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DrillTech setzt Horizontalspülbohrmaschine zur Bewältigung schwieriger Bodenbedingungen ein und führt Erdgaspipeline-Projekt durch

Zahlreiche Herausforderungen durch wechselnde und sporadisch auftretende Sand-, Lehm- und Gesteinsformationen

Jul-2011

Als Gary Davidson, President und Mitinhaber von DrillTech Inc., aus Clarksville im US-Bundesstaat Texas, die Ergebnisse der ihm von Auftraggeber Regency Energy Partners zur Verfügung gestellten Bodenproben durchging, war er sicher, dass es sich bei dem Erdgas-Hauptleitungs-Projekt um eine routinemäßige Rohrverlegung handeln würde. Auf den ersten Blick sah es danach aus, als ob nur die Länge der Pipeline eine kleine Herausforderung darstellen könnte.

Davidson, der bereits seit 1991 im Bohr- und Pipelineverlegungsgeschäft tätig ist, hat DrillTech mit seinem Freund und Partner Lance Downs in Oktober 2007 gegründet. Das Unternehmen verzeichnet seit seiner Gründung ein kontinuierliches und solides Wachstum und beschäftigt derzeit mehr als 20 Personen. Das Installationsunternehmen ist auf die grabenlose Verlegung von Pipelines spezialisiert und setzt dabei auf den Einsatz einer Vermeer® D500x500 Navigator® Horizontalspülbohrmaschine (HDD).

Der Auftraggeber Regency Energy Partners aus Dallas besitzt mehr als 8367 km Sammelleitung, darunter eine Eigentümerschaft am Regency Intrastate Gas System, einer 724 km langen Pipeline im Norden des US-Bundestaates Louisiana. Regencys Anlagen befinden sich in einer der größten Gas-produzierenden Regionen der USA, einschließlich die Haynesville, Eagle Ford, Barnett, Fayetteville und Marcellus Shales.

Regency betreibt umfangreiche Sammel- und Verarbeitungsanlagen in vier geografischen Regionen der USA. Das Unternehmen schließt Verträge mit Erdgasproduzenten ab, um Roherdgas aus individuellen Erdgasbohrungen oder zentralen Anlieferstellen mehrerer Erdgasbohrungen zusammenzuführen. Die Erdgasbohrungen sind über Sammelleitungen miteinander verbunden, durch die das Roherdgas zu den Aufbereitungsanlagen, Behandlungsanlagen oder direkt zu den landesweiten oder bundesstaatlichen Erdgastransportpipelines strömt.

Das Projekt, mit dessen Durchführung Regency Energy die Firma DrillTech beauftragt hatte, befand sich in der Nähe von Logansport, im äußersten Westen des US-Bundesstaates Louisiana und einen Katzensprung von der Grenze zu Texas / Arkansas entfernt. Es handelte sich hierbei um die Verlängerung einer Hauptleitung mit einem Durchmesser von 61 cm und einer Dicke von 13 mm, durch die das aus mehreren Quellen geförderte Erdgas zugeführt wird.

Der Bohrplan sah für die Verlegung der Pipeline zwei separate Bohrungen vor. Bei der ersten handelte es sich um eine relativ standardmäßige Bohrung von 591 m, während sich die zweite über eine Länge von 1410 m erstreckte. Die zweite Bohrung würde die Arbeiter von DrillTech allerdings vor große Herausforderungen stellen. Davidson erläutert Faktoren, die für die Vorgabe von zwei separaten Bohrungen im Bohrplan ausschlaggebend waren.

„Laut Installationsplan kreuzte die Bohrung einen Highway und wurde unter einem ausgedehnten ökologisch sensiblen Gebiet fortgesetzt“, erklärt Davidson. „Da die Verlegungsroute bereits vorgeplant war, gingen wir die Strecke ab, um die physikalische Topographie des Geländes abzumessen. Nach der physikalischen Inspektion war angesichts des extrem langgestreckten ökologisch sensiblen Gebiets die Durchführung von zwei separaten Bohrungen unserer Meinung nach die beste Vorgehensweise. Womit wir allerdings nicht gerechnet hatten, waren die schwierigen Bodenbeschaffenheiten, auf die wir im Verlauf der Bohrarbeiten stoßen würden.“

Nach einer endgültigen Beurteilung der von Auftraggeber Regency Energy gewonnenen Bodenprofile und der Festlegung eines Zeitplans für die Umsetzung des Projekts wählte Davidsons Mannschaft die Maschinen und Bohrspitzen, mit denen die Arbeit am effizientesten durchzuführen wäre.

„Basierend auf der Länge der Unterquerung und der spezifischen Rohrgröße war die Vermeer D500x500 Horizontalspülbohrmaschine die beste Lösung für diesen Job“, erklärt Davidson. „Unsere D500x500 Horizontalspühlbohrmaschine war für beide Projektphasen am besten geeignet, vor allem weil bei der langen Bohrung ökologische Aspekte zu berücksichtigen sein würden. Die erste und kürzere Bohrung verlief reibungslos und ohne unliebsame Überraschungen. Das Bodenprofil war über die gesamte Länge der Bohrung hinweg weitgehend einheitlich und bestand aus Lehm mit verschiedenen Dichten.“

Nachdem alle zur Bewältigung des Projekts benötigten Maschinen bereitstanden, machte sich die Mannschaft von DrillTech aus Clarksville (Texas) auf den Weg zum 269 km entfernten Einsatzort in Logansport (Louisiana). Alle waren gespannt und konnten den Beginn der Bohrarbeiten kaum abwarten.

Bei der ersten Bohrung stieß man auf verschiedene Bodenbeschaffenheiten – von Sand über harten Geschiebelehm bis hin zu Felsgestein. Diese Bodenvariationen setzten sich über die gesamte Strecke der ersten Bohrung fort. Die Kernproben wiesen zwar eine 5 cm dicke Gesteinsschicht auf, gaben jedoch keinen Aufschluss über die exakte Länge, Breite oder Tiefe der Formation. Nachdem ungefähr 91 m durch das harte Gestein gebohrt waren, änderte sich das anfängliche Bodenprofil abrupt und Davidsons Mannschaft musste die Bohrlafette zurückziehen und ihre Vorgehensweise ändern. Sie installierten einen 17-cm-Mud-Motor, der mit einem 22-cm-Bohrmeißel bestückt war. Ein wichtiges Kriterium bei der Wahl des Mud-Motors war dessen Wirksamkeit beim Navigieren durch härtere Gesteinsformationen.

„Der Mud-Motor wird durch den Bohrschlamm angetrieben und wurde speziell zum Fräsen durch harte Gesteinsformationen entwickelt“, erklärt Davidson. Durch den Druck des Bohrschlamms wird die Rotationskraft an der Bohrspitze optimiert. Dies hat sich als eine gute Entscheidung erwiesen; wir konnten das Projekt effizienter abwickeln und unsere Förderrate steigern.“

Unvorhergesehene Herausforderungen
Nachdem anfangs einige geringfügige Änderungen vorgenommen wurden, legte die Mannschaft von DrillTech im Durchschnitt eine Strecke von 76 bis 91 m pro Stunde zurück und die erste Bohrung wurde innerhalb von acht Tagen relativ problemlos abgeschlossen. Die Bohrung wurde mit verschieden großen Räumköpfen (46 bis 91 cm Durchmesser) etappenweise aufgeweitet und das Bohrgut anschließend aus dem Loch abgetragen. Dann wurde die 13 mm dicke Rohrleitung, die bereits zusammengeschweißt und auf Rollen gebettet war, in 12 m Abschnitten über eine Länge von 295 m durchgezogen. Im Anschluss daran wurde die Maschine neu positioniert, um die zweite 1411 m lange Bohrung durchzuführen.

Die Bodenproben aus dem ökologisch sensiblen Gebiet wurden an den geplanten Ein- und Austrittsöffnungen gewonnen und lieferten keine detaillierten Informationen über die dazwischen liegenden Bodenbeschaffenheiten. Anfangs führte die Bohrung durch Lehm und dann durch Sandschichten; also nichts besonderes oder auf den ersten Blick auch nicht sonderlich herausfordernd. Doch plötzlich begannen sich die Bodenbedingungen drastisch zu ändern und man stieß auf Felsgestein.

„Wir hatten im Rahmen verschiedener Aufträge schon häufiger in diesem Gebiet gebohrt und rechneten im Verlauf der 1402 m langen Bohrung mit Geländeveränderungen“, erklärt Davidson. „Wir stießen wie erwartet auf viele Variationen in den Gesteinsformationen, die die Bodenproben nicht aufzeigten. Aber es gab auch zahlreiche Überraschungen.“

„Wir waren uns dieser Bodenbedingungen nicht bewusst und mussten zum Durchdringen der Gesteinsformationen einen speziell für felsige Bodenbeschaffenheiten konzipierten Aufweitkopf verwenden“, erklärt Davidson. Da die Bodenproben keinen Aufschluss über den Umfang der Gesteinsschicht gaben, hatten wir auch nicht den richtigen Bohrkopf dabei. Folglich mussten wir einen Hole-Opener mit geteilter Bohrspitze bestellen. Glücklicherweise hatten wir das bereits bei der Durchführung der Pilotbohrung festgestellt und konnten die Bohrspitze rechtzeitig bestellen. Die Bohrproduktion musste zu keinem Zeitpunkt unterbrochen werden.

Nachdem der Hole-Opener mit geteilter Bohrspitze an der D500x500 Horizontalspülbohrmaschine installiert war, konnte mit der eigentlichen Bohrung begonnen werden. Infolge des hartnäckigen Gesteins und der unvorhersehbaren abrupten Änderungen, die zur Bewältigung der wechselnden Bodenbeschaffenheiten aus Sand und Lehm mit verschiedenen Dichten erforderlich waren, erwies sich die zweite Bohrung als besonders schwierig. Die Produktionsraten mussten reduziert werden, weswegen sich die Durchführung der zweiten Bohrung mehr als fünf Wochen hingezogen hat. Aber alles in allem war Davidson mit den Endresultaten zufrieden.

„Das Projekt hatte mit Sicherheit seine Schwierigkeiten“, erinnert er sich. „Natürlich waren die guten Maschinen, die richtigen Bohrmeißel und unsere erfahrenen Maschinenbediener, die bereits zuvor Projekte unter ähnlichen Bedingungen abgeschlossen haben, von immensem Vorteil. Dieses Projekt war zwar kompliziert, aber ich war schon an Bohrungen beteiligt, die nicht annähernd so gut verliefen wie diese. DrillTech hat alles richtig und ordnungsgemäß abgewickelt. Die Horizontalspülbohrmaschine von Vermeer hat sich hervorragend bewährt und war sicherlich eine gute Investition.“

Versierter Maschinenbediener meistert unterschiedliche Bodenbedingungen
Die sich abrupt verändernden Bodenbeschaffenheiten stellten für die Arbeiter von DrillTech bei diesem Installationsprojekt zweifelsohne die größte Herausforderung dar. Dieser Umstand wurde durch das Fehlen von genauen Bodenprobendaten erschwert, mithilfe derer sich die Mannschaft ein besseres Gesamtbild der vorherrschenden Bedingungen hätten machen können. Davidson betonte mit Nachdruck die entscheidende Rolle, die die Erfahrung seines Maschinenbedieners bei der erfolgreichen Bewältigung der untertage vorliegenden Schwierigkeiten spielte.

„Wir sollten niemals die Bedeutung eines versierten Maschinenbedieners unterschätzen“, erklärt Davidson. „Es dauert einige Zeit, bis man mit der Maschine vertraut ist und diese bedienen kann, und unsere Bediener haben das Zeug, um alle Herausforderungen zu bewältigen. Außerdem ist Erfahrung der beste Lehrmeister. Jeder kann das Autofahren lernen, aber nicht jeder kann ein NASCAR-Fahrzeug fahren. Dasselbe gilt für Horizontalspülbohrmaschinen. Jeder kann sich auf die Maschine setzen und die Hebel ziehen, aber es bedarf einer Person, die ihr Handwerk beherrscht und die Arbeit sicherheitsbewusst ausführt. Sicherheit ist für den Bediener einer Horizontalspülbohrmaschine das A und O und steht bei allen Mitarbeitern von DrillTech an erster Stelle.“