I. Lesen und übersetzen den Text: Rotary-Bohrverfahren

Das Rotary-Bohrverfahren ist ein Verfahren bei geologischen Bohrungen und wird hauptsächlich bei Tiefbohrungen nach Erdöl oder Erdgas eingesetzt.

Das wesentlichste Merkmal des Rotary-Bohrverfahrens besteht in einem rotierenden Bohrmeißel. Während anfänglich nur so genannte Fischschwanzmeißel eingesetzt wurden, die eine sehr hohe Torsionsbeanspruchung des Bohrgestänges (einem verschraubbaren Rohrstrang) verursachten, werden heute in der Regel Rollenmeißel verwendet. Diese besitzen üblicherweise drei gegeneinander winkelig angeordnete, gezähnte Kegelrollen. Wenn der Bohrmeißel in Drehung versetzt wird, rollen die Kegelrollen auf der Bohrlochsohle ab und zerkleinern dabei das zu durchbohrende Gestein. Für hartes Gestein gibt es Rollenmeißel, deren Zähne mit Hartmetallstiften besetzt sind. Ebenso finden bei besonders hartem Gestein Kronenbohrer (ohne bewegliche Teile) mit einem Besatz aus künstlichen Diamanten, Schneidkeramiken oder Hartmetall Verwendung.

Das zerkleinerte Gestein wird über eine durch das Bohrgestänge zugeführte und am Meißel austretende Spülflüssigkeit kontinuierlich entfernt und gelangt im Ringraum zwischen Bohrloch und Bohrgestänge an die Erdoberfläche. Die Bohrspülung besteht zumeist aus Wasser mit einem Zusatz aus Barytmehl, das auf Grund seiner hohen Dichte den Schweredruck in der Flüssigkeit so weit erhöht, dass damit das noch nicht verrohrte Bohrloch stabilisiert und das durch den Bohrmeißel zerkleinerte Gestein an die Erdoberfläche transportiert werden kann. Überdies ermöglicht die Spülflüssigkeit in Zusammenhang mit leistungsfähigen Pumpen, die Bohrleistung deutlich zu erhöhen, indem die Flüssigkeit mit Geschwindigkeiten von über 100 Meter pro Sekunde aus Düsen im Bohrmeißel austritt und somit zum Gesteinsabtrag wesentlich beiträgt.

Die nach oben gelangte Spülflüssigkeit wird über Siebe und Absetzbecken vom mitgebrachten Gesteinstmaterial gereinigt und kann so immer wieder verwendet werden.

Beim konventionellen Rotaryverfahren wird der Bohrmeißel durch das Bohrgestänge in Drehung versetzt.

Früher erfolgte die Drehung des Bohrstranges üblicherweise mittels einem so genannten Drehtisch an der Bohranlage. Den oberen Abschluss des Bohrgestänges bildet dabei eine quadratische oder sechseckige Mitnehmerstange, welche die Drehbewegung vom Drehtisch auf das Gestänge überträgt und an der auch die Zuführung der Spülflüssigkeit erfolgt.

Das Bohrgestänge besteht üblicherweise aus Teilstücken zu je 30 Fuß (wegen der Herkunft der Bohrtechnologie aus den USA; ca. 9 m). Nach jeweils 9 m Bohrfortschritt wird zunächst mittels eines Flaschenzugs, zu dessen Zweck der Bohrturm besteht, der gesamte Bohrstrang so weit angehoben, dass die gesamte Mitnehmerstange aus dem Bohrloch ragt. Dann wird unterhalb der Flanschstelle zur Mitnehmerstange der Bohrstrang mittels Keilen am Drehtisch gegen Absturz gesichert und die Mitnehmerstange abgenommen. Die Mitnehmerstange wird in der Folge mit einem Gestängeelement, das neben dem Drehtisch in einer Halterung bereit steht, verschraubt. Anschließend werden die Mitnehmerstange mit dem neuen Gestängeelement wieder auf das Bohrgestänge aufgesetzt und verschraubt, die Keile werden entfernt, und der gesamte Rohrstrang wieder soweit abgesenkt, bis der Meißel die Sohle erreicht. Es können weitere 9 m gebohrt werden. Der beschriebene Wechselvorgang dauert 3 bis 4 Minuten.

Heutige Bohranlagen verfügen zumeist über einen Kraftdrehkopf (KDK, engl. Top Drive), womit die Mitnehmerstange entfällt.

Bei sehr tiefen oder gerichteten Bohrungen kommt zumeist ein Bohrturbine zum Einsatz, die direkt über dem Bohrmeißel sitzt. Das Bohrgestänge dreht sich in diesem Fall nicht, sondern dient nur mehr dem Meißelvorschub und der Zuführung der Spülflüssigkeit.

Zum Wechseln eines verschlissenen oder defekten Bohrmeißels muss das gesamte Gestänge aus dem bereits gebohrten Bohrloch herausgezogen werden. Dies erfolgt üblicherweise in Zügen zu 2 bis 4 Gestängeelementen, das heißt, es bleiben je nach Höhe des Bohrturmes 2 bis 4 Gestängeelemente verschraubt.