Tiefbohrgeräte: Mit besonderer Berücksichtigung der Rotary-Bohranlagen

I. Einleitung.- A. Allgemeines über das Tiefbohrwesen.- B. Bohrtechnisches über die zu durchteufenden Gesteinsschichten.- II. Die Tiefbohrgeräte.- A. Zweck und Arten der Bohrungen.- B. Kurze geschichtliche Übersicht über die Entwicklung der Tiefbohrgeräte.- III. Geräte und Werkzeuge für Handbohrungen.- Das drehende Handbohren.- Besondere Handbohrwerkzeuge.- Spülbohren mit Schappe.- Vorgang beim drehenden Handbohren.- Ein englisch-amerikanisches Handbohrverfahren (Empire drill).- Schußbohrungen für seismische Untersuchungen.- Handbohreinrichtungen für stoßendes (schlagendes) Bohren.- IV. Rotations-Schurfbohrgeräte mit maschinellem Antrieb.- A. A llgemeines.- B. Bestandteile der Bohranlage.- 1. Der Rotationsantrieb mit Hohlspindel.- 2. Die Hebewinde mit dem Vorgelege.- 3. Die Spülpumpe.- 4. Die Antriebsmaschine.- Anlage-Typen.- 5. Der Bohrmast.- 6. Die Hebeeinrichtung.- 7. Die Bohrgarnitur.- Die Kernapparate.- a) Das Einfachkernrohr.- b) Das Doppelkernrohr mit mitdrehendem Innenrohr.- c) Das Doppelkernrohr mit feststehendem Innenrohr.- Das Bohrgestänge.- V. Bohrkronen-Typen.- A. Bohrkronen mit Industriediamanten.- Industriediamantsorten.- Härte der Industriediamanten.- Setzmethoden der Industriediamanten.- Das Einsetzen der Diamanten in die Bohrkrone von Hand.- Mechanische Setzmethoden.- a) Die Vergußmethode.- b) Die Sintermethode.- c) Das Imprägnieren von Kronen mit Diamantsplittern.- Umbesetzung von Diamantkronen.- Zahl der Diamanten auf der Bohrkrone.- Klassifizierung von Bohrdiamanten.- Die Kronenform.- Die Wasserwege bei den Diamantkronen.- Bohrdruck.- Drehzahl.- Bohrleistungen und Karatverbrauch.- Bohrregeln beim Bohren mit Diamantkronen.- B. Bohrwerkzeuge mit Hartmetall-Besetzung.- Allgemeines.- Kurze geschichtliche Übersicht über die Entwicklung der Hartmetalle.- Anwendungsgebiete.- 1. Hartstiftkronen, gepanzerte Zahnbohrkronen.- 2. Stahlzahnkronen, mit Hartmetall gepanzert.- 3. Hartmetallbesetzung bei Schlagmeißeln.- 4. Hartmetallbesetzung bei Rotary-Blatt-Meißeln.- 5. Hartmetallbesetzung bei Rollenmeißeln.- C. Das Bohren mit Schrot.- Die Schrot-Bohrkrone.- Das Bohrprinzip.- Die Schroteinbringung.- Das Kernziehen beim Schrotbohren.- Die Wirtschaftlichkeit der Bohrarbeit mit den besprochenen Bohrkronen-Typen.- D. Großkalibrige Schrotbohranlage „Calyx“.- E. Die Arbeitszyklen beim Bohren mit Rotations-Schurfbohranlagen.- 1. Der Einbau der Bohrgarnitur.- 2. Das Bohren.- 3. Der Ausbau der Bohrgarnitur.- VI. Tiefbohrgeräte für stoßendes Trockenbohren.- A. Der pennsylvanische Bohrkran.- Bestandteile der Bohranlage.- 1. Die Hauptwelle.- 2. Die Bohrtrommel.- 3. Die Fördertrommel.- 4. Die Schmanttrommel.- 5. Die Schlageinrichtung.- 6. Die Antriebsmaschine.- Die Dampfmaschine.- Elektromotoren.- Dieselantrieb.- 7. Der Bohrturm.- 8. Die Bohrgarnitur.- Meißel.- Die Meißelbehandlung.- Die Schwerstange.- Die Rutschschere.- Die obere Schwerstange.- Die Seilflasche.- Die Bohrseile.- Details über die Verbindung zwischen Bohrseil und Bohrschwengel.- Die Nachlaß Vorrichtung.- Arbeitszyklen beim Bohren mit dem pennsylvanischen Bohrkran.- 1. Der Ein- und Ausbau der Bohrgarnitur und Beanspruchung des Bohrseiles.- 2. Das Bohren.- Die Schlaghöhe — Hubhöhe und mögliche Hubzahl/Min.- 3. Das Schmanten der Bohrlochsohle.- 4. Der Einbau und das Bewegen der Futterrohre.- Die Fangarbeiten beim Bohren mit dem Pennsylvankran.- Die Bohrmannschaft.- Allgemeines über den heutigen Einsatz von Seil-Schlagbohranlagen.- Generelle Beurteilung der Pennsylvan-Bohranlagen.- B. Der kanadische Bohrkran.- Die Bestandteile.- Der Bohrvorgang.- Bohranlage-Typen nach dem Prinzip des kanadischen Bohrkranes.- VII. Schnell-Schlagbohrkran für spülendes Bohren.- A. Die Bohranlage.- B. Der Bohrbetrieb.- Die Belegschaft.- Die Verrohrung.- VIII. Der Bohrwagen.- IX. Die Gegenstrom-Bohranlage (Counter flush).- Vorgeschichte.- Beschreibung der Anlage und der Bohrgarnitur.- Der Bohrloch-Abschluß ober Tage.- Der Bohr Vorgang mit der Gegenstrom-Bohranlage.- Die Gegenstrom-Bohranlage der Firma Haniel & Lueg, Düsseldorf.- Die Bohrgarnitur.- Die Belegschaft.- X. Gegenstrom-Anlagen für großkalibrige Bohrbrunnen.- Die Anlage nach Firma Winter-Weiss Co.- Aufbau der Bohranlage.- Die Bohrgarnitur.- Arbeitsweise.- Bohranlagen der Firma Salzgitter und der Westdeutschen Bohrgesellschaft.- Gegenstrom-Brunnenbohrgerät mit Druckluft.- Die Verrohrung der großkalibrigen Bohrungen.- XI. Die Rotary-Bohranlage.- A. A llgemeines.- B. Die Hauptbestandteile einer Rotary-Bohranläge.- 1. Der Bohrturm.- a) Rotary-Bohrtürme aus Holz.- b) Rotary-Bohrtürme aus Stahl.- Standardmaße der Türme.- Verwendete Stahlsorten.- Wahl der Turmtype.- Tragfähigkeit des Turmes.- Der Turmunterbau.- c) Stahlrohrtürme.- d) Bohrmaste.- Maste mit tragender Verankerung.- Freistehende Maste.- Unterbau der Maste.- 2. Das Rotary-Hebewerk.- Kurze geschichtliche Übersicht.- Anforderungen, die an die Anlagen gestellt werden.- Die Hauptbestandteile des Rotary-Hebewerkes.- Die Hebewerkstrommel.- Die Bremseinrichtung.- Kupplungen an der Trommelwelle.- Die Spill welle (Cat shaft).- Die Vorgelegewelle.- Die Rotaryketten.- Die Keilriementriebe.- Die Getriebehebewerke.- 3. Die Hebeeinrichtung im Turm.- Zusammensetzung.- Der Turmrollenblock.- Die Einstock-Konstruktion.- Die Zweistock-Konstruktion.- Der Flaschenzugsblock.- Das Flaschenzugseil für Rotaryanlagen.- Seilaufbau.- Seiltypen.- Lieferlängen.- Sicherheitsfaktor und Unterhalt des Flaschenzugseiles.- Das Seilfassungsvermögen der Hebewerkstrommeln bei Rotary-HebeWerksanlagen.- Einscheren des Seiles in den Flaschenzug.- Der Wirkungsgrad des Flaschenzuges.- Der Zugfaktor.- Einrichtung zur Dämpfung der Schwingungen am schnellen Seil.- Der Flaschenzugshaken.- Der Bohrgestänge- und Futterrohr-Elevator.- 4. Der Rotary- oder Drehtisch.- Funktionen.- Hauptbestandteile.- Einbau des Drehtisches.- Maße der Drehtische.- Das Mitnehmerstück.- Die Abfangkeile für Bohrgestänge und Schwerstangen.- 5. Antriebsmaschinen für Rotary-Bohranlagen.- a) Der Dampfantrieb.- Dampfkessel.- Leistung der Kessel.- Brennstoff- und Wasserbedarf.- Die Aufstellung der Kessel.- Dampfleitungen und ihre Bemessung.- Dampfmaschinen für Rotary-Bohranlagen.- b) Verbrennungskraftmaschinen für Rotary-Bohranlagen.- Dieselmotor-Typen.- Betriebsstoffe für Dieselmotoren.- Die Kraftübertragung vom Antrieb zur Bohranlage.- Strömungsgetriebe als Kupplungen beim Antrieb von Rotary-Bohranlagen mit Verbrennungskraftmaschinen.- Die Föttinger-Kupplung oder Strömungskupplung.- Das Föttinger-Getriebe oder Drehmomentwandler.- Anordnung der Dieselmotoren bei Rotary-Bohranlagen.- c) Elektromotoren als Antriebsmaschinen von Rotary-Bohranlagen.- Motor-Typen.- Gesichtspunkte beim Antrieb mit Elektromotoren.- 6. Die Spülpumpen bei Rotary-Bohranlagen.- Allgemeines.- Generelle Beschreibung der verwendeten Pumpentypen.- Unterschiedliche Verhältnisse bei Dampf- und Getriebepumpen.- Stoßdämpfer.- Anordnung der Spülpumpen.- Leitungsverbindungen der Spülpumpen.- Die Spülbecken und Spülrinnen.- Wirtschaftlichkeit.- 7. Die Rotary-Bohrgarnitur.- a) Der Rotarymeißel.- Die verschiedenen Blattmeißel-Typen.- Der Disk-Meißel.- Die Rollenmeißel.- Detailbesprechung der Rollenmeißel.- Neue Meißeltypen.- Das Meißelmaterial.- b) Rotary-Schwerstangen (Drill collar — Drill stem).- c) Das Bohrgestänge (Drill pipe).- Allgemeines.- Gütegrade.- Gewindekonstruktion.- Die Speziaiverbinder.- Aufschrauben der Verbinder.- Besondere Gestängeverbinder.- Evidenz der Bohrgestänge.- d) Mitnehmerstange.- e) Der Spülkopf.- f) Die Spülschläuche.- g) Rotary-Gestänge- und Futterrohrzangen.- 8. Nebenanlagen bei Rotary-Bohrungen.- 9. Die Bohrmannschaft.- C. Gesichtspunkte bei der Beurteilung von Rotar y-Bohr anlagen.- Allgemeines.- 1. Der Leistungsbedarf bei der effektiven Bohrarbeit.- Faustregeln.- a) Leistungsbedarf am Rotarytisch.- b) Leistungsbedarf der Spülpumpe.- 2. Der Leistungsbedarf beim Aus- und Einbauzyklus.- Analyse dieses Arbeitszyklus.- Allgemeines über die Zeitdauer der einzelnen Arbeitsphasen.- Verhältnis des Trommel- und Seil-Durchmessers.- Beschleunigung der Last beim Ausbau der Bohrgarnitur.- Höhe des Seilzuges an der Trommel.- Berechnung der Beschleunigungswerte.- Der Seilzug und der Sicherheitsfaktor in der Beschleunigungsspitze.- Ausbauzeit mit dem Rotary-Hebe-werk Type 110 der National Supply Co.- Ausbauzeit mit Drehmomentwandler.- Der totale Zeitaufwand für den Ausbau-Zyklus.- Zeitverhältnisse beim Einbau der gegebenen Bohrgarnitur.- Hilfseinrichtungen für einen möglichst zeitsparenden Aus- und Einbau.- Schlußfolgerung.- 3. Bemerkungen über die Höchstgeschwindigkeiten am schnellen Seil.- 4. Leistungsbedarf am Hebewerk.- Vergleich des Leistungsbedarfes am Drehtisch: Spülpumpe: Hebewerk.- D. Bohranlagen für seismische Untersuchungsbohrungen mit maschinellem Antrieb.- 1. Der Drehtisch.- 2. Die Hebeeinrichtung.- 3. Die Spülpumpe.- 4. Die Antriebsmaschine.- 5. Der Bohrmast.- 6. Einrichtung zur Übermittlung des erforderlichen Bohrdruckes (Pull down).- 7. Die Bohrgarnitur.- E. Bestimmung der geleisteten Arbeit von Rotar y-Flaschenzugseilen.- Allgemeines.- Reihenfolge der Arbeitsgänge, die für die Arbeit beim Bohren und Kernen berücksichtigt werden muß.- Arbeit in Tonnenkilometern bei einem Ein- und Ausbau aus gegebener Teufe.- Tonnenkilometer beim Bohren.- Tonnenkilometer für das Kernbohren.- Empfehlungen, um die Lebensdauer des Flaschenzugseiles, bzw. seine wirtschaftliche Ausnützung zu erhöhen.- Das Durchziehen und Schneiden des Flaschenzugseiles.- XII. Schlußfolgerung.- Firmenverzeichnis.- Namen- und Sachverzeichnis.