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Titelfolie International Geothermal Center Hochschule Bochum
Lehrveranstaltung Bohrtechnik Kap. 5 Antrieb Prof. Rolf Bracke Dipl.-Ing. Volker Wittig WS 2012/13 Titelfolie
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Übersicht Aufgaben einer Bohrabteilung Überblick über den Bohrprozess
Bohrwerkzeuge Bohrstrang / Hakenlast Antrieb (Kelly / Topdrive/ PDM/ Turbine) Verrohrungskonzept Kontrolle des Bohrlochverlaufs / Richtbohren Spülungssystem, -typen und Verlustbekämpfung Preventer und Kickbekämpfung Technische Messungen Zementation Auswahl des Bohrturmes/ Anforderungen an den Bohrplatz Aufbau eines Zeit- Teufendiagramms Neue Technologien
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Antriebsmöglichkeiten
Prime Movers Kelly Drive Top Drive Downhole Movers Positive Displacement Motor Turbine
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Haken / Spülkopf
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Spülkopf ROTATING
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Kellystange Aufbau: Eigentliche Kellystange (quadratisches o. sechseckiges Profil) Kellyhähne Schonstück Quadratisches Profil: kleinere Bohrung bei gleichem Nenndurchmesser Druckverlust Hexagonales Profil: Mehrfache Lagerung ruhigerer Lauf
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Kellystange - Drehmomentübertragung
Mitnehmereinsatz (drive bushing) Drehtischhaupteinsatz (master bushing) Drehtisch (rotary table)
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Kellystange - Handling
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Kellystange - Arbeitsgänge
Nachsetzen von Gestänge
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Kellystange - Arbeitsgänge
Absetzen der Kellystange für round trip
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Kellyhähne Aufgaben: Rückschlagventil zum Schutz von Spülkopf und Spülschlauch (oberer Kellyhahn) Absperrhahn zum Abriegeln des Bohrlochdrucks (unterer Kellyhahn)
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Kellyhähne
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Topdrive
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Topdrive
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Bohrlochmotoren Richtbohrtechnik wird in Kombi-
nation mit Bohrlochmotoren benutzt Optimierung der Bohrparametern Antrieb durch Spülung kein Betrieb bei Spülungsstopp Prozedur für Richtbohren: Bohrstrangrotation wird gestoppt (bei RSS) Toolface eingestellt Bohrlochmotor wird angefahren Bohrgarnitur wird auf die Bohrlochsohle gefahren
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Bohrlochmotoren Hohe RPM Geringes Drehmoment RPM Drehmoment Wandelt die kinetische Energie der Spülung (hoher Durchfluß) in mechanische Energie hohe Drehzahl (ca. > 200 RPM) um Wandelt die hydraulische Energie der Spülung in hohe Drehmomente zum Bohrkopf um
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Positive Displacement Motor (PDM)
Hydraulischer Betrieb mit Hilfe des Moineau Prinzips Rotiert den Bohrmeißel unabhängig von der Bohrstrangrotation Besteht aus folgenden Elementen: Bypass Ventil Motor Sektion (exzentrisch) Knick Verbinder (BUR) Universal Verbinder Lagersektion mit Antriebswelle (zentrsich)
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Positive Displacement Motor (PDM)
PDM Konfigurationen Exzentrische Rotorbewegung muss von Antriebswelle korrigiert werden Drehmoment RPM
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Turbinenmotor Rotor & Motor
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Turbinenmotor Axiallagerung
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Turbinenmotor vs. PDM Turbine PDM high RPM RPM depends on Torque
High durability (steel) qualified personal Hydrodynamic principle PDM Low RPM high performance very robust Hydrostatic principle
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Bohrgerüstkalkulation
Ff = Zugseillast Fs = Totseillast Fd = Turmlast W = Hakenlast n = Anzahl der Seile
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Gleichungen I Flaschenzugsystem: W = n * Ff
Effektive Leistung: Pi = Ff * vf Leistung am Haken: Ph = W * vh = mg * g * vh W Hakenlast [kN] n Anzahl der Seile [ - ] Ff Zugseillast [kN] Pi Leistung am Hebewerk [kW] vf Zugseilgeschwindigkeit [m/s] Ph Leistung am Haken [kW] mg Stranggewicht [kN] vh Fahrgeschwindigkeit Haken [m/s]
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Gleichungen II Hebevorrichtung kein ideales, reibungsloses System
-> Leistungsverluste abhängig von der Anzahl der eingescherten Seile Effizinsfaktor η für Bohranlagen beträgt K = 0,9615 Anzahl n der Seile Effizienz 6 0,874 8 0,841 10 0,810 12 0,872 14 0,754
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Belastung Bohrgerüst
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Übung III Die Masse eines einzusetzenden Bohrstranges beträgt 136,2 t.
Die Ausgangsleistung des Hebewerkes beträgt 500 PS (373 kW), der Flaschenzug ist vierfach eingeschert (8 Seile). Berechne: a) die Zugseillast Ff b) die effektive Ausgangsleistung am Haken Ph c) die maximale Hakengeschwindigkeit vh d) den Zeitbedarf, um den ersten Gestängezug (dreizügig; 27 m) aus dem Bohrloch zu heben e) die Gesamtbelastung des Bohrgerüstes Fd
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