bohrspülungen für hdd- und geothermiebohrungen - Nodig-Bau.de

Schriftenreihe aus demInstitut für RohrleitungsbauOldenburgBand 26Lasse Elbe, Hans-Joachim BayerBOHRSPÜLUNGENFÜR HDD- UNDGEOTHERMIEBOHRUNGENHerausgeber:Dr. Dipl.-Geologe Hans-Joachim Bayer,und Prof. Dipl.-Ing. Thomas WegenerVULKAN-VERLAG Essen

InhaltsverzeichnisInhaltsverzeichnisVorwort .............................................................................................................. 5Vorwort zur 2. Auflage ..................................................................................... 71 Einführung .......................................................................................... 151.1 Bohrspülungen im Horizontal Directional Drilling ................................. 151.2 Von der Tiefbohrtechnik zum Horizontal Directional Drilling (HDD) ...... 161.2.1 Chronik ............................................................................................... 161.3 Bohrspülungen in oberflächennahen Geothermiebohrungen ............... 201.4 Bohrspülungen im HDD-Brunnenbau und für Dränagen ...................... 212 Aufgaben der Bohrspülung im HDD ................................................ 232.1 Abtrag der Formation und Bohrlochreinigung ..................................... 242.1.1 Abtrag ................................................................................................ 242.1.2 Bohrlochreinigung ............................................................................... 272.2 Bohrlochstabilisierung ......................................................................... 302.3 Antrieb und Steuerung des Bohrwerkzeugs ......................................... 322.4 Schmierung und Kühlung .................................................................... 332.5 Schutz vor Korrosion ........................................................................... 342.6 Rohr- und Kabeleinbettung ................................................................. 342.7 Einbettung und Ankopplung der Erdwärmesonden im Erdreich ........... 352.8 Zulauf und Filterfunktion bei Brunnen und Dränagen .......................... 363 Abhängigkeit der Spülung von der Geologie und Hydrogeologie 393.1 Materialparameter des Bodens ............................................................ 403.2 Baugrunderkundung ........................................................................... 433.2.1 Betrachtung bereits vorhandener Pläne ............................................... 443.2.2 Bodenaufschlussbohrungen ................................................................ 443.2.3 Bodensondierung ................................................................................ 463.2.4 Geophysikalische Untersuchungen ...................................................... 473.2.5 Grundwasserverhältnisse ..................................................................... 473.3 Klassifizierung der Böden .................................................................... 483.3.1 Nach DIN 18196 ................................................................................. 483.3.2 Nach DIN 4022 ................................................................................... 493.3.3 Nach DIN 18300 ................................................................................. 493.3.4 Nach DIN 18319 ................................................................................. 493.4 Bindiger Grund .................................................................................... 513.5 Nichtbindiger Grund ........................................................................... 523.6 Fels und Gestein .................................................................................. 559

Inhaltsverzeichnis4 Tonminerale als Bohrspülungen ...................................................... 574.1 Ton als Naturrohstoff .......................................................................... 574.2 Was sind Tonminerale? ....................................................................... 574.3 Schichtstrukturen der Tonmineralien ................................................... 604.3.1 Tetraederschicht ................................................................................. 614.3.2 Oktaederschicht .................................................................................. 634.3.3 Verknüpfung der Oktaeder- und der Tetraederschicht ......................... 644.4 Strukturtypen der Tonminerale ............................................................ 654.4.1 Zwischenschichtminerale ..................................................................... 664.4.2 Dreischichtminerale ............................................................................. 664.4.3 Vierschichtminerale ............................................................................. 674.4.4 Wechsellagerungen ............................................................................. 674.4.5 Bandsilikate ......................................................................................... 674.5 Quellvermögen von Schichtentonen .................................................... 684.5.1 Innerkristalline Quellung ...................................................................... 684.5.2 Osmotische Quellung .......................................................................... 694.6 Schichtentone im HDD ........................................................................ 714.6.1 Montmorillonit .................................................................................... 714.6.2 Kaolinit ............................................................................................... 734.6.3 Illit ...................................................................................................... 734.7 Bandsilikate im HDD ............................................................................ 734.8 Bentonit als Grundstoff für die meisten Bohrspülungen ....................... 744.8.1 Was ist Bentonit? ................................................................................ 744.8.2 Die Entstehung von Bentoniten ........................................................... 754.8.3 Bentonite unterschiedlicher Natur und Herkunft .................................. 764.8.3.1 Wyoming-Bentonit .............................................................................. 764.8.3.2 Bentonite aus dem mitteleuropäischen Raum ...................................... 784.8.3.3 Bentonite aus dem osteuropäischen Raum .......................................... 784.8.3.4 Bentonite aus dem mexikanischen Raum ............................................. 784.8.3.5 Bentonite aus dem ägäisch-kleinasiatischen Raum .............................. 784.8.4 Zusammensetzung handelsüblicher Bentonite ..................................... 794.8.5 Bentonit für Bohrspülungen ................................................................ 804.8.5.1 Saure Aktivierung ................................................................................ 814.8.5.2 Alkalische Aktivierung ......................................................................... 814.8.5.3 Organophile Bentonite ........................................................................ 814.9 Andere Tonminerale als Bohrsuspensionen .......................................... 824.9.1 Spülton und Formationston ................................................................. 834.9.2 Tonmehl ............................................................................................. 844.9.3 Attapulgit und Palygorskit ................................................................... 844.9.4 Sepiolith (Meerschaum) ....................................................................... 8410

Inhaltsverzeichnis5 Rheologie von Bohrspülungen ......................................................... 855.1 Einführung in die Rheologie ................................................................ 855.2 Grundbegriffe der Rheologie ............................................................... 855.2.1 Schubspannung (τ) .............................................................................. 865.2.2 Scherrate bzw. Schergefälle (γ’ bzw. D) ............................................... 865.2.3 Scherviskosität (η) ............................................................................... 865.3 Newtonsche Flüssigkeiten ................................................................... 875.4 Nichtnewtonsche Flüssigkeiten ........................................................... 885.4.1 Scherverdünnendes Fließverhalten (strukturviskos, pseudoplastisch) .... 885.4.2 Scherverdickendes Fließverhalten (dilatant) ......................................... 885.4.3 Plastisches Fließverhalten / Fließgrenze ................................................ 885.4.4 Thixotropie ......................................................................................... 895.5 Scherverhalten von Ton- und Polymersuspensionen ............................ 895.5.1 Süßtone .............................................................................................. 905.5.1.1 Einfluss von Salzen .............................................................................. 915.5.2 Salzfeste Strukturbildner: Salztone ...................................................... 915.5.3 Flüssigkeitsstrukturbildner: Polymere ................................................... 915.5.4 Rheologische Modelle ......................................................................... 915.5.5 Rheologische Charakterisierung von Bohrspülungen ............................ 925.5.5.1 Fließkurve ........................................................................................... 925.5.5.2 Fließparameter .................................................................................... 935.5.5.3 Gelstärke und Thixotropie ................................................................... 956 Recycling tonhaltiger Suspensionen ................................................ 966.1 Feststoffe ............................................................................................ 976.2 Methoden der Feststoffkontrolle ......................................................... 996.2.1 Absetzbecken ..................................................................................... 996.2.2 Mechanische Feststoffkontrollgeräte ................................................... 1006.2.2.1 Schüttelsiebe ....................................................................................... 1016.2.2.2 Siebbewegung .................................................................................... 1036.2.2.3 Siebe ................................................................................................... 1046.2.2.4 Siebauswahl ........................................................................................ 1106.2.2.5 Empfehlungen für den Betrieb von Schüttelsieben ............................... 1116.2.3 Sandfallen ........................................................................................... 1126.2.4 Desander / Desilter .............................................................................. 1136.2.5 Zentrifugen ......................................................................................... 1166.3 Zusammenfassung .............................................................................. 1187 Polymere ............................................................................................. 1197.1. Polymere als Schutzkolloide und Filtratsenker ...................................... 1217.2 Biopolymere und Native Polymere ....................................................... 1227.2.1 Xanthan gum (XC-Polymer) ................................................................. 1227.2.2 Guar gum / Welan gum ....................................................................... 12411

Inhaltsverzeichnis7.2.3 Stärke ................................................................................................. 1257.3. Halbsynthetische Polymere (modifizierte Polymere) ............................. 1277.3.1 CMC (Carboxy-Methyl-Cellulose) ......................................................... 1297.3.2 PAC Polyanionische Cellulose .............................................................. 1327.3.3 HEC (Hydroxylethylcellulose) ............................................................... 1337.3.4 CMHEC Carboxymethylhydroethylcellulose .......................................... 1337.4. Synthetische Polymere ........................................................................ 1337.4.1 Polyacrylat .......................................................................................... 1337.4.2 Polyacrylnitril (PAN) ............................................................................. 1347.4.3 PAA (Polyacrylamid) ............................................................................ 1347.4.4 PHPA (Partially Hydrolyzed Polyacrylamide) ......................................... 1367.4.5 Polydrill ............................................................................................... 1378 Additive zu Bohrspülungen .............................................................. 1388.1 Was sind Additive? .............................................................................. 1388.2 Anmachwasser .................................................................................... 1388.3 pH-Wert-Regulierer ............................................................................. 1398.4 Strukturbildner .................................................................................... 1398.5 Filtratsenker und Schutzkolloide .......................................................... 1398.6 Suspensionsverbesserer ....................................................................... 1408.7 Toninhibierende Additive .................................................................... 1408.8 Reibungsreduzierer / Schmiermittel ..................................................... 1418.9 Benetzungsmittel ................................................................................ 1418.10 Stopfmittel (LCM Lost Circulation Material) ......................................... 1418.11 Beschwerungsmittel / Inerte Feststoffe ................................................ 1428.12 Verflüssiger ......................................................................................... 1429 Wirkungsweise von Bohrspülungen ................................................ 1449.1 Konventionelle Bohrspülungen ............................................................ 1449.2 Moderne HDD-Spülungen ................................................................... 1489.3 Spülungszusätze ................................................................................. 15410 Selbsterhärtende Bohrspülungen .................................................... 15610.1 Was sind selbsterhärtende Bohrspülungen .......................................... 15610.2 Baustofftechnische Eigenschaften selbsterhärtender Bohrspülungen ... 15610.3 Anwendung von selbsterhärtenden Bohrspülungen ............................ 15910.3.1 Versuche im Vorfeld der HDD-Bohrung ............................................... 15910.3.2 Vorgehensweise während der HDD-Bohrung ...................................... 16011 Leistungs- und Kostenkontrolle während des Bohrens ................ 16311.1 Baustellenkosten – Überblick ............................................................... 16311.2 Möglichkeiten der Produktivitätserhöhung .......................................... 16611.3 Hilfsmittel und Berechnungstools ........................................................ 16912

Inhaltsverzeichnis11.3.1 Einfache Hilfsmittel ............................................................................. 16911.3.1.1 Einfache Hilfsmittel zur Ermittlung des Sollwerts derMaschinenaufbauparameter ................................................................ 16911.3.1.2 Einfache Hilfsmittel zur Festlegung der Istwerte für die Ermittlungder Bohrflüssigkeitsmenge .................................................................. 17211.3.2 Vereinfachte Berechnungstools ........................................................... 17411.3.2.1 Sollwerte der Haupt-Baustellenbedingungen ....................................... 17411.3.2.2 Sollwerte des Bohrvorgangs ................................................................ 17511.3.3 Ausführliche Berechnungstools ........................................................... 17611.3.3.1 Abstimmung der Bohrlochhydraulik in Bezug auf die Bodenmechanikund die Bohrflüssigkeit bei min. bzw. max. Drücken ............................ 17611.3.3.2 Abstimmung der drei Bohrflüssigkeitsfördermengen –Bohrflüssigkeitspumpe, Bohrkopfdüsen, Ringraum im Bohrkanal ......... 17711.3.3.3 Bohrwerkzeug- und Bohrstrangeigenschaften – MischundFörderzeiten, Druckverluste .......................................................... 17811.4 Qualitative Beurteilung ........................................................................ 17811.5 Nutzung von Erfahrungswerten .......................................................... 18012 HDD-Bohrloch-Hydraulik ................................................................... 18112.1 Bohrhydraulik bei der Baustellenplanung ............................................. 18112.1.1 Geologie ............................................................................................. 18212.1.2 Bohrspülung ....................................................................................... 18212.1.3 Bohrwerkzeuge ................................................................................... 18312.1.4 Bohrprofil ............................................................................................ 18512.1.5 Aufweitvorgänge ................................................................................ 18512.1.6 Rohreinzug ......................................................................................... 18612.2 Vermeidung und Behandlung von Ausbläsern beim Bohren ................ 18712.2.1 Stabilisierung und Abdichtung der Bohrlochwand ............................... 18712.2.2 Stabilisierung rolliger Sedimente ......................................................... 18812.2.2.1 Vertikalbohrungen .............................................................................. 18812.2.2.2 Horizontalbohrbohrungen ................................................................... 18912.2.3 Stabilisierung bindiger Sedimente ........................................................ 19012.2.4 Bohrlochreinigung ............................................................................... 19112.2.4.1 Bohrlochneigung ................................................................................. 19212.2.4.2 Strömungsgeschwindigkeit im Ringraum ............................................. 19312.2.4.3 Reynolds-Zahl ..................................................................................... 19412.2.4.4 Strömungsgeschwindigkeit ................................................................. 19512.2.4.5 Korngröße .......................................................................................... 19712.2.4.6 Spülungsdichte ................................................................................... 19712.2.4.7 Austragsvermögen der Bohrspülung ................................................... 19712.2.4.8 Einfluss der Gestängerotation auf die Bohrlochreinigung ..................... 19712.2.4.9 Eigenschaften der Flüssigkeit ............................................................... 19812.3 Fehleranalyse der Bohrhydraulik auf der Baustelle ............................... 20013

Inhaltsverzeichnis13 Beurteilung der Spülung während des Bohrbetriebes .................. 20213.1 Bestimmung der Fließeigenschaften .................................................... 20213.1.1 Marsh-Trichter .................................................................................... 20213.1.2 Rotationsviskosimeter ......................................................................... 20413.1.3 Kugelharfe .......................................................................................... 20513.1.4 Shearometer ....................................................................................... 20713.2 Bestimmung der Dichte oder des spezifischen Gewichtes .................... 20813.2.1 Spülungswaage ................................................................................... 20813.3 Bestimmung des Sandgehalts .............................................................. 20913.3.1 Sandgehaltsmessgerät (Sand Content Kit) ........................................... 20913.4 Bestimmung der Wasserabgabe bzw. des Filtrationsverhaltens ............ 21013.4.1 Filterpresse (API – American Petroleum Institute) ................................. 21013.4.2 Ringtrichter ......................................................................................... 21113.5 Spülungsprotokolle ............................................................................. 21114 Verwertung und Entsorgung von Bohrspülung im HDD .............. 21414.1 Sicherheitsdatenblatt .......................................................................... 21514.2 Entsorgung von verwendeten Bohrspülungen ..................................... 22115 Erläuterungen zu den Gesetzen und Vorschriften zumSchutz der Umwelt ............................................................................ 22315.1 Wasserhaushaltsgesetz (WHG) ............................................................ 22615.2 Abwasserverordnung (AbwV) .............................................................. 22715.3 Bundes-Bodenschutzgesetz (BBodSchG) .............................................. 22715.4 Klärschlammverordnung (AbfKlärV) ..................................................... 22815.5 Bioabfallverordnung ............................................................................ 22915.6 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) ............................. 22915.7 Mitteilungen der Länderarbeitsgemeinschaft Abfall (LAGA) ................. 23115.8 Grundwasserverordnung (GrWV) ........................................................ 23216 Gesetze und Vorschriften für Geothermiebohrungen ................... 23316.1 Empfehlungen für den Umgang mit Bohrspülungen fürGeothermiebohrungen ........................................................................ 23716.2 Verkehrsicherungspflicht ..................................................................... 23917 Auftretende Probleme und deren Lösungen .................................. 24118 Spülungsabhängige Probleme beim Einbetten vonErdwärmesonden in Bohrlöchern .................................................... 247Literaturverzeichnis ........................................................................................... 253Glossar .............................................................................................................. 266Inserentenverzeichnis......................................................................................... 27114

Lasse Elbe, Hans-Joachim BayerBOHRSPÜLUNGENFÜR HDD- UNDGEOTHERMIEBOHRUNGEN

1 Einführung1.1 Bohrspülungen im Horizontal Directional DrillingDieses Buch befasst sich speziell mit den im horizontal gesteuerten Richtbohrenangewandten Bohrspülungen. Es ist daher als Fachliteratur für das HorizontalDirectional Drilling (HDD) zu verstehen und bietet mit der zweiten vorliegendenAuflage auch eine Informationsquelle für Bohrspülungen bei oberflächennahenGeothermiebohrungen. Es sei darauf verwiesen, dass das horizontal gesteuerteRichtbohren sich auch aus den Erfahrungen vertikaler Abteufungen entwickelt hat.Aufgrund der unterschiedlichen geologischen Horizonte und möglicher schädlicherUmwelteigenschaften von Additiven auf das Schutzgut Trinkwasser, sindjedoch andere Bedingungen an die Spülung einer Horizontalbohrung zu stellen.Dieses Buch soll als Nachschlagewerk über die speziellen Bohrspülungen im HDDdienen. Ausschlaggebender Impuls war der Wunsch nach Weiterführung desBuches von Ernst-Georg Fengler „Grundlagen der Horizontalbohrtechnik“ aus demInstitut für Rohrleitungsbau (IRO-Schriftenreihe Nr. 13, ursprüngliche Fassung,erneuert in 2. Auflage von Fengler und Bunger 2007). Unter Berücksichtigung folgenderDiplomarbeiten werden vor allem die Aufgaben und Funktionen der Bohrspülungenausführlich dargestellt und behandelt:> Kuhn, Wolfgang: Spülbohrverfahren – Untersuchungen zum Einsatz von Bohrspülungen.Universität Karlsruhe, 1998> Elbe, Lasse: Spülbohrlösungen im Horizontal Directional Drilling. FachhochschuleOldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven, 2001> Lapke, Markus: Bewertung des Umwelteinflusses von HDD-Bohrspülungen.Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven, 2002Im Mittelpunkt der Betrachtung stehen dabei:> Eigenschaften des Tonminerals Bentonit, bezogen auf die technische Durchführungdes Bohrvorgangs> Beschreibung der Rheologie von Tonmineralen in Bohrflüssigkeiten> Eigenschaften und Möglichkeiten von Polymeren> Anforderungen an Bohrflüssigkeiten aufgrund bodenspezifischer Eigenschaften15

Kapitel · 1 Einführung> Dosierung von Zuschlagsstoffen/Additiven zur Beeinflussung bodenspezifischerEigenschaften beim Bohrvorgang> Einflüsse von Bentoniten und Additiven auf die Umwelteigenschaften der Bohrspülung,insbesondere im Hinblick auf die Wassergefährdung> Beschreibung der Spülungstechniken> Möglichkeiten zur Weiterverwertung bzw. Entsorgung von Bohrflüssigkeiten.Das Buch behandelt dabei vor allem alle mit der Bohrspülung direkt in Verbindungstehenden Bereiche und ist daher kein Verfahrenshandbuch für die Bohrtechnik.Hierfür sei auf die Fachliteratur verwiesen, insbesondere auf die technischen Richtliniendes DCA und das Buch der IRO-Schriftenreihe Nr. 13 und das HDD-Praxis-Handbuch.1.2 Von der Tiefbohrtechnik zum Horizontal DirectionalDrilling (HDD)Erste Einsätze horizontaler Bohrungen stammen aus dem deutschen Steinkohlebergbau.Spezielle Horizontalbohranlagen sollten dabei das in der Kohle enthalteneMethangas freisetzten und im Bohrloch absaugfähig machen und auf diesemWeg die Risiken der so genannten „schlagenden Wetter“ vermindern. Der Bedarfan horizontalen Bohrstrecken bei der Erschließung von Öl- und Gasfeldern führteschließlich zu den abgelenkten Bohrungen. Die zunehmende Nachfrage nachunterirdisch verlegten elektrischen Leitungen brachte die Stromforschungsanstaltder USA (EPRI) dazu, ein Bohrverfahren zu entwickeln, das mittels rotierender Flüssigkeitsstrahlenden anstehenden Boden während des Bohrens abbauen konnte.Diese Technik wurde fortwährend vorangetrieben und führte zu dem uns heutebekannten HDD-Verfahren (Bild 1). Der grabenlose Rohrleitungsbau ist seitdemeine umweltfreundliche und vielerorts bevorzugte Methode der Leitungsverlegungin Stadtgebieten sowie bei der Unterquerung von Gewässern, Verkehrswegen oderähnlichen Hindernissen.1.2.1 Chronikca. 1000 v. Chr. Erste bohrtechnische Einsätze in China.600 v. Chr. Bereits in dieser Zeit machten sich die Chinesen für den Bohrantriebdie Hilfe von Wasserbüffeln und Maultieren zur Gewinnungvon Salzen, Erdöl und Gasen zu Nutze16

1.2 Von der Tiefbohrtechnik zum Horizontal Directional Drilling (HDD)Bild 1:Chinesische Bohranlage ca. 600 v. Chr., Rekonstruktion im Dt. Bergbaumuseum in Bochum1495 Erfindung der ersten Horizontalbohrmaschine durch Leonardo daVinci1880 Boom der Vertikalbohrtechnik und damit verbundener Bedarf anschrägen und abgelenkten Bohrungen1920 Erste horizontal gerichtete Bohrungen im deutschen Steinkohlebergbau,die bei nicht gesteuertem Einsatz im Kohleflöz schon biszu 200 m Bohrlängen erreichen konnten1930 Versuche gesteuerter Ölfelderschließungen in den USA, mitschrägen Ablenkkeilen (whipstock-Technik), die eine Richtungsänderungvon einigen wenigen Grad ermöglichten17

Kapitel · 1 Einführung1960 Entwicklung der ersten vollkommen steuerbaren Bohrwerkzeugein den USA, die aber noch nicht kommerziell eingesetzt werdenkonnten1971 Die Firma Pacific Gas & Electric Co. schafft eine erfolgreiche Verlegungeines 182 m langen 4“ (ca. 100 mm) Stahlrohres, unterdem Pajaro Fluss in Watsonville, Kalifornien (USA), jedoch miteinem nicht steuerbaren Rohrvortriebs-Werkzeug1972 – 1979 Martin Cherrington und andere erstellen 36 Kreuzungsbohrungenunter Flüssen und VerkehrswegenBild 2:Eine der ersten HDD-Anlagen (Eigenbau Martin Cherrington) beim Bohreinsatz in Kalifornien,natürlich mit Bohrsuspension!18

1.2 Von der Tiefbohrtechnik zum Horizontal Directional Drilling (HDD)1979 Bau der „Urform“ einer Horizontalbohranlage für den oberflächennahenEinsatz mit einer flachschrägen Bohrlafette zur Verlegungvon Pipelines1982 – 1985 Nutzung von rotierenden Flüssigkeitsstrahlen zum Abbau desBodens während des Bohrvorgangs, Einsatz von asymmetrischenBohrköpfen und einer Sender-Empfänger-Ortungstechnik, Einsatzstumpfer, stufiger Reamer1985 Verbesserte Systeme etablieren sich am Markt, mit modifizierterDüsenstrahltechnologie und Ortungssystemen, die ein Auffindendes Bohrkopfes im Boden möglich machten1985 Entwicklung eines Kombinationsverfahrens bestehend aus einemhydraulischen Bohrschlitten und einem Bohrverdrängungshammer,nebst asymmetrischer Bohrspitzen, die einen Sender für dieOrtung enthalten1986 Erste verlaufsgesteuerte Horizontalbohrungen in Europa werdenin Karlsruhe vorgenommen1987 Entwicklung verbesserter Ortungssysteme, die im Bohrkopfinstallierte elektromagnetische Sender genauestens erkennenkönnen („Walkover“-Verfahren)Ende 1980erAnfang 1990erBohrspülungen gewinnen zunehmend an Bedeutung und werdenmehr für den Austrag des Bohrkleins und zur Bohrlochstabilisierungeingesetzt als für den Bodenabtrag. Zur gleichen Zeit errichteteine HDD-Firma bei Karlsruhe das erste HDD-SpülungslaborNeuerungen erobern den Markt, wie Imlochhämmer, zuschaltbareSchlaghämmer am Bohrgerät, Schraubenmotoren (MUD-Motoren), Doppelbohrgestänge, neue Ortung- und Steuerungstechniken.Inzwischen ist die gesteuerte Horizontalbohrtechnik (HDD) als das grabenlosenBauverfahren mit den besten und flexibelsten Lenkungs- und Steuermöglichkeitenweltweit für Leitungsverlegearbeiten im Einsatz.19

Kapitel · 1 EinführungBild 3:Moderne, kompakte und leistungsstarke HDD-Bohranlage (Typ GRUNDODRILL 15N, hergestelltvon Tracto-Technik in Lennestadt-Langenei)1.3 Bohrspülungen in oberflächennahen GeothermiebohrungenIn den letzten Jahren haben oberflächennahe vertikale und schräge Erschließungsbohrungenzum Einbringen von Erdwärmesonden einen erheblichen Marktanteilgewonnen. Insbesondere vertikale Bohrungen bis knapp 100 m Teufe, die für privateGeothermienutzungen bergrechtlich nicht angemeldet werden müssen (sehrwohl jedoch wasserrechtlich) und schräge Geothermiebohrungen nach dem vonder Firma Tracto-Technik entwickelten Radialbohrverfahren (GRD).Die Bohrspülungen für den Einbau von Erdwärmesonden haben etwas andereZielaufgaben als beim HDD-Bohren und für die Einbettung der Sonden selbst herrschenvöllig andere Ansprüche an die Bohrsuspension, als bisher beim Bohrenüblich. Dies wird in einem eigenen Kapitel, in dem auch die Gesetze und Vorschriftenfür Geothermiebohrungen behandelt werden, dargestellt (Kap. 16).20

1.4 Bohrspülungen im HDD-Brunnenbau und für DränagenBild 4:Geothermie-Bohrgerät für oberflächennahe Radialbohrungen (Hersteller und Patentinhaber:Fa. Tracto-Technik GmbH & Co KG, Lennestadt)1.4 Bohrspülungen im HDD-Brunnenbau und fürDränagenZunehmend wird das HDD-Verfahren auch für den Einsatz von Förder-, AbwehrundSanierungsbrunnen, sowie für Dränagen (Rutschhangentwässerung, Tagebauentwässerung,Baugruben- und Vorfeldentwässerungen) eingesetzt. Der Einsatzvon Tonspülungen (Bentonit, andere Tonmineralgruppen) hierfür wäre fatal undwürde schon bei den Pilotbohrungen heftige Probleme bereiten. Die Lösung hierfürliegt in speziellen Polymeren, die sowohl die nötige Bohrlochstabilität aufbauen,als auch die Abbaubarkeit dieser Stoffe und den Zufluss durch die offenePorosität des Bodens für alle Fluide ermöglichen. Die speziellen Bohrspülungen fürden HDD-Brunnenbau und die HDD-Dränagen werden in Kapitel 7 (Polymere)behandelt.21

seit 1962GRUNDODRILL N-Reihe• mit digitaler Funktionsanzeige • bis Rohr-Ø 700 mm • 450 m BohrlängeTRACTO-TECHNIK GmbH & Co. KG • P.F. 4020 • D-57356 LennestadtTel.: 0 2723 8080 • www.tracto-technik.de • Email: marketing@tracto-technik.de45 JahreErfahrungAutobahnkreuzung