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Herstellen einer gesteuerten Pilotbohrung |
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Räumen des Bohrkanals auf den Enddurchmesser |
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Einziehen des zu verlegenden Rohres |
Das gesteuerte Horizontalbohrverfahren wurde in den USA entwickelt und revolutionierte in seiner Anfangszeit insbesondere die Querung von größeren Flüssen mit Versorgungsleitungen aller Art.
Als Geburtsstunde des Horizontal-Directional-Drilling (HDD) im heutigen Sinne gilt die etwa 180m lange Unterquerung des Flusses Pajaro in der Nähe des Ortes Watsonville, Kalifornien, mit einer Gashochdruckleitung DN 100 aus Stahl im Jahre 1972. Geplant und erfolgreich ausgeführt wurde das Projekt von Martin Cherrington und der von ihm 1965 gegründeten Firma Titan Contractors.
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Herstellen einer gesteuerten Pilotbohrung |
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Räumen des Bohrkanals auf den Enddurchmesser |
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Einziehen des zu verlegenden Rohres |
Die gesteuerte Pilotbohrung erfolgt entlang einer zwei- oder dreidimensional gekrümmten Soll-Bohrlinie zwischen einem Eintrittspunkt (vor dem Bohrgerät) und einem Austrittspunkt auf der gegenüberliegenden Seite des zu unterquerenden Hindernisses.
Das Lösen des anstehenden Bodens erfolgt durch einen am vorderen Ende des Bohrstranges befindlichen Bohrkopf.
Je nach Bodenart wird entweder ein Düsenmeißel (Jet-Bit) für vornehmlich hydraulische Lösearbeit oder ein Gesteins-meißel
mit Bohrlochsohlenmotor (rock-bit mit mud-motor) für kombiniert hydraulisch-mechanische oder vollständig mechanische
Lösearbeit eingesetzt.
Die Steuerung der Pilotbohrung entlang der vorberechneten Soll-Achse erfolgt entweder durch eine asymmetrische
Gestaltung des Bohrkopfes oder durch Einsatz eines leicht abgewinkelten Bohrstangenelementes hinter dem Bohrkopf.
Bei einem Vorschub ohne Rotation bestimmt die momentane Richtung des Winkelstücks oder der Steuerfläche (Abschrägung)
den weiteren Verlauf der Bohrung, bei gleichzeitiger Rotation des Bohrstranges neutralisieren sich die konstruktiven
Asymmetrien und die Bohrrichtung verläuft geradlinig.
Um mit dem Bohrwerkzeug einer vorgegebenen SOLL-Achse folgen zu können, ist es erforderlich, jederzeit die genaue
Position des Bohrkopfes im Untergrund zu kennen. Hierzu sind besondere Messsonden im Bohrstrang hinter dem Bohrkopf
installiert. Je nach Anwendungsbereich und eingesetzter Technik erfolgt die Übertragung der Positionsdaten drahtlos
zu einem an der Erdoberfläche oberhalb des Bohrkopfes befindlichen Empfänger (Walk-Over-Systeme) oder über ein im
Bohrstrang verlaufendes Kabel (Down-Hole oder Wire-Line-Systeme) zu den obertägigen Anzeige- und
Datenverarbeitungseinrichtungen.
Der zweite Arbeitsschritt bei der Durchführung einer gesteuerten Horizontal-bohrung ist das Vergrößern der Pilotbohrung auf den zum Einzug des Rohres erforderlichen Durchmesser. Dazu wird an den noch im Bohrloch befindlichen Bohrstrang an der Austrittsseite der Bohrung ein an die jeweiligen Bodenverhältnisse angepasstes Bohrwerkzeug (Räumer oder Reamer) montiert. Der kraftschlüssig mit dem Bohrstrang verbundene Räumer wird drehend durch den Boden zur Bohranlage gezogen und erweitert dabei aufgrund seines größeren Außendurchmessers das Bohrloch auf den neuen Durchmesser. Für jede an der Bohranlage abgebaute Bohrstange wird am Austrittspunkt direkt eine neue Bohrstange nachgesetzt. Dadurch befindet sich zu jeder Zeit ein kompletter Bohrstrang im Bohrloch, unabhängig von der Position des Räumers.
Mit dem Zutagetreten des Räumers an der Bohranlage ist der erste Räum- bzw. Aufweitschritt abgeschlossen. Je nach Durchmesser
der einzuziehenden Rohr-leitung folgen nun weitere Aufweitschritte mit größeren Räumern bis der erforderliche Enddurchmesser
des Bohrkanals erreicht ist.
Im Normalfall wird der Bohrlochdurchmesser etwa um den Faktor 1,2 bis 1,5 größer als der Durchmesser des einzuziehenden
Rohres gewählt.
Der während dieses Arbeitsschrittes gelöste Boden wird mit Hilfe der ständig durch den Bohrstrang zum Bohrwerkzeug
gepumpten Bohrspülung bei deren Rückfluss im Ringraum zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwand nach übertage ausgetragen.
Die Stabilität des unverrohrten Bohrkanals wird im Wesentlichen durch den auf die Bohrlochwand wirkenden hydrostatischen
Druck der Bohrflüssigkeit gewährleistet.
Als letzter Arbeitsschritt bei der Durchführung einer steuerbaren Horizontal-bohrung wird das auf der Austrittsseite der Horizontalbohrung vorbereitete Produktenrohr in das fertig aufgeweitete Bohrloch eingezogen (Pull-back).
Um einen beschädigungsfreien und möglichst reibungsarmen Einzug der Rohrleitung zu gewährleisten, wird das Rohr in der Regel
auf Rollenlager gelegt und über einen Oberbogen in die erforderliche Richtung zum Eintritt in den Bohrkanal gebracht. Die
Verbindung des Bohrstranges mit dem einzuziehenden Produktenrohr erfolgt über ein Drehgelenk (Swivel).
Zum Einziehen des Rohrstranges in das vorbereitete Bohrloch wird der Bohrstrang drehend zur Bohranlage zurückgezogen und dort Stange für Stange ausgebaut. Durch den zwischengeschalteten Drehwirbel wird verhindert, dass die Drehungen des Bohrstranges auf das Produktenrohr übertragen werden.
Weitere Informationen :
Verband Güteschutz Horizontalbohrungen e.V. (DCA)
Charlottenburger Allee 39, D-52068 Aachen
Tel.:+49(0)241-901 929 0, Fax :+49(0)241-901 929 9,
dca@dca-europe.org