Exzentrische Verrohrung beim Bohren: Die Technik, die einstürzenden Boden zurückhält.
Manche Bohrlöcher wollen einfach nicht offen bleiben. Man bohrt durch eine lockere Kiesschicht, eine Bruchzone oder verwittertes Gestein, und sobald der Bohrer durch ist, brechen die Wände dahinter ein. Das Loch füllt sich. Der Bohrer verklemmt. Die Arbeit kommt zum Erliegen.
Früher versuchte man, dagegen anzukämpfen – zurückzuziehen, neu zu bohren, nachträglich ein Futterrohr anzubringen und zu hoffen, dass es hält. Heute hingegen lässt man die Wand gar nicht erst einstürzen: Das Futterrohr wird mit dem Bohrer in einem Arbeitsgang eingebohrt. Das nennt man „Catering-while-Drilling“, und der Exzenterbohrer ist das Werkzeug, das diese Technik ermöglicht.
Wie ein Exzenterbohrer funktioniert
Ein Standard-DTH-Bohrer erzeugt ein Loch, das etwas größer als sein eigener Durchmesser ist. Ein Verrohrungsbohrsystem verwendet einen Exzenterbohrer – einen Bohrer mit einem versetzten, schwenkbaren Aufweitflügel, der ein Loch erzeugt, das größer als der Verrohrungsdurchmesser ist. Verrohrung und Verrohrungsfuß folgen dem Bohrer beim Vorschub. Die Bohrlochwand wird vom Moment des Durchtrennens an durch die Stahlverrohrung gestützt. Ein Einsturz ist somit ausgeschlossen.
Sobald das Bohrrohr die Zieltiefe erreicht hat, fährt der Exzenterflügel ein – er klappt in den Bohrmeißelkörper zurück. Der eingefahrene Meißel ist dann so klein, dass er sich durch das Bohrrohr zurückziehen kann, während dieses an Ort und Stelle bleibt und das Bohrloch offen hält. Dieses Verfahren wandelt selbst schwierigste Bohrbedingungen in einen kontrollierten und wiederholbaren Prozess um.
Funktionsprinzip: Niedrig, Niedrig, Hoch
Exzentrisches Bohren folgt einer anderen Parameterphilosophie als normales DTH-Bohren. Drei Dinge sind zu beachten:
Niedrige Drehzahl.Der exzentrische Flügel schwingt aus und schneidet ein zu großes Loch. Hohe Drehzahlen schleudern den Flügel mit unnötiger Kraft aus und erzeugen Vibrationen. Die Rotation muss langsam und gleichmäßig sein – der Flügel soll schwingen, nicht schlagen.
Niedriger Speisedruck.Der Exzenterbohrer erzeugt ein zu großes Loch mit versetzter Geometrie. Zu hoher Vorschub treibt den Bohrer zu schnell ein, der Flügel kann die Bohrspäne nicht abführen, und der zu große Ringraum verstopft. Vorschub sollte nur so weit erfolgen, dass der Bohrer den Boden berührt – nicht mehr.
Hohe Rückluftgeschwindigkeit.Der überdimensionierte Ringraum zwischen Verrohrung und Bohrgestänge benötigt eine hohe Luftgeschwindigkeit, um das Bohrklein nach oben und herauszutransportieren. Dies ist der entscheidende Parameter. Verlangsamt sich die Rückluftgeschwindigkeit, setzt sich das Bohrklein ab, der Ringraum verstopft und die Verrohrung blockiert. Hohes Luftvolumen ist daher unerlässlich.
Den Boden lesen
Die Beschaffenheit des Untergrunds bestimmt die mögliche Geschwindigkeit. Weicher, fester Boden ermöglicht ein gleichmäßiges Vorankommen. Lockerer, brüchiger oder nasser Boden erfordert ein vorsichtigeres Vorgehen.
Wenn Sie auf eine besonders lockere oder stark zerklüftete Zone stoßen, reduzieren Sie den Vorschubdruck und die Vorschubgeschwindigkeit. Der Exzenterflügel benötigt Zeit zum Schneiden, und das Futterrohr muss nachziehen. Bohren Sie ein wenig, spülen Sie gründlich nach und bohren Sie dann ein wenig weiter. Durch das Durchbohren einer schwierigen Zone mit voller Geschwindigkeit wird der Ringraum verdichtet und das Futterrohr verankert.
Die Abrufsequenz, die über Erfolg oder Misserfolg des Auftrags entscheidet
Das Herausziehen des Zentrierwerkzeugs – bestehend aus Hammer und Exzenter – durch das Bohrloch ist der heikelste Schritt. Gelingt dies nicht, fährt der Exzenterflügel nicht zurück, und das Werkzeug bleibt zusammen mit dem Bohrloch im Bohrloch stecken.
Der Ablauf:
Reinigen Sie das Loch gründlich. Blasen Sie alle Bohrspäne aus dem Boden und dem Ringraum.
Rotation stoppen.
Heben Sie das Zentrierwerkzeug langsam an, gerade so weit, dass es angehoben werden kann – die Hubkraft sollte minimal sein, und die Hubhöhe sollte dazu führen, dass die Hinterkante des Exzenterflügels mit der Vorderseite des Gehäuseschuhs in Kontakt kommt.
Drehen Sie die Schnur langsam in die entgegengesetzte Richtung und heben Sie sie dabei leicht an. Durch die Drehung in die entgegengesetzte Richtung schwingt der Exzenterflügel zurück in seine eingefahrene Position.
Sobald sich das Werkzeug frei nach oben bewegen lässt, ist der Flügel eingefahren. Ziehen Sie das mittlere Werkzeug normal heraus.
Bei der Rückwärtsdrehung ist Vorsicht geboten. Zu hohes Drehmoment an einem Gewindestrang birgt die Gefahr, dass sich die Verbindung im Bohrloch löst – und das bedeutet zusätzlich zu allem anderen noch eine aufwendige Bergungsarbeit.
Wenn sich der Flügel nicht einfahren lässt
Manchmal lässt sich der Exzenterflügel nicht zurückklappen, weil sich Späne um den Drehpunkt angesammelt haben. Symptom: Sie drehen das Werkzeug in die entgegengesetzte Richtung und heben es an, aber es löst sich nicht. Wenden Sie keine Gewalt an. Durch gewaltsames Bewegen des Exzenterflügels blockieren Sie ihn dauerhaft.
Die Lösung: Stellen Sie die Luftzufuhr wieder her, spülen Sie das Loch erneut durch und schlagen Sie kurz mit dem Hammer darauf – ein paar Sekunden Schlagkraft lösen die festsitzenden Späne um den Flügeldrehpunkt. Wiederholen Sie dann den Einziehvorgang: Anheben, Rückwärtsdrehen, Testen. Normalerweise löst sich der Flügel beim zweiten oder dritten Versuch, sobald die Ablagerungen entfernt sind.
Warum diese Technik wichtig ist
Das Verrohren während des Bohrens mit Exzenterbohrkronen entscheidet darüber, ob ein Bohrloch fertiggestellt oder abgebrochen werden muss. In lockerem Deckgebirge, in geklüftetem Gestein, in jeder Formation, deren Wände nicht von selbst stehen, bedeutet konventionelles Bohren ständigen Kampf – Aufweiten, nachträgliches Verrohren, verlorene Bohrlöcher, vergeudete Tage.
Das Exzentersystem erledigt das in einem Arbeitsgang. Das Bohrrohr folgt dem Bohrer, die Bohrwand wird durchgehend gestützt, und das Werkzeug zieht sich sauber zurück, sobald das Bohrrohr gesetzt ist. Es ist nicht für jedes Bohrloch geeignet. Aber bei Bohrlöchern, in denen der Boden Widerstand leistet, ist es das Werkzeug, das den Kampf beendet.
