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Erdwärme-Zeitung.de | 18. November 2017

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Erdwärme – „Das Doppelkopf-Bohrverfahren“

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Wenn aufgrund schwieriger geologischer Bedingungen eine Erdwärmebohrung zu Scheitern droht, kann das sogenannte Doppelkopf-Bohrverfahren eine Möglichkeit sein, die Erdwärmebohrung doch noch zu realisieren.

Festgesteine werden meist von lockeren Bodenschichten überlagert. Diese Bodenschichten sind unterschiedlich stark ausgeprägt und können mehrere Meter mächtig sein. Zudem können Festgesteine Lockergesteinseigenschaften aufweisen durch Verwitterung, Erosion und Zersetzung. Diese lockeren Boden- und Gesteinsformationen müssen während des Bohvorgangs am Zusammenbrechen gehindert werden. Hierfür wird eine temporäre Hilfsverrohrung in das Bohrloch eingebaut. Die Hilfsverrohrung wird nach dem Einbau der Erdwärmesonde und während der Verpressarbeiten wieder aus dem Bohrloch entfernt.

Bei den meisten Erdwärmesondenbohrungen reichen geringe Verrohrungstiefen, von ca. 5-40m, aus. Die Hilfsverrohrung wird mit speziellen Pressvorrichtungen eingepresst, eingedreht oder auch mittels spezieller Vorrichtungen am Bohrkopf (z.B. Oteximlochhammer-System) gleichzeitig während des eigentlichen Bohrvorgangs eingebohrt. Die Hilfsrohre werden bis auf die stabile Festgesteinsoberkannte mitgeführt und dann auf dieser abgestellt. Das Bohrloch wird dann mit einem kleineren Bohrdurchmesser ohne Hilfsverrohrung weitergebohrt. Mit diesen Methoden werden bereits stattliche Verrohrungs- und Bohrtiefen erreicht. Für die meisten Erdwärmebohrungen sind diese genannten Verfahren ausreichend.

Verrohrungstiefen sind abhängig von den Bohrgeräteeigenschaften (z.B. Drehmoment am Bohrkopf, Rückzugskräfte am Bohrmast), der Geologie und auch dem gewählten Bohrverfahren. Bei großen Verrohrungstiefen mit „kleinen“ Maschinen kann es zu Problemen beim Ausbau der Hilfsverrohrung kommen. Es kann manchmal passieren, dass sich die Verrohrung nicht wieder mit dem Bohrgerät heraus ziehen lässt. Diese muss dann mit zusätzlicher Technik unter hohem zeitlichen Aufwand zurückgeschlagen (z.B. Rückschlaghammer) werden.

Wenn die Geologie genau bekannt ist und mit großen Verrohrungstiefen gerechnet werden muss, soll am besten gleich entsprechend große Technik mit dem sogenannten Doppelkopf-Bohrverfahren zum Einsatz kommen.

Eine Doppelkopf-Maschine ist mit zwei unabhängig von einander arbeitenden Drehbohrantrieben ausgerüstet. Hier kann gleichzeitig das eigentliche Bohrgestänge mit Bohrwerkzeug und die erforderliche Hilfsverrohrung gegenläufig angetrieben werden.

Die Hilfsverrohrung kann nun während des Bohrprozesses mit dem Bohrstrang gleichzeitig eingebohrt werden. Die Hilfsverrohrung stabilisiert das Bohrloch und verhindert das Einbrechen der Bohrlochwand. Wird standfestes Gestein erreicht, kann auch bei diesem Verfahren die Hilfsverrohrung auf dem festen Gestein abgestellt werden. Der Bohrvorgang kann dann ohne weitere Hilfsverrohrung fortgesetzt werden.

Nach dem Erreichen der Endbohrtiefe (mit oder ohne Hilfsverrohrung) wird das Bohrgestänge und das Bohrwerkzeug ausgebaut. Die Erdwärmesonde ist jetzt beim Einbau durch die Hilfsverrohrung geschützt. Nach dem Einbau der Erdwärmesonde, kann die Hilfsverrohrung bei gleichzeitigem Verpressen des Ringraums zwischen der Erdwärmesonde und der Hilfsverrohrung mit Spezialsuspension ausgebaut werden.

Mit dem Doppelkopf-Bohrverfahren werden große Verrohrungstiefen auch durch unterschiedliche Bodenschichten erreicht.

Unser Video zeigt eine Baustelle in Dresden. Hier wurde mit einer kleinen Bohrmaschine begonnen. Mit dieser Maschine konnte bis in eine Tiefe von 50m verrohrt werden. Nach einer 44m mächtigen Sandschicht folgte ein sehr dicht gelagerter Kies, der zudem noch sehr steinig war. Hier war ein tieferes Verrohren nicht möglich. Zudem gab es Probleme beim Rückziehen der Rohre. Aufgrund der gewonnen Erkenntnisse musste das Bohrgerät getauscht werden. Mit der Doppelkopf-Maschine konnte die Hilfsverrohrung bis auf 62m eingebohrt werden. Die Hilfsverrohrung wurde auf dem Festgestein abgestellt. Die Bohrung konnte nun bis zur projektierten Endbohrtiefe von 150m gebohrt werden.

Silvio Klenner 2014 Erdwärme-Zeitung.de
(Wir Danken der Firma Brunnenbau Uwe Protze für die freundliche Unterstützung beim Videodreh)

 

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