Bohrspülungen (auch Bohrschlamm oder englisch drilling mud) sind Flüssigkeiten, die bei Bohrungen durch das Bohrloch gepumpt werden. Es gibt drei Grundarten von Bohrspülungen, die flüssigen, gasförmigen sowie pneumatischen Bohrspülungen. Bei den flüssigen wird zwischen wasserbasierten und ölbasierten Bohrspülungen unterschieden. Bei den pneumatischen wird unterschieden zwischen einphasigen und zweiphasigen Bohrschlämmen. Für die einphasigen werden z. B. Luft oder Stickstoff verwendet. Bei den zweiphasigen kommen Nebel und Schaum zum Einsatz.

AufgabenBearbeiten

Eine Bohrspülung ist in der Regel ein Bentonit-Wasser-Gemisch, welches mittels hochtouriger Spezialmischer zu einer Suspension aufbereitet wird. Zur gezielten Steuerung der rheologischen Eigenschaften werden der Suspension auch Hilfsmittel, meist Polymere, zugegeben. Zur Erhöhung der Dichte kann Bentonit durch Schwerspat (Bariumsulfat) ersetzt werden. Die chemische Zusammensetzung einer Bohrspülung soll die Korrosion des Bohrwerkgestänges und Bohrwerkzeuges verringern, die durch die oft salzhaltigen Formationswässer hervorgerufen wird.

Bohrspülungen dienen im Wesentlichen zur Stabilisierung eines Bohrloches, dem Reinigen der Bohrlochsohle und zum Austrag des erbohrten Bodenmaterials (Bohrklein). Darüber hinaus reduzieren sie die benötigte Antriebsleistung sowie die Erhitzung von Bohrwerkzeug und Bohrgestänge durch Reibungswärme, indem sie Bohrmeißel und Gestänge schmieren und kühlen.[1] Schwingungen des rotierenden Bohrgestänges werden gedämpft.[2][3]

Eine wichtige Aufgabe erfüllt die Spülung bei der Ermittlung von Zuflüssen (Öl, Gas und Wasser) aus dem erbohrten Gesteinsverband sowie der Beherrschung der Formationsdrücke. Die Dichte der Bohrspülung wird dabei auf die Bohrtiefe und die erwartenden Formationsdrücke ausgelegt. Wenn der von der Dichte der Bohrspülung abhängige hydrostatische Druck der Bohrsäule (Spülungsdruck) kleiner ist als der Formationsdruck des in der Tiefe erbohrten Gesteins, kann es zu Gas- oder Flüssigkeitszutritten in das Bohrloch und zu Eruptionen von Bohrlochflüssigkeiten und Gasen, Ölen oder Wasser (Blowout) kommen. Ist der Spülungsdruck dagegen zu hoch, kann das umliegende Gestein aufgerissen und Spülung ins Gestein verpresst werden (Fracking). Diese Spülungsverluste sind ebenfalls zu vermeiden, da sie zu Bohrlochinstabilitäten führen können.[4] Durch Zusätze zu Bohrspülungen können Formationsschädigungen verhindert werden,[5] indem sie einen guten Filterkuchen aufbauen oder z. B. eine Absorption von Filtrat durch die Formation verhindern.

SpülungskreislaufBearbeiten

Aus den Spülungtanks wird die Bohrspülung von den Spülpumpen angesaugt und von diesen mit hohem Druck durch das Bohrgestänge befördert. Sollte ein Untertagebohrmotor im Gestänge montiert sein, wird dieser teilweise durch die Spülung angetrieben. Am Bohrmeißel tritt die Spülung dann mit hoher Geschwindigkeit aus und trägt das Bohrklein durch den Ringraum an die Oberfläche. An der Oberfläche wird die Bohrspülung durch diverse Systeme – wie z. B.: Schüttelsieb, Desander (Entsandung), Desilter (Entschlammung), Degasser (Entgasung) sowie Dekanter (Separierung)[6] – aufbereitet und tritt wieder in die Spülungstanks ein.

SpülungszusätzeBearbeiten

Siehe auchBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Hans-Joachim Bayer, HDD-Praxis Handbuch : Begriffe und Bandbreite des HDD, HDD-Maschinen und Zubehör, Praxisberichte, HDD-Marktpartner, Essen : Vulkan-Verl., 2005, S. 17
  2. Glossar zu Bohrspülung auf Heidelbergcement.com
  3. Das Verfahren@1@2Vorlage:Toter Link/www.stadt-zuerich.ch (Seite nicht mehr abrufbar, Suche in Webarchiven Info: Der Link wurde automatisch als defekt markiert. Bitte prüfe den Link gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis. auf Stadt-Zürich.ch
  4. Peter Hatzsch: Tiefbohrtechnik, Enke, Stuttgart 1991, ISBN 3-432-99511-3, S. 59–61
  5. https://kipdf.com/praxis-der-hydraulischen-bohrlochbehandlung-fr-konventionelle-speichergesteine-v_5ab4920d1723dd389ca4a9f5.html
  6. https://www.flottweg.com/de/anwendungen/industrie-mineraloel/bohrschlamm/