Gesteuertes Bohren – der Bohrer wird‘s schon richten

Merkwürdige Sprichwörter gibt es zuhauf. Morgenstund‘ hat Gold im Mund zum Beispiel – meistens hat man in der Früh statt Dukaten eher einen schlechten Geschmack im Mund. Unter einem alten Hut ist oft ein guter Kopf? Nein, mein Herr, keineswegs, da ja bekanntlich Alter vor Torheit nicht schützt. Ähnlich verhält es sich mit dem Sprichwort, einer Sache freien Lauf zu lassen – denn das macht weder bei Kampfhunden, Rohrbrüchen noch bei Abfahrtsrennen Sinn. Auch wenn es um Bohrungen geht, möchte der Bauherr lieber nicht einfach blind drauf los in Schlangenlinien durch den Berg graben. Wie gut also, dass es gesteuertes Bohren gibt.

Gesteuertes Bohren (auch „Richtbohren“ genannt) bedeutet, dass die Richtung einer Tiefbohrung beeinflusst werden kann. Gerade in wechselhafter Geologie ist es ein unerlässliches Mittel, um die Qualität der Bohrung sicherzustellen. Abhängig von Bohrparametern und Messinstrumenten wird der Bohrvorgang direkt über Richtungseingaben beeinflusst. Die Technologie entwickelt sich ständig weiter, um den steigenden Anforderungen an die Genauigkeit gerecht zu werden.

Paul Rohm, Bauleiter der Züblin Spezialtiefbau GesmbH, haben wir im Rahmen der Baustelle Semmering kennengelernt, wo viele der Bohrungen gesteuert durchgeführt wurden. Als junger, aufstrebender Bauingenieur legt er viel Wert auf die zeitgemäße Modernisierung der Bauverfahren und der Dokumentation – den Arbeitsalltag konnten wir ihm mit eguana SCALES dementsprechend erleichtern und ihm etwas von der Dokumentationslast von den Schultern nehmen.

Welche Vorteile gesteuertes Bohren mit sich bringt und wie es angewendet wird, darüber schreibt Paul Rohm im folgenden Beitrag:

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Richtungweisendes Richtbohren

Durch den Einsatz von gesteuerten Bohrungen ist es möglich, die erzielbaren Reichweiten von Bohrungen bei gleichbleibender Genauigkeit zu erhöhen. Jedoch wird oftmals der Umstand vernachlässigt, dass der sinnvolle effektive Einsatz dieser Verfahren sowohl an gewisse geologisch bedingte als auch an verfahrensbedingte Randbedingungen geknüpft ist.

Bei diesen Bohrungen handelt es sich um Bohrungen, die durch einen gewissen Verlauf und eine gewisse Zielvorgabe definiert werden. Diese Zielvorgaben – sprich Abweichungen vom geplanten Bohrlochverlauf – wurden in den letzten Jahren immer engmaschiger formuliert und definiert. Um diesen Vorgaben gerecht zu werden, müssen bei gesteuerten Bohrungen neben passiven Maßnahmen auch aktive Maßnahmen zur Beeinflussung des Bohrlochverlaufes gesetzt werden. Bei den aktiven Maßnahmen handelt es sich um gezielte Richtungsänderungen während des Bohrvorganges (z.B. kann die Bohrrichtung bei verrohrten Bohrungen durch Nicht-Rotation der Verrohrung verändert werden).

Während bei den passiven Maßnahmen eine Einflussnahme auf die Richtungstreue der Bohrung ausschließlich vor Beginn der Bohrung – durch bestmögliches Einmessen der Bohrlafette mittels geodätischen Totalstationen und Messspiegeln, die in Bohrachse an der Lafette angebracht sind – möglich ist, sind die aktiven Maßnahmen zur Einflussnahme auf den Bohrlochverlauf im Zuge des Bohrvorganges möglich.

Ansicht Bohrgerät und Magazin beim Bohren

Ansicht Bohrgerät und Magazin beim Bohren (Credit: Paul Rohm)

Bohrvorgänge aktiv beeinflussen

Um den Verlauf einer gesteuerten Bohrung während des Bohrvorganges aktiv beeinflussen zu können, ist es notwendig, den Verlauf der Bohrung zu kennen. Hierfür ist es erforderlich, die Bohrungen mit einer Messsonde vermessen zu können. Auf Grund dieses Vorganges muss die Bohrgarnitur an die eingesetzte Messsonde abgestimmt werden. Die Messmethoden der Sonden unterscheiden sich je nach Hersteller, jedoch muss bei jeder Vermessung auf die jeweilige Messungenauigkeit der Messsonde geachtet werden. Je nach Bohrverfahren kann die Vermessung der Bohrung kontinuierlich oder diskontinuierlich stattfinden.

Im Fall von sich anbahnenden Abweichungen kann durch die unterschiedlichen, verfahrensspezifischen Steuerungseinheiten die Richtung der Bohrung korrigiert und dem in der Planung festgelegten Verlauf angepasst werden. Weiters kann durch Interpretation der Bohrparameter maßgeblich auf den Verlauf eingegangen werden. Durch die Kombination von Bohrfortschritt und Spüldruck kann indirekt auf die anstehende Geologie geschlossen werden.

Spüldruck und Bohrfortschritt

In Bereichen mit geringem Spüldruck und hohem Bohrfortschritt (ein Indiz für eine weiche Felsformation, die sehr stark unter Erosionen leiden kann) führt eine geplante Richtungskorrektur meist zu einer Verschlechterung, da die weiche Felsformation kein ausreichendes Widerlager für eine Richtungsänderung darstellt. In Bereichen mit hohem Spüldruck und geringem Bohrfortschritt (ein Indiz für eine kompakte Geologie und standhaften Fels) kann hingegen aktiv eine Richtungskorrektur vorgenommen werden.

Gesteuerte Bohrungen können sowohl als Kernbohrungen als auch als destruktive Bohrungen ausgeführt werden. Kernbohrungen werden mittels Seilkernrohr ausgeführt und dienen meist dazu, die Geologie bei großen Bauprojekten vorab zu erkunden. Bei den destruktiven Bohrverfahren kommen sowohl verrohrte als auch unverrohrte Bohrungen zur Anwendung. Je nach Bohrverfahren werden unterschiedliche Steuerungseinheiten verwendet. Während bei verrohrten Bohrungen das Steuerungselement zumeist auf der Verrohrung angebracht ist bzw. die Verrohrung an sich das Steuerungselement bildet, kommt bei unverrohrten Bohrungen zumeist eine Bohrturbine zum Einsatz.

Im Zuge unseres gemeinsamen Projektes am Semmering wurden die Bohrparameter der verschiedenen, eingesetzten Messsonden während unterschiedlichster Bohrungen erfasst und mittels eguana SCALES analysiert und ausgewertet.

Bohrgerät während Bohrung

Bohrgerät während Bohrung (Credit: Paul Rohm)

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Gastautor: Dipl.-Ing. Paul Rohm

Seine berufliche Laufbahn im Baubereich begann Paul Rohm bereits 2008 als Praktikant der Fa. Kostmann GesmbH im Bereich Straßenbau. Fünf Jahre später verschlug es ihn im Rahmen seiner Masterarbeit zur Züblin Spezialtiefbau GesmbH. Der studierte Diplomingenieur für Geotechnik und Bauwirtschaft der Technischen Universität Wien ist seither in unterschiedlichen Projekten als Bauleiter tätig. Sein bisher längstes Projekt, der Semmering-Basistunnel, beschäftigt ihn seit 2015.

Wir bedanken uns bei Paul Rohm für seinen Beitrag und freuen uns auf zukünftige Zusammenarbeit mit der Züblin Spezialtiefbau GesmbH.

 

Wer mehr über das Bauvorhaben Semmering wissen möchte, findet hier nähere Infos.

Weitere Informationen zu gesteuertem Bohren gibt unter folgenden Links:
https://de.wikipedia.org/wiki/Richtbohren
https://petrowiki.org/Directional_drilling
https://www.rigzone.com/training/insight.asp?insight_id=295&c_id=

 

Anna Riedler

Als der Orientierungssinn vergeben wurde, hatte sich Anna gerade verlaufen. Umso besser, dass ihre Arbeit mit Baustellen nur peripher zu tun hat – sie würde vermutlich nie wieder zurück ins Büro finden. Stattdessen schreibt die studierte Journalistin fleißig Texte für unsere Homepage, unseren Blog, und literaturnobelpreisverdächtige Kurzbeschreibungen.