WO2013117208A2 - Schmiermittelversorgung einer bohrung zum verlegen einer rohrleitung - Google Patents

Schmiermittelversorgung einer bohrung zum verlegen einer rohrleitung Download PDF

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WO2013117208A2
WO2013117208A2 PCT/EP2012/005197 EP2012005197W WO2013117208A2 WO 2013117208 A2 WO2013117208 A2 WO 2013117208A2 EP 2012005197 W EP2012005197 W EP 2012005197W WO 2013117208 A2 WO2013117208 A2 WO 2013117208A2
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lubricant
drilling
rock
section
calculation
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Steffen Praetorius
Christian Rein
Marc Peters
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Herrenknecht Ag
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/20—Driving or forcing casings or pipes into boreholes, e.g. sinking; Simultaneously drilling and casing boreholes
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08—Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure

Definitions

  • the invention relates to a method for performing a bore in which a drilling device is moved from a starting point with force via a pipe string to a target point along a drilling section, wherein during drilling an annular space between the rock and the pipe string is formed, which is filled with a lubricant the lubricant is supplied to the annulus via at least one lubricant line with pump, and a system for supplying lubricant in an annulus of a bore for laying a pipeline having a main delivery point with at least one switchable valve, with at least one refill delivery point, with at least one lubricant delivery point, with at least a switchable valve, wherein at least one conduit and a pump for transporting the lubricant to the delivery points are provided.
  • CONFIRMATION COPY hydraulically hydraulically
  • the number of work steps (pilot hole, expansion bore, retraction or insertion process) proven.
  • Other distinguishing features are, for example, the basic geometric design of the drilling axis (rectilinear, curved) and the pipe materials to be laid by means of the respective method (eg concrete, PE, cast iron, steel, etc.).
  • the achievable bore dimensions are sometimes already suitable to assign certain procedures of the same or another group of procedures.
  • One known method is microtunneling (MT).
  • MT microtunneling
  • a controlled, sometimes curved bore is usually created from a launch shaft or a starting pit to a target shaft or a target pit.
  • Characteristic of this method is that pilot drilling, Aufweitbohrung and insertion process of the tubes are realized in a single step.
  • This combined operation is basically carried out pushing or pushing out of the starting shaft or the starting excavation pit and the non-zugfest interconnected jacking pipes generally correspond at the same time to be laid product tubes.
  • the lubricant creates a lubricating film between the jacking pipe and the surrounding substrate.
  • the lubricant supports the substrate. As a result, the skin friction between the substrate and jacking pipe is greatly reduced.
  • a continuous lubricating film is present, it is possible to preferentially push large sections or the entire tubing string as a whole.
  • stretchers in the pipe string can be omitted, which saves time and an effective propulsion power is achieved.
  • the annular space is under-supplied with lubricant, it may lead to attachment of the soil to the jacking pipe or to the flushing of fines from the excavation chamber. This leads to greatly increased skin friction, which can lead to the fact that it is no longer easily possible to achieve the appropriate driving lengths or all at once it is necessary is to use Dehner stations. If there is an excess supply of lubricant in the annulus, negative effects such as blowouts or blockage of the pipe string can occur due to the overpressure in the annulus.
  • a delivery point which has, for example switchable valves, provided on or behind the drilling device.
  • the switching of the valves for example, by an electric motor or alternatively with compressed air or hydraulic systems.
  • a conduit is provided which is connected to the valves.
  • the line itself is connected to a pump and a tank system, from which the lubricant is supplied to the valves.
  • discharge stations are provided at intervals between the piping of the pipe string, which also have valves and are also connected to the main line for the delivery of lubricant. These valves are also switchable.
  • the object of the invention is therefore to improve in the aforementioned method and the aforementioned system such that longer laying lengths are possible and at the same time can be dispensed with the use of intermediate-Dehner stations.
  • the object according to the invention is achieved in that the length of the drill is divided into sections that each Assigning a rock, that for each section a target amount of lubricant to be dispensed is calculated, that in the calculation an annular volume provided in section flows into the calculation, that in the calculation of a rock factor flows in from the rock of the section and the absorption capacity of the rock in relation on the lubricant results.
  • a further teaching of the invention provides that at least one lubricant delivery point is provided along the pipe string, over which an additional lubricant delivery during the drilling progress is defined with respect to the respective section.
  • a further teaching of the invention provides that the discharge quantity of a lubricant delivery point is calculated with respect to the respective section, wherein the calculation includes a rock loss factor resulting from the rock of the respective section and the loss of the lubricant in the section into the rock , This also makes it possible in a sufficient manner to compensate for the losses of the annulus without overfilling. It is furthermore advantageous that the delivery quantity of a lubricant delivery point is calculated with respect to the respective section, wherein the calculation includes a traveled distance of drilling progress, a drilling progress rate and / or a drilling time to reach the respective drilling progress point on which the calculation is based is taken into account. This makes it possible to incorporate the quantities to be delivered in relation to the actual rate of drilling.
  • a further teaching of the invention provides that a main delivery point for the lubricant in the field of drill, so for example, at, behind or behind the drill, is provided, the dispensing valves, which are switchable, and preferably with at least one supply line with a pump be controlled. Furthermore, it is advantageous that at least one refill delivery point is provided with the at least one lubricant delivery point along the pipe string having discharge valves which are switchable, and which are preferably controlled by at least one supply line and a pump. It is also advantageous that the main delivery point and the Nach Stirllabgabestelle be supplied either via one or via a respective line and pump with lubricant. By providing a main delivery point can be done in a defined amount of the necessary lubricant delivery to fill the annulus depending on the rock.
  • lubricant is bentonite.
  • the pressure of the lubricant is measured in the line and / or on the pump.
  • a further teaching of the invention provides that a control is provided, via which the calculation of the setpoint quantity of the lubricant to be dispensed takes place.
  • a control is provided, via which the calculation of the additional lubricant delivery takes place.
  • the control makes it possible to determine the respective parameters, to carry out a target / actual comparison and also to carry out a monitoring, with which it is possible to call in situ the conditions actually prevailing and, at the same time, to get a detailed evaluation, like the conditions so far for example, to make inferences about changes in the process of drilling while adjusting the parameters with respect to the control.
  • Another teaching of the invention provides that the switching of the valves takes place by means of compressed air.
  • a further teaching of the invention provides that the lubricant delivery is switched prioritized according to a delivery target value and / or a difference between the taxable target value and the actual taxable value. It is particularly preferred that the prioritization via the switching of the valves be switched according to a delivery target value and / or a difference between the taxable target value and the actual taxable value. As a result, the most uniform possible distribution of the lubricant in the annulus is achieved.
  • the object according to the invention is achieved by providing a controller for carrying out the aforementioned method. The invention will be explained in more detail below appended to an embodiment in conjunction with a drawing. Showing:
  • 1 is a schematic view of the borehole with route plan and section division
  • FIG. 2 shows a schematic side view of a sub-dispensing point according to the invention
  • Fig. 3 is a schematic view of a valve station according to the invention.
  • Fig. 4 is a schematic view of a erfindungsmä hybrid system control.
  • Fig. 1 shows a route plan A of a hole.
  • the route plan A reflects the mountains 30 again and in which type of rock 32, the mountain 30 is divided in each mountain section 31. It is determined whether, for example, the mountain portion is a section of sand 34, gravel 35 or clay 36 or other types of rock.
  • a pipe sequence diagram B is shown, from which it can be seen that already an area of the drilling section E has been drilled in the direction of drilling D.
  • the route plan A further has a section categorization C of sections 33.
  • the section division C reflects the Verpressmengenver notoriousnite F of each associated Verpressmenge 37 again.
  • the borehole 17 is created by means of a boring head 10, to which a main delivery point 11 for the delivery of lubricant, here bentonite flushing, is connected. Subsequently, pipe sections 12 are arranged. At regular intervals additional delivery parts 13 are provided. In addition, Dehner stations (not shown) can be arranged. At the main delivery point 11 and the Mauabgabsmaschine 13 Ausläse 14 are arranged, through which the lubricant 28 in an annular space 15 between outer tube side 16 and surface 18 of the Borehole 17 is introduced. In the annulus 15 is the lubricant 28 (here Bentonit Practicalung).
  • the secondary delivery parts 13, as shown for example in FIG. 2, comprise outlets 14, which are connected to distribution lines 23 in a valve station 21.
  • the valve station 21 is connected to a supply line 26 to the main line 20.
  • the lubricant 28 is pumped by means of a pump 19 (see FIG. 4) through the main line 20 into the supply line 26.
  • valves 24 are arranged, which are connected to a control line 25 to a controller 22 (Fig. 4).
  • the pumps 19 are connected via control lines 25 to the controller. This also applies to pressure sensors 27 or other measuring sensors (not shown).
  • the main delivery point 11 has a similar structure.
  • the controller 22 is connected to a terminal 29 for inputting and outputting.
  • the route plan A with the mountain sections 31, the pipe sequence plan B with the individual elements of Bohrvortriebs and the section C and the associated respective Verpressmengenverannon is shown.
  • the respective Verpressmenge 37 depending on the geometry of the annulus 15 and the rock type 32.
  • the respective amounts of compression 37 per section 33 both in the main compression as well as in the Mauverpressung determine.
  • the amount of injection 37 is shown with respect to the section 33, respectively. This makes it possible to monitor what the actual amount of lubricant actually delivered to a particular specific valve 24 or section 33 is, how large they actually are should and how much still needs to be delivered. Furthermore, it becomes possible to monitor on which valve 24 of the respective secondary delivery parts 13 lubricant 28 is compressed. The same applies to the lubricant delivery at the main delivery point 11.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Bohrung bei dem eine Bohrvorrichtung von einem Startpunkt mit Krafteinleitung über einen Rohrstrang zu einen Zielpunkt entlang einer Bohrstrecke bewegt wird, wobei beim Bohren ein Ringraum zwischen Gestein und Rohrstrang entsteht, der mit einem Schmiermittel gefüllt ist, wobei das Schmiermittel über wenigstens eine Schmiermittelleitung mit Pumpe dem Ringraum zugeführt wird. Aufgabe der Erfindung ist es, das vorgenannte Verfahren derart zu verbessern, dass längere Verlegelängen möglich sind. Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass die Bohrstrecke der Länge nach in Abschnitte eingeteilt wird, dass jedem Abschnitt ein Gestein zugewiesen wird, dass für jeden Abschnitt eine abzugebende Sollmenge Schmiermittel berechnet wird, dass in die Berechnung ein in Abschnitt vorgesehenes Ringraumvolumen einfließt, dass in die Berechnung ein Gesteinsfaktor einfließt, der sich aus dem Gestein des Abschnitts und der Aufnahmefähigkeit des Gesteins in Bezug auf das Schmiermittel ergibt.

Description

Schmiermittelversorgung einer Bohrung zum Verlegen einer Rohrleitung Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Bohrung, bei dem eine Bohrvorrichtung von einem Startpunkt mit Krafteinleitung über einen Rohrstrang zu einen Zielpunkt entlang einer Bohrstrecke bewegt wird, wobei beim Bohren ein Ringraum zwischen Gestein und Rohrstrang entsteht, der mit einem Schmiermittel gefüllt ist, wobei das Schmiermittel über wenigstens eine Schmiermittelleitung mit Pumpe dem Ringraum zugeführt wird, und ein System zum Zuführen von Schmiermittel in einem Ringraum einer Bohrung zum Verlegen einer Rohrleitung mit einer Hauptabgabestelle mit wenigstens einem schaltbaren Ventil, mit wenigstens einer Nachfüllabgabestelle, mit wenigstens einem Schmiermittelabgabepunkt, mit wenigstens einem schaltbaren Ventil, wobei wenigstens eine Leitung und eine Pumpe zum Transport des Schmiermittels zu den Abgabestellen vorgesehen sind.
In der Vergangenheit wurden zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen entwickelt, um Rohrleitungen grabenlos im Boden zu verlegen und somit sensible Bereiche an der Geländeoberfläche zu unterqueren, für die eine Verlegung im offenen Rohrgraben aus technischen, ökologischen, rechtlichen oder wirtschaftlichen Gründen nicht möglich oder angeraten erschien. Dies kann z.B. dort der Fall sein, wo die Oberfläche im Verlegungsbereich mit schweren Baumaschinen nicht befahren werden kann (z.B. Moore, Gewässer) oder wo aus ökologischer Sicht keine Baugenehmigung erteilt werden kann (z.B. in Naturschutzgebieten) oder wo der Einsatz der konventionellen Verlegetechniken zu teuer würde (z.B. bei großen Verlegetiefen und hohem Grundwasserstand). Es hat sich eine Einteilung der Verfahren an Hand der Steuerbarkeit (gesteuerte/ungesteuerte Verfahren), der Bodenbehandlung (Bodenverdrängung/Bodenentnahme), des Bohrkleintransports (mechanisch,
BESTÄTIGUNGSKOPIE hydraulisch) sowie der Anzahl der Arbeitsschritte (Pilotbohrung, Aufweitbohrung, Einzieh- bzw. Einschubvorgang) bewährt. Weitere Unterscheidungsmerkmale sind z.B. die grundsätzliche geometrische Ausbildung der Bohrachse (geradlinig, gekrümmt) sowie die mittels des jeweiligen Verfahrens zu verlegenden Rohrmaterialien (z.B. Beton, PE, Guss, Stahl etc.). Außerdem sind auch die erreichbaren Bohrungsdimensionen (Länge, Durchmesser, Volumen) mitunter schon geeignet, bestimmte Verfahren der gleichen oder einer anderen Gruppe von Verfahren zuzuordnen. Ein bekanntes Verfahren ist das Microtunneling (MT). Hierbei wird in der Regel aus einem Startschacht oder einer Startbaugrube heraus eine gesteuerte, mitunter gekrümmte Bohrung zu einem Zielschacht oder einer Zielbaugrube erstellt. Charakteristisch für dieses Verfahren ist, dass Pilotbohrung, Aufweitbohrung und Einschubvorgang der Rohre in einem einzigen Arbeitsschritt verwirklicht werden. Dieser kombinierte Arbeitsschritt wird grundsätzlich schiebend bzw. drückend aus dem Startschacht bzw. der Startbaugrube heraus durchgeführt und die nicht zugfest miteinander verbundenen Vortriebsrohre entsprechen in der Regel gleichzeitig den zu verlegenden Produktrohren. Zum Durchführen solcher Bohrungen ist es notwendig, eine effektive Schmierung zwischen Außenseite des Rohrstrangs und dem Gebirge bereit zu stellen. Über das Schmiermittel wird ein Schmierfilm zwischen Vortriebsrohr und umgebenden Untergrund erzeugt. Gleichzeitigt stützt das Schmiermittel den Untergrund. Hierdurch wird die Mantelreibung zwischen Untergrund und Vortriebsrohr stark reduziert. Ist ein durchgehender Schmierfilm vorhanden, ist es möglich, große Abschnitte oder den ganzen Rohrstrangs als Ganzes vorzugschieben. Der Einsatz von Dehnern im Rohrstrang kann entfallen, wodurch Zeit eingespart und eine effektive Vortriebsleistung erreicht wird. Bei einer Unterversorgung des Ringraums mit Schmiermittel kann es zu Anlagerung des Bodens an das Vortriebsrohr oder zur Einspülung von Feinteilen aus der Abbaukammer kommen. Dies führt zu stark erhöhter Mantelreibung, was dazu führen kann, dass es nicht mehr ohne Weiteres möglich ist, die entsprechenden Vortriebslängen zu erreichen oder auf einmal es doch notwendig wird, Dehner-Stationen einzusetzen. Ist eine Überversorgung mit Schmiermittel im Ringraum vorhanden, können negative Effekte wie beispielsweise Ausbläser oder die Blockierung des Rohrstrangs bedingt durch den Überdruck im Ringraum auftreten.
Im Wesentlichen wird der Hauptteil des Schmiermittels entweder im oder hinter dem Bohrkopf oder dem Bohrschild der Bohrvorrichtung eingebracht. Hierfür ist eine Abgabestelle, die beispielsweise schaltbare Ventile aufweist, an oder hinter der Bohrvorrichtung vorgesehen. Das Schalten der Ventile erfolgt beispielsweise elektromotorisch oder alternativ mit Druckluft- oder Hydrauliksystemen. Im Rohrstrang ist eine Leitung vorgesehen, die mit den Ventilen verbunden ist. Die Leitung selber ist mit einer Pumpe und einem Tanksystem verbunden, aus dem das Schmiermittel zu den Ventilen zugeführt wird. Zusätzlich werden in Abständen zwischen den Rohrleitungen des Rohrstrangs Abgabestationen vorgesehen, die ebenfalls Ventile aufweisen und an die Hauptleitung ebenfalls zur Abgabe von Schmiermittel angeschlossen sind. Auch diese Ventile sind schaltbar.
Das Ansteuern der Ventile erfolgte bisher zeitgetaktet dahingehend, dass jedes Ventil eine definierte Zeit geöffnet war und damit versucht wurde zu gewährleisten, dass eine hinreichende Menge an Schmiermittel im Ringraum vorhanden war.
Es hat sich gezeigt, dass dieses System nur dann hinreichend funktioniert, wenn entsprechende gute Voruntersuchungen vorhanden sind und gleichzeitig im Wesentlichen kontinuierliche Bedingungen herrschen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, in das vorgenannte Verfahren und das vorgenannte System derart zu verbessern, dass längere Verlegelängen möglich sind und gleichzeitig auf den Einsatz von Zwischen-Dehner-Stationen verzichtet werden kann.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aufgabe dadurch gelöst, dass die Bohrstrecke der Länge nach in Abschnitte eingeteilt wird, dass jedem Abschnitt ein Gestein zugewiesen wird, dass für jeden Abschnitt eine abzugebende Sollmenge Schmiermittel berechnet wird, dass in die Berechnung ein in Abschnitt vorgesehenes Ringraumvolumen einfließt, dass in die Berechnung ein Gesteinsfaktor einfließt, der sich aus dem Gestein des Abschnitts und der Aufnahmefähigkeit des Gesteins in Bezug auf das Schmiermittel ergibt.
Dadurch wird es möglich die abzugebenden Mengen an die tatsächlich herrschenden Begebenheiten anzupassen. Weiterhin wird es auf einfache Weise möglich, Gesteinsänderungen besser zu berücksichtigen. Darüber hinaus ist es möglich, die jeweils tatsächlich notwendige Menge im Abgabepunkt abzugeben.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass entlang des Rohrstrangs wenigstens ein Schmiermittelabgabepunkt vorgesehen wird, über den eine zusätzliche Schmiermittelabgabe während des Bohrfortschritts in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt definiert erfolgt.
Durch die definierte Abgabe in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt entlang des Rohrstrangs ist es möglich, genauestens die notwendige Schmiermittelmenge im Ringraum bereit zu halten ohne eine Überfüllung zu befürchten.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, die Abgabemenge eines Schmiermittelabgabepunktes in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt berechnet wird, wobei in die Berechnung ein Gesteinsverlustfaktor, der sich aus dem Gestein des jeweiligen Abschnitts und den Verlust des in Abschnitt anstehenden Schmiermittels in das Gestein ergibt, einfließt. Hierdurch wird es ebenfalls ermöglicht in hinreichender Weise die Verluste des Ringraums ohne Überfüllung zu kompensieren. Vorteilhaft ist weiterhin, dass die Abgabemenge eines Schmiermittelabgabepunktes in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt berechnet wird, wobei in die Berechnung eine zurückgelegte Bohrfortschrittsstrecke, eine Bohrfortschrittsgeschwindigkeit und/oder eine Bohrzeit zum Erreichen des jeweiligen bei der Berechnung zugrunde liegenden Bohrfortschrittspunkts berücksichtigt wird, einfließt. Hierdurch wird es möglich, die abzugebenden Mengen in Bezug auf den tatsächlichen Bohrfortschritt einfließen zu lassen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass eine Hauptabgabestelle für das Schmiermittel im Bereich der Bohrmaschine, also beispielsweise an, bei oder hinter der Bohrmaschine, vorgesehen wird, die Abgabeventile aufweist, die schaltbar sind, und die bevorzugt mit wenigstens einer Versorgungsleitung mit einer Pumpe angesteuert werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass wenigstens eine Nachfüllabgabestelle mit dem wenigstens ein Schmiermittelabgabepunkt entlang des Rohrstrangs vorgesehen wird, die Abgabeventile aufweist, die schaltbar sind, und die bevorzugt mit wenigstens einer Versorgungsleitung und einer Pumpe angesteuert werden. Vorteilhaft ist dabei weiterhin, dass die Hauptabgabestelle und die Nachfüllabgabestelle entweder über eine oder über jeweils eine Leitung und Pumpe mit Schmiermittel versorgt werden. Durch das Vorsehen einer Hauptabgabestelle kann in definierter Menge die notwendige Schmiermittelabgabe zur Füllung des Ringraums in Abhängigkeit des Gesteins erfolgen. Gleiches gilt für das Vorsehen von Nachfüllabgabestellen, da hierdurch es möglich wird, die Schmiermittelmenge im Ringraum hinreichend konstant zu halten. Weiterhin wird es auf diese Weise möglich, mehrere Versorgungsleitungen und mehrere Pumpen vorzusehen, die als eine Einheit angesteuert werden.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass es sich bei dem Schmiermittel um Bentonit handelt.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass in der Leitung und/oder an der Pumpe der Druck des Schmiermittels gemessen wird. Neben der Überwachung des von Bohrkopf oder Bohrschild gelösten Gesteins beispielsweise durch Abscheidung aus der Spülung ist dieses ein weiteres Indiz basierend auf dem eine Änderung im System feststellbar wird. Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass eine Steuerung vorgesehen wird, über die die Berechnung der abzugebenden Sollmenge des Schmiermittels erfolgt. Weiterhin ist vorteilhaft, dass eine Steuerung vorgesehen wird, über die die Berechnung der zusätzlichen Schmiermittelabgabe erfolgt.
Besonders vorteilhaft ist dabei, dass die Einteilung der Bohrstrecke in Abschnitte, das Zuweisen des Gesteins, die Berechnung des Ringraumvolumens, die Eingabe der Gesteinsparameter, die Erfassung der abgegebenen Menge Schmiermittels, die Erfassung der an der Pumpe und/oder in der Leitung herrschenden Drücke des Schmiermittels, das Schalten der Abgabeventile, die Ausgabe der aktuellen Ist-Betriebszustände und/oder die Ausgabe der gewesenen Betriebszustände über oder mit der Steuerung erfolgt. Durch die Steuerung wird es möglich, die jeweiligen Parameter festzustellen, ein Soll-Ist- Vergleich durchzuführen und auch ein Monitoring durchzuführen, mit dem es möglich ist, insitu die tatsächlich herrschenden Bedingungen abzurufen und gleichzeitig in eine detaillierte Auswertung zu bekommen, wie die Bedingungen bisher waren, um beispielsweise Rückschlüsse für Änderungen in Bezug auf das Verfahrensablauf des Bohrens unter Anpassung der Parameter in Bezug auf die Steuerung vorzunehmen.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass das Schalten der Ventile per Druckluft erfolgt.
Eine weitere Lehre der Erfindung sieht vor, dass die Schmiermittelabgabe priorisiert nach einem Abgabesollwert und/oder einer Differenz zwischen Abgabesollwert und Istabgabewert geschaltet werden. Besonders bevorzugt erfolgt das über das Schalten der Ventile priorisiert nach einem Abgabesollwert und/oder einer Differenz zwischen Abgabesollwert und Istabgabewert geschaltet werden. Dadurch wird eine möglichst gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels im Ringraum erreicht. Hinsichtlich des Systems wird die erfindungsgemäße Aufgabe durch das Vorsehen einer Steuerung zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens gelöst. Nachfolgend wird die Erfindung anhang eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Ansicht des Bohrlochs mit Trassenplan und Abschnittseinteilung,
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Nebenabgabenstelle,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventilstation, und
Fig. 4 eine Schemaansicht einer erfindungsmäßen Anlagensteuerung.
Fig. 1 zeigt einen Trassenplan A einer Bohrung. Der Trassenplan A spiegelt das Gebirge 30 wieder und in welche Gesteinsart 32 das Gebirge 30 sich im jeweiligen Gebirgsabschnitt 31 aufteilt. Dabei wird festgelegt, ob es sich beispielsweise bei dem Gebirgsabschnitt um einen Abschnitt mit Sand 34, Kies 35 oder Ton 36 oder andere Gesteinsarten handelt. Parallel dazu wird ein Rohrfolgeplan B dargestellt, aus dem ersichtlich ist, dass bereits ein Bereich der Bohrstrecke E in Bohrrichtung D abgebohrt wurde. Der Trassenplan A weist des Weiteren eine Abschnittseinteilung C von Abschnitten 33 auf. Die Abschnittseinteilung C spiegelt die Verpressmengenverteilung F der jeweils dazugehörigen Verpressmenge 37 wieder. Das Bohrloch 17 wird mittels eines Bohrkopfs 10 erstellt, an dem eine Hauptabgabestelle 11 für die Schmiermittelabgabe, hier Bentonitspülung, angeschlossen ist. Nachfolgend sind Rohrabschnitte 12 angeordnet. In jeweils regelmäßigen Abständen werden Nebenabgabesteilen 13 vorgesehen. Zusätzlich können Dehner-Stationen (nicht dargestellt) angeordnet werden. An der Hauptabgabestelle 11 und der Nebenabgabesteile 13 sind Ausläse 14 angeordnet, durch die das Schmiermittel 28 in einen Ringraum 15 zwischen Rohraußenseite 16 und Oberfläche 18 des Bohrlochs 17 eingebracht wird. In dem Ringraum 15 befindet sich das Schmiermittel 28 (hier Bentonitspülung).
Die Nebenabgabesteile 13, wie sie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt ist, umfasst Ausläse 14, die mit Verteilleitungen 23 in eine Ventilstation 21 verbunden sind. Die Ventilstation 21 ist mit einer Zuleitung 26 mit der Hauptleitung 20 verbunden. Das Schmiermittel 28 wird mittels einer Pumpe 19 (siehe Fig. 4) durch die Hauptleitung 20 in die Zuleitung 26 gepumpt. In der Ventilstation 21 sind Ventile 24 angeordnet, die mit einer Steuerleitung 25 mit einer Steuerung 22 (Fig. 4) verbunden sind. Auch die Pumpen 19 sind über Steuerleitungen 25 mit der Steuerung verbunden. Dieses gilt ebenfalls für Drucksensoren 27 oder weitere Messsensoren (nicht dargestellt). Die Hauptabgabestelle 11 ist gleichartig aufgebaut. Die Steuerung 22 ist mit einem Terminal 29 zum Ein- und Ausgeben verbunden. Auf dem Terminal 29 wird der Trassenplan A mit den Gebirgsabschnitten 31 , der Rohrfolgeplan B mit den einzelnen Elementen des Bohrvortriebs sowie die Abschnittseinteilung C und die dazugehörige jeweilige Verpressmengenverteilung dargestellt. Durch die Zuweisung einer Gesteinsart 32 zu einem Gebirgsabschnitts 31 und daraus folgend der Zuweisung der Gesteinsart 32 zu einem Abschnitt 33 ist es möglich, die jeweilige Verpressmenge 37 in Abhängigkeit der Geometrie des Ringraums 15 und der Gesteinsart 32 zu berechnen. Dabei wird in dem Faktor, der sich aus der Gesteinsart ergibt, berücksichtigt, wie viel Schmiermittel 28 der einzelne Abschnitt 33 in Abhängigkeit der Gesteinsart 32 beispielsweise wegen Porenvolumen oder dergleichen aufnimmt. Gleichzeitig wird weiterhin berücksichtigt wie hoch der jeweilige Verlust an Schmiermittel 28 in einem einzelnen Abschnitt in Bezug auf die Zeit oder den Bohrfortschritt ist. Auf diese Weise lassen sich die jeweiligen Verpressmengen 37 pro Abschnitt 33, sowohl bei der Hauptverpressung als auch bei der Nebenverpressung, ermitteln. Auf dem Terminal 29 wird die Verpressmenge 37 in Bezug auf den Abschnitt 33 jeweils dargestellt. Dadurch ist es möglich, zu überwachen, wie groß die tatsächlich an einem bestimmten spezifischen Ventil 24 oder einem Abschnitt 33 abgegebene tatsächliche Schmiermittelmenge ist, wie groß sie tatsächlich sein soll und wie viel noch abgegeben werden muss. Weiterhin wird es möglich, zu überwachen, an welchem Ventil 24 der jeweiligen Nebenabgabesteile 13 Schmiermittel 28 verpresst wird. Gleiches gilt für die Schmiermittelabgabe an der Hauptabgabestelle 11.
Weiterhin wird es möglich, basierend auf der notwendigen Kraft der Krafteinleitungsvorrichtung wie beispielsweise einem Pressrahmen, einem Pipethruster oder den Dehner-Stationen und der tatsächlich bewegten Mantelfläche der Rohrleitung die jeweilige aktuelle Mantelreibung zu berechnen.
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17. Dezember 2012/5757
Bezugszeichenliste
10 Bohrkopf Trassenplan
11 Hauptabgabestelle Rohrfolgeplan
12 Rohrabschnitt Abschnittseinteilung
13 Nebenabgabesteile Bohrrichtung
14 Auslas Bohrstrecke
15 Ringraum Verpressmengenverteilung
16 Rohraußenseite
17 Bohrloch
18 Oberfläche
19 Pumpe
20 Hauptleitung
21 Ventilstation
22 Steuerung
23 Verteilleitung
24 Ventil
25 Steuerleitung
26 Zuleitung
27 Drucksensor
28 Schmiermittel
29 Terminal
30 Gebirge
31 Gebirgsabschnitt
32 Gesteinsart
33 Abschnitt
34 Sand
35 Kies
36 Ton
37 Verpressmenge

Claims

11 17. Dezember 2012/5757 Patentansprüche
1. Verfahren zum Durchführen einer Bohrung, bei dem eine Bohrvorrichtung von einem Startpunkt mit Krafteinleitung über einen Rohrstrang zu einen Zielpunkt entlang einer Bohrstrecke bewegt wird, wobei beim Bohren ein Ringraum zwischen Gestein und Rohrstrang entsteht, der mit einem Schmiermittel gefüllt ist, wobei das Schmiermittel über wenigstens eine Schmiermittelleitung mit Pumpe dem Ringraum zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrstrecke der Länge nach in Abschnitte eingeteilt wird, dass jedem Abschnitt ein Gestein zugewiesen wird, dass für jeden Abschnitt eine abzugebende Sollmenge Schmiermittel berechnet wird, dass in die Berechnung ein in Abschnitt vorgesehenes Ringraumvolumen einfließt, dass in die Berechnung ein Gesteinsfaktor einfließt, der sich aus dem Gestein des Abschnitts und der Aufnahmefähigkeit des Gesteins in Bezug auf das Schmiermittel ergibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass entlang des Rohrstrangs wenigstens ein Schmiermittelabgabepunkt vorgesehen wird, über den eine zusätzliche Schmiermittelabgabe während des Bohrfortschritts in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt definiert erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabemenge eines Schmiermittelabgabepunktes in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt berechnet wird, wobei in die Berechnung ein Gesteinsverlustfaktor, der sich aus dem Gestein des jeweiligen Abschnitts und den Verlust des in Abschnitt anstehenden Schmiermittels in das Gestein ergibt, einfließt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgabemenge eines Schmiermittelabgabepunktes in Bezug auf den jeweiligen Abschnitt berechnet wird, wobei in die Berechnung eine zurückgelegte Bohrfortschrittsstrecke, eine Bohrfortschrittsgeschwindigkeit und/oder eine Bohrzeit zum Erreichen des jeweiligen bei der Berechnung zugrunde liegenden Bohrfortschrittspunkts berücksichtigt wird, einfließt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hauptabgabestelle für das Schmiermittel im Bereich der Bohrmaschine vorgesehen wird, die Abgabeventile aufweist, die schaltbar sind, und die bevorzugt mit wenigstens einer Versorgungsleitung mit einer Pumpe angesteuert werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Nachfüllabgabestelle mit dem wenigstens ein Schmiermittelabgabepunkt entlang des Rohrstrangs vorgesehen wird, die Abgabeventile aufweist, die schaltbar sind, und die bevorzugt mit wenigstens einer Versorgungsleitung und einer Pumpe angesteuert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptabgabestelle und die Nachfüllabgabestelle entweder über eine oder über jeweils eine Leitung und Pumpe mit Schmiermittel versorgt werden, und/oder dass in der Leitung und/oder an der Pumpe der Druck des Schmiermittels gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen wird, über die die Berechnung der abzugebenden Sollmenge des Schmiermittels erfolgt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen wird, über die die Berechnung der zusätzlichen Schmiermittelabgabe erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einteilung der Bohrstrecke in Abschnitte, das Zuweisen des Gesteins, die Berechnung des Ringraumvolumens, die Eingabe der Gesteinsparameter, die Erfassung der abgegebenen Menge Schmiermittels, die Erfassung der an der Pumpe und/oder in der Leitung herrschenden Drücke des Schmiermittels, das Schalten der Abgabeventile, die Ausgabe der aktuellen Ist-Betriebszustände und/oder die Ausgabe der gewesenen Betriebszustände über oder mit der Steuerung erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmiermittelabgabe priorisiert nach einem Abgabesollwert und/oder einer Differenz zwischen Abgabesollwert und Istabgabewert geschaltet werden.
12. System zum Zuführen von Schmiermittel in einem Ringraum einer Bohrung zum Verlegen einer Rohrleitung mit einer Hauptabgabestelle mit wenigstens einem schaltbaren Ventil, mit wenigstens einer Nachfüllabgabestelle, mit wenigstens einem Schmiermittelabgabepunkt, mit wenigstens einem schaltbaren Ventil, wobei wenigstens eine Leitung und eine Pumpe zum Transport des Schmiermittels zu den Abgabestellen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 vorgesehen ist.
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