Erweiterungs- und Entwicklungsrichtung des Schlammmotors

1. Überblick

Der Schlammmotor ist ein dynamisches Bohrwerkzeug mit Verdrängungsprinzip, das durch Bohrflüssigkeit angetrieben wird und deren Druckenergie in mechanische Energie umwandelt. Wenn die von der Schlammpumpe geförderte Spülflüssigkeit durch das Bypassventil in den Motor strömt, entsteht am Ein- und Auslass ein Druckunterschied. Der Rotor rotiert um die Statorachse, und Drehzahl und Drehmoment werden über die Universalwelle und die Antriebswelle auf den Bohrer übertragen, um den Bohrvorgang zu ermöglichen.

Als Motor im Ölbohrbetrieb spielen Schlammmotoren eine entscheidende Rolle. Ihr Einsatz ermöglicht höhere Bohrgeschwindigkeiten, weniger Bohrvorgänge, präzises Anbohren der Zielschicht und kürzere Einstellzeiten. Mit der Weiterentwicklung der Bohrtechnologie wurden sukzessive Messsysteme in Bohrmeißelnähe, Echtzeit-Überwachungssysteme für den Schlammmotorstatus, selbstantreibende Schlammmotoren und auf Schlammmotoren basierende Drehsteuerungssysteme entwickelt. Dadurch konnten die Funktionen von Schlammmotoren erweitert und ihre Leistungsfähigkeit gesteigert werden.

2. Schlammmotor-Typ nahe am Bohrmeißel-Messsystem

Das System zur Messung der Bohrmeißelnähe erfasst Neigung, Temperatur, Gammastrahlung und Drehzahl in unmittelbarer Nähe des Bohrmeißels und kann zur Erfassung von Bohrmeißelgewicht, Drehmoment und weiteren Parametern erweitert werden. Die herkömmliche Messeinheit befindet sich zwischen Bohrmeißel und Bohrlochmotor. Die Messdaten werden mittels drahtloser Kurzpass-Technologie an den Empfangsanschluss des Bohrlochantriebs (MWD) am oberen Ende des Bohrlochmotors übertragen und anschließend zur Auswertung an die Bohrlochsohle weitergeleitet.

Das Bohrlochmesssystem des Schlammmotors verfügt über im Stator des Schlammmotors integrierte Gamma- und Abweichungsmesseinheiten und nutzt FSK-Einzelbus-Kommunikation zur Datenübertragung mit dem MWD, was die Kommunikationszuverlässigkeit deutlich erhöht. Da sich zwischen Schlammmotor und Bohrmeißel kein Bohrgestänge befindet, wird die Gebirgsneigung des Bohrwerkzeugs nicht beeinflusst, wodurch das Risiko eines Werkzeugbruchs reduziert und die Bohrsicherheit erhöht wird. Das Bohrlochmesssystem integriert die Doppelfunktion des dynamischen Bohrens und der Bohrlochmessung, ohne die Länge des ursprünglichen Schlammmotors zu verändern. Dadurch verfügt der Schlammmotor über zwei „Augen“, die die Bohrarbeiten mit Energie versorgen und die Bohrrichtung anzeigen.

3. Selbstelektrische Schlammmotortechnologie

Der selbstelektrische Schlammmotor nutzt die Rotation des Schlammmotorrotors, wobei die Rotorumdrehung über eine flexible Wellen- oder Gabelstruktur eliminiert und anschließend mit dem Generator verbunden wird, um Strom zu erzeugen. Dadurch kann er das drahtlose MWD-Bohrmesssystem und das Schlammmotor-Messsystem in der Nähe des Bohrers mit Strom versorgen und somit die durch den Einsatz von Batterien verursachten Abfälle und Umweltverschmutzungen lösen.

4. Echtzeit-Überwachungssystem für den Status der Schlammmotoren

Ein Echtzeit-Überwachungssystem überwacht den Status des Schlammmotors. Sensoren werden an potenziell ausfallgefährdeten Stellen des Schlammmotors installiert, beispielsweise Dehnungsmessstreifen am Gewinde des oberen Endes der Absturzsicherung, um lockere Gewindeverbindungen zu erkennen. Zusätzlich erfasst die Zeitmessung am Rotor des Schlammmotors dessen Gesamtbetriebszeit unter Tage. Nach Ablauf dieser Zeit muss der Schlammmotor rechtzeitig ausgetauscht werden. Gleichzeitig ist ein Drehzahlsensor am Rotor und ein Drehmoment- und Drucksensor am Getriebe angebracht, um den Betriebszustand des Schlammmotors in Echtzeit zu überwachen. So erhält die Bohrleitung Einblick in den Betriebszustand des Schlammmotors unter Tage und kann Daten für die Optimierung des Schlammmotors und des Bohrprozesses gewinnen.