar3-bohrens, treten insbesondere beim Bohren in porösem oder kliiftigetn Gebirge besondere Schwierigkeiten hinsichtlich der Aufrechterhaltung eines ordnungsgemäßen Spülungsumlaufes auf. Der im Ringraum zwischen Rohrlochwand und dem hohlen Bohrgestänge aufsteigende, finit Bohrgut beladene Spülstrom kann hierbei leicht spontan durch die Bohrlochwand in das Gebirge eintreten, wodurch infolge des hiermit verbundenen Spülungsverlustes der geordnete Spülungskreislauf plötzlich unterbrochen und das Bohrgut nicht mehr zutage geführt wird. Unter diesen Umständen kann (las Bohrwerkzeug und das Bohrgestänge leicht im a1)-sinkenden Bohrgut festwerden. Die Gefahr derart empfindlicher und nicht selten zum vollkommenen Verlust des Bohrloches, Bohrgestänges usw. führender Betriebsstörungen wird insbesondere beim Bohren in sandigem Grund sehr groß, da man hierbei das Bestreben und die Möglichkeit hat, sehr schnell und mit gutem Bohrfortschritt zu bohren. Durch das schnelle Bohren wird viel Bohrgut in Gang gesetzt und von der Spülung aufgenommen. Hierdurch wird die Spülung nicht nur spezifisch schwerer, sondern der Druck im Untersten des Ringraumes des 1>ohrloches steigt auchdurchgrößere Reibung des schwerbeladenen Spülstromes sehr stark an. 1 ieser gesteigerte Spüldruck kann sehr leicht zu einem Spülungsdurchbruch mit teilweisem oder totalem Spülungsverlust führen.
• Uni den Spülungskreislauf wieder zu schließen, muß man die Durchbruchstelle zuspülen, wozu man eine leichte Spülung benutzen muß, welche ihrerseits für ein Zuspülen der Durchbruchstelle denkbar ungeeignet ist. Infolgedessen erfordert diese Arbeit nicht allein viel Zeit, sondern auch hohen Wasserverbrauch, der wiederum gerade bei schnellen Bohrungen, zu denen das Wasser gefahren werden muß, eine sehr empfindliche Belastung darstellt.
• I?s ist bekannt, der Bohrspülung besondere faserige oder quellende Substanzen, wie Sägemehl, geinahlenen Glimmer, Federn, quellende Tonpräparate usw., zuzusetzen, um Spalten, Klüfte und Poren in der Bohrlochwand entweder vorbeugend oder nach erfolgtem Spülungsdurchbruch zu spülen.
• Im letzten Fall besteht während des Vorganges des Einspülens solcher Mittel durch das Bohrgestänge erhöhte Gefahr des Festwerdens, da bis zum Schließen der durchlässigen Stelle in der Bohrlochwand die Spülsäule im Ringraum nicht bis zu Tage reicht und der innere Flüssigkeitsdruck auf die unverrohrte Bohrlochwand fehlt oder zu klein ist, diese somit sehr leicht einbricht und das einbrechende Gebirge das Bohrgestänge festkeilt.
• Der erste Fall, nämlich der vorbeugende Zusatz von besonderen Substanzen zur Spülung, um Spülungsdurchbrüchen vorzubeugen, ist bei seichten und schnellen Bohrungen wirtschaftlich nicht tragbar und bedeutet eine ständige undeinschneidendebohrtechnische Erschwerung. Zudem werden diese Mittel meistens auch erst beim Durchbruch wirksam, da ihre verstopfende bzw. abdichtende Wirkung darauf beruht, daß erst mit dem Eintreten der Spülung in das Gebirge (in die Bohrlochwand) die verstopfenden und abdichtenden -Mittel sich durch Filterwirkung absetzen. Totale Unterbrechungen des Kreislaufes und damit Nachfall der Bohrlochwand und Festwerden des Bohrgestänges können also trotzdem eintreten. Es ist in diesem Fall lediglich <las Abwehrmittel sofort zur Hand. Bis zu seinem `1'irksamwerden kann jedoch sehr gut totaler Spül- verlust mit allen Begleiterscheinungen eintreten.
• Die Erfindung betrifft ein Spülbohrverfahren, insbesondere für poröses oder klüftiges (kl)irge, und hat sich zum Ziel gesetzt, diese Nachteile zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird dies im -,wesentlichen dadurch erreicht, da$ die Möglichkeit einer billigen und schnell durchzuführenden Regulierung des Spülungsgewichtes geschaffen wird, so daß der Druck der Spülungssäule im Ringraute zwischen Gestänge und Bohrlochwand nicht oder nur ganz unwesentlich größer ist als der Druck des Gebirgswassers in einer angebohrten, durchlässigen, porösen oder klüftigen Schicht.
• Erfindungsgemäß kann dies vornehmlich durch eine zeitweise oder ständige Gaszumischung zur Spülung erreicht werden. Als Gase können gemäß der Erfindung Gase benutzt werden, welche eine gute Blasenbildung in der Spülung hervorrufen, z. B. Luft, Stickstoff, Kohlensäure oder Verbrennungsabgase der die Bohranlage antreibenden Brennkraftmaschine. Diese Gase ki">titien zur Spülflüssigkeit in der Weise zugeführt @@er<len, daß sie in der Spülleitung gedrückt, gepumpt oder eingesaugt werden.
• Die Wirkungsweise dieses einfachen und leicht durchführbaren Mittels ist eine mehrseitige; einmal wird das spezifische Gewicht der Spülring dadurch verringert, so daß der Innenüberdruck von der porösen bzw. klüftigen Gebirgsschicht fortgenommen wird; dann wird weiter aber auch durch die im Ringraum aufsteigenden Gasblasen der Aufwärtstransport des Bohrgutes verbessert, die ztt schwer beladene Spülung also auch auf diese Weise gereinigt und erleichtert. Diese Vorgänge sind ähnlich bei der Flotation bei der Erzaufbereitung und denen bei Sandförderung in Maminutpumpen bzw. -baggern. Die Spülung wird durch die Gasbeimischung elastisch, ein Teil des Gases geht in großen Teufen durch den großen Druck zwar in Lösung, tritt aber itn Ringraute weiter aufwärts aus derLösung auch wieder aus, und dasGasblasenvolumen nimmt nach oben hin stetig zti, so daß die Spülungsgeschwindigkeit und damit die Transportfähigkeit sich nach oben hin im Ringrauen stetig vergrößert. Das ist besonders vorteilhaft in unverrohrten Bohrungen in sandigen Gebieten mit tiefem Grundwasserspiegel. Der obere Teil der Spülungssäule ist besonders leicht, was auch sein muß, dagegen ist die Transportfähigkeit dort noch verbessert durch große Strömungsgeschwindigkeit und durch die aufsteigenden und größer Nverdenden Gas-[)lasen. Weiterhin folgert sich aus den Strömungsgesetzen (Gesetz von Bernouilly), daß große SpülstromgeschNvindigkeiten für das Verspülen vonAuskesselungen wesentlich günstiger sind als kleine, weil bei Querschnittänderungen die Staudrücke sich mit den Quadraten der Geschwindigkeiten ändern, die Staudrücke in Atiskesselungen also größer werden und diese sich dadurch schneller auffüllen und glätten.
• Für die praktische Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung stehen verschiedene Möglichkeiten der Erfindung zur Verfügung, die je nach den gerade vorliegenden bohrtechnischen Verhältnissen gewählt «erden können. Einige seien nachstehend aufgeführt: r. In die Druckleitung der Spülpumpe wird Druckgas aus einem Druckgasbehälter oder von einem Luftverdichter oder von der im Verbrennungsrauin angezapften Brennkraftmaschine oder vom gestauten Auspuff derselben eingeführt.
• 2. Die Spülung wird vorn Druckrauen der Spülpumpe durch ein sog. Durchreißventil geführt, indem in einer düsenförmigen Verengung die Spül- geschwindigkeit so weit erhöht wird, daß der Druck dort unter eine ata sinkt. Dort wird atmosphärische Luft angesaugt und mitgerissen. Regelorgane und eine Umführungsleitung sind vorzusehen.
• 3. Die Spülung kann aus geschlossenen Behältern durch Druckgas in die Druckleitung eingeführt werden, wobei gleich Druckgas in den Leitungseinlauf gelangt. Man braucht dann keine Spülpampe.
• 4. Es kann auch umgekehrt das Druckgas durch

  eine diisenf@ii-niige Verengung geführt und in dieser

  die SpülHÜssigkcd zugeführt werden. Bei dieser An-

  ordnung entfällt die Spülputlipe ebenfalls.

  In dieser und ähnlicher Weise können gemäß der

  Erfindung alle geschilderte» Nachteile mit den ein-

  fachsten Mitteln vermie(leit und dabei noch zusä tz-

  liche N-orteile hinsichtlich des Spülungsumlaufes

  und der wirksamen Reinigung der Spülung vom

  Bohrgut erreicht \\-erden, indeniz.B.diegashcladene.

  der äußeren Luft @itisgesetzte Spülung ihren Gasbe-

  standteil sofort verliert und dann das Bohrgut aus-

  wirft. InAesrnidere ist nach <lein \Terfahren der l:r-

  findtulg jede Gefahr eines schnellen Bobrens ver-

  mieden und lwi geringen lA-asserverbrauch die Ge-

  fahr einer Venmgelung des Bohrloches verringert.

  Weiterhin wird ein schneller Mirguttransport er-

  reicht und damit eine genauere und schnellere

  Schichterkennung möglich. Nach der einen oder an-

  deren Ausführungsform der Erfindung ist auch die

  Einspartalg einer Spülpunilm gegeben, während sich

  in vielen Fällen auch die Anwendung eines beson-

  deren Luftverdichters nicht allein hei der Ver-

  wendung von Druckgasbehältern. sondern auch

  dann erin<iglicht, wenn die Abgase einer

  llrennkraftmaschinc als Ausputt- oder Anzapfgase

  verwandt werden.

  Bei seichten liAirungen wird bei (lein Verfahren

  nach der Erhndinig häufig nur die Anfuhr des An-

  fangswassers notwendig sein. indem das übrige

  Spülwasser bei reichlicherer Druckgasverwendung

  itn Wege der -Nfaninititfi>rderung (lern Gebirge selbst

  entnommen werden kann.

  Die Erfindung ist jedoch mit Gien erwähnten Aus-

  führungs- und Anwendungsbeispielen nicht er-

  schöpft. Die ihr zugrunde liegenden Vorschläge

  köcineil je nach den vorhandenen Verhältnissen auch

  in mannigfacher Abänderung verwendet werden.

  Auch beschränkt sich die Erfin(hmg nicht auf das

  Bohren in porösem oder klüftigem Gestein. Das

  `'erfahren nach der ErtAdung kann z. B. auch

  hei sog. Dick spülungete die beispielsweise bis

  zu einem spezifiscllell Gewicht vcni 2.o und darüber

  beschwert sind, in der Weise verwirklicht werden.

  (laß die Dickspülung ständig durch Gaszusatz er-

  leichtert wird und dieser Gaszusatz erst darin ab-

  gestellt lmw. unterlwochen wird, wenn der sich an-

  zeigende Speicherdruck einer angeschlagenenLager-

  Stätte (Erdgas oder Erdfit) eine besonders schwere

  Spülung erfordert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCIIE: i. Spiflbohrverfahren, insbesondere für porii- ses oder klüftiges Gebirge, gekennzeichnet durch eine zeitweise oder ständige Gaszunlischung 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ge- kennzeichnet, (laß das Gas der Druckleitung des Spültingsttmlaufes zugesetzt wird. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, gekennzeichnet durch die Zuführung vani T)ruclc- gasen in die Druckleitung des Spülungsum- laufes. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, (laß <las Gas derDruck- leitung aus einem Druckbehälter zugeführt wird. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet daß das Gas derl)ruck- leitung von einem Verdichter zugeführt wird. 6. Verfahren nach den Ansprüchen t his 3, dadurch gel:ennzeichiiet, daß die angetauten Auspuffgase einer Brennkraftmaschine der Druckleitung zugeführt werden. 7. Verfahren nach den Ansprüchen i Iris 3, dadurch gekennzeichnet, (laß der Druckleitung durch Anzapfung des Verhrenntnigsraunies einer Brennkraftmaschine gewonnene Gase zugeführt werden. Verfahren nach den Ansprüchen i und =. dadurch gekennzeichnet, (laß die Spülung durch ein Durchreißventil oder einen Injektor geführt wird, in (lern Gas oder Luft durch Ansaugen dem Spülungsumlauf zugeführt werden. y. Verfahren nach den Ansprüchen z bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung finit Hilfe von Druckgas in Umlauf gehalten wird. 1o. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spültalg aus geschlossenen Behältern durch Druckgas in die Druckleitung eingeführt wird. 1i. Verfahren nach den Ansprüchen i his 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Spülung durch mit Druckgas betriebene injektoranige Ein- richtungen in Umlauf gehalten evird.