[go: up one dir, main page]

DE3017122A1 - Bohrverfahren - Google Patents

Bohrverfahren

Info

Publication number
DE3017122A1
DE3017122A1 DE19803017122 DE3017122A DE3017122A1 DE 3017122 A1 DE3017122 A1 DE 3017122A1 DE 19803017122 DE19803017122 DE 19803017122 DE 3017122 A DE3017122 A DE 3017122A DE 3017122 A1 DE3017122 A1 DE 3017122A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
borehole
drilling
flushing medium
temperature
flushing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19803017122
Other languages
English (en)
Inventor
Dieter Ing.(grad.) 8191 Gelting Rebhan
Hartmut Dr.-Ing. 1000 Berlin Roenneke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Linde GmbH
Original Assignee
Linde GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Linde GmbH filed Critical Linde GmbH
Priority to DE19803017122 priority Critical patent/DE3017122A1/de
Priority to GB8109916A priority patent/GB2075089B/en
Priority to NO811485A priority patent/NO811485L/no
Priority to NL8102171A priority patent/NL8102171A/xx
Publication of DE3017122A1 publication Critical patent/DE3017122A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/01Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/16Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor using gaseous fluids
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B36/00Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
    • E21B36/001Cooling arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Description

(G 102) · G 80/27
Hm/bd 2.5.1980 10
Bohrverfahren
Die Erfindung betrifft ein Bohrverfahren, bei dem ein Spülmedium durch das Bohrloch geleitet, in Wärmetausch mit dem Gebirge und/oder dem Bohrwerkzeug gebracht und aus dem Bohrloch abgeleitet wird.
Neben der Wahl eines geeigneten Bohrverfahrens ist es bei der Erschließung und Ausbeutung von Rohstofflagerstätten, beispielsweise Erdöl- oder Erdgaslagerstätten, wesentlich, die Bohrung beim Abteufen zu sichern. Die Sicherung dient unter anderem dazu, einer Zerstörung des Bohrloches durch die mechanischen Kräfte des das Bohrloch umgebenden Gebirges vorzubeugen,· d.h. das Bohrloch vor Nachfall und Einsturz zu schützen. Nach herkömmlichen Verfahren wird deswegen ein Bohrloch stufenweise abgebohrt und jede Stufe gesichert. Ist eine Stufe abgebohrt, wird sie verröhrt, d.h. es werden Stahlrohre in das Bohrloch gesenkt und der Raum zwischen den Stahlrohren und der Bohrlochwand mit Zement ausgefüllt. Dabei wird die Rohrfahrt der folgenden Stufe durch die vorausgehende hindurchgebaut. Ist bis zum Erreichen einer Stufe nicht hinreichend standfestes Gebirge zu durchteufen, muß die Bohrlochwand
Form. 5729 7.78
130045/0457
bis zur Verrohrung mit anderen Mitteln gestützt werden.
Bei konvenionellen Verfahren wird dieser Schutz durch Flüssigkeitsspülungen erreicht, indem eine Flüssigkeit, deren Dichte durch Zusatz geeigneter Füllstoffe erhöht werden kann, in das Bohrloch geleitet wird. Das Bohren mit flüssigen und gegebenenfalls beschwerten Spülungen bringt es mit sich, daß die hydraulische "Säule, die an sich nur gegen die offenen Bohrlochwände drücken soll, mit ihrer ganzen Last auch auf der Bohrlochsohle ruht und dort dem mechanischen Lösevorgang energisch entgegenwirkt. Die Meißelleistung nimmt dabei in dem Maße ab, wie das Spülungsgewicht wächst. Die üblichen Schwerspülungen arbeiten daher dem Lösevorgang an der Bohrlochsohle entgegen. Zusammen mit dem mit zunehmender Teufe wachsenden Spüldruck steigt.der Bohrwider- stand an und der Bohrfortschritt sinkt entsprechend. Ein geringerer Bohrfortschritt ist aber gleichbedeutend mit höheren Bohrkosten. Bei großen Teufen sind auch die in langen offenen Gebirgsstrecken auftretenden hydraulischen Ungleichgewichte als weiterer, die Kosten steigernder Faktor zu beachten. Die Berücksichtigung dieser Ungleichgewichte fordert mehr Zwischenverrohrungen und daher einen großen Anfangsdurchmesser für das Bohrwerkzeug der ersten Stufe. Folgen dieser Maßnahme sind eine teuere Verrohrung sowie hohe Spülkosten, so daß auch dadurch die Bohrlochkosten fühlbar zunehmen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem eine Bohrung rasch und mit geringen Kosten abgeteuft werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Spülmedium vor dem Einleiten in das Bohrloch auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur gekühlt wird, die sich bei einem im Kreislauf geführten Spülmedium nach dem Austritt aus dem Bohrloch beim Wärmetausch mit der Umgebung einstellt.
Form. 5729 7.78
130045/0457
Im Unterschied zu konventionellen Verfahren mir zirkulierenden Spülungen, die über Tage im natürlichen Wärmetausch mit z.B. Luft um einige 10 bis 20 0C abkühlen, wird die Temperatur des Spülmediums erfindungsgemäß unter diese Temperatur abgesenkt (Kaltspülung). Dies ist von Vorteil, da alle Sedimente und Gesteine des Deckgebirges sich so verhalten, daß sie mit fallender Temperatur formbeständiger und dadurch statisch stabiler werden. Entzieht man deshalb dem Gebirge nach dem vorgeschlagenen Verfahren durch Kaltspülungen genügend Wärme, so ist ein standfesteres Bohrloch die Folge. Da offene Bohrstrecken auf diese Weise mehr oder weniger stabilisiert werden, kann der hydraulische Druck, der von der Spülung auf die Bohrlochwand ausgeübt wird, reduziert werden. Das bedeutet, daß herkömmliche Schwerspülungen durch spezifisch leichtere Spülungen ersetzt werden können. Der Einsatz einer Spülung mit geringem spezifischem Gewicht führt aber zu einer Entlastung der Bohrsohle und ergibt daher unmittelbar bessere Bohrleistungen.
Ein weiteres Arbeitshindernis in den größeren Tiefen ist für konventionelle Verfahren die zunehmende Temperatur. Bei Gradienten zwischen 25 und 50 K/km herrschen in 10 km Tiefe ca. 520 bis 770 K. Durch eine Kaltspülung stellt sich ein günstigeres Temperaturniveau für das Bohrwerkzeug und die Bohraarnitur ein. Insbesondere kann die Temperatur auf einen Wert gesenkt werden, bei dem die Bohrkomponenten im Dauerbetrieb keinen über die übliche Abnutzung hinausgehenden Schaden erleiden. Eine Suche nach Materialien, die auch bei den in großen Teufen herrschenden Temperaturen beständig sind, sowie deren' Erprobung erübrigt sich.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Spülmedium bis unter 0 0C
Form 5729 7.78
1300Λ5/0457
gekühlt. Auf diese Weise kann eine offene Gebirgsstrecke soweit abgekühlt werden, daß das Wasser bergfeuchter Sedimente des das Bohrloch umgebenden Gebirges gefriert. Dabei wird ein stabiler Frostkörper gebildet, der wasserundurchlässig ist und dem Gebirge eine ausreichende Festigkeit verleiht. Der noch nicht durch Rohre gesicherte Bereich des Bohrloches kann daher provisorisch abgestützt und nicht standfestes Gebirge durch Frostkörperbildung und Frostkörperunterhaltung in standfestes Gebirge überführt werden.
Gefrorene Bergfeuchte erhöht die Stabilität des Gebirges im Vergleich zur Kühlung ohne Frostkörperbildung erheblich. Je stabiler das das Bohrloch umgebende Gebirge ist, desto kleiner kann das spezifische Gewicht des Spülmediums gewählt werden und desto größer ist - wegen der zunehmenden Entlastung der Bohrlochsohle - der Bohrfortschritt.
Mit besonderem Vorteil ist daher das Spülmedium nach einem weiteren Merkmal des Erfindungsgedankens gasförmig. Ein wesentlicher Vorteil dieser Verfahrensweise ist, daß die bereits beschriebene hemmende Wirkung einer Flüssigkeitssäule über der Bohrlochsohle entfällt. Dem Bohrloch wird ein Gas zugeführt, das auf die Bohrlochsohle praktisch keinen Druck ausübt. Folglich kann im Vergleich zu Flüssigkeits-Schwerspülungen ein deutlich höherer Bohrfortschritt erzielt und eine Senkung der Bohrkosten erreicht werden. Ohne den Stützdruck auf die Bohrlochwand entfallen zugleich alle Probleme, die sich bei den Schwerspülungen aus hydraulischen Ungleichgewichten in längeren, offenen Bohrstrecken ergeben. Bei der Verwendung von Schwerspülungen konnte bisher der Fall eintreten, daß in einer Tiefe ein bestimmter Spüldruck aufrechterhalten werden mußte, der in einer anderen Tiefe zu groß gewesen wäre, da er zu einem Aufbrechen des Gebirges geführt hätte. In solchen
Form. 5729 7.78
130045/0457
Situationen war eine zusätzliche Rohrfahrt notwendig. Da erfindungsgemäß kein Druck auf die Bohrlochwand ausgeübt wird, sind zusätzliche Rohrfahrten nicht mehr erforderlich. Dadurch sinken die Kosten für die Verrohrung und Spülung.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aufgrund der intensiven Kühlung des Bohrers und des Bohrens in kalter Umgebung: Wegen der geringeren Materialabnutzung ergibt sich eine längere Standzeit als in der sonst mit wachsender Tiefe zunehmend warmen Umgebung. Das bedeutet, daß ein Bohrwerkzeug länger technisch wirkungsvoll und wirtschaftlich eingesetzt werden kann. Eine bessere Materialnutzung sowie weniger round trips, d.h. Ein- und Ausbau der Bohrgarnitur mit Wechsel des Bohrwerkzeuges, sind die Folgen.
Bei gasförmigen Spülungen ist es wesentlich, daß das Spülmedium ausreichend tief gekühlt ist, damit in einer offenen Gebirgsstrecke rasch ein tragender Mantel entsteht. Die Bildungsgeschwindigkeit und auch die Tragfähigkeit des Gebirgsmantels hängen unter anderem von den thermischen Eigenschaften des Gebirges, z.B. von der Wärmeleitfähigkeit, der Wärmekapazität oder dem Temperaturgradienten ab. Die Bildungsgeschwindigkeit legt ihrerseits die Bohrgeschwindigkeit fest. Es ist daher vcn Vorteil, wenn eine, möglichst hohe Bildungsgeschwindigkeit erzielt werden kann.
Zu diesem Zweck wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Spülmedium ein verflüssigtes Gas verwendet, das im Wärmetausch mit dem das Bohrloch umgebenden Gebirge und/oder dem Bohrwerkzeug wenigstens teilweise verdampft.
Form. 5729 7.78
130045/0457
Ι Besonders in größeren Tiefen oder heißen Formationen ist diese Ausgestaltung zweckmäßig. Dem Gebirge kann zusätzlich eine der Verdampfungswärme des verflüssigten Gases entsprechende Wärmemenge entzogen werden, so daß das Gebirge und die Feuchte der durchteuften Schichten besonders rasch abgekühlt bzw. zum Gefrieren gebracht wird. Entsprechend schnell wird ein standfester Frostkörper um das Bohrloch geschaffen. Wird dem ungesicherten Bereich des Bohrloches ein verflüssigtes Gas zugeführt, kann wesentlich mehr Wärme abgeführt und - beispielsweise das Bohrwerkzeug - besser gekühlt werden.
Hierbei ist es nicht erforderlich und auch nicht unter allen Umständen zu verwirklichen, daß das verflüssigte Gas vollständig verdampft. Wesentlich ist allein, daß die Spülung die nötige Kältemenge vor Ort bringt, dort dem Gebirge genug Wärme entzieht und danach noch in der Lage ist, sowohl das Bohrklein zutage zu bringen, als auch den gehörigen Kühlzustand in den schon erbohrten Strecken aufrecht zuerhalten.
Mit Vorteil wird das gekühlte Spülmedium nach einem anderen Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens in den Bereich der Bohrlochsohle geleitet. Das das Gebirge kühlende Medium erreicht die Bohrlochsohle mit einer sehr tiefen Temperatur. Dadurch wird eine gründliche Kühlung des Bohrwerkzeuges und des Gebirges im Bohrsohlenbereich begünstigt. Leitet man insbesondere ein verflüssigtes Gas in den Bereich der Bohrlochsohle, wird die frische Bohrlochsohle intensiv abgeschreckt und kann leicht durch ein mechanisch angreifendes Bohrwerkzeug abgetragen werden. Der im Wärmekontakt mit dem Gebirge gebildete Dampf reißt das Bohrklein von der Sohle fort und strömt durch den Ringraum zwischen Bohrwerkzeug und Bohrlochwand zutage. Bedingt durch die mit der Phasenumwandlung verbundene Volumenvergrößerung ergibt sich
Form. 5729 7.7B
13004 5-/0467
_ 9 —
eine hohe Strömungsgeschwindigkeit. Auf dem Weg zwischen Bohrlochsohle und Erdoberfläche nimmt der Dampf.weitere Wärme auf und erhält so die schon gebildeten Teile des
Frostmantels bis zum Einbringen einer Verrohrung aufrecht. 5
In einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Spülmedium über eine eigene Leitung, die wärmeisoliert sein kann, in den Bereich der offenen Gebirgsstrecke des Bohrloches geleitet. Mit Vorteil kann das Leitungsende in jeder beliebigen, von über Tage aus einstellbaren Höhe gehalten werden, so daß das Spülmedium jedem Bereich des Bohrloches zugeführt werden kann.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es besonders zweckmäßig, wenn das Spülmedium, z.B. bei einem Drehbohrverfahren, durch einen Strömungsquerschnitt innerhalb des Gestänges, über das das Bohrwerkzeug von einem über Tage stehenden Antrieb gedreht wird, und durch das Bohrwerkzeug zur Bohrlochsohle geleitet und außerhalb des Gestänges zurückgeführt wird. Es entfällt dabei die Notwendigkeit, eine weitere Leitung für die Zufuhr des kühlenden Spülmediums vorzusehen. Insbesondere bei der Verwendung verflüssigter, tiefsiedender Gase ist es von Vorteil, das Gestänge gegen Wärmeeintrag wenigstens teilweise
zu isolieren.
Eine besonders effektive Kühlung des Bohrwerkzeuges und eine gleichmäßige Verteilung des kühlenden Spülmediums im Bohrloch wird erzielt, wenn das Gas nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens über mehrere öffnungen im Bohrwerkzeug in den Bereich der Bohrlochsohle geleitet wird.
Aufgrund der physikalischen Eigenschaften und der relativ geringen Kosten eignen sich Stickstoff und Kohlendioxid
Form. 5729 7.78
130045/0457
besonders für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei ist zu beachten, daß Kohlendioxid unter Druck gehalten werden muß, und daher ein Bohrgestänge bzw. eine Zufuhrleitung mit Druckhaltung erforderlich ist.
Zusammenfassend ist festzustellen, daß das erfindungsgemäße Verfahren eine Steigerung des Bruttobohrschrittes ermöglicht. Zur Ermittlung des größtmöglichen Bohrfortschrittes gilt es, die Werte für das spezifische Gewicht und die Temperatur der Kaltspülung zu optimieren. Die Einstellung beider diktieren das Gebirge (hauptsächlich durch Eigenstabilität und Bildungsgeschwindigkeit des Tragmantels) und das Temperaturverhalten des Bohrsystems (in erster Linie Bohrgarnitur und Spülungen). Der Bereich der vom erfindungsgemäßen Verfahren umfaßten Spülungen erstreckt sich daher von Spülungen, deren Gewicht wesentlich kleiner als das konventioneller Spülungen ist und deren Temperatur stark abgesenkt ist,.bis hin zu Spülungen mit mäßig abgesenkten Temperaturen und entsprechend hohem Gewicht, das jedoch stets kleiner als das konventioneller Spülungen ist.
Findet eine Spülung mit stark herabgesetzter Temperäitur Anwendung, so kann diese, wie beschrieben, im Vergleich zu bisherigen Spülungen Untergewicht besitzen. Derartige Spülungen steuern nur noch einen Teil der nötigen Stützkräfte bei. Im übrigen trägt sich das Gebirge mit Hilfe des gekühlten Bohrlochmantels selbst. Hierbei versteht sich zweierlei von selbst:
a) Jede Kaltspülung muß bei der Arbeitstemperatur (= Zirkulationstemperatur) möglichst günstige Spülungswerte aufweisen, darf aber bei den Ruhetemperaturen bestimmte Mindesteigenschaften nicht verlieren. Kalte, flüssige Spülungen z.B. erwärmen sich bei längerem Stillstand;
Form. 5729 7.78
130045/0457
im Grenzfall bis auf die Ruhetemperatur des Gebirges.
Dann dürfen sie vor allem nicht "brechen", d.h. die inkorporierte Gelstärke nicht verlieren, weil sonst das in der Spülung befindliche Bohrklein sedimentiert und die Bohrgarnitur blockiert. Wäßrige Kaltspülungen sollen so konditioniert sein, daß sie eine begrenzte Zeitlang (beispielsweise etwa 8 d) wenigstens bis 200 0C temperaturbeständig bleiben.
b.) die kombinierte Stabilität muß mindestens über planmäßige Pausen (Meißelwechsel, Messungen, Rohreinbau und Zementation) hinweg erhalten bleiben oder sich erhalten lassen.
Die Vorteile dieses Verfahrens lassen eine nennenswerte Senkung der Kosten tiefer und übertiefer Bohrungen zu. Der Einsatz des vorgeschlagenen Verfahrens dürfte besonders bei der Suche nach (Erdöl oder) Erdgas interessant sein. Da in vielen Ländern, z.B. im Gebiet der Bundesrepublik, das Deckgebirge bis rund 3.000 m Tiefe inzwischen so gründlich durchforscht ist, daß dort nennenswerte Funde kaum noch zu gewärtigen sind, muß mehr und mehr in tiefe und übertiefe Bereiche gebohrt werden, wenn die Versorgung auf der heutigen Höhe gehalten oder gar noch ausgeweitet werden soll. Ein anderes Einsatzgebiet dürfte in der Gewinnung von Erdwärme liegen. Wenn diese Alternative den Energiehaushalt fühlbar entlasten soll, muß in tiefem Heißgestein Aufschluß getrieben werden, da die wenigen flachen Vorkommen oder Thermalquellen keinen ins Gewicht fallenden Beitrag liefern. Die Bohrkosten herkömmlicher Verfahren würden jedoch derartige Vorhaben von vornherein unrentabel machen.
Im folgenden soll anhand einer schematischen Skizze ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Verfahrensweise geschildert werden:
Form. 5729 7.73
130045/0457
Es zeigen:
Figur 1 eine nach dem Drehbohrverfahren arbeitende Vorrichtung, die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist;
Figur 2 einige Temperaturfelder.
Nach Figur 1 wird mit einem Bohrwerkzeug/ das über ein Gestange 3 und eine Schwerstange 4 von einem nicht dargestellten Antrieb über einen Drehtisch 5 angetrieben wird, ein Bohrloch 1 abgeteuft.Ebenfalls nicht dargestellt sind ein Großteil des Bohrturms 6 sowie Vorrichtungen zum Ausbau des Bohrgestänges. Am Bohrlochkopf wird ein Preventer montiert, sobald die erste Rohrfahrt 7, die Ankerrohrfahrt, mit Zement 9 hinterfüllt ist. In der Skizze ist eine weitere Rohrfahrt 10 dargestellt, die ebenfalls mit Zement hinterfüllt ist- und durch die' die dritte Stufe abgeteuft wird. Im Ausführungsbeispiel soll die Bohrlochwand mit Hilfe von flüssigem Stickstoff gekühlt und im umliegenden Gebirge, d.h. in dem Bereich 17 um das Bohrloch, der sich vom unteren Ende 20 in der Zementierung der zweiten Rohrfahrt 10 bis zur Bohrlochsohle 21. erstreckt ein ringförmiger Frostkörper gebildet werden (gestrichelt gezeichneter Bereich). Hierzu wird flüssiger Stickstoff aus einem von einer Wärmeisolierung 12 umgebenen, über Tage aufgestellten Vorratstank 11 über ein Ventil 13 und eine Entnahmeleitung 14 entnommen und einem Übergabekopf 15 zugeleitet. Der Ubergabekopf hat die Aufgabe, Stickstoff in flüssiger Form in das Doppelwand-Bohrcrestänge 3, das als Vakuum isoliertes Flüssiq-Stickstoff-Fallrohr ausgebildet sein soll, einzuleiten. Ist der Wärmeinhalt des . Zufuhrsystems abgeführt, gelangt flüssiger Stickstoff über mehrere Öffnungen im Bohrwerkzeug 2 zur Bohrlochsohle 21 bzw. zu der der Bohrlochsohle benachbarten
Form. 5729 7.78
130045/0457
Bohrlochwand 1. Im direkten Wärmekontakt mit dem umgebenden Gebirge verdampft der flüssige Stickstoff und bringt selbst bei hohen Temperaturen des Gebirges - den Wassergehalt der Sedimente zum Gefrieren. Der verdampfte Stickstoff strömt mit hoher Geschwindigkeit in den Raum zwischen den Schwerstang-en 4 und der Bohrlochwand 1 , wobei Bohrklein von der Bohrlochsohle weggerissen und vom dampfförmigen Stickstoff emporgetragen wird. Im weiteren Verlauf entzieht der zwar dampfförmige aber sehr kalte Stickstoff dem Gebirge oberhalb der Bohrlochsohle 21, in dem bereits ein Frostkörper gebildet worden ist, Wärme und erhält somit den schon gebildeten Frostkörper aufrecht. Anschließend durchströmt der Stickstoff den Bereich der beiden Rohrfahrten und tritt über eine Austragleitung 18 in die Atmosphäre aus. Mitgetragenes Bohrklein wird in Grube 19 aufgefangen. Sobald die gewünschte Tiefe der dritten Stufe erreicht ist, kann die Kühlung eingestellt und die dritte Rohrfahrt eingebracht und zementiert werden. Die einzelnen Stufen sind beim erfindungsgemäßen Verfahren wesentlich länger als bei herkömmlichen Verfahren. Daher kann eine Bohrung bestimmter Tiefe mit dem vorgeschlagenen Verfahren mit weniger Rohrfahrten niedergebracht werden.
Bei Kaltspülungen werden mit Vorteil Vorort-Antriebe verwendet. Daher ist im Ausführungsbeispiel der Figur 1 die Anordnung eines Vorort-Antriebes 22 angedeutet. Derartige Antriebe werden über der eigentlichen Bohrgarnitur (= Schwerstange + Meißel) angeordnet, und nur noch dieser ^ Teil wird in Rotation versetzt. Das Bohrgestänge darüber ruht und hat hauptsächlich nur das Rückdrehmoment aufzunehmen. Der Drehtisch entfällt nicht, weil die Erfahrung lehrt, daß es gelegentlich von Nutzen ist, das Gestänge
langsam mit zu bewegen.
35
Form. 5729 7.78
130045/0457
In Figur 1 sind einige Temperaturfelder umlaufender Spülungen bei einer Tiefe bis 1O km und einem Temperaturgradienten von 37 °/km dargestellt. Im einzelnen sind folgende Verfahrensweisen dargestellt:
1. Geringe Spülraten und natürlich Rückkühlung über Tage.
2.. Große Spülraten und natürliche Rückkühlung über Tage.
3. Große Spülraten und künstliche Rückkühlung über Tage auf 10 0C Einlauftemperatur.
4. Große Spülraten und künstliche Rückkühlung über Tage auf -100 0C Einlauftemperatur.
Form. 5729 7.78
130045/0457
Leerseite

Claims (6)

(G 102) . ■ G 80/27 Hm/bd 2.5.1980 10 Patentansprüche
1. Bohrverfahren, bei dem ein Spülmedium durch das Bohrloch geleitet, in Wärmetausch mit dem Gebirge und/oder dem Bohrwerkzeug gebracht und aus dem Bohrloch abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium vor dem Einleiten in das Bohrloch auf eine Temperatur unterhalb der Temperatur gekühlt wird, die sich bei einem im Kreislauf geführten Spülmedium nach dem Austritt aus dem Bohrloch beim Wärmetausch mit der Umgebung einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium auf eine Temperatur unter 0 0C gekühlt wird. ·
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium gasförmig ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Spülmedium ein verflüssigtes Gas verwendet wird, das im Wärmetausch mit dem das Bohrloch umgebenden Gebirge und/oder dem Bohrwerkzeug wenigstens teilweise verdampft.
Form. 5729 7.7B
130045/0-457
1 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als verflüssigtes Gas Stickstoff oder Kohlendioxid verwendet wird.
5
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Spülmedium über eine eigene Leitung in den unverrohrten Bereich des Bohrloches geleitet wird.
Form. 5729 7.78
130045/0457
DE19803017122 1980-05-03 1980-05-03 Bohrverfahren Withdrawn DE3017122A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803017122 DE3017122A1 (de) 1980-05-03 1980-05-03 Bohrverfahren
GB8109916A GB2075089B (en) 1980-05-03 1981-03-30 Drilling method
NO811485A NO811485L (no) 1980-05-03 1981-04-30 Fremgangsmaate ved boring.
NL8102171A NL8102171A (nl) 1980-05-03 1981-05-01 Boormethode.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19803017122 DE3017122A1 (de) 1980-05-03 1980-05-03 Bohrverfahren

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3017122A1 true DE3017122A1 (de) 1981-11-05

Family

ID=6101614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19803017122 Withdrawn DE3017122A1 (de) 1980-05-03 1980-05-03 Bohrverfahren

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE3017122A1 (de)
GB (1) GB2075089B (de)
NL (1) NL8102171A (de)
NO (1) NO811485L (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19534173A1 (de) * 1995-09-14 1997-03-20 Linde Ag Bohrverfahren
DE19810713A1 (de) * 1998-03-12 1999-09-16 Wolfgang Steiner Kernbohrvorrichtung, Vorrichtung zum Einstecken in ein Kronenrohr und Verfahren zur Kühlung einer Bohrstelle

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4228542C1 (de) * 1992-08-27 1994-05-11 Keller Grundbau Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Verdichten von Deponien mittels des Tiefenrüttelns
DE4234112C1 (de) * 1992-10-09 1993-10-14 Keller Grundbau Gmbh Verfahren zur Gewinnung von Deponieraum durch Müllstopfverdichtung
FR2804492B1 (fr) * 2000-02-02 2002-06-07 Carboxyque Francaise Procede de lubrification mettant en oeuvre du dioxyde de carbone liquide
CN104929513A (zh) * 2014-03-21 2015-09-23 中国石油化工集团公司 微波辅助破岩气体钻井装备及气体钻井井壁冻结方法
CN104110221B (zh) * 2014-06-23 2016-04-06 中国矿业大学(北京) 一种在冻土中快速成孔设备及其施工方法
CN105507811A (zh) * 2014-09-27 2016-04-20 中国石油化工集团公司 一种气体钻井过程中地层出水的冻结处理方法
CN110685593B (zh) * 2019-09-09 2024-08-30 中国地质大学(武汉) 一种煤层激光定向钻进双气循环供气装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19534173A1 (de) * 1995-09-14 1997-03-20 Linde Ag Bohrverfahren
DE19810713A1 (de) * 1998-03-12 1999-09-16 Wolfgang Steiner Kernbohrvorrichtung, Vorrichtung zum Einstecken in ein Kronenrohr und Verfahren zur Kühlung einer Bohrstelle
DE19810713C2 (de) * 1998-03-12 2001-02-08 Wolfgang Steiner Kernbohrvorrichtung, Vorrichtung zum Einstecken in ein Kronenrohr und Verfahren zur Kühlung einer Bohrstelle

Also Published As

Publication number Publication date
GB2075089A (en) 1981-11-11
GB2075089B (en) 1984-05-23
NO811485L (no) 1981-11-04
NL8102171A (nl) 1981-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0077943B1 (de) Verfahren zur Erstellung eines Tunnels
DE2113341C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ausbeutung von Erdwärme-Energiequellen
EP1468226B1 (de) W rmequellen- oder w rmesenken-anlage mit thermischer e rdankopplung
CH677698A5 (de)
DE202021004372U1 (de) Kühlung für Geothermiebohrung
DE3017122A1 (de) Bohrverfahren
EP1999759A2 (de) Verfahren und vorrichtung zur endlagerung und sicheren betreibung von kernkraftwerken
DE4329269C2 (de) Verfahren zum Einbringen einer Erdsonde und eine Erdsonde
DE4437124C2 (de) Verwendung einer Sonde aus einer unten geschlossenen Doppelrohrtour
RU2454506C2 (ru) Охлаждающее устройство для температурной стабилизации многолетнемерзлых грунтов и способ монтажа такого устройства
DE69122693T2 (de) Vorrichtung zum schutz der bohrung vor korrosion oder ablagerungen, hervorgerufen durch das geförderte produkt oder in der bohrung vorhandene produkte
DE4115431C2 (de)
DE2808687A1 (de) Verfahren und anlage zum niederbringen von bohrloechern
DE3112291A1 (de) "vorrichtung zum bodengefrieren"
DE3524253C1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Schachtes, insbesondere für den Bergbau
EP0444170B1 (de) Verfahren zur allgemeinen erdwärmenutzung und mineralgewinnung in der zone of weakness (in tiefen von 13-30 km)
DE3703534C2 (de)
DE329896C (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abteufen von Schaechten, insbesondere durch wasserfuehrende Schichten
DE1271733B (de) Erdbehaelter zum Lagern verfluessigter Gase bei tiefen Temperaturen und Verfahren zum Herstellen solcher Behaelter
DE2052184A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Tiefgründungskörpers
WO2005073508A1 (de) Verfahren zum herstellen von tiefbohrungen in geo­logischen strukturen
DE1533791C (de) Verfahren zum Errichten einer unterirdischen Lagerzelle mit gefrorenen Wandungen für verflüssigtes Gas
DE2903581A1 (de) Verbessertes verfahren fuer sichere und unterirdische lagerung von kryogenen produkten und entsprechende lageranlagen
DE1018815B (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bohrloechern
WO2022117579A1 (de) Untertägiges eisspeichersystem in grundwasserleitern und grundwassergeringleitern zur wärmeversorgung

Legal Events

Date Code Title Description
8141 Disposal/no request for examination