Technische Reaktionsverfahren und praktische Vorgehensweisen bei Vorfällen mit festsitzenden Bohrsträngen
Festsitzende Bohrgestänge stellen eine häufige Gefahr für die Effizienz und die Sicherheit der Ausrüstung bei geologischen Bohrungen und Öl- und Gasförderanlagen dar. Ein Festsitzen tritt auf, wenn das Bohrgestänge durch Gesteinsschichten, Bohrklein oder Ablagerungen blockiert wird und sich nicht mehr lösen lässt. Schwere Fälle können zum Verlust des Bohrgestänges oder sogar des Bohrlochs führen. Die Behebung schwerer Festsitzungen erfordert präzise, schrittweise Arbeitsschritte. Basierend auf praktischen Erfahrungen werden im Folgenden drei zentrale Behebungsmethoden, die dazugehörigen praktischen Schritte und wichtige Vorsichtsmaßnahmen zusammengefasst.
Hochdruckreinigung: Die primäre physikalische Methode zur Beseitigung von Verstopfungen. Die Hochdruckreinigung ist die erste und grundlegende Maßnahme. Sie nutzt hydraulischen Druck und Wasserfluss, um die Verstopfung zu lösen und die Verklebung zwischen Bohrmeißel/Rohr und Gestein zu lockern. Wichtige Betriebspunkte:
Auswahl der Spülflüssigkeit: Bei wasserempfindlichen Gesteinsformationen (z. B. Tonstein) sollte anstelle von reinem Wasser eine mit dem Spülflüssigkeitssystem kompatible Hochdruckspülflüssigkeit verwendet werden, da reines Wasser zu Quellungen führen und das Festfressen verschlimmern kann. Vorzugsweise sollte die Spülflüssigkeit zum Spülsystem passen.
Spülverfahren: Beim Durchpumpen des Bohrgestänges wird der Pumpendruck schrittweise erhöht (z. B. mit ca. 50 % des Nenndrucks beginnen und dann erhöhen), während das Bohrgestänge langsam gedreht wird, um die festsitzende Zone gleichmäßig mit dem Spülstrahl zu erreichen. Falls verfügbar, können spezielle Spülwerkzeuge (z. B. Impulsspülgeräte) bis zur festsitzenden Stelle eingesetzt und die Spülwirkung durch Impulsstrahlen verstärkt werden. Vorteile: einfach, kostengünstig; effektiv bei Bohrkleinablagerungen und kleinen Rückständen. Einschränkungen: begrenzte Wirkung bei hartnäckigen Verklebungen wie starker Tonverstopfung (Schlammkuchenhaftung) oder mechanischer Einklemmung.
Einspritzen von Lösemitteln: Chemische Schmierung und Auflösung. Wenn das mechanische Spülen versagt, kann das Einspritzen eines Lösemittels die Reibung und Adhäsion zwischen Bohrstrang und Bohrlochwand verringern. Wählen Sie das Mittel entsprechend dem Blockierungsmechanismus und der Formation.
Zur Vermeidung von Haftungsproblemen (differenzielles oder schlammadhäsives Verkleben in Ton/Schiefer) sollten ölbasierte Trennmittel eingesetzt werden, um die Haftung zwischen Bohrgestänge und Filterkuchen zu verringern.
Bei festsitzenden Proben mit Durchmesserreduktion (z. B. Evaporit-/Salzformationen oder Zonen, die empfindlich auf Flüssigkeiten reagieren, die zusammenfallen oder quellen) sollten säurelösliche oder formationskompatible Lösungsmittel verwendet und eine ausreichende Einwirkzeit (üblicherweise 2–4 Stunden) für das Eindringen in die Formationsrisse und die Grenzfläche des festsitzenden Materials eingeplant werden.
Injektionskontrolle: Kurzschlüsse vermeiden (das Mittel fließt zurück in den Ringraum, bevor es die festsitzende Stelle erreicht). Stufenweise Injektionen in Kombination mit Druck- und Einwirkzyklen gewährleisten, dass das Mittel die festsitzende Zone erreicht und dort wirkt. Vorsichtsmaßnahme: Die Verträglichkeit des Lösemittels mit dem Gestein und der Bohrflüssigkeit vorab prüfen, um unerwünschte Reaktionen und damit verbundene Sekundärverklemmungen zu vermeiden.
Rüttelverfahren: Mechanische Aufprallbehandlung bei hartnäckigen Festsitzen. Wenn Spülung und Chemikalien nicht helfen, ist die mechanische Rüttelbehandlung (Schockbehandlung) die wichtigste Lösung. Zwei Verfahren sind üblich: der Einsatz von Bohrhammern (Durchbohr-Rüttelwerkzeugen) und das explosive Lösen mit anschließender Rüttelbehandlung.
Betrieb des Bohrloch-Schlagmechanismus: Ist das Bohrgestänge mit einem Bohrloch-Schlagmechanismus ausgestattet, stellen Sie die Hakenlast/das Gewicht ein und betätigen Sie den Schlagmechanismus, um eine Aufwärts- (Up-Jar) oder Abwärtsbewegung (Down-Jar) zu erzeugen. Erhöhen Sie die Schlagkraft schrittweise und achten Sie dabei auf die Festigkeit des Bohrgestänges und der Werkzeuge, um Materialermüdung oder Bruch zu vermeiden.
Explosives Rückstoßen plus Rütteln: Falls kein Rütteln im Bohrloch vorhanden ist, lokalisieren Sie zunächst die festsitzende Stelle mit einem Freipunktanzeiger. Setzen Sie dann ein explosives Rückstoßwerkzeug (oder ein mechanisches Bergungswerkzeug mit kontrollierter Trennfunktion) an einem Überkreuzungspunkt oberhalb der festsitzenden Stelle ein, um das obere Gestänge vom festsitzenden Abschnitt zu trennen. Bergen Sie das obere Gestänge, führen Sie ein neues unteres Gestänge ein, fahren Sie bis zum verbleibenden festsitzenden Abschnitt vor, installieren Sie einen Rüttelstab und führen Sie Rüttelversuche durch. Diese Methode ist mit einem höheren Risiko verbunden und sollte nur von erfahrenem Personal durchgeführt werden. Nach dem Rückstoßen oder jeder Trennung muss die Bohrflüssigkeit sofort zirkuliert werden, um Bohrklein und Ablagerungen aus dem Bohrloch zu entfernen.
Übergeordnete Prinzipien und bewährte Verfahren in der Praxis
Frühzeitig erkennen und entsprechend handeln: Gewicht auf dem Bohrmeißel, Drehmoment und Zirkulationsparameter kontinuierlich überwachen; beim ersten Anzeichen eines Festklemmens Niederdruckzirkulation und kleine, kontrollierte Bewegungen des Bohrstrangs bevorzugen, um die Situation zu entschärfen und eine Eskalation zu verhindern.
Wählen Sie die Methode, die zum Blockierungsmechanismus passt: Wasserstrahlen für Ablagerungen und kleine Fremdkörper, chemisches Lösen für adhäsive oder formationsreaktive Blockierungen und Rütteln/Rückwärtsdrehen für starke mechanische Blockierungen.
Sicherheit und Kontrolle: Gehen Sie schrittweise vor, erfassen Sie alle Druck-, Drehmoment- und Lastdaten und ziehen Sie bei komplexen oder risikoreichen Eingriffen erfahrene Betriebs- oder Fischereispezialisten hinzu.
Die frühzeitige Erkennung, die korrekte Klassifizierung und die Auswahl der geeigneten Sanierungsmethode sind der Schlüssel zur Minimierung von Ausfallzeiten und zur Vermeidung von Werkzeug- oder Bohrlochverlusten.
