Die wachsende Welt der Umkehrbohrungen

 

 

 

Die wachsende Welt der Umkehrbohrungen

 

 

Das umweltfreundliche Verfahren eignet sich hervorragend für Brunnen mit großem Durchmesser in verschiedenen Formationen.

 

 

 

Das Bohren mit umgekehrter Zirkulation ist eine Bohrtechnik, die sich ständig weiterentwickelt und für die Wasserwirtschaft und darüber hinaus echte Vorteile bietet.

 

Ein Hybrid des Doppelrohr-Rückkreislaufbohrens ist das Doppelrohr-Überflutungs-Rückbohrverfahren, das oft als DTFR bezeichnet wird.nicht-invasives Bohrverfahren, das eine sensible Ökologie sowohl über dem Boden als auch unter der Oberfläche bewahrt.

 

DTFR verwendet eine Kombination aus natürlichem Wasser, hinzugefügtem sauberem Wasser,und Druckluft zur Mobilisierung von Bohrschnitten, um die Weiterentwicklung von Bohrungen mit großem Durchmesser in Formationen zu ermöglichen, die von unkonsolidierter Geologie bis zu mittlerer Härte und gebrochenem Gestein reichen.

Die Verbindung von Innenrohr und Außenrohr wird gleichzeitig hergestellt.

 

 

Dies wird durch die einzigartige Fähigkeit des DTFR® erreicht, über seine Flüssigkeitssäule eine stabilisierende Wirkung auf das Bohrloch durch sanften hydraulischen Druck auf die Bohrwand zu erzeugen.

 

DTFR employs a tricone bit equipped with an adapter sleeve designed to accept the cuttings that travel from the bit face through the interior of the tricone bit and are directed into the inner tube of the RC drill rod.

 

Diese Hybridtechnik ist in Bohrgemeinden im ganzen Land von Auftragnehmern an der Westküste, in den Wüsten des Südwestens, den Ebenen des Mittleren Westens,die südlichen Gebiete FloridasEs hat auch international in Kanada, Australien und Lateinamerika an Bedeutung gewonnen.

 

 

DTFR applications are typically characterized as projects entailing large-diameter water resource wells in sedimentary and/or metamorphic geology with depths commonly ranging from 500 feet to 3000 feet where environmental stewardship is of importance.

 

 

 

 

Diagramm A. Oberflächenansicht eines Rückwärtssystems mit Doppelrohr.

 

 

 

Anwendungen

 

DTFR wurde auch in Anwendungen in der Bergbauindustrie wie Entwässerungsbrunnen, Bau von Lüftungswellen, Pasthöhlen und Einspritz- und Entsorgungsbrunnen verwendet.Im Bauwesen, hat es für seine Fähigkeit zur Weiterentwicklung von Grundbohrungen mit großem Durchmesser in umweltempfindlichen städtischen Gebieten Bekanntheit erlangt.

 

Es wurde bereits mehrfach bei Wasservorkommen eingesetzt, wo die Kontaminationsbekämpfung das Hauptanliegen ist.Die Umkehrzirkulation mit großem Durchmesser hat sich auch durch ihre Fähigkeit, Leitergehäuse für Öl-/Gas- und geothermische Brunnen zu errichten und gleichzeitig benachbarte Trinkwasserleiter zu schützen, durchgesetzt..

 

Die jüngste Entstehung von DTFR auf großen Wasserressourcenprojekten ist das Ergebnis der Pioniere der Branche und ihres Erfolgs bei der Anwendung dieser Technologie.Die einzigartigen Vorteile werden allmählich verbreitet und zunehmend in der Bohrgemeinschaft eingesetzt und ihren Kunden als Option angeboten..

 

 

 

 

 

 

Diagramm B. Bewegung der Luft, Schnitte und Flüssigkeit in der doppelrohrfließenden Rückbohrung.

 

 

 

 

Wie es funktioniert

Siehe Diagramme A, B und C. Das Bohrloch wird kontinuierlich mit Bohrflüssigkeit gefüllt und zwischen der Bohrlochwand und der Außenseite des Doppelrohrbohrstäbels wird eine Flüssigkeitssäule geschaffen und aufrechterhalten.

 

Die Druckluft wird dann durch den Ring des RC-Doppelrohrbohrstäbels (Luft fließt zwischen der Innenseite des Außrohrs und der Außenseite des Innenrohrs) in das Loch eingeführt.

 

Der Luftstrom, der sich dem Boden des Bohrstrangs nähert, wird nach oben und in den inneren Rohr geleitet.Die für die Umleitung des Luftstroms in das innere Rohröffnung verantwortliche Bohrstrangkomponente wird als “Luftinspritzerunterteil“ bezeichnet..” Its job is to release the compressed air into the inner tube where it expands and thereby creates a dynamic upward flow—following the path of least resistance—which then carries a slurry comprised of air, Bohrflüssigkeit, und Bohrlochschnitte bis zur Oberfläche.

 

Gelegentlich werden auch Saugpumpen eingesetzt, um den Aufwärtsfluss der Bohrflüssigkeitsschlamm weiter zu unterstützen.

 

 

Nach Erreichen der Oberfläche gelangt der Schlamm in den Zyklon, wo die Flüssigkeit und die Stecklinge mit Hilfe des Eigengewichts der Stecklinge kombiniert mit der Zentrifugalkraft getrennt werden.die Stecklinge können eingesehen und zugänglich gemacht werdenAls nächstes gelangt die Bohrflüssigkeit aus dem Zyklon zum Schieferschüttler, wo sie durch Entfernen der verbleibenden Feststoffe gereinigt wird.

 

Der Schieferschüttler entfernt die Feststoffe und reinigt die Bohrflüssigkeit durch die Verwendung einer vibrierenden Plattform, die eine Kombination aus Schirmen, Schwerkraft und Vibrationsenergie verwendet. The cleaning of the drilling fluid is a vital step within the DTFR operation as too many solids carried in the drilling fluid can ultimately impede proper bit and hole cleaning and ultimately stick the drill string.

 

Nach der Reinigung wird die Bohrflüssigkeit dann in den Flüssigkeitsbehälter zurückgeführt und je nach Bedarf schließlich wieder an die Oberseite des Bohrlochs gebracht.Diese Umleitung und Reinigung der Bohrflüssigkeit ist ein kontinuierlicher Zyklus, der während des gesamten Bohrprozesses fortgesetzt wird.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Diagramm C. Bodenöffnungsvorrichtung bei doppelrohrreichem Überflutungs-Rückbohrverfahren.

 

 

 

Vorteile des DTFR

 

DTFR entspricht positiv den grundlegenden Anforderungen, die für den Bau von kommunalen und kommerziellen Brunnen mit großem Durchmesser in vielen Regionen des Landes erforderlich sind.die Kontrolle sowohl der Schnitte als auch des Ausflusses der Bohrflüssigkeit ermöglicht, wodurch Abfluss und Kontamination des Standorts minimiert werden.

 

Formationen, die die Verwendung von Luft- oder Schlammrotationsbohrungen mit Verlustzirkulation behindern können, können mit DTFR effektiv gebohrt werden.Die mit DTFR verbundene Bohrlochflüssigkeit bewegt sich langsam, so dass sie die Bohrlochwand nicht erodiert, sondern schützt und bewahrt es das Bohrloch, indem es einen sanften und gleichmäßigen hydraulischen Druck auf seine Wand ausübt.

 

Dies sorgt für Stabilität und ermöglicht den Vortrieb von Bohrungen mit großem Durchmesser in nicht konsolidierten und/oder sedimentären Formationen, die bei herkömmlichen Bohrtechniken sonst problematisch wären.

 

DTFR erfordert in den meisten Fällen keinen Einsatz von Schlamm oder Zusatzstoffen und ist eine nicht-invasive Bohrtechnik, bei der sowohl Luft mit niedrigem PSI-Wert als auch Bohrflüssigkeit mit niedrigem Durchfluss verwendet werden.

 

Die Formation bleibt offen, nicht versiegelt oder mit Bohrflüssigkeitszusatzstoffen verpackt.Dies ist von Bedeutung, da es sowohl eine schnellere Brunnenentwicklung ermöglicht als auch in vielen Fällen zu einer verbesserten Qualität des Brunnen und seiner Produktion führt..

 

DTFR-Proben können als genauer angesehen werden als Luft- oder Schlammrotationsproben, da sie nicht der Bohrlochwand ausgesetzt sind, die die Probe kontaminieren kann.Die DTFR-Probe fährt direkt vom im inneren Rohr fest befindlichen Bitface-Uphole zum Sammelbereich.

 

Die Probe ist auch ohne Bentonit-Beschichtung sauber.Die saubere Probe ermöglicht eine einfache Identifizierung und Charakterisierung der Litologie, die bei der optimalen Platzierung des Brunnenschirms hilft.

 

Es ist nur Niederdruckluft erforderlich; daher sind keine Heulenluftkompressoren und Vollgasbohrgeräte vorhanden.Auf diese Weise werden die Störungen in bevölkerten Gebieten und der Tierwelt minimiert..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Die Bohröffner werden üblicherweise als Bestandteil der BHA verwendet, um den Durchmesser des Bohrloches zu erhöhen.eine Methode, mit der sichergestellt wird, dass das Bohren vor der Fertigstellung der endgültigen Bohrung mit größerem Durchmesser vollständig istAlternativ kann der Bohrlochöffner in der Nähe der Oberfläche eingesetzt werden und der gewünschte Bohrlochdurchmesser in einem einzigen Durchgang erreicht werden.

 

 

 

 

 

DTFR-Beschränkungen

 

Die Ausrüstung für DTFR erfordert eine erhebliche Investition: eine geeignete Anlage, Werkzeuge, Schieferschüttler und einen Kompressor.Und die Wirtschaftlichkeit der DTFR-Technik beginnt sich erst zu zahlen, wenn die Bohrlochgröße 20 Zoll im Durchmesser oder größer ist.• Kleine, flache Bohrungen mit geringem Durchmesser werden häufiger mit herkömmlichen Luft- und Schlammbohrtechniken, Kabelwerkzeugen oder Bohrmaschinen gebohrt.Die meisten DTFR-Projekte sind mindestens mittelgroß und liegen in der Regel zwischen 500 und 3000 Fuß..

 

 

Die zwei Rohrwerkzeuge sind relativ schwer; daher muss die Bohrstelle über eine ausreichende Hakenkapazität verfügen (Hoch- und Senkleistung).Aber wenn Sie ein großes genug Bohrgerät haben, wurde DTFR in Tiefen von mehr als 10.000 Fuß erfolgreich eingesetzt.

 

Während die Bohrstelle relativ klein sein kann, beträgt sie immer noch mindestens etwa 125 Quadratmeter, was größer ist als einige andere Bohrtechniken erfordern.DTFR erfordert auch eine gute Quelle für große Mengen sauberes Wasser in der Nähe.

 

DTFR ist in homogenen ultraharten magmatischen Formationen weniger wirksam; die Durchdringungsrate ist in granularen Formationen am besten.Ultra-große Kopfsteinpflaster können ein Problem sein, wenn sie so groß sind, dass sie nicht durch die RC-innere Röhre passieren könnenDTFR ist auch nicht gut geeignet für umfangreiche Bohrungen von klebrigem Ton, Schlamm und anderen ultrafeinen Körnern.

 

Schließlich bedarf es eines erfahrenen Bedieners mit Fachwissen bei der Verwendung dieser Bohrtechnik.

 

 

 

Stimmen aus dem Feld

Im Folgenden finden Sie Kommentare erfahrener DTFR-Bohrbetreiber aus dem ganzen Land.

 

Gingerich Well and Pump Service LLC in Kalona, Iowa

 

Klint Gingerich und sein Bruder Korwin sind Miteigentümer von Gingerich Well and Pump Service, einem Familienunternehmen, das 1956 gegründet wurde. Gingerich’s involvement with dual rotary drilling began in 2007 when Klint made the decision to employ the technique based on its ability to provide containment of drilling fluids and the efficient cleaning of large-diameter boreholesGingerichs Hauptanwendungen für DTFR liegen bei Projekten, die den Bau kommunaler und kommerzieller Brunnen umfassen.

 

 

Gingerich Well and Pump nutzt DTFR in harten Kalkstein- und Sedimentformationen in Iowa und umliegenden Staaten.Seine Mannschaften benutzen eine spezielle RC-Bohrseile von 85⁄8 Zoll OD × 5 Zoll IDKlint wählte diese Werkzeuggröße, da die 5-Zoll-ID des Innenrohrs mit dem 5-Zoll-Durch-Loch im Oberkopf des Bohrgerätes übereinstimmt.Mit den üblichen Abmessungen maximiert er den Flüssigkeitsfluss, den er mit seiner Ausrüstung erreichen kann..

 

Der Flüssigkeitsfluss ist bei Bohrungen mit großem Durchmesser ein Schlüsselfaktor, da er sich direkt auf die Reinigung des Bohrlochs, den Bohrpunkt und die Gesamtproduktivität beim Vorantreiben des Bohrlochs auswirkt.Es gibt ein extrem großes Volumen von Stecklingen aus Bohren erzeugt 20 Zoll bis 40 Zoll Bohren, und je größer das zu erreichende Durchflussvolumen, desto effizienter wird die Entfernung der Stecklinge aus dem Bohrloch.

 

Klint erwähnt, dass es Einschränkungen bei der DTFR gibt. Er sagt, dass die Kosten für die Vorbereitung von Bohrungen mit großem Durchmesser eine erhebliche Investition erfordern, wie zum Beispiel die entsprechende Bohrmaschine,und zugehörige Ausrüstung.

 

 

 

 

 

 

Dillon und Klint Gingerich von Gingerich Well and Pump Service LLC schließen sich zusammen, um ein städtisches Brunnenprojekt mit DTFR mit einem Schramm TX 130 abzuschließen.

 

 

 

 

Fischereiunternehmen in Waite Park, Minnesota

 

David Traut, MGWC, CVCLD,ist Vizepräsident von Traut Companies und kommentierte überflutet umgekehrt ist eine gute Technik für das Bohren von großen Durchmesser Wasserbrunnen in gebrochenen Kalksteinformationen häufig in Zentral-Minnesota.

 

Er benutzte erstmals im Jahr 1999 die Überflutung der Rückseite, und durch Erfahrung hat er sie zu einer Methode gemacht, auf die er sich bei kommunalen Brunnen stützt.Die Verlustzirkulationszonen, die bei anderen Bohrmethoden Probleme verursachten, sind für ihn mit DTFR kein Problem mehr..

 

Traut kann DTFR innerhalb eines relativ kleinen Standorts (125 Quadratfuß) betreiben, mit einer Bohrmaschine und Hilfsgeräten, einschließlich eines 5000-Gallonen-Bohrflüssigkeitsbehälters,Luftkompressor, und Feststoffentfernungsanlagen.

 

 

 

 

 

 

Ein Schieferschüttler, der Feststoffe aus der Bohrflüssigkeit entfernt.

 

 

 

Traut stellt fest, dass das für ein DTFR-Bohrloch erforderliche Luftvolumen im Vergleich zu einem Luftdrehbohrloch relativ gering ist.

 

Obwohl Traut nicht so häufig wie ein Tricone-Bit verwendet wird, wenn härtere Gesteine auftreten, verwendet er einen Downhole-Hammer mit einem Umleiter / Packer, der über der Schnittstelle (Crossover) positioniert ist.Der Umleiter/Packer ist ein großer Gummi-Donut, der die RC-Bohrstange umgibt und sich teilweise an der Bohrlochwand versiegeltEs beschränkt den Zufluss von Wasser in das Loch bis zum Hammer.

 

 

Die Verwendung eines Hammers für Traut ist in Dolomiten und Graniten.Trut-Besatzungen nutzen üblicherweise etwa 3000 cm3 bei 325 psi und höher, wiederum mit der Psi, einer Funktion, die mit der Lochtiefe zusammenhängt.

 

 

 

 

 

 

Die Proben sind sehr präzise, mit doppelten Rohrflut-Rückbohrungen.

 

 

 

Die beiden Rohrbohrstränge werden auch als konventionelle Bohrstränge verwendet. the first 50 feet to 80 feet must be drilled conventionally as the DTFR process requires submergence when enough head differential pressure is created to initiate the dynamic suction required to sustain a robust upward flowBei der Erstellung von Bohrmaschinen ist es wichtig, dass die Bohrmaschinen in der Lage sind, von der herkömmlichen Bohrung bis zum DTFR hin und her zu gehen.Der Bohrer kann sich dafür entscheiden, konventionell wie folgt zu bohren:

es kann eine schnellere Methode sein, durch den Ton vorzuziehen, bevor man zum DTFR zurückkehrt.

 

 

Stadtbrunnen und -pumpen in Waupun, Wisconsin

Mason Rens ist ein führender Bohrer bei Municipal Well and Pump, das zwei Foremost-Doppelbohrmaschinen betreibt.Rens sagt, dass seine Firma durch jahrelange Erfahrung im Bohren von Wasserbrunnen mit großem Durchmesser zu dem Schluss gekommen ist, dass DTFR ihre bevorzugte Methode des Bohrungsbaus ist, basierend auf einer Vielzahl von Faktoren..

 

Erstens ermöglicht DTFR eine vollständige Kontrolle der Entladung von Steckflüssigkeiten vor Ort, wodurch die Kontamination minimiert wird.Es erodiert das Bohrloch nicht wie das Luftrotationsbohren und hält die Bohrlochstabilität auch in nicht konsolidierten Formationen aufrecht.

 

Für DTFR sind keine Bentonite und Bohrflüssigkeitszusatzstoffe erforderlich, so dass die Formation nicht unnatürlich verpackt oder versiegelt wird.So kann die Bohrungsentwicklung schneller und vollständiger erfolgen, während die Qualität und Produktion der Bohrungen um ein Vielfaches besser sein können als bei Bohrungen, bei denen Flüssigkeitszusatzstoffe verwendet werden..

 

Ferner stellt Rens fest, dass die Probengenauigkeit mit DTFR überlegen ist, da die Stecklinge schnell und direkt vom Biss nach oben durch das innere Rohr zur Oberfläche gelangen, ohne der Bohrlochwand ausgesetzt zu sein.

 

DTFR enthält und schützt die Stichprobe innerhalb des inneren Schlauchs und bringt sie rasch zur Untersuchung direkt an die Oberfläche,die schnelle und genaue Identifizierung von Formationsveränderungen ermöglicht, was nach Ansicht von Rens für eine optimale Platzierung der Bildschirme von entscheidender Bedeutung ist.

 

Ein weiterer Aspekt, den Rens erwähnte, ist die Reduzierung des Lärms vor Ort. Sowohl das Bohrgerät als auch die Kompressoren arbeiten bei reduzierten Aktivitätsniveaus im Vergleich zu einem Luftdrehgerät.die neben einem Sicherheitsmerkmal einen geringeren Kraftstoffverbrauch bedeutet.

 

Bei DTFR reicht ein einziger 350 psi-Kompressor auch für Bohrungen mit großem Durchmesser aus.

 

Rens betont, dass die Produktion mit DTFR in Sedimentformationen, die in Wisconsin und Illinois üblich sind, außergewöhnlich gut ist.Er fügt hinzu, dass dies besonders bei granularen Formationen wie Sandsteinen der Fall ist., Sand und Kies.

 

 

Zusammenfassung

DTFR zeichnet sich vor allem in unkonsolidierten, sedimentären oder metamorphischen gebrochenen/frakturierten Formationen aus.Einzigartige Möglichkeiten für die Weiterentwicklung von Bohrungen mit großem Durchmesser in der unkonsolidierten Geologie, während sie wesentliche Vorteile für die Einhaltung der Umwelt bieten.

 

 

Da die Bohrwelt mit DTFR immer besser vertraut wird, werden wir wahrscheinlich weitere Innovationen in der Anwendung in der Wasserressourcenindustrie und anderen Bereichen sehen.