die faszinierende welt der bohrtechnik - Baker Hughes

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Was stellt Baker Hughes INTEQ her? – 5 ler“ Stahl in der Umgebung der Kompassnadel stört diese Messung oder macht sie sogar völlig unbrauchbar und kommt deshalb als Gehäuse des MWD-Systems nicht in Frage. Das Lot misst die Neigung des Bohrloches. Die Bohrtechiker haben sich darauf geeinigt, dass ein senkrechtes Loch die Neigung 0 °, ein horizontales die Neigung 90 ° hat usw.) Immer wenn am Bohr- turm ein neuer Zug Drillpipes auf den Bohrstrang geschraubt wird, nutzt das MWD-System den kurzen Moment der Ruhe im Bohrloch, um die Neigung und die Himmelsrichtung besonders exakt zu bestimmen. Der Fachmann spricht hier von einem „Survey“. Aus den Survey-Daten berechnet unser Richtbohrer am Bohrturm den genauen Verlauf des bisherigen Bohrloches. Außer der Neigung („Inklination“) und der Richtung („Azimuth“) des Bohrloches hat das MWD-System auch die Aufgabe festzustellen, in welche Richtung der Knick des Bohrmotors im Loch, das so genannte „Toolface“, gerade zeigt, denn diese Information braucht der Richtbohrer am Turm zum Steuern der Bohrung. Inklination und Azimuth geben somit Auskunft darüber, wie das bisher gebohrte Loch aussieht, während das Toolface die weitere Bohrrichtung bestimmt. Um den Knick auf dem Motor, das Toolface, neu auszurichten, dreht der Richtbohrer den Bohrstrang (und damit auch den Untertagemotor) einfach ganz vorsichtig ein Stückchen nach links oder rechts. Eine Frage drängt sich noch auf: Das MWD befindet sich ganz unten in einem vielleicht mehrere tausend Meter tiefen Loch, während der Richtbohrer oben auf dem Bohrturm steht. Wie gelangen die Messwerte eigentlich vom MWD zum Richtbohrer? Da sich die Datenübertragung über Kabel im verschraubten Bohrstrang oder über Funk durch das Gestein als problematisch erwiesen hat, konnte sich eine andere Variante durchsetzen: die Übertragung der Messwerte in Form gezielter Druckschwankungen in der Bohrspülung. Diese wird ja bekanntlich kontinuierlich durch den Bohrstrang hindurch zum Bohrmeißel gepumpt, um dort das Bohrklein aufzunehmen und es durch den Ringraum zwischen Bohrstrang und Bohrlochwand zu Tage zu fördern. Im MWD befindet sich nun ein Ventil, das von einem ebenfalls im MWD untergebrachten Computer bedient (das heißt geöffnet und geschlossen) wird. Ist das Ventil „geschlossen“ (ein Teil des Strömungsquerschnitts bleibt schon noch frei … ), müssen die Pumpen oben am Bohrturm mehr Druck erzeugen, um die Spülung in Bewegung zu halten, als es bei offenem Ventil der Fall ist. Das Ventil kann also durch Öffnen und Schließen Druckschwankungen im Bohrstrang erzeugen. Der Experte redet lieber von „Druckpulsen“, deshalb nennt man das Ventil im MWD „Pulserventil“. Aber … ein Ventil, das Messdaten übertragen kann? Wie soll das denn funktionieren? Die Messwerte werden zunächst von einem Computer im MWD in einen „binären Code“ übersetzt. Das ist die Computersprache, die anstatt aus vielen verschiedenen Buchstaben oder Zahlen nur aus Nullen und Einsen besteht. Beim Morsen ist es ähnlich, da gibt es ja auch nur Punkte und Striche und trotzdem kann man damit beliebige Wörter oder Sätze übertragen. Der Computer beginnt also, das Ventil in einer bestimmten zeitlichen Abfolge zu schließen und zu öffnen. Das offene Ventil steht dabei zum Beispiel für 0 5 10 15 46 47 20
Was stellt Baker Hughes INTEQ her? – 5 Was wissen wir über das erbohrte Gestein ? eine Null, das geschlossene für eine Eins. Immer wenn das Ventil im MWD schließt, steigt im gesamten Bohrstrang der Druck an. Wenn das Ventil öffnet, fällt der Druck im Strang wieder auf seinen Ausgangswert zurück. Ganz oben am Bohrstrang (ungefähr dort, wo unser Richtbohrer auf seine Daten wartet) befindet sich ein Drucksensor, der die Druckschwankungen im Bohrstrang misst und an den angeschlossenen Computer weitergibt. Dieser wertet die Messung aus, indem er zunächst den binären Code entziffert (viel Druck = „1“, wenig Druck = „0“) und ihn anschließend decodiert, also zurück in konkrete Messwerte für Azimuth, Inklination und Toolface übersetzt. Der „MWD- Operator“, ein Experte, der zusammen mit dem Messgerät auf den Einsatz geschickt wird, um es dort zu bedienen, sorgt dafür, dass der ganze Datentransfer reibungslos funktioniert und prüft, ob die übertragenen Daten vollständig und korrekt sind. Die Mannschaft auf dem Bohrturm merkt von der ganzen Prozedur nicht viel. Sie schaut nur auf die digitale Anzeige auf dem Bohrturm und freut sich zusammen mit unserem Richtbohrer über die angezeigten Messwerte. Unser neuestes MWD-System heißt „OnTrak“, was man etwa mit „auf Kurs“ übersetzen könnte. Neben den beschriebenen Sensoren zur Beschaffung der Richtbohrinformationen (Neigung, Himmelsrichtung und Toolface) verfügt es über weitere „Sinnesorgane“. Die Messung der Drücke im Bohrstrang und im Bohrloch gibt Auskunft über die Stabilität des Bohrloches und sagt uns, ob der Austrag des Bohrkleins aus dem Loch optimal funktioniert. Die Messung der natürlichen Radioaktivität und Leitfähigkeit des Gesteins ermöglicht Aussagen darüber, welches Gestein gerade gebohrt wird und ob Gas, Wasser oder Öl in den Poren zu finden ist (das wird im folgenden Kapitel Was wissen wir über das erbohrte Gestein? noch genauer beschrieben). Ein Vibrationsmodul zeigt schließlich noch an, ob sich der Bohrstrang mit den empfindlichen Messgeräten tief unten im Loch gleichmäßig dreht oder in gefährlicher Weise vibriert. Tja, so viel Technologie ist also in einigen der „Röhren“ versteckt, die auf den Regalen auf unserem Firmengelände zu sehen sind. Hätten Sie das gedacht? Wohin wir bohren, wissen wir ja schon aus dem vorangehenden Kapitel. Aber nicht immer ist der ursprünglich geplante Bohrungsverlauf auch der beste. Zum Beispiel könnte die Lagerstätte ja in Wirklichkeit ein bisschen höher oder tiefer liegen, als es der Geologe vermutet hat. Wenn wir in diesem Fall trotzdem stur dem geplanten Verlauf der Bohrung folgen würden, würden wir im schlimmsten Fall an der Lagerstätte vorbeibohren! Es könnte auch sein, dass ausgerechnet an der Stelle der Lagerstätte, in der wir die Bohrung platzieren wollen, die Poren des Gesteins besonders mickerig sind und wir deshalb nur ganz wenig Öl fördern können, während ein paar Meter weiter links oder rechts die schön großen Poren unbeachtet bleiben. Lässt sich vielleicht beim Bohren irgendwie feststellen, ob der aktuelle Verlauf der Bohrung günstig ist oder man ihn lieber doch ein bisschen modifizieren sollte? Sie ahnen es sicher schon: Ja, man kann es herausfinden! Moderne Bohrgarnituren verfügen über eine Vielzahl ausgeklügelter Messgeräte an Bord, die uns wertvolle Informationen über die Beschaffenheit des Gesteins im 0 5 10 15 48 49 20
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