Bohrtechnik Kap. 7 Richtbohrtechnik International Geothermal Center Hochschule Bochum Lehrveranstaltung Bohrtechnik Kap. 7 Richtbohrtechnik Prof. Rolf Bracke Dipl.-Ing. Volker Wittig WS 2012/13

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

Richtungskorrekturen: Ursachen Abweichung von der Vertikalität z.B. durch: Steiles Schichteinfallen Wechsel der Gesteinshärte Zu hoher Meißelandruck (Biegung des Bohrstranges – Pendeleffekt)

Richtungskorrekturen: Ursachen planmäßige Richtungsänderungen der Bohrung: Verwerfen des unteren Teils der Bohrung nach erfolglosen Fangarbeiten Nutzung einer vorhandenen Bohrung für weitere Bohrziele Entwicklung einer Lagerstätte von einer Bohrplattform aus „Hindernisse“ im Landegebiet (Bauwerke, Schutzgebiete,...)

Geometrie einer abgelenkten Bohrung Bohrlochgeometrie abgelenkter Bohrungen Inklination: Winkel zwischen Vertikalen und der Tangente des Bohr- lochs für beliebige Punkte der Bohrung Azimuth: Winkel zwischen der Nordrichtung und der in die horizontale Ebene projizierten Spur der Bohrung TVD: True vertical depth, vertikale Teufe zwischen Geländeober- fläche und dem Zielpunkt der Bohrung Horizontale Abweichung: horizontale Entfernung zwischen Ansatzunkt und Ziel- punkt der Bohrung Dog-leg: Winkeländerung (Inklination und/oder Azimuth) zwischen zwei Bohrpunkten; dog-leg severity = dog-leg über ein definiertes Teufenintervall Kick-off point: Punkt, in dem die Bohrung als gerichtete Bohrung aus der Vertikalen abweicht

Geometrie einer abgelenkten Bohrung Gerichtete Bohrung: a. dreidimensionale Ansicht, b. Vertikalschnitt, c. Horizontalschnitt. (Rabia, H. 1985; p153)

Bohrlochtypen Bohrlochtypen Vertikale Bohrung: keine gewollte Abweichung der Bohrung aus der Vertikalen Gerichtete Bohrung Typ 1: Ablenkung in geringer vertikaler Teufe, gerichtetes Bohren mit konstantem Winkel bis Bohrziel Gerichtete Bohrung Typ 2: “S”-Typ, Ablenkung in geringer vertikaler Teufe, gerichtetes Bohren mit konstantem Winkel, erneutes Ablenken z.T. bis Vertikale Gerichtete Bohrung Typ 3: wie Typ 1, Ablenkung jedoch in größerer Tiefe Typen von gerichteten Bohrungen. (Rabia, H. 1985; p154)

Überwachung des Bohrlochverlaufs MWD- Zur Kontrolle des Bohrfortschritts und Bohrpfades zur Einleitung von ggf. erforderlichen Korrekturen zur Vermeidung von Kollisionen mit anderen Bohrungen zur Positionierung von Ablenk-Tools zur Bestimmung der exakten Position des Bohrlochtiefsten zur Berechnung der Dog-leg severity

Ablenkmethoden 1 Ablenkmethoden Richtkeile (whipstock) aus Mangan- oder Chromnickelstahl älteste Ablenktechnik verlässlich, jedoch zeitaufwendig Vorgehensweise: Richtkeil setzen mit kleinem Meißel Ablenkungsbohrung ansetzen Nach- und Weiterbohren mit vorgesehenem Meißel Problem: Einhalten der max. zul. Rohrkrümmung

Ablenkmethoden 2 Ablenkmethoden Düsenmeißel (“jetten”) Ablenken mittels gerichtetem Düsen- strahl abhängig von der Härte des Gebirges: ideal für weiche Formationen ungeeignet für nicht/schwach kon- solidiertes Gebirge Problem: Einhalten der max. zul. Rohrkrümmung

Überwachung des Bohrlochverlaufs Magnetic Single / Multi Shot Gerät Bohrlochneigung Magnetisch Nord (im unverrohrten Bohrloch) Schamtischer Aufbau einer Single-Shot und Multi-Shot Apparatur. (Rabia, H. 1985; p154)

Ablenkmethoden 3 Richtbohren durch Bohr-motore mit Knickstück und Bohrmotor Bent sub. (Rabia, H. 1985; p158)

Ablenkmethoden 3 Meißeldirektantriebe modernste Technik sehr genaues Ausrichten hohe Maßhaltigkeit keine zusätzl. Roundtrips keine Probleme mit Bohrkleinsedimentation Neigungswinkel: 0,5 – 2,5° Neigungsübergang im Bohrloch steuerbar Kombination mit MWD-Tool (measuring while drilling)

Horizontal Displacement (feet) Top 10 Extended Reach Rank Horizontal Displacement (feet) Measured Depth (feet) TVD (feet) Operator Well Area 1 35,196 37,001 5,371 BP M-16Z UK Land 2 34,728 36,693 5,436 Total CN-1 Argentina 3 33,181 34,967 5,266 M-11Y 4 29,324 31,355 5,889 M-14 5 27,250 30,439 9,501 Woodside GWA-18 Australia 6 26,840 28,501 4,914 CS-1 7 26,725 29,511 7,188 RWE-DEA Dieksand 5 Germany 8 26,450 30,301 9,793 Phillips 24-3 A-14 China 9 26,338 28,592 5,265 M-5 10 26,160 27,986 5,301 AS-3

Exxon-Mobil has completed an extended-reach well offshore southern California, which it claims is the world’s longest extended-reach well drilled from an existing offshore fixed platform drilling rig. The well drilled from the Heritage platform extends more than 9.7 kilometres horizontally and more than 2,134 metres below sea level.