Gottfried Prikel

Tiefbohrtechnik

• Broschiertes Buch

Produktbeschreibung

Der Erfolg und die Kosten einer Bohrung zum Zweck des Aufschlusses oder der Ausbeute einer Erdöl- bzw. Erdgaslagerstätte hängen nicht nur von der Qualität und Leistung der verfügbaren Bohranlage, sondern auch von der angewendeten Bohrtechnik ab, die den jeweils gegebenen lokalen Verhältnissen angepaßt werden muß. Der Bohrtechniker hat daher folgende Fragen zu ent scheiden: 1. Welche Arbeitsmethoden und Hilfsmittel sind am geeignetsten, um die Bohrung sicher und kostensparend auf die gewünschte Teufe abzustoßen? 2. Wie müssen die produktiven Horizonte durchbohrt und gesichert werden, um eine möglichst wirtschaftliche Ausbeute zu gewährleisten? Als Hilfsmittel zur Erfüllung der ihm gestellten Aufgaben standen dem Bohrtechniker bisher nur die in zahlreichen Fachzeitschriften laufend er scheinenden Veröffentlichungen zur Verfügung, in denen über die beim Ab teufen, Verrohren, Zementieren und bei den sonstigen bei einer Tiefbohrung vorkommenden Arbeiten gemachten Erfahrungen berichtetwird. Das vorliegende Buch will nun die einzelnen Teilgebiete zusammenfassend erläutern und damit ein Leitfaden für in der Praxis stehende Bohrtechniker und für Studierende sein, in dem die wichtigsten Probleme und heute an gewendeten Methoden prinzipiell besprochen werden. Auf diese Weise bildet es eine Ergänzung zu meinem 1957 erschienenen Buch "Tiefbohrgeräte" und gemeinsam mit diesem eine Übersicht über das Gesamtgebiet der Tiefbohrkunde. Selbstverständlich kann und will auch dieses Buch keinesfalls Anspruch darauf erheben, alle vorkommenden Verfahren und dazugehörigen Einrichtungen ohne Ausnahme vollständig zu behandeln.

Produktdetails

• Verlag: Springer / Springer Vienna / Springer, Wien
• Artikelnr. des Verlages: 978-3-7091-3139-8
• Softcover reprint of the original 1st ed. 1959
• Seitenzahl: 432
• Erscheinungstermin: 1. August 2012
• Deutsch
• Abmessung: 244mm x 170mm x 24mm
• Gewicht: 740g
• ISBN-13: 9783709131398
• ISBN-10: 3709131391
• Artikelnr.: 39278169

Inhaltsangabe

I. Einleitung.- II. Der Bohrvorgang beim Rotarybohren.- A. Allgemeines.- B. Für den Bohrfortschritt maßgebende Faktoren.- 1. Art und Charakter des zu durchteufenden Gesteins.- 2. Meißeltypen.- a) Blattmeißel.- b) Rollenmeißel.- ?) Die Rollenverlagerung.- ?) Die Lebensdauer der Rollenzähne.- ?) Die Zahnhöhe.- ?) Der "Chert bit".- ?) Der Zublinmeißel.- 3. Der Bohrlochdurchmesser.- 4. Der Bohrdruck.- a) Allgemeines.- b) Schwerstangen mit übernormalem Durchmesser.- c) Kontrolle des Bohrdruckes.- ?) Gewichtsanzeiger.- ?) Der Hild-Antrieb.- ?) Hydraulische Bohrdruck-Regelung.- ?) Elektrische Bohrdruck-Regelung.- ?) Die Micromatic-Bohrdruck-Regelung.- 5. Die Drehzahl/Min. und ihr Einfluß auf den Bohrfortschritt.- a) Allgemeines.- b) Drehmoment-Anzeigegeräte.- c) Drehmoment-Regelung nach Firma Salzgitter Maschinen-A.G.- 6. Einfluß des hydrostatischen Druckes und der Spülstrahlgeschwindigkeit auf den Bohrfortschritt.- a) Allgemeines.- b) Der Bohrfortschritt, eine Funktion des Bohrdruckes und des hydrostatischen Druckes.- c) Einfluß der Spülstrahlgeschwindigkeit auf den Bohrfortschritt.- ?) Wirkungsgrade verschiedener Düsenformen.- ?) Wirtschaftlichkeit beim Bohren mit Düsenmeißeln.- ?) Spülstrahlrichtung.- ?) Wirkung der Pulsation der Spülpumpe.- 7. Bohrausrüstung, Ausbildungsgrad des Bohrpersonals.- III. Methode zur Beurteilung der Bohrleistung eines Rollenmeißels.- 1. Kostenberechnung.- 2. Anzeigegeräte zur Ermittlung des jeweiligen Bohrfortschrittes.- IV. Beanspruchung des Bohrgestänges.- A. Allgemeines.- B. Beanspruchung während der Bohrarbeit.- 1. Die Normalspannungen.- 2. Die kombinierten Spannungen.- Bestimmung der einzelnen Spannungen.- 3. Die Vergleichsspannung.- Die Beanspruchung des Bohrgestänges ober Tage (Verbindung zurMitnehmerstange).- Die Beanspruchung des Gestänges bei 170 m, wo eine Biegung des Bohrstranges erfolgt.- 4. Verdrillung des Bohrgestänges während der Bohrarbeit.- 5. Vergleich der Verdrillung von Wellen, die in Lagern laufen, mit jener der Bohrgestänge.- 6. Ermittlung des Teufenpunktes, in welchem der Bohrstrang im Bohrloch festsitzt.- V. Das Verbiegen des Bohrstranges im Bohrloch als Folge des Bohrdruckes. Buckeln der Schwerstangen.- Allgemeines.- 1. Der Tangentenpunkt.- Konstanten der Tangentenpunkte.- 2. Der Bohrdruck, der dem Tangentenpunkt entspricht.- 3. Art der Verformung, Lage der Tangentenpunkte.- 4. Spannungen im Strang.- 5. Meißelstellung bei Verformung des Bohrstranges ersten Grades.- 6. Zu wählender Bohrdruck.- VI. Die Ursachen von Brüchen beim Rotary-Bohrgestänge.- A. Allgemeines.- 1. Der Verdrehungsbruch.- 2. Der Bruch durch zu hohe Zugbeanspruchung.- 3. Der Bruch im letzten tragenden Gewinde.- 4. Undichtigkeiten der Gewinde.- 5. Ermüdungsbrüche.- 6. Brüche durch Kerb- bzw. Rißwirkung, Kerbermüdung.- 7. Eigenschaften und Gütegrade des Stahles für Rotary-Bohrgestänge.- 8. Ermüdungsbrüche durch Korrosion.- 9. Abnützung der Gestänge.- 10. Krummes Bohrgestänge.- 11. Eindrücken der Gestänge.- 12. Innere Erosion.- B. Maßnahmen zur Verhütung von Brüchen im Bohrgestänge.- VII. Die Gestängeverbinder, Tool joints, und deren Beanspruchung.- A. Allgemeines.- 1. Materialgüte der Tool joints, Nachbehandlung der Gewinde.- 2. Schmierung der Tool-joints-Gewinde.- 3. Verletzung der Tool-joints-Gewinde.- 4. Wackelschäden.- 5. Spülungsdurchbruch im Tool-joints-Gewinde.- 6. Äußere Abnützung der Tool joints.- 7. Korrosions-Ermüdungsbrüche bei Tool joints.- B. Maßnahmen zur Verhinderung von Tool-Joints-Schäden.- Kostenvergleich einesBohrstranges in USA 1941 und 1948.- VIII. Auswechselbare und halbpermanente Schwerstangen-Verbindungen.- 1. Auswechselbare Verbindungsstücke.- 2. Konstruktion der Firma Reed Roller Bit Co..- IX. Bohrspülungen.- A. Allgemeines.- 1. Die Bohrspülungs-Technik.- Folgeerscheinungen einer ungeeigneten Ton-Wasserspülung.- Anforderungen, die an eine gute Bohrspülung gestellt werden.- 2. Erläuterung der in Fachkreisen üblichen Begriffe.- a) Dispersion.- b) Brownsche Bewegung.- c) Peptisation.- d) Ausflockung der festen Teilchen.- e) PH-Wert.- f) Viskosität (Zähigkeit).- g) Versteifung der Spülung, die Gelwerte.- h) Thixotropie.- 3. Aufbau und Eigenschaften einer guten Ton-Wasserspülung.- a) Das Ausspülen des Bohrschmantes von der Sohle und Hochtragen im Ringraum zu Tage.- b) Abfuhr der Wärme, Einfluß der Temperatur.- c) Vermötteln der Bohrlochwand.- d) In-Schwebe-Halten des Bohrkleins.- e) Spezifisches Gewicht der Spülung.- f) Abgabe des Bohrkleins und der Gase ober Tage.- g) Verschlämmung von Öl oder Gas führenden Formationen.- h) Einfluß auf die elektrische Bohrlochmessung.- 4. Kontrollgeräte zur Bestimmung der wichtigsten Charakteristiken von Bohrspülungen.- a) Beschreibung und Funktion der Geräte zur Bestimmung der Viskosität.- ?) Das Stormer-Viskosimeter.- ?) Der Marsh-Trichter.- ?) Das Fann-Viskosimeter.- b) Messung der Gelstärke und Thixotropie.- c) Bestimmung des spezifischen Gewichtes.- d) Filterprobe.- e) Wasserabgabe.- f) PH-Wert.- g) Sandgehalt.- h) Filtrat-Analysen.- B. Allgemeines über den Feststoffgehalt einer Ton-Wasserspülung.- Feststoffe einer Ton-Wasserspülung.- 1. Der Naturton.- 2. Bentonit für Bohrspülungen.- C. Das Spülungsprogramm, allgemeine Erwägungen.- 1. Spezifisches Gewicht.- 2. Maßnahmen zur Behebung vonSpülungsverlusten.- 3. Rheologische Eigenschaften einer Spülung und deren Beeinflussung durch chemische Zusätze.- a) Viskosität, Gelstärke, Thixotropie.- b) Filtration und Preßwasser.- c) Geeignete chemische Zusätze für das Durchteufen von Schichten, welche die Spülung ungünstig beeinflussen.- 4. Beeinflussung des elektrischen Widerstandes einer Ton- oder BentonitWasserspülung durch die chemischen Zusätze.- D. Häufig auftretende Verunreinigungen einer Ton-Wasserspülung und die mögliche Ausschaltung der dadurch verursachten ungünstigen Einflüsse.- 1. Ausbohren von Zement.- 2. Bohren in Anhydrit und Gips (CaSO4 und CaSO4 . 2 H2O).- 3. Verunreinigung der Spülung durch Salz (NaC1).- 4. Einfluß hoher Temperatur.- E. Besondere Spülungen mit Wasserbasis.- 1. Die Salzwasserspülungen.- 2. Die Kalkrotspülung.- 3. Die Kohlespülung.- F. Schlußfolgerung bezüglich Verwendung von chemischen Zusätzen.- G. Aufbereitung einer Ton-Wasserspülung.- H. Richtlinien für die Charakteristiken einer Ton-Wasserspülung.- J. Besondere Bohrspülungen.- 1. Die Öl-Emulsionsspülung mit Wasscrbasis.- Aufbereitung einer Öl-Emulsionsspülung.- 2. Ölspülungen.- 3. Emulsionsspülung auf Ölbasis.- 4. Weitere Spezial-Spülungen.- K. Druckluft und Druckgase als spülende Medien.- 1. Allgemeines.- 2. Volumetrischer Bedarf an Luft bzw. Gas.- 3. Bohrlochabschluß ober Tage.- 4. Einbau der Futterrohre bei Bohrungen, die mit Druckgas bzw. Druckluft abgeteuft werden.- 5. Umgekehrte Zirkulation.- 6. Vor- und Nachteile bei Verwendung gasförmiger Spülungsmedien.- L. Belüftete Ton-Wasserspülung.- M. Schlußfolgerung, betreffend Wahl und Kontrolle der Bohrspülungen.- X. Der Kreislauf der Bohrspülung.- A. Grundlegendes der Strömungslehre.- 1. Dynamische Beziehung reibungsloserFlüssigkeiten.- 2. Einfluß der Reibung bei durchströmten Körpern.- 3. Das Ähnlichkeitsgesetz, die Reynoldssche Zahl.- 4. Laminare und turbulente Strömung in kreisrunden Rohren.- 5. Druckabfall in geraden, kreisrunden Rohren.- 6. Der Proportionalitäts- oder Reibungsfaktor beim Fluß durch Rohrleitungen.- 7. Beeinflussung des Proportionalitätsfaktors durch Rohrrauhigkeit.- B. Widerstand beim Kreislauf der Bohrspülung.- 1. Allgemeines.- 2. Prinzip des Rechnungsvorganges zur Ermittlung des Druckverlustes.- C. Austragen des Bohrschmantes von der Bohrlochsohle.- 1. Allgemeines.- 2. Theoretische Grundlagen.- XI. Gerader und gekrümmter Bohrlochverlauf.- A. Allgemeines.- B. Der Pendeleffekt.- 1. Ein Beispiel für die Wirkung des Pendeleffektes.- 2. Verwertung der Abweichungs-Tendenzen benachbarter Bohrungen.- 3. Schwerstangen-Führungen, Stabiliser.- 4. Maßnahmen, die die Erzielung eines relativ geraden Bohrlochverlaufes erleichtern.- XII. Meßgeräte zur Bestimmung der Bohrlochabweichung.- Geschichtlicher Überblick.- 1. Die Säureflasche.- 2. Gerät mit mechanischer Markierung.- 3. Photometrische Geräte.- a) Gerät der Bataafschen Petroleum Maatschappij.- b) Geräte nach Alexander Anderson.- c) Das Fiedlersche Meßgerät.- 4. Neue Geräte zur Messung der Lotabweichung und des Azimuts mit mechanischer Markierung.- a) Gerät der Technical Oil Tool Corp. Ltd.- b) Gerät der Firma Gräfe.- c) Neigungsmeßgerät nach Passler.- 5. Neigungsmeßgerät mit Induktionskompaß.- 6. Durchführung und Auswertung der Messungen.- XIII. Gerichtetes Bohren.- A. Allgemeines.- B. Ablenkgeräte.- 1. Der Ablenkkeil.- 2. Das Kniegelenk oder "Knuckle joint".- C. Der orientierte Einbau des Ablenkkeiles bzw. Ablenkknies.- 1. Orientierung am Bohrgestänge ober Tage.- 2. Orientierungunter Tage nach Firma Eastman.- 3. Ablenken in sehr hartem Gestein.- 4. Kontrolle des weiteren Bohrlochverlaufes nach Firma Eastman.- 5. Planung bei Bohrungen mit erzwungenem Abweichen.- 6. Mögliche Richtungsänderung mit dem Ablenkkei1.- 7. Plattform-Bohrungen.- 8. Verrohrung der abgelenkten Bohrungen.- 9. Erzwungenes Ablenken zur Verbesserung der Drainierung von Erdöllagerstätten.- 10. Ablenken im verrohrten Bohrloch.- XIV. Futterrohre für Tiefbohrungen.- A. Allgemeines.- 1. Futterrohr-Standard.- 2. Rohr-Qualitäten.- 3. Rohr-Gütegrade.- 4. Längengruppen.- 5. Rohrverbindungen.- 6. Gewinde bei Futterrohren.- B. Beanspruchung der Futterrohre.- 1. Beanspruchung auf Außendruck.- 2. Außendruck, beeinflußt durch axiale Belastung.- 3. Die Abstreiffestigkeit bzw. Gewindezugfestigkeit.- 4. Zugfestigkeit des schwächsten metallischen Rohrquerschnittes.- 5. Beanspruchung auf Innendruck.- 6. Verbiegen der Rohre im Bohrloch.- 7. Scheuerung an der Innenwand der Rohre durch den drehenden Bohrstrang.- 8. Beanspruchung der Rohre auf Knickung.- 9. Korrosion bei Futterrohren in Tiefbohrungen und deren Verhütung.- C. Verrohrungsprogramme.- Allgemeines.- 1. Ermittlung der Einbauteufe eines kombinierten Futterrohrstranges 258 Ermittlung der Verrohrung, berücksichtigend die Abstreiffestigkeit der Gewindeverbindungen.- 2. Längung des frei hängenden Stranges durch Temperaturerhöhung.- 3. Längung des Futterrohrstranges durch sein Eigengewicht.- D. Verhältnisse der Futterrohr-, Bohrloch-, Melßel- und Gestängedurchmesser zueinander.- E. Verrohrungsprogramme aus USA, Deutschland und Österreich.- 1. Louisiana.- 2. Golfküste.- 3. West-Texas.- 4. Paloma-Feld, Californien.- 5. Deutschland.- 6. Österreich.- F. Behandlung der Futterrohre im Ölfeld.- G. Bemerkung zu denSicherheitsfaktoren bei Futterrohren.- H. Der Futterrohr-Schuh.- J. Futterrohr-Flanschen.- XV. Sicherheits-Einrichtungen am Bohrlochmund (Blow out preventer).- Allgemeines.- 1. Sicherheits-Schieber.- 2. Stopfbüchsen-Konstruktionen.- 3. Konstruktion der Firma Baash Ross Tool Co..- XVI. Zemente für Abdichtungsarbeiten bei Tiefbohrungen.- A. Zweck der Abdichtungsarbeiten im allgemeinen.- B. Zement für die Tiefbohrindustrie.- 1. Die physikalischen Eigenschaften des Zementes für Tiefbohrungen.- 2. Eigenschaften der Zementschlämme.- a) Raumbeständigkeit.- b) Normensteife.- c) Erstarrungsbeginn.- d) Erstarrungsende.- e) Versteifungszeit.- f) Bestimmung des spezifischen Gewichtes der Zementschlämme.- g) Das Mischwasser für die Untersuchungen.- 3. Zementqualitäten für Tiefbohrungen.- 4. Charakteristik von Zementschlämmen.- 5. Der Einfluß von NaCl im Anmischwasser.- 6. Einfluß der Bohrspülung.- 7. Zusatzmaterialien für Portland-Zementschlämmen zur Beeinflussung der Abbindezeit.- a) Abbindebeschleuniger.- b) Abbindeverzögerer.- 8. Zusätze zum Abdichten saugender Gesteinsschichten.- C. Spezielle Zementschlämmen.- 1. Gel- oder Bentonitzement.- 2. Dieselölzement.- 3. Zemente mit Puzzolanerde.- 4. Neues Zementiermaterial mit Puzzolan.- 5. Zementschlämmen mit Öl-Wasseremulsion.- 6. Gipszement.- XVII. Einbau und Zementierung von Futterrohren.- A. Allgemeines.- 1. Feststellung der zu zementierenden Teufenstrecken.- 2. Erforderliches Zementschlämm-Volumen, Kaliber-Meßgeräte.- 3. Einzubauende Rohrwandstärken, Zementierschuhe.- 4. Maßnahmen, um eine gute Abdichtung des Ringraumes zwischen Futterrohren und der Bohrlochwand durch die Zementschlämme zu gewährleisten.- Der Futterrohr-Zentrierkorb.- Reinigung der Bohrlochwand vom angesetzten Spülungs-Filterkuchen.-B. Zementiereinrichtungen.- Allgemeines.- 1. Aufbereitung von Zementschlämmen bei der Bohrung. Pumpentypen.- a) Die Mischwasserpumpe.- b) Der Mischtrichter.- c) Zement-Antransport.- d) Zusammensetzung der normalen Zementschlämme.- e) Zementschlämmpumpe.- 2. Der Zementierkopf.- 3. Die Zementierpfropfen.- C. Besondere Hinweise beim Einbau und Zementieren von Futterrohren.- D. Neuere Rohrschuhkonstruktionen.- XVIII. Zementierung der Futterrohre in Stufen.- A. Allgemeines.- B. Spezial-Einrichtungen für Stufen-Zementierungen.- XIX. Druckzementation (Squeeze cementing operation).- A. Begriff der Druckzementation.- B. Höhe des Druckes bei Druckzementationen.- C. Aufbrechen der zu zementierenden Schichte.- D. Verteilung der Zementschlämme nach dem Aufbrechen der Schichte.- E. Hilfseinrichtung für Druckzementationen.- XX. Fangarbeiten beim Rotarybohren.- A. Allgemeines.- 1. Ursachen von Fangarbeiten.- 2. Gestängebruch während der Bohrarbeit.- Das Modell.- 3. Fangarbeiten mit dem Fangdorn (Tap).- Der Richthaken.- Fangoperation mit Dorn und Sicherheitsverbinder (Tap with safety joint) 353 Der lösbare Fangdorn (Releasing spear).- 4. Fangarbeiten mit der Fangmuffe (Die collar).- 5. Fangarbeiten mit der Fangglocke (Overshot).- Lösbare Fangglocke.- 6. Fangarbeit mit lösbarer Fangglocke und Kniestück (Overshot and Knuckle j oint).- 7. Fangarbeiten nach Bohrstrangteilen, die sich während der Bohrarbeit abschraubten und im Bohrloch verblieben.- B. Das Freispülen des festgefahrenen Bohrstranges mit Rohöl.- C. Fangarbeiten, wenn der Bohrstrang oder Teile davon im Bohrloch festgeklemmt sind.- 1. Abschrauben mit linksgängigem Rettungsgestänge.- Überwaschen.- 2. Außen-Schneidegerät für Bohrgestänge (External cutting tool).- 3. Innen-Schneidegerät für Bohrgestänge(Internal cutting tool).- 4. Die Schlagscheren (Rotary jars).- D. Besondere Einrichtungen für Fangarbeiten.- Lösen der Gewindeverbindungen durch Detonation, Apparatur der Firma The Dia-Log Co..- E. Fangarbeiten nach kleineren Eisenteilen, die auf die Bohrlochsohle fielen.- 1. Das Magnetgerät.- 2. Hydraulische Apparate zum Fangen von Kleineisenteilen.- F. Fangarbeiten mit einem hydraulischen Spezialgerät.- G. Behebung geringer Schäden in Futterrohren.- 1. Allgemeines.- 2. Schneiden und Ziehen von Futterrohren.- XXI. Geräte zur Bestimmung der Ausbeute-Kapazität durchteufter Öl- und Gashorizonte (Formation test tools).- 1. Allgemeines über den Zweck dieser Geräte und ihre Funktion.- 2. Das Testgerät der Firma M. O. Johnston Oil Field Service Corp.- Der Kautschuk-Packer.- Druckregistrierapparate.- 3. Durchführung des Testes im offenen Bohrloch mit Standrohr.- 4. Konstruktion mit besonderer Verankerungseinrichtung.- 5. Geräte für Probenahme innerhalb perforierter Futterrohre.- 6. Der Obertage-Abschluß des Bohrstranges während der Operation mit dem Testgerät nach Firma Johnston.- 7. Auswertung der Druckdiagramme, die bei der Probenahme im Registrierapparat aufgezeichnet wurden.- 8. Druckregistrierapparate.- XXII. Apparate zum Perforieren von Futterrohren.- 1. Zweck des Perforierens.- 2. Die Kugel-Schußapparate.- 3. Der Koneshot-Perforier-Apparat (Jet-Apparat).- 4. Neueste Konstruktion der Koneshot-Apparatur.- 5. Letzte Angaben aus USA über Kugel-Schuß- und Koneshot-PerforierApparate von J. Lebus.- XXIII. Neue Konstruktionen von Kernapparaten.- 1. Kernapparate, die am Gestänge eingebaut werden.- 2. Das Seilkernrohr der Firma Reed Roller Bit Co..- 3. Das Seilkernrohr mit Diamantbohrkrone der Firma Christensen.- 4. Kerngewinnung aus der Bohrlochwand.- a)Bohrlochwand-Kernapparatur der Firma Houston Oil Field Material Co Inc..- b) Das Schießen von Kernen aus der Bohrlochwand.- Firmenverzeichnis.- Namen- und Sachverzeichnis.