Bohrerarten

1. Dreikegelbohrer:

Rollmeißel (oder Rotationskegelmeißel) besitzen Schneidelemente, die auf Kegeln angeordnet sind, welche sich mit dem Meißelkörper um ihre Achse drehen. Ein Meißel kann 1, 2, 3, 4, 5 oder 6 Kegel aufweisen. Am häufigsten werden jedoch Dreikegelmeißel eingesetzt. Weltweit werden rund 95 % der Öl- und Gasbohrungen mit Rollmeißeln, insbesondere Dreikegelmeißeln, durchgeführt. In weichen Gesteinsformationen sind die Zähne länger und weiter auseinander. Bei härteren Gesteinen verringern sich Zahngröße und Zahnabstand.

• Einzelkegel-BitsDieser Bohrmeißeltyp rotiert um seine Achse und wird hauptsächlich beim Richtbohren eingesetzt. Er findet Anwendung in Drehbohranlagen für geklüftete, abrasive, mittelharte und schräge Gesteinsformationen. Einkegelbohrmeißel minimieren das Risiko von Bohrlochabweichungen.
• Zweikegel-BitsHauptsächlich verwendet in weichen Gesteinsformationen und beim Richtbohren.
• Tri-Cone BitsDreikegelmeißel sind der am häufigsten verwendete Meißeltyp und kommen bei den meisten Bohrarbeiten weltweit zum Einsatz.

Dreikegelbohrer lassen sich in zwei Kategorien unterteilen:

i. Gefräste Tricone-Bits mit gefrästen Zähnen (MT-Bits):

Frühe MT-Bohrmeißel besaßen zwei Kegel, deren Zähne und Zahnlücken sich während der Rotation nicht berührten. Der Kontakt zwischen den Zähnen benachbarter Kegel sorgt für Selbstreinigung, erhöht die Bohrgeschwindigkeit und erleichtert den Bohrvorgang. Bohrmeißel mit gefrästen Zähnen werden in weichen bis mittelharten Gesteinsformationen eingesetzt.

ii. Hartmetall-Einsatzbohrer (TCI):

Hartmetall-Einsatzbohrkronen (TCI-Bohrkronen), auch als Knopfbohrkronen (z. B. Typ MT) bezeichnet, verfügen über rotierende Kegel. Im Gegensatz zu MT-Bohrkronen werden bei diesen Bohrkronen Hartmetall-Einsätze auf den Kegeln bei extrem hohen Einbautemperaturen aufgebracht. Sie werden für Arbeiten in harten und korrosiven Gesteinsformationen in flachen Untergrundbereichen eingesetzt. In größeren Tiefen weisen Dreikegelbohrkronen eine geringere Leistung auf und ihr Austausch ist zeitaufwändig.

2. Festschneidende Bohrer

Feststehende Meißel sind monolithisch gebaut und besitzen keine beweglichen Teile. Sie verfügen nicht über unabhängig rotierende Kegel, sondern über einen stationären Meißelkörper und einen festen Kopf, der sich zusammen mit dem Bohrgestänge dreht. Der Hauptkörper solcher Meißel besteht aus Stahl oder Wolframkarbid. Stahlmeißel sind stoßfest und widerstandsfähig gegen die auf die Schneidwerkzeuge wirkenden Kräfte, jedoch weniger beständig gegen die Erosion durch Bohrflüssigkeiten. Wolframkarbidmeißel hingegen sind sehr erosionsbeständig, aber weniger stoßfest.

i. Stahlschneidbohrer

Diese Bohrmeißel werden in zwei Kategorien unterteilt: Stahlschneid- und Fischschwanzmeißel sowie Schleppmeißel. Schleppmeißel werden in der Öl- und Gasindustrie zum Bohren in weichen Gesteinsformationen eingesetzt. Sie waren die ersten Meißel, die beim Drehbohren verwendet wurden, wurden aber aufgrund ihrer geringen Effizienz nach und nach durch Kegelmeißel ersetzt. Diese Meißel sind mit Stahlschneidplatten ausgestattet und werden hauptsächlich zum Bohren in weichen Gesteinsformationen verwendet. Ihre Einsatzhäufigkeit ist aufgrund der geringen Effizienz in harten Gesteinsformationen zurückgegangen. Bei hohen Belastungen graben sich die Stahlschneidplatten in die Gesteinsformation ein, und das erhöhte Drehmoment des Bohrgestänges kann zum Bruch des Bohrgestänges und dessen Fall in das Bohrloch führen. Mit diesem Meißeltyp lässt sich der Bohrlochverlauf nur schwer kontrollieren, und er weicht häufig von der Hauptrichtung ab.

ii. Diamantbohrkronen

Bei diesem Bohrmeißeltyp sind Diamantpartikel im Meißelkörper eingebettet. Diamant, das härteste bekannte Material, besteht aus reinem Kohlenstoff. Aufgrund seiner Härte eignen sich diese Meißel besonders für Bohrungen in abrasiven, harten Gesteinsformationen. Im Vergleich zu Wälz- und Stahlmeißeln sind Diamantmeißel weniger empfindlich gegenüber Bohrspülung. Verdünnte Bohrspülung verbessert in der Regel die Meißelleistung und ist wirtschaftlicher.

Diamantbohrkronen bieten zahlreiche Vorteile, darunter eine höhere Bohrgeschwindigkeit in verschiedenen Formationen und Gesteinsschichten, kürzere Bohr- und Bohrzeiten sowie geringerer Verschleiß, kein Bedarf an Ersatzteilen und Eignung für Hochdruckbohrungen und andere besondere Bedingungen.

Klassifizierung von Diamantbohrkronen

• Naturdiamant-Bohrer
• Polykristalline Diamant-Kompaktbohrer (PDC)
• Thermisch stabile polykristalline Bits (TSP)

Polykristalline Diamant-Kompaktbohrer (PDC):

PDC-Bohrmeißel bestehen aus einem Hartmetallkörper mit auf der Oberfläche montierten Schneidwerkzeugen. Diese Bohrmeißel sind mit und ohne Düsen erhältlich. Die Größe der Diamantpartikel im PDC beeinflusst dessen Schlag- und Verschleißfestigkeit. Synthetischer Diamant, der mit Kobalt als Katalysator hergestellt wird, macht PDC weniger hitzebeständig als natürlichen Diamanten. Beim Erhitzen dehnt sich Kobalt aus und kann zu Rissen im Diamanten führen.

• Thermisch stabile polykristalline Bits (TSP):

TSP-Bohrmeißel wurden entwickelt, um die Hitzebeständigkeitsprobleme von PDC-Bohrmeißeln zu beheben. Im Herstellungsprozess wird Kobalt durch Säureauslaugung entfernt oder Siliziumkarbid eingesetzt, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern. Dadurch erzielen TSP-Bohrmeißel in extrem harten Gesteinsformationen eine höhere Leistung als PDC-Bohrmeißel.

• Natürliche Diamantbohrer

Ölbohrkronen

Zweck der BohrungBohrungen sind ein entscheidender Prozess und ein wichtiges Instrument zur Erkundung und Erschließung von Erdöl- und Erdgasvorkommen. In der Erdölgeologie besteht das Hauptziel von Bohrungen darin, Daten über das Untergrundmaterial zu gewinnen. Dies umfasst die Entnahme physikalischer Proben wie Bohrkerne, Mineralkerne, Bohrklein, Flüssigkeiten und Gase aus dem Bohrloch.

Anwendung von Bohrmeißeln in der Erdölindustrie

Als geophysikalischer Messkanal ermöglicht er die Erfassung verschiedener geophysikalischer Daten aus Gesteins- und Mineralformationen im Untergrund. Als künstlicher Kanal erlaubt er die Beobachtung geologischer Untergrundverhältnisse und der unterirdischen Fluiddynamik. Bohrungen werden zur Gewinnung von Erdöl, Erdgas, Grundwasser und geothermischen Ressourcen genutzt.

Die Bohrtechnik wird zur Exploration und Erschließung von Erdöl und Erdgas eingesetzt und umfasst im Wesentlichen Folgendes:

• Bohrlochkonstruktion
• Auswahl von Bohrmeißeln und Bohrflüssigkeiten
• Montage von Bohrwerkzeugen
• Abstimmung der Bohrparameter
• Brunnenabweichungskontrolle
• Behandlung von Bohrflüssigkeiten
• Kernbohrung
• Unfallverhütung und -bewältigung

Die Erdölbohrtechnologie ist durch große Bohrtiefen, hohen Druck, hohe Temperatur und zahlreiche Einflussfaktoren gekennzeichnet.

Arten von Erdölbohrkronen

Aufgrund geologischer und geografischer Gegebenheiten sowie der technischen Anforderungen an die Erdöl- und Erdgasexploration und -förderung lassen sich Bohrungen in zwei Kategorien einteilen: Vertikalbohrungen und Richtbohrungen. Richtbohrungen können weiter in konventionelle Richtbohrungen, Horizontalbohrungen und Bündelbohrungen unterteilt werden.

Zu den Bohrmeißeltypen gehören PDC-Meißel und Tricone-Meißel. PDC-Meißel werden auch häufig bei Standard-Erdölbohrungen eingesetzt und bieten Vorteile wie hohe Effizienz und stabile Leistung.

Erstens lassen sich PDC-Bohrmeißel aufgrund der Materialunterschiede in PDC-Bohrmeißel mit Stahlkörper und PDC-Bohrmeißel mit Matrixkörper unterteilen.

GREAT ist mit hochentwickelter Software zur Optimierung von Bohrparametern ausgestattet. Mithilfe von Computern und Optimierungsmethoden erstellt das System mathematische Modelle und entwickelt Programme nach dem Prinzip der minimalen Kosten. Dabei werden verschiedene steuerbare Faktoren berücksichtigt, die die Bohrgeschwindigkeit beeinflussen (wie Bohrmeißeltyp, Bohrvorschub, Drehzahl, Spülungseigenschaften und hydraulische Faktoren). Diese Modelle dienen der Optimierung und Koordination der Bohrvorgänge und ermöglichen so qualitativ hochwertige, schnelle und kostengünstige Bohrprojekte.

Kernentnahmetechnologie mit Ölbohrkronen

Die Kerngewinnungstechnologie beinhaltet das Bohren von Gesteinsproben (Kernen) aus Zielintervallen in Bohrlöchern gemäß den Konstruktionsvorgaben, um Daten aus erster Hand für die Exploration und Erschließung von Öl- und Gaslagerstätten zu gewinnen.

Gängige Kernbohrwerkzeuge bestehen hauptsächlich aus Diamantkernbohrern, Kernrohren, Kerngreifern und Verbindungsstücken. Beim Kernbohren schneidet der Bohrmeißel das Gestein am Bohrlochgrund kontinuierlich in einer kreisförmigen Bewegung, sodass der gebohrte zylindrische Kern kontinuierlich in das Kernrohr eingeführt werden kann.

Für die besonderen Anforderungen bei extrem lockeren und zerklüfteten Gesteinsformationen stehen spezielle Kernbohrverfahren und -werkzeuge zur Verfügung, darunter gekapselte Kernbohrungen, druckgesteuerte Kernbohrungen und Kernbohrwerkzeuge mit Gummihülse.

Kontakt: Jessie Zhou

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