PHD-IUW-Bohrstab für Kernbohrungen mit Drahtlinie, mit variabler Wandstärke und innen aufgeweitet

PHD-IUW ist eine spezielle, variable-wandige interne Aufweitungs-Verstärkungsbohrstange für Kernbohrgeräte zur Verwendung in ultratiefen Bohrlöchern und erfüllt vollständig die internationalen Bohrstandards der DCDMA. Der Grundrohling weist Abmessungen von Φ114,3 × 5 mm auf und wird mittels exklusiver integrierter innerer Aufweitungs-Schmiedetechnik hergestellt. Der aufgeweitete Abschnitt besitzt einen Innendurchmesser von 101 mm und einen Außendurchmesser von 115 mm. Der Rohling besteht aus dem hochfesten Legierungsstahl ZT950, der speziell für Tiefbohrungen entwickelt wurde, und wird einer kombinierten Wärmebehandlung unterzogen: heißes Aufweiten mit Verdickung an den Stangenenden sowie mittelfrequenzgesteuerte, zonale Abschreck- und Anlasstechnik über verlängerte Abschnitte an beiden Enden. Die maximal empfohlene sichere Bohrtiefe beträgt 2.850 m. Das Produkt eignet sich für die Exploration ultratiefer Mineralressourcen, die Untersuchung geothermischer Tiefbohrungen, die wissenschaftliche Tiefbohrung in der Geologie sowie den Bau ultratiefer Bohrlöcher für große geotechnische Ingenieurprojekte.

Im Vergleich zu herkömmlichen gleichwandigen Standard-PHD-(PQ)-Kernstangen weist dieses Produkt eine differenzierte, variable Wanddicke aufweisende innere Aufweitungsstruktur auf, die die querschnittliche Tragfläche der Verbindungen deutlich vergrößert. Es bietet umfassende Verbesserungen in fünf zentralen Aspekten: Rohrreinheit, Verdreh- und Zugtragfähigkeit der Verbindungen, Ermüdungsbeständigkeit unter wechselnden Lasten, Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit der Gewinde sowie ein leichtes Rohrdesign mit großem innerem Durchflussquerschnitt. Durch die ausgewogene Kombination aus ultrahoher struktureller Festigkeit und ausgezeichneter Rohrzähigkeit eignet es sich für ultratiefen geraden Bohrungen und hochgeneigte abgelenkte Bohrungen im Bereich von 2.500 m bis 2.850 m sowie für dichte Hartgesteinsformationen, gebrochene Strukturzonen und komplexe Aquifere mit hoher Mineralisierung. Es verhindert wirksam häufig auftretende Ausfälle unter den Betriebsbedingungen extrem langer Bohrgestänge, darunter Verbindungszerrung, Gewindezahnbruch und -rutschen, Rohrverbiegung und -verformung sowie Ermüdungsbrüche in den Übergangsbereichen der Wärmebehandlung. Es ist universell kompatibel mit allen gängigen PHD-(PQ)-Kernzug-Zubehörteilen, einschließlich Innenschlauchsystemen, Overshots, Diamantbohrköpfen und Aufweitgehäusen. Neue und bestehende PHD-(PQ)-Kernstangen desselben Standards können vor Ort beliebig gemischt und kombiniert werden.

1. Verbundverstärkung mittels variabler Wanddicke mit innen aufgeweitetem Ende und zonenspezifischem Abschrecken und Anlassen, angepasst an Ultra-Lang-Bohrstrang-Bedingungen bis 2.850 m

Durch gleichwandige Strukturen begrenzt, erreichen herkömmliche Standard-PHD-(PQ)-Kernstangen im Allgemeinen eine maximale Bohrtiefe von weniger als 2.400 m. Die PHD-IUW verfügt über maßgeschneiderte innen aufgeweitete Verbindungen mit variabler Wandstärke in Kombination mit einer Wärmebehandlung durch Abschrecken und Anlassen über verlängerte Abschnitte an beiden Enden, wodurch der tragende Querschnitt der Verbindungen deutlich erweitert wird. Sie trägt stabil das Eigengewicht ultra-langer Bohrstangen von 2.850 m sowie hohe Drehmomente aus tiefen Formationen und verbessert dadurch drastisch die Ermüdungs- und Schlagfestigkeit von Verbindungen und Gewinden; gleichzeitig werden Bohrungsunfälle wie Stangenbrüche in großer Tiefe, Verbindungsbrüche und Gewindeausbrüche deutlich reduziert.

2. Leichter 114,3 × 5 mm-Rohr mit großem innerem Durchflussquerschnitt für höhere Bohreffizienz

Das optimierte Dünnwand-Design mit einer Wandstärke von 5 mm am Basistubus reduziert effektiv das Eigengewicht des gesamten Bohrstrangs und verringert den Widerstand beim Ein- und Ausfahren bei Bohrtiefen von 2.850 m. Der Tubus verfügt über eine große innere Durchflussöffnung mit einem Innendurchmesser von 104,3 mm, wodurch ein ausreichender Zirkulationsstrom der Spülflüssigkeit gewährleistet wird, die Späne schneller aus dem Bohrlochgrund entfernt werden können, Diamantbohrköpfe kontinuierlich gekühlt werden und die umfassende, kontinuierliche Kernbohr-Leistung in ultratiefen Bohrlöchern verbessert wird.

3. Die integrierte innere Aufdickung eliminiert versteckte Gefahren von Spannungsbrüchen, die durch plötzliche Änderungen der Wandstärke verursacht werden.

Herstellung mittels integrierter, geschlossener Warm-Schmiede mit innerem Aufweitformen ermöglicht gleichzeitig verdickte und verbreiterte Verbindungen mit einem Innendurchmesser von 101 mm und einem Außendurchmesser von 115 mm und mindert so die durch Dickeunterschiede der Wandstärke zwischen Rohrkörpern und Verbindungen herkömmlicher Kernstangen hervorgerufene Spannungskonzentration. Die homogene metallographische Struktur der Wärmebehandlungsübergangsschichten gewährleistet eine langfristige Beständigkeit gegenüber Hochdruck-Extrusion, hochfrequenter Rotationsvibration und Schlaglasten durch Hartgestein in Tiefbohrungen und löst damit das branchenweite Problem der Ermüdungsbrüche im Übergangsbereich ultralanger Bohrstränge.

4. Universelle PHD-(PQ-)Standardgewinde – Kein Austausch bestehender passender Bohrwerkzeuge erforderlich, was Projektkosten spart

Taper-Gewinde für Rohrverbindungen werden streng nach den internationalen DCDMA-PHD-(PQ)-Standards gefertigt; Taper, Steigung und Zahnprofilabmessungen sind vollständig kompatibel mit gängigen PHD-(PQ)-Kernbohr-Zubehörkomponenten für Drahtsysteme, die auf dem Markt erhältlich sind. Bestehende, im Einsatz befindliche Innenschlauchbaugruppen, Overshots, Aufbohrhülsen und Diamantbohrköpfe können direkt verwendet werden. Durch die gemischte Verwendung neuer und älterer Kernstangen entfällt die Notwendigkeit eines vollständigen Austauschs der Bohrverbrauchsmaterialien sowie von Beschaffungs- und Betriebskosten für Wartung und Instandhaltung.

5. Komposite Härtebehandlung und Gewindeschutz für langfristige Korrosionsbeständigkeit unter Tage sowie für Anti-Seize-Eigenschaften

Nach der Präzisionsbearbeitung unterziehen sich die Gewinde einer zweifachen, rosthemmenden Härtebehandlung aus Nitrieren und Phosphatieren. Sie widerstehen Korrosion und Verklemmung auch nach längerer Einwirkung hochmineralisierten Grundwassers und sauren Bohrschlämmen. Ein müheloses Lösen bleibt auch nach langfristiger Stillstandszeit und statischer Lagerung gewährleistet, wodurch Ausfallzeiten durch Gewindeverklemmung und feststeckende Rohre in ultratiefen Bohrlöchern reduziert werden.