Herrenknecht ist Innovationstreiber bei maschinellen Lösungen für den Bau von unterirdischen Infrastrukturen. Für die schnelle, sichere und kostengünstige Verlegung von Pipelines im HDD-Verfahren (Horizontal Directional Drilling) haben wir gemeinsam mit renommierten Branchenspezialisten drei neuartige Bohrlochwerkzeuge entwickelt: den Full Face Hole Opener, die Downhole Jet Pump sowie den Weeper Sub.
HDD-Bohrprozesse optimieren
Die drei patentierten Neuentwicklungen optimieren einzeln eingesetzt oder in Kombination den Bohrprozess bei HDD-Projekten. So können beispielsweise Bohrungen in einem Arbeitsschritt aufgeweitet und gesäubert und gleichzeitig ungewollte Bohrspülungsaustritte (Frac Outs) verhindert werden. Herrenknecht antwortet damit auf lange bekannte Herausforderungen im HDD-Business. Die Ergebnisse erfolgreicher Pilotprojekteinsätze bestätigten bereits das Konzept und die Leistungsfähigkeit der neuen Downhole Tools.
Weeper Sub: Pilotbohrung mit optimiertem Materialfluss
Weeper Subs sorgen bei der Erstellung von HDD-Pilotbohrungen für einen signifikant verbesserten Materialfluss. Eine Düse entnimmt einen Teil der Bohrspülung aus dem Bohrstrang und leitet sie aktiv dem Spülkreislauf im Ringraum zu. Hierdurch wird der Materialfluss im Ringraum optimiert und die Abförderung des sedimentierten Bohrkleins erleichtert. Der Prozess wird durch die exzentrische Schneckenform des Weeper Subs unterstützt. Ein sauberes Pilotbohrloch ohne größere Ablagerungen ist die Folge.
Der Einsatz mehrere Weeper Subs erhöht den Volumenstrom im Bohrloch stufenweise. Die benötigte Menge an Spülflüssigkeit nimmt dagegen in Richtung Bohrmeißel ab. Dadurch reduziert sich das Druckniveau im Ringraum und insbesondere der maximale Druck am Bohrmeißel. Das ausgeglichenere Druckniveau im Spülkreislauf reduzieren die Gefahr von verfahrenstypischen Frac-Outs.
Full Face Hole Opener: Aufweitungsbohrung in nur einem Durchgang
Der neue Full Face Hole Opener von Herrenknecht weitet in nur einem Arbeitsgang die Pilotbohrungen auf den benötigten Enddurchmesser auf. Mehrere, für das HDD-Verfahren typische Aufweitvorgänge, sind damit obsolet.
Je nach Baugrundanforderung kann der Full Face Hole Opener mit verschiedenen Cuttertypen ausgestattet werden. Sie sind einfach zu wechseln und budgetschonend zu sanieren. Die Cutter verfügen über einen speziellen Verschleißschutz und sind mit Druckkompensatoren ausgestattet. Das verhindert ein ungewolltes Eindringen von Bohrspülung oder den Verlust der Lagerschmierung. Zudem sind die Lager extra groß ausgeführt und können im Vergleich zu konventionellen Cuttern doppelt so hohe Kräfte aufnehmen. Dadurch kann ein höherer Druck auf die Ortsbrust aufgebracht werden, um den Materialabbau und somit die Vortriebsgeschwindigkeit zu verbessern.
Downhole Jet Pump: Bohrlochreinigung und Materialtransport in einem Rutsch
Mit der Downhole Jet Pump von Herrenknecht steht erstmals ein Werkzeug für das HDD-Verfahren zur Verfügung, das gleichzeitig das Bohrloch säubert und das Bohrklein innerhalb des Bohrstrangs effizient abfördert.
Zur Aufnahme des im Bohrloch befindlichen Materials besitzt die Downhole Jet Pump drei seitlich angeordnete Schaufeln mit integriertem Rechen. Durch die Gestängerotation gelangt das Bohrklein ins Innere der Pumpe. Dort wird es mithilfe eines Strahlpumpensystems in den Bohrstrang gepumpt und abgefördert. Durch diese starke Reduzierung des Querschnitts der Transportleitung kann auch größeres Bohrklein mit einfacher Bohrspülungen ohne spezielle Zusätze wirtschaftlich abtransportiert werden. Die Funktion der Bohrspülung im Ringraum beschränkt sich nur noch auf die Stützung und Abdichtung des Bohrlochs. Die Downhole Jet Pump arbeitet ansauglos, wodurch weder Unter- noch Überdruck erzeugt und das Risiko von unbeabsichtigten Bohrspülaustritten reduziert wird.
Performanceoptimierung durch optimale Werkzeugkombinationen
Bei HDD-Projekten sind verschiedene Kombinationsmöglichkeiten der neuentwickelten Downhole Tools von Herrenknecht möglich. Die Vorteile des Full Face Hole Openers kommen besonders beim gemeinsamen Einsatz mit der Downhole Jet Pump zum Tragen. Hierfür wird die Downhole Jet Pump direkt hinter dem Full Face Hole Opener installiert. So kann in kurzer Zeit in einem Schritt ein sauberes Bohrloch bei gleichzeitig reduziertem Bentonitverbrauch erstellt werden.
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Erfolgreiche Premiere der Downhole Jet Pump in Schweden:
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