HDD Bohrspülung. Die Basis

Transkript

1 HDD Bohrspülung Die Basis

2 Technische Regeln DVGW Arbeitsblatt 329 für steuerbare horizontale Spülbohrverfahren Bohrspülungen im HDD Seminare 2017 Die Basis Andreas Schulze Operations Manager Mobil:

3 HDD Bohrspülung Die Basis: Süßwassertonspülung 1. Die Theorie

4 Spülungszusammensetzung Wasser > 90 % ph-wert-, Härteregulierer Verdickungsmittel meist Bentonit (2 10 %) Filtratsenker Schutzkolloide Gelstärkenbildner Inhibitoren Elektrolyte Oberflächenbenetzungsmittel Beschwerungsmittel Stopfmittel Konservierungsmittel

5 Anmachwasser

6 Anmachwasser Wasser (H 2 O) ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Sauerstoff (O) und Wasserstoff (H). Reines Wasser hat eine Dichte von kg/m³ bei 3,98 C. In der Natur kommt Wasser in reiner Form praktisch nicht vor; es sind anorganische oder organische Stoffe darin enthalten. Wasser kann 2-Phasen-Systeme bilden: z.b. Suspensionen, Emulsionen, Schaum, Nebel Wasserinhaltsstoffe können physikalische Eigenschaften wie Siedepunkt, Gefrierpunkt, Dichte, Kompressibilität und Oberflächenspannung erheblich verändern. Gelöste Inhaltsstoffe können u.a. Salze, Huminstoffe und Gase sein.

7 Anmachwasser / Störstoffe mindere Ergiebigkeit Ausflockung Zerstörung

8 Anmachwasser / ph - Wert Empfehlenswerter ph-wert 8,0 9,5 (außer bei reaktivem Ton) Bei ph-werten <7,0 Natriumkarbonat Na 2 CO 3 (Soda Ash) oder Calciumhydroxid Ca(OH) 2 (Lime) verwenden Bei ph-werten >9,5 Zitronensäure H 3 C 6 H 5 O 7 zugeben

9 Anmachwasser / Wasserhärte Bei der Zugabe von Soda Ash wird bei ph 9 das gelöste Calcium-Ion als Calciumkarbonat ausgefällt: Ca OH - + Na 2 CO 3 CaCO 3 + 2Na + + 2OH - Die Ausfällung von Magnesium erfolgt bei ph 11. Oft ist die Verwendung von Ätznatron NaOH unvermeidlich.

10 Anmachwasser / Coride Chlorid im Anmachwasser mindert die Hydration von Bentonit Seewasser enthält durchschnittlich mg/l Cl - und hat eine Dichte von 1,03 g/cm³. Bei Gehalten von mg/l Cl - spricht man von Brackwasser. Testverfahren: - Teststreifen

11 Anmachwasser / Störstoffe Störstoffe im Anmachwasser reduzieren die Hydration von Bentonit und einigen Polymeren. Für Bentonit gilt als störend: Wasserhärte > 120 mg/l >12 dh Wasserstoffionen < 7,0 ph-wert Chloride > mg/l Chlor > 100 mg/l Die Trinkwasserverordnung erlaubt teilweise höhere Grenzwerte. z.b. ph-wert: 6,5 9,5 Wasserhärte: 30 dh Bakterien im Anmachwasser schädigen organische Polymere.

12 Anmachwasser / Natriumkarbonat (Soda Ash) Natriumkarbonat (Na 2 CO 3 ) wird oft zur Erhöhung des ph-wertes und zur Ausfällung von gelösten Härtebildnern verwendet. Soda Ash ist ein gebräuchlicher Name für Natriumkarbonat. Eigenschaften: ph-werterhöhung Wasserenthärtung Korrosionsvorbeugung nicht ausreichend wirksam bei hoher Magnesiumhärte Dosierung: bis ph 9

13 Bentonite Das Gestein Bentonit wurde nach der Benton-Formation in Fort Benton / Montana benannt und ist eine Mischung aus verschiedenen Tonmineralien. Der wichtigste Bestandteil ist das Schichtsilikat Montmorillonit (> 60 %), was die starke Wasseraufnahme- und Quellfähigkeit erklärt.

14 Bentonite

15 Bentonite In vielen Bohrspülungen wird Bentonit als Struktur und Viskosität erzeugendes Element verwendet. Bentonit ist ein 3-Schicht-Silikat mit höchster innerkristalliner Quellfähigkeit. Wird Bentonit mit Süßwasser gemischt dringt dieses zwischen Schichtplättchen und drängt diese auseinander. Spezielle Zusätze und hohe mechanische Scherkräfte beschleunigen die Trennung und Hydration. Schichtdicke der Plättchen: 0,0009 µm Paketdicke nach der Hydration: bis 2 µm

16 Bentonite Qullvorgang 1

17 Bentonite Qullvorgang 2

18 Bentonite API Grade Bentonit (z.b. Aktivbentonit, OCMA) Dosierung: 4,5-9,0 % Quellzeit: 1-24 h Premium Bentonit (z.b. Wyoming-Typ) Dosierung: 2,5-4,0 % Quellzeit: min Bentonit-Systeme (sogenannte Ein-Sack-Systeme) Dosierung: 2,0-3,5 % Quellzeit: min

19 Bentonite / Einsacksysteme Eigenschaften: stark quellfähig Struktur und Viskosität gebend ergiebiger als unbehandelte Bentonite und Aktivbentonite Bildung von dünnen Filterkuchen Kurze Quellzeiten ca min Ein-Sack-Systeme sind durch die Verwendung verschiedener Komponenten weniger empfindlich gegen Störstoffe. z.b.: EURO-GEL Universal, EURO-GEL Xtra

20 Daumenwerte für Bentonitespülungen Ton s Sand s Kies s Klares Wasser hat bei 20 C eine Marsh-Viskosität von 28 s. Die Marsh-Trichterauslaufzeit erlaubt ein schnelles Erkennen von Verdünnung oder Eindicken der Spülung.

21 Fragen oder Beispiel zur Spülung?