Bohrkragen

Was ist ein Bohrkragen?

A Bohrkragen ist ein schweres, dickwandiges Stahlrohr, das beim Bohren von Öl- und Gasquellen verwendet wird. Es ist eine entscheidende Komponente in der Bohrstrangmontage und erfüllt mehrere Funktionen, die für effiziente und sichere Bohrvorgänge unerlässlich sind.

Welche Funktionen hat ein Bohrkragen?

Geben Sie dem Gebiss Gewicht: Bohrkragen verleihen dem Bohrer Gewicht, das notwendig ist, um die zum Durchdringen von Felsformationen erforderliche Kraft aufrechtzuerhalten. Dieses Gewicht hilft dabei, die Eindringgeschwindigkeit des Bohrers aufrechtzuerhalten und den Widerstand in härteren Felsschichten zu überwinden.

Stabilisieren Sie den Bohrer: Durch ihr Gewicht und ihre Steifigkeit tragen Bohrmanschetten zur Stabilisierung des Bohrmeißels bei, verhindern übermäßige Vibrationen und sorgen für einen gleichmäßigen Bohrvorgang. Diese Stabilität ist entscheidend, um Meißelverschleiß zu verhindern und präzise Bohrbahnen zu erreichen.

Bohrlochrichtung steuern: Bohrkragen tragen zur Richtungskontrolle des Bohrlochs bei. Ihr zusätzliches Gewicht und ihre Steifigkeit helfen, den Bohrer auf dem gewünschten Weg zu halten, insbesondere bei abgelenkten oder horizontalen Bohrlöchern.

Bohrflüssigkeiten übertragen: Bohrkragen sind Teil der Bohrstrangbaugruppe, durch die Bohrflüssigkeiten (Schlamm) zum Bohrmeißel zirkulieren. Diese Flüssigkeit hilft, den Bohrmeißel zu kühlen und zu schmieren, Bohrklein abzutransportieren und den Bohrlochdruck aufrechtzuerhalten.

Welche Arten von Bohrkragen gibt es?

Standard-Bohrkragen

• Material: Hergestellt aus hochfestem Kohlenstoffstahl oder legiertem Stahl, wie beispielsweise AISI 4145H.
• Design: Haben im Vergleich zu Bohrgestängen normalerweise eine dickere Wand, wobei die Außen- und Innendurchmesser für hohe Belastungen ausgelegt sind.

Schwergewichtige Bohrkragen (HWDC)

• Material: Ähnlich wie Standard-Bohrkragen, jedoch mit einem noch größeren Gewicht, um zusätzliche Kraft auf den Bohrer auszuüben.
• Design: Sie haben einen kleineren Außendurchmesser, aber dickere Wände als Standard-Bohrringe.

Nicht magnetische Bohrkragen

• Material: Hergestellt aus nichtmagnetischen Legierungen, um Interferenzen mit Bohrlochmesswerkzeugen wie Magnetresonanz oder Richtungssensoren zu vermeiden.
• Design: Wird in Anwendungen verwendet, bei denen magnetische Interferenzen minimiert werden müssen.

Premium-Bohrkragen

• Material: Hergestellt aus hochwertigem Stahl oder Legierungsmaterialien mit fortschrittlichen Herstellungsverfahren für verbesserte Leistung und Haltbarkeit.
• Design: Enthält häufig Funktionen wie erhöhte Verschleißfestigkeit oder spezielle Beschichtungen.

Was sind die Anwendungsgebiete von Bohrkragen?

Bohrkragen werden in der Öl- und Gasbohrindustrie in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, da sie eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Stabilität und Effizienz von Bohrvorgängen spielen. Hier sind die Hauptanwendungen von Bohrkragen:

1. Gewichtsverlagerung auf das Gebiss

• Anwendung: Bohrkragen werden verwendet, um Gewicht vom Bohrstrang auf den Bohrmeißel zu übertragen. Dieses Gewicht ist notwendig, um ausreichend Kraft auf den Meißel auszuüben, damit dieser effektiv in Felsformationen eindringen kann.
• Bedeutung: Durch die richtige Gewichtsverlagerung wird sichergestellt, dass der Bohrer eine hohe Eindringgeschwindigkeit (ROP) beibehält und verschiedene Gesteinsarten durchbrechen kann.

2. Bohrlochstabilisierung

• Anwendung: Bohrkragen sorgen für einen schweren, starren Abschnitt des Bohrstrangs und helfen dabei, den Bohrer zu stabilisieren und übermäßige Vibrationen und Hüpfer zu verhindern.
• Bedeutung: Die Stabilisierung ist entscheidend für die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Bohrvorgangs, die Verringerung des Meißelverschleißes und das Erreichen einer präziseren Bohrlochbahn.

3. Richtbohren

• Anwendung: Beim Richtbohren und Horizontalbohren werden Bohrmanschetten verwendet, um die Ausrichtung des Bohrlochs zu steuern und beizubehalten. Sie helfen dabei, den Bohrer auf dem gewünschten Weg zu halten, insbesondere bei abgelenkten Bohrlöchern.
• Bedeutung: Stellt sicher, dass die Bohrung der geplanten Flugbahn folgt, was für den Zugang zu bestimmten unterirdischen Zielen oder Lagerstätten von entscheidender Bedeutung ist.

4. Bohrflüssigkeitszirkulation

• Anwendung: Bohrkragen sind Teil des Bohrstrangs, durch den Bohrflüssigkeiten (Schlamm) zirkulieren. Diese Flüssigkeiten kühlen und schmieren den Bohrer, transportieren Gesteinsspäne ab und halten den Druck im Bohrloch aufrecht.
• Bedeutung: Eine effektive Flüssigkeitszirkulation verhindert eine Überhitzung des Bohrers, hält das Bohrloch sauber und gewährleistet eine optimale Bohrleistung.

5. Umgang mit Spannungen im Bohrloch

• Anwendung: Bohrkragen helfen, die axialen und radialen Belastungen beim Bohren zu bewältigen. Sie bieten die notwendige Steifigkeit, um hohen Drücken und Kräften standzuhalten.
• Bedeutung: Durch ordnungsgemäßes Management der Spannungen im Bohrloch werden Schäden am Bohrstrang und am Bohrloch vermieden und das Risiko von Zwischenfällen wie festsitzenden Rohren oder einem Einsturz des Bohrlochs verringert.

6. Verbesserte Steifigkeit für BHA (Bottom Hole Assembly)

• Anwendung: Bohrkragen tragen zur Steifigkeit der Bottom Hole Assembly (BHA) bei, die den Bohrer und andere beim Bohren verwendete Werkzeuge umfasst.
• Bedeutung: Ein starrer BHA verbessert die Bohrgenauigkeit und stellt sicher, dass der Bohrer richtig auf das Bohrloch ausgerichtet bleibt.

7. Verhindern von Bit-Sprüngen und Vibrationen

• Anwendung: Bohrmanschetten tragen dazu bei, das Zurückprallen und die Vibration des Bohrers zu verringern, indem sie zusätzliches Gewicht liefern und den Bohrer stabilisieren.
• Bedeutung: Durch die Reduzierung von Rückprall und Vibration wird die Lebensdauer des Bohrers verlängert und die Bohreffizienz verbessert.

8. Unterstützung fortschrittlicher Bohrtechniken

• Anwendung: Bei komplexen Bohrvorgängen, wie z. B. in Tiefsee- oder Hochtemperaturbohrungen, bieten Bohrkragen die notwendige Unterstützung für fortschrittliche Techniken und Geräte.
• Bedeutung: Stellt sicher, dass der Bohrstrang den extremen Bedingungen und Anforderungen spezieller Bohrvorgänge standhält.

9. Bohrparameter steuern

• Anwendung: Durch Anpassen der Anzahl und Platzierung der Bohrmanschetten können Bediener verschiedene Bohrparameter steuern, wie z. B. das Gewicht auf dem Meißel und die Bohrdynamik.
• Bedeutung: Durch die Feinabstimmung dieser Parameter können Bohrleistung und Effizienz optimiert werden.

10. Erleichterung von Eingriffen und Reparaturen an Bohrlöchern

• Anwendung: Bohrkragen werden auch bei Eingriffen und Reparaturen an Bohrlöchern verwendet, wo sie das notwendige Gewicht und den Halt für Aufgaben wie Fräs- oder Reinigungsvorgänge bieten.
• Bedeutung: Unverzichtbar für die Aufrechterhaltung der Bohrlochintegrität und die Behebung von Problemen, die während der Lebensdauer des Bohrlochs auftreten.

Welche Stahlsorten gibt es für Bohrkragen?

Bohrkragen werden normalerweise aus hochfestem, legiertem Stahl hergestellt, der den erheblichen Belastungen und harten Bedingungen standhält, die bei Bohrarbeiten auftreten. Die in Bohrkragen verwendeten Stahlsorten werden aufgrund ihrer mechanischen Eigenschaften ausgewählt, darunter Festigkeit, Zähigkeit und Haltbarkeit. Dies sind die am häufigsten für Bohrkragen verwendeten Stahlsorten:

1. AISI 4145H

• Komposition: Dieser legierte Stahl enthält Kohlenstoff, Chrom, Molybdän und Mangan.
• Eigenschaften: Bekannt für seine hohe Zugfestigkeit, Härte und Zähigkeit. Es bietet eine hervorragende Verschleißfestigkeit und kann den hohen Belastungen und Stößen beim Bohren standhalten.
• Anwendung: Wird aufgrund seiner robusten mechanischen Eigenschaften und Leistungsfähigkeit unter rauen Bedingungen häufig für Standard-Bohrkragen verwendet.

2. AISI 4130

• Komposition: Enthält Kohlenstoff, Chrom und Molybdän.
• Eigenschaften: Bietet gute Festigkeit und Zähigkeit, allerdings nicht so hoch wie 4145H. Es wird für Bohrkragen verwendet, bei denen weniger extreme Bedingungen herrschen.
• Anwendung: Wird in weniger anspruchsvollen Anwendungen verwendet oder wenn es aus Kostengründen eine geeignete Alternative zu höherwertigen Stählen darstellt.

3. AISI 4340

• Komposition: Dieser legierte Stahl enthält Kohlenstoff, Chrom, Nickel und Molybdän.
• Eigenschaften: Bietet überlegene Robustheit und Festigkeit, wird häufig bei Hochleistungsanwendungen verwendet.
• Anwendung: Wird in speziellen Bohrkragen eingesetzt, die extremen Belastungen und Stößen standhalten müssen.