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Was für eine Bohrung!

Driver Pipeline (USA) stellt 2 km lange Bohrung durch Felsgestein in einem kontinuierlichen Durchgang fertig

Aug-2011

Das FRAP-Projekt (Fossil Ridge to Arc Park) des Auftraggebers Chesapeake Midstream Partners ist ein grabenloses Erdgaspipeline-Installationsprojekt, das sich über eine Strecke von knapp 2 Kilometern erstreckt. Es ist die längste Horizontalspülbohrung in der Geschichte der Chesapeake Energy Corporation im Zusammenhang mit den gewaltigen Erdgasvorkommen in der Barnett Shale-Region. Die Installation verursachte nur minimale Unterbrechungen und unterquerte zwei wohlhabende Vororte von Fort Worth, Texas (USA), darunter die makellosen Fairways und Greens zweier Golfplätze, mehrere mit altem Baumbestand gesäumte Straßen und viele vornehme Wohnviertel. Darüber hinaus zählt sie zu den längsten durchgehenden Bohrungen in der Geschichte der grabenlosen Rohrverlegung.

Die Bohrung wurde von der Firma Driver Pipeline aus Irving im US-Bundesstaat Texas abgewickelt. Sie war die zweite von drei Rohrbauphasen, in deren Rahmen eine 10 km lange 61-cm-Rohrleitung eine Hauptverdichterstation (im Vorort Arc Park) mit den Bohrplätzen nordöstlich der der Innenstadt von Fort Worth verbinden soll. Die FRAP-Pipeline dient als Sammel- und Transportleitung für die immensen Erdgasvorkommen in der Barnett Shale-Region, die 12 verschiedene Erdgaslagerstätten mit mehr als 55 Bohrungen in Fort Worth, North Richland Hills, Haltom City und Hurst, Texas, verbindet.

Ein ungewöhnlicher Bohrweg
Nach monatelanger Planung und Vorbereitung versammelten sich zum Projektstart mehr als ein Dutzend Bauleiter, Ingenieure und Sicherheitsexperten am Einsatzort in North Park in Haltom City (Texas). Vor Beginn der eigentlichen Installationsphase 2 arbeitete ein aus mehreren Mitarbeitern von Driver Pipeline und Chesapeake Midstream Mitarbeitern bestehendes Team gemeinsam an der Einrichtung der Übertageproduktion. Dies erwies sich als eine schwierige Aufgabe angesichts der Länge der Pipeline, des Feingefühls hinsichtlich der Aufrechterhaltung der Integrität der wohlhabenden Gegenden sowie der vielen Restriktionen, die von den betroffenen Gemeinden und privaten und kommerziellen Interessenten entlang des Bohrwegs auferlegt wurden.

Obwohl die FRAP-Pipeline über und unter verkehrsreichen Straßen sowie unter öffentlichen Bereichen wie Parks und Golfplätze hindurch gezogen wurde, gab es nur minimale Unterbrechungen oder Unannehmlichkeiten. Die meisten Anwohner und Unternehmen entlang der über 1,6 km langen Strecke wussten nicht, was ca. 41 m unter der Erde vorging.

„Bei diesem Projekt kam es auf die Lage an“, kommentiert Harold Kay, HDD-Leiter von Driver Pipeline. „Die meisten Leute gehen davon aus, dass die Länge der Bohrung und das Felsgestein, auf das wir während der Bohrung stoßen werden, unsere Hauptbedenken wären. Wir hatten jedoch großes Vertrauen in die Fähigkeiten unserer Maschinen. Allerdings stellte eine Kombination von anderen Faktoren, insbesondere Zugangsbeschränkungen, für uns eine besondere Herausforderung dar. Der Bohrplan sah für die Verlegung die Unterquerung von zwei Golfkursen vor, ökologisch sensible Gebiete mit tiefgelegenen Bachbetten, viel Niederholz und vielen Bäumen. Der beschränkte Zugang in der Mitte des Bohrwegs war die erste Herausforderung.“
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Rund um die Uhr durch Gestein bohren
Die Mannschaft von Driver Pipeline sicherte ihre Vermeer D1000x900 Navigator® Horizontalspülbohrmaschine am Aufstellplatz und begann mit dem dreimonatigen Projekt, bei dem rund um die Uhr gebohrt werden sollte. Der Aufstellplatz wurde in einem städtischen Park eingerichtet und war von einem Frisbeeplatz sowie mehreren Sportplätzen umgeben. Außerdem wurde eine 5 m hohe massive Sperrwand errichtet, um die Geräuschbelästigung für die Anwohner minimal zu halten. Mit dem Mud-Motor wurde ein 22-cm-Kegelmeißel und für die Pilotbohrung ein 13-cm-Bohrrohr in Längen von 9 m verwendet.

Die im Bohrplan spezifizierten engen Toleranzen (links und rechts 46 cm) ließen nur wenig Spielraum für Fehler zu. Der Eintrittswinkel von 15 Grad erscheint für eine durchschnittliche Bohrtiefe von 37 m relativ steil und die Gründe hierfür sind nur für Personen, die mit der Topographie vertraut sind und die Gegend bereits von früheren Projekten her erkennen.

„Dank unserer umfangreichen Erfahrung mit der Topografie in und um Fort Worth herum kannten wir schon die in 9 bis 10 m Tiefe verlaufende Felsader“, erklärt Kay. „Wenn der Winkel beim ersten Auftreffen auf die Ader sechs oder sieben Grad beträgt, schlägt die Bohrspitze wahrscheinlich aus und rutscht weg. In einer solchen Situation ist der Radius zu klein, um ein Rohr mit großem Durchmesser aufzunehmen. Wir waren uns sicher, dass ein Eintrittswinkel von 15 Grad beim Auftreffen auf das Felsgestein ausreichend sein würde, damit die Bohrspitze schon beim ersten Versuch fest in das Gestein eindringen würde. Es hat wunderbar funktioniert.“

Die Mitarbeiter von Driver Pipeline haben rund um die Uhr gearbeitet und meistens unbemerkt belebte Straßen, verkehrsberuhigte Sackgassen und ruhige Fairways sicher unterquert. Kay, Mike Webb, General Superintendent für Spülbohrverfahren und Vermessung von Driver Pipeline und Richard Norton, Senior Superintendent, hatten volles Vertrauen in die Mannschaft und die Fähigkeiten der Maschinen.

„Aufgrund unserer Erfahrung mit grabenloser Rohr- und Leitungsverlegung in diesem Gebiet waren wir von Anfang an zuversichtlich, dass wir das Projekt erfolgreich durchführen würden“, erklärte Webb. „Außerdem hatten wir hohes Vertrauen in die Fähigkeiten der Horizontalspülbohrmaschinen, die wir schon seit mehreren Jahren einsetzen. Diese Maschinen haben sich immer wieder bei der Bewältigung des Fels- und Schiefergesteins der Barnett-Formation bewährt. Unsere größte Herausforderung bei diesem Projekt war logistischer Art.“

Eine Fülle oberirdischer Aktivitäten
Aufgrund des engen Zufahrtweges und dem Abtransport des Aushubs via Sauglader stand nur wenig Aufstellplatz zur Verfügung. Aushub, der nicht abgesaugt werden konnte, wie z. B. größere Feststoffe, wurden täglich mit Muldenkippern abtransportiert. „Die Austrittsgrube befand sich an der Zufahrt zu einer Wohnanlage, wo Sicherheitspersonal Tag und Nacht den Verkehrsfluss regelten, den Zugang für die Öffentlichkeit beschränkten und den Anwohnern beim Umgehen von Maschinenbarrieren behilflich waren. Von dort aus wurde eine gewunden steinige Straße gebaut, die durch ein dichtes Waldstück zu einem Übergangsgebiet in der Nähe eines Golfplatzes führte.

Die Pilotbohrung wurde nach 15 Tagen ununterbrochenem Bohren und laut Kay mit „nur kleineren Pannen“ erfolgreich abgeschlossen. Drivers Spezialistenteam für grabenlose Rohrverlegung konnte die Nachräum- und Einzieharbeiten kaum erwarten. Dazu waren drei zusätzliche Bohrungen von 44, 66 und 91 cm erforderlich, um den notwendigen Durchmesser für den Einzug des 61-m-X65-Stahlrohr mit FBE-Beschichtung zu erzielen. Laut Kay wird die Verwendung von X65 FBE-Stahlrohren mit einer 0,375 oder 0,500 Rohrwand normalerweise von Chesapeake für Bohrabschnitte festgelegt, die mithilfe des Horizontalspühlbohrverfahren installiert werden. Basierend auf dem maximalen Betriebsdruck der Pipeline sind diese Art von Rohren für die Verlegung an Standorten der Klasse IV erforderlich, d. h. Gebiete in unmittelbarer Nähe zu Wohnhäusern und Unternehmen, im Gegensatz zu eher ländlichen Gebieten und Freilandflächen.

„Da wir hauptsächlich durch Fels- und Schiefergestein frästen, haben wir den Aufweitkopf für die Durchführung der 46- und 91-cm-Bohrungen entsprechend ausgetauscht“, erklärte Kay. „Nachdem wir etwas über 914 m gefräst hatten, zogen wird den Aufweitkopf zurück und installierten neue Kegelrollen und Schneidmeißel. Das geringe Drehmoment erwies sich beim Einsatz der Vermeer Spülbohrmaschine als äußerst vorteilhaft und die Bohrgeschwindigkeit blieb von Anfang bis zum Ende der Bohrung in etwa gleich. Wir konnten die 66-cm-Nachräumung mit einem durchgängigen Schnitt und ohne Herausschieben durchführen. Es war schon eine Weile her, seit wir eine so lange Strecke unterquert haben und wir wollten nicht nach 1219 m Bohrung auf Probleme mit dem Aufweitkopf stoßen. Wir wussten, dass die Bohrmaschine der Aufgabe gewachsen war und sahen keinen Grund darin, den Aufweitkopf nach vorne zu schieben.“

Abwicklung des Rückzugs
Nachdem die Pilotbohrung nach 15 Tagen abgeschlossen war, konnte die Mannschaft von Driver Pipeline die drei Aufweitbohrungen in 28 Tagen relativ zügig fertigstellen, wobei im Durchschnitt in zwölf Stunden jeweils 110 m zurückgelegt wurden. Gleichzeitig wurde das Rohr für den permanenten Einzug in eine Tiefe von 37 m vorbereitet. Jetzt musste nur noch das Stahlrohr über eine Strecke von über 1,6 km eingezogen werden, damit Driver Pipeline und seine Mannschaft ein weiteres erfolgreich abgeschlossenes Installationsprojekt verbuchen konnten. Die letzte und größte logistische Herausforderung wurde mit akribischer Sorgfalt und höchste Präzision geplant und abgewickelt.

„Wir haben die Pipeline in fünf separaten Abschnitten montiert“, erklärt Norton. „Wir legten den Pipelinestrang vom Rand des Bohrlochs über den Golfplatz zu einem kleinen Stadtpark und dann von der Onyx Street zum Broadway ab. Für die Ablegung auf dem Golfplatz bauten wir einen 549 m langen Holzpfad und stellten Rollen auf, die uns beim abschnittweisen Einziehen unterstützen sollten. Die Rohrleitung überspannte die Onyx Street in einer Höhe von 4 m, um den Verkehr unbehindert passieren zu lassen. Sobald wir an einen schweißbereiten Abschnitt kamen, hielten wir an und führten die Schweißarbeiten und Röntgenprüfungen durch. Anschließend wurden die Schweißnähte umhüllt und wir fuhren mit dem nächsten Abschnitt fort. Nachdem die ersten vier Abschnitte verschweißt und bereit gelegt waren, begannen wir mit dem Einzug der Rohrleitung. Nach etwa 60 m erfolgte die letzte Schweißung und die Pipeline wurde vollständig durchgezogen.“

Die Mannschaft von Driver Pipeline verwendete als Bohrflüssigkeit eine Bentonit-Seifenmischung, um die Reibung zu reduzieren und den Einzug des 348 Tonnen schweren Materials und des 69.018 kg schweren 17-cm-Bohrgestänges – insgesamt 408 Tonnen – zu erleichtern. Der endgültige Einzug dauerte 15 Stunden, gefolgt von 15-1/2 Stunden für das Herausziehen der Matten.

Nachdem die Pipeline permanent eingezogen und die Schutzmatten von den drei Löchern entlang des Diamond Oaks Country Club entfernt wurden, gab Kay „Entwarnung“ für den Golfclub und die drei betroffenen Golflöcher konnten mit nur einem Tag Verspätung wieder gespielt werden. Die Mannschaft von Driver Pipeline war indessen damit beschäftigt, alles abreisebereit zu machen.

Großes Lob von Anwohnern, Golfern und Unternehmen
Neben einigen geringfügigen verfahrenstechnischen Pannen verlief laut Mike Tucker, FRAPs Projektleiter für Chesapeake Midstream Partners, alles ganz nach Plan.

„Ich bin bereits seit mehr als 30 Jahren in der Branche tätig, aber dies ist das anspruchsvollste und einzigartigste Projekt, an dem ich bisher beteiligt war“, erklärte Tucker. „Ich hatte Pipeline-Projekte von 1219 bis 1524 m Länge, aber diese führten nicht durch Wohngebiete mit altem Baumbestand und Golfplätzen. Vor 10 Jahren wäre ein solch lange Verlegung ein Weltrekord gewesen, insbesondere wenn man berücksichtigt, dass über den Verlauf der ganzen Strecke durch Felsgestein gebohrt wurde. In den letzten Jahren ist die HDD-Technologie weit vorangeschritten und die Maschinen wurden stetig weiterentwickelt, so dass wir dieses Projekt mit größter Zuversicht angehen konnten.“

Gregg Wideman, General Manager des Diamond Oaks Country Club, war nicht nur hoch erfreut über die minimale Unterbrechung für die Mitglieder des Golfclubs, sondern auch über den einwandfreien Zustand des Platzes nach Abschluss der Rohrleitungsverlegung. Außerdem beeindruckte ihn die Höflichkeit, mit der die Mitarbeiter von Driver Pipeline ihm und den anderen Golfern begegneten. Auch wenn drei Löcher einen Tag lang nicht gespielt werden konnten, damit die Arbeiten optimal ausgeführt werden konnten, wussten die Clubmitgliedern über die Arbeit von Driver und Chesapeake Bescheid und dass die Unterbrechung vorrübergehend sein würde.

Nachdem die Bauarbeiten abgeschlossen waren, wies Dale Baughman, General Manager von Driver Pipelines, noch einmal auf die Zufriedenheit und Dankbarkeit Hunderter von Anwohnern, Unternehmen und begeisterten Golfern hin.
„Wir sind hier nur für eine kurze Zeit“, erklärt Baughman. „Angesicht der langjährigen und weitreichenden Vorteile dieses Projekts lassen sich einige geringfügigen Unannehmlichkeiten schon in Kauf nehmen. Die Förderung, Verwendung und Vermarktung der hier lagernden Erdgasvorkommen ist eine absolut gute Sache.“