Tiefbohrtechnik

Der Erfolg und die Kosten einer Bohrung zum Zweck des Aufschlusses oder der Ausbeute einer Erdöl- bzw. Erdgaslagerstätte hängen nicht nur von der Qualität und Leistung der verfügbaren Bohranlage, sondern auch von der angewendeten Bohrtechnik ab, die den jeweils gegebenen lokalen Verhältnissen angepaßt werden muß. Der Bohrtechniker hat daher folgende Fragen zu ent scheiden: 1. Welche Arbeitsmethoden und Hilfsmittel sind am geeignetsten, um die Bohrung sicher und kostensparend auf die gewünschte Teufe abzustoßen? 2. Wie müssen die produktiven Horizonte durchbohrt und gesichert werden, um eine möglichst wirtschaftliche Ausbeute zu gewährleisten? Als Hilfsmittel zur Erfüllung der ihm gestellten Aufgaben standen dem Bohrtechniker bisher nur die in zahlreichen Fachzeitschriften laufend er scheinenden Veröffentlichungen zur Verfügung, in denen über die beim Ab teufen, Verrohren, Zementieren und bei den sonstigen bei einer Tiefbohrung vorkommenden Arbeiten gemachten Erfahrungen berichtet wird. Das vorliegende Buch will nun die einzelnen Teilgebiete zusammenfassend erläutern und damit ein Leitfaden für in der Praxis stehende Bohrtechniker und für Studierende sein, in dem die wichtigsten Probleme und heute an gewendeten Methoden prinzipiell besprochen werden. Auf diese Weise bildet es eine Ergänzung zu meinem 1957 erschienenen Buch "Tiefbohrgeräte" und gemeinsam mit diesem eine Übersicht über das Gesamtgebiet der Tiefbohrkunde. Selbstverständlich kann und will auch dieses Buch keinesfalls Anspruch darauf erheben, alle vorkommenden Verfahren und dazugehörigen Einrichtungen ohne Ausnahme vollständig zu behandeln.

Inhalt
I. Einleitung.- II. Der Bohrvorgang beim Rotarybohren.- A. Allgemeines.- B. Für den Bohrfortschritt maßgebende Faktoren.- 1. Art und Charakter des zu durchteufenden Gesteins.- 2. Meißeltypen.- a) Blattmeißel.- b) Rollenmeißel.- ?) Die Rollenverlagerung.- ?) Die Lebensdauer der Rollenzähne.- ?) Die Zahnhöhe.- ?) Der Chert bit.- ?) Der Zublinmeißel.- 3. Der Bohrlochdurchmesser.- 4. Der Bohrdruck.- a) Allgemeines.- b) Schwerstangen mit übernormalem Durchmesser.- c) Kontrolle des Bohrdruckes.- ?) Gewichtsanzeiger.- ?) Der Hild-Antrieb.- ?) Hydraulische Bohrdruck-Regelung.- ?) Elektrische Bohrdruck-Regelung.- ?) Die Micromatic-Bohrdruck-Regelung.- 5. Die Drehzahl/Min. und ihr Einfluß auf den Bohrfortschritt.- a) Allgemeines.- b) Drehmoment-Anzeigegeräte.- c) Drehmoment-Regelung nach Firma Salzgitter Maschinen-A.G.- 6. Einfluß des hydrostatischen Druckes und der Spülstrahlgeschwindigkeit auf den Bohrfortschritt.- a) Allgemeines.- b) Der Bohrfortschritt, eine Funktion des Bohrdruckes und des hydrostatischen Druckes.- c) Einfluß der Spülstrahlgeschwindigkeit auf den Bohrfortschritt.- ?) Wirkungsgrade verschiedener Düsenformen.- ?) Wirtschaftlichkeit beim Bohren mit Düsenmeißeln.- ?) Spülstrahlrichtung.- ?) Wirkung der Pulsation der Spülpumpe.- 7. Bohrausrüstung, Ausbildungsgrad des Bohrpersonals.- III. Methode zur Beurteilung der Bohrleistung eines Rollenmeißels.- 1. Kostenberechnung.- 2. Anzeigegeräte zur Ermittlung des jeweiligen Bohrfortschrittes.- IV. Beanspruchung des Bohrgestänges.- A. Allgemeines.- B. Beanspruchung während der Bohrarbeit.- 1. Die Normalspannungen.- 2. Die kombinierten Spannungen.- Bestimmung der einzelnen Spannungen.- 3. Die Vergleichsspannung.- Die Beanspruchung des Bohrgestänges ober Tage (Verbindung zurMitnehmerstange).- Die Beanspruchung des Gestänges bei 170 m, wo eine Biegung des Bohrstranges erfolgt.- 4. Verdrillung des Bohrgestänges während der Bohrarbeit.- 5. Vergleich der Verdrillung von Wellen, die in Lagern laufen, mit jener der Bohrgestänge.- 6. Ermittlung des Teufenpunktes, in welchem der Bohrstrang im Bohrloch festsitzt.- V. Das Verbiegen des Bohrstranges im Bohrloch als Folge des Bohrdruckes. Buckeln der Schwerstangen.- Allgemeines.- 1. Der Tangentenpunkt.- Konstanten der Tangentenpunkte.- 2. Der Bohrdruck, der dem Tangentenpunkt entspricht.- 3. Art der Verformung, Lage der Tangentenpunkte.- 4. Spannungen im Strang.- 5. Meißelstellung bei Verformung des Bohrstranges ersten Grades.- 6. Zu wählender Bohrdruck.- VI. Die Ursachen von Brüchen beim Rotary-Bohrgestänge.- A. Allgemeines.- 1. Der Verdrehungsbruch.- 2. Der Bruch durch zu hohe Zugbeanspruchung.- 3. Der Bruch im letzten tragenden Gewinde.- 4. Undichtigkeiten der Gewinde.- 5. Ermüdungsbrüche.- 6. Brüche durch Kerb- bzw. Rißwirkung, Kerbermüdung.- 7. Eigenschaften und Gütegrade des Stahles für Rotary-Bohrgestänge.- 8. Ermüdungsbrüche durch Korrosion.- 9. Abnützung der Gestänge.- 10. Krummes Bohrgestänge.- 11. Eindrücken der Gestänge.- 12. Innere Erosion.- B. Maßnahmen zur Verhütung von Brüchen im Bohrgestänge.- VII. Die Gestängeverbinder, Tool joints, und deren Beanspruchung.- A. Allgemeines.- 1. Materialgüte der Tool joints, Nachbehandlung der Gewinde.- 2. Schmierung der Tool-joints-Gewinde.- 3. Verletzung der Tool-joints-Gewinde.- 4. Wackelschäden.- 5. Spülungsdurchbruch im Tool-joints-Gewinde.- 6. Äußere Abnützung der Tool joints.- 7. Korrosions-Ermüdungsbrüche bei Tool joints.- B. Maßnahmen zur Verhinderung von Tool-Joints-Schäden.- Kostenvergleich einesBohrstranges in USA 1941 und 1948.- VIII. Auswechselbare und halbpermanente Schwerstangen-Verbindungen.- 1. Auswechselbare Verbindungsstücke.- 2. Konstruktion der Firma Reed Roller Bit Co..- IX. Bohrspülungen.- A. Allgemeines.- 1. Die Bohrspülungs-Technik.- Folgeerscheinungen einer ungeeigneten Ton-Wasserspülung.- Anforderungen, die an eine gute Bohrspülung gestellt werden.- 2. Erläuterung der in Fachkreisen üblichen Begriffe.- a) Dispersion.- b) Brownsche Bewegung.- c) Peptisation.- d) Ausflockung der festen Teilchen.- e) PH-Wert.- f) Viskosität (Zähigkeit).- g) Versteifung der Spülung, die Gelwerte.- h) Thixotropie.- 3. Aufbau und Eigenschaften einer guten Ton-Wasserspülung.- a) Das Ausspülen des Bohrschmantes von der Sohle und Hochtragen im Ringraum zu Tage.- b) Abfuhr der Wärme, Einfluß der Temperatur.- c) Vermötteln der Bohrlochwand.- d) In-Schwebe-Halten des Bohrkleins.- e) Spezifisches Gewicht der Spülung.- f) Abgabe des Bohrkleins und der Gase ober Tage.- g) Verschlämmung von Öl oder Gas führenden Formationen.- h) Einfluß auf die elektrische Bohrlochmessung.- 4. Kontrollgeräte zur Bestimmung der wichtigsten Charakteristiken von Bohrspülungen.- a) Beschreibung und Funktion der Geräte zur Bestimmung der Viskosität.- ?) Das Stormer-Viskosimeter.- ?) Der Marsh-Trichter.- ?) Das Fann-Viskosimeter.- b) Messung der Gelstärke und Thixotropie.- c) Bestimmung des spezifischen Gewichtes.- d) Filterprobe.- e) Wasserabgabe.- f) PH-Wert.- g) Sandgehalt.- h) Filtrat-Analysen.- B. Allgemeines über den Feststoffgehalt einer Ton-Wasserspülung.- Feststoffe einer Ton-Wasserspülung.- 1. Der Naturton.- 2. Bentonit für Bohrspülungen.- C. Das Spülungsprogramm, allgemeine Erwägungen.- 1. Spezifisches Gewicht.- 2. Maßnahmen zur Behebung vonSpülungsverlusten.- 3. Rheologische Eigenschaften einer Spülung und deren Beeinflussung durch chemische Zusätze.- a) Viskosität, Gelstärke, Thixotropie.- b) Filtration und Preßwasser.- c) Geeignete chemische Zusätze für das Durchteufen von Schichten, welche die Spülung ungünstig beeinflussen.- 4. Beeinflussung des elektrischen Widerstandes einer Ton- oder BentonitWasserspülung durch die chemischen Zusätze.- D. Häufig auftretende Verunreinigungen einer Ton-Wasserspülung und die mögliche Ausschaltung der dadurch verursachten ungünstigen Einflüsse.- 1. Ausbohren von Zement.- 2. Bohren in Anhydrit und Gips (CaSO4 und CaSO4 . 2 H2O).- 3. Verunreinigung der Spülung durch Salz (NaC1).- 4. Einfluß hoher Temperatur.- E. Besondere Spülungen mit Wasserbasis.- 1. Die Salzwasserspülungen.- 2. Die Kalkrotspülung.- 3. Die Kohlespülung.- F. Schlußfolgerung bezüglich Verwendung von chemischen Zusätzen.- G. Aufbereitung einer Ton-Wasserspülung.- H. Richtlinien für die Charakteristiken einer Ton-Wasserspülung.- J. Besondere Bohrspülungen.- 1. Die Öl-Emulsionsspülung mit Wasscrbasis.- Aufbereitung …