Schneiden von Hartgestein mit Hochdruckstrahlen unter simulierten Bohrlochbedingungen

Abstract

Zusammenfassung: Im Rahmen des EU-Forschungsprojektes "ThermoDrill" wird eine alternative Bohrtechnologie entwickelt, eine Kombination aus Hochdruckfluidstrahlen und mechanischem Bohren. Um die Wirksamkeit bzw. Effizienz der Hochdruckstrahlen zum Schneiden von Hartgesteinsformationen zu untersuchen, wurden Versuche unter verschiedenen Umgebungsbedingungen durchgeführt. Kernproben von diversen (Geothermie-)Bohrungen wurden unter atmosphärischen Bedingungen getestet und ermöglichten dadurch eine solide Grundlage für den Vergleich der Schneidbarkeit verschiedener Gesteinstypen. Um Bohrlochverhältnisse in großer Tiefe möglichst realitätsnah zu simulieren, wurde eine Druckzelle mit einem maximalen Innendruck von 450 bar konstruiert und gebaut. Die Experimente zeigen, dass die Schneidleistung bei veränderten Umgebungsdruckbedingungen sich völlig von jener unter atmosphärischen Bedingungen unterscheidet. Die wichtigsten Einflussgrößen wurden ermittelt und die Parameter für eine ausreichende Schnitttiefe, auch unter Bohrlochbedingungen, spezifiziert. Die Studie zeigt, dass Hochdruckfluidstrahlen unter allen getesteten Umgebungsbedingungen in der Lage sind, ausreichend tiefe Kerben in Hartgestein zu erzeugen.