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Development of a Novel, Intelligent Down the Hole Disconnect Tool

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Intelligente Lösungen für kostenwirksame Erdölbohrungen

Betreiber von Ölbohrgeräten könnten die Effizienz der Betriebsabläufe um einiges verbessern und Kosten einsparen, wenn sie bestimmte Bohrteile wirkungsvoller reinigen und lösen könnten.

Industrielle Technologien
Energie

Ein vom EU-finanzierten I-DISC-Projekt erreichter Durchbruch verspricht nun den Betreibern Betriebskosteneinsparungen in Millionenhöhe. Bei einem neuen autonomen intelligenten System zum Lösen setzt man elektronische Sensoren und einen Bohrlochprozess ein, um zu erkennen, ob Bohrteile im Bohrloch steckengeblieben sind. Spezielle Systeme gestatten es dann dem Bediener, das Lösen mittels einer motorisierten Kupplungsbaugruppe zu veranlassen. „Das Projekt muss nun mit Hilfe von Investitionen und der Akzeptanz des neuen Systems durch die Betreiber kommerzialisiert werden“, erklärt der Projektkoordinator Andy Ollerenshaw von Cutting & Wear Resistant Developments im Vereinigten Königreich. „Die Einsparungen, die bei Einsatz dieses Systems im Vergleich zu konventionellen Lösemethoden erzielt werden könnten, bewegen sich im Bereich von Millionen Dollar. Im Endeffekt könnte dieses Projekt dazu führen, dass schwierige Bohrlöcher weniger teuer auszubeuten sind, und dass das Risiko steckenbleibender Bohrausrüstungsteile gemindert wird.“ Ein herausforderndes Arbeitsumfeld Das Bohren einer Ölquelle ist eine vielschichtige technische Aufgabe, die Wissen aus dem Spektrum der Geowissenschaften, hochmoderne Materialien und kreatives Denken erfordert. „Das funktionale Ende der Bohrmaschine ist die Bohrgarnitur (Bottom Hole Assembly, BHA), die aus den Bohrwerkzeugen und dem Bohrmeißel besteht,“ erläutert Ollerenshaw. Die Bohrwerkzeuge in der Bohrgarnitur erlauben dem Bediener, den Bohrkopf von der Oberfläche zu einem vorher ausgewählten Ziel zu navigieren, das in Abhängigkeit von dem unter Tage befindlichen Ziel mehr als 10 km von der Oberfläche entfernt und in einer Tiefe von 5 km sein kann. Die BHA beinhaltet außerdem Instrumente, die kontinuierlich den Gesteinstyp und die eingeschlossenen Fluide (Gas, Öl, Wasser) messen und diese Daten in Echtzeit an die Oberfläche übertragen. Beim Bohren eines Bohrlochs zu einem bestimmten Punkt oder Ziel viele Kilometer unterhalb der Oberfläche gilt viele Herausforderungen zu meistern. Dazu zählen das Treffen des Ziels (zum Beispiel innerhalb eines 50 Meter-Radius), der Umgang mit hohen Drücken und Temperaturen, der Einsturz von instabilem Gestein und das Festfahren der Bohrgarnitur. Letzteres Problem kann durch schlechte Lochreinigung verursacht werden, etwa wenn das ausgebohrte Gestein nicht schnell genug aus dem Loch herausgepumpt und sich rund um die BHA ansammelt, wodurch es nicht aus dem Loch an die Oberfläche gefördert wird. „Das ist ein teures Problem“, sagt Ollerenshaw. „Eine Bohrgarnitur kann bis zu 5 Millionen EUR kosten. Sitzt eine Bohrgarnitur fest, muss das Bohrrohr von der Bohrgarnitur gelöst und an die Oberfläche gebracht werden.“ Zu den gegenwärtig üblichen Verfahren gehört das Verlegen von elektrisch drahtgebundenen Sprengstoffen innerhalb des Bohrrohrs und das so tief wie möglich erfolgende Detonieren derselben, um dann zu versuchen, das Gestängerohr zurückzudrehen oder abzublasen. Dieser Vorgang steckt voller technischer Schwierigkeiten und ist teuer. Intelligente Lösungen Das I-DISC-Projekt sollte eine kostenwirksame Lösung für dieses Problem finden, mit der die Bohrlochreinigung und das Lösen des Bohrgestänges erleichtert werden, wenn die Bohrgarnitur steckenbleibt. „Von Beginn an war klar, dass ein völlig neuer Ansatz erforderlich ist, der mit neuer Technik daherkommt, die auf künstliche Intelligenz, Sensoren und elektronische Prozessabläufe setzt“, bekräftigt Ollerenshaw. Im Rahmen des Projekts konzentrierte man sich auf die Entwicklung von Elektronik und Software, die der schwierigen Umgebung unter Tage mit ihrem hohen Druck, den hohen Temperaturen und starken Schwingungen standhalten. Die Technologie sollte außerdem zuverlässig und in der Lage sein, die betrieblichen Probleme eines unbeabsichtigten Lösens zu bewältigen. Realisiert wurde all das, indem man verschiedene Modi einbezog, die das Werkzeug erkennen muss, bevor es in den nächsten Modus übergeht, bis es letztlich in den Lösemodus gelangt. „Außerdem mussten wir sicherstellen, dass die elektromechanische Kupplung ausreichend stark ist, um die erforderlichen Kräfte auf den Bohrer übertragen zu können, und dennoch die zuverlässige Betätigung gewährleistet, wenn es erforderlich ist“, sagt Ollerenshaw. Endresultat ist eine intelligente Ölbohrungsanwendung, die den Betreibern mehr Kontrolle und die sichere Gewissheit verschafft, dass für den Fall, dass die Bohrgarnitur steckenbleibt, eine praktikable und kosteneffiziente Lösung zur Hand ist.

Schlüsselbegriffe

I-DISC, Öl, Bohrgerät, BHA, bohren, Technologie, Technik, künstliche Intelligenz, Gas, Wasser

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