Der Vergleich von Tiefbohrkernbohrgeräten wird oft auf eine Reihe von Bohrteufenwerten reduziert. Doch was den Fortschritt eines Tiefbohrprojekts wirklich bestimmt, ist nicht, wie schnell ein einzelner Rundzyklus gebohrt werden kann, sondern ob die Bohrlochprozesse lückenlos aufeinander folgen können: Bohrgestänge in Position bringen, Kernrohr herausziehen, Kern entnehmen, Kernrohr wieder einbringen. In den veröffentlichten Parametern des CR1200I betreffen einige Werte direkt diese Kette, während andere scheinbar etwas anderes beschreiben, tatsächlich aber ebenfalls die Kontinuität beeinflussen.
Rundzyklus: Der im Tiefbohrloch tatsächlich verlängerte Abschnitt
Der Arbeitsrhythmus beim Seilkernbohren setzt sich aus Rundzyklen zusammen. Je tiefer das Bohrloch, desto höher ist der Zeitanteil pro Rundzyklus für das Ziehen des Innenrohrs, die Kernentnahme und das Wiedereinbringen des Innenrohrs. Die Unterlagen des CR1200I führen zwei Parameter gemeinsam auf: Seilwinden-Seilkapazität 1200 m, Hubgeschwindigkeit 116 m/min, Hubkraft 13,5 kN. Diese drei Werte bestimmen gemeinsam, ob der Nebenzeitenabschnitt des Rundzyklus mithalten kann.
- Die Seilkapazität gibt an, in welchem Bohrlochabschnitt das Gerät die Seilkernbohrfähigkeit aufrechterhalten kann; die Unterlagen geben 1200 m an, übereinstimmend mit der Referenzbohrteufe für N-Spezifikation.
- Die Hubgeschwindigkeit beeinflusst den Zeitaufwand für das einmalige Ziehen des Innenrohrs; dieser Wert ändert sich nicht mit der Bohrlochtiefe, aber die Anzahl der Rundzyklen summiert sich mit zunehmender Tiefe.
- Die Hubkraft entspricht dem Widerstandsniveau von Seil und Innenrohr im Bohrloch; im Tiefbohrlochabschnitt verändert der Kontakt zwischen Bohrgestänge und Bohrlochwand diesen Widerstand.
Erst wenn man diese drei Punkte zusammen betrachtet, versteht man, warum in den Unterlagen von Tiefbohrkernbohrgeräten die Windenparameter separat aufgeführt werden und nicht in die Kategorie der Gesamtleistung fallen.
Bohrstranglast: Kontinuität aus Sicht von Durchgangsbohrung und Auszugskraft
Die häufigste Ursache für eine Unterbrechung der Bohrlochprozesse ist ein festsitzendes Bohrgestänge oder unzureichende Hubreserve. In den Parametern des CR1200I: Durchgangsbohrung des Halters 150 mm, geeignet für gängige Bohrgestängesysteme wie NQ, HQ, PQ, NTW, HTW, Spannmethode hydraulisches Spannen mit selbsthemmender Keilwirkung; Vorschubkraft 55 kN, Auszugskraft 160 kN. Diese Punkte entsprechen den Kraftszenarien in verschiedenen Phasen.
- Durchgangsbohrung und geeignete Bohrgestängesysteme bestimmen, ob dieses Gerät im selben Bohrloch zwischen Kernbohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern wechseln kann, ohne den gesamten Prozess für einen Spezifikationswechsel anzuhalten.
- Die Auszugskraft entspricht der Hubreserve bei der Bewältigung komplexer Bohrlochabschnitte; die Unterlagen geben 160 kN an, der tatsächlich verfügbare Wert hängt jedoch auch von Bohrlochwandreibung, Spülungsschmierung und Eigengewicht des Bohrgestänges ab.
- Die Vorschubkraft von 55 kN entspricht der Axialkraft in der normalen Bohrophase und muss in hartem Gestein mit dem Drehmoment des Kraftkopfs kombiniert werden.
Diese Werte können nicht allein als Grundlage für die Beurteilung dienen, „in welche Formation dieses Gerät bohren kann“. Die Unterlagen selbst weisen darauf hin, dass tatsächliche Bohreffizienz, Bohrteufe und Kerngewinnung von den Vor-Ort-Bedingungen abhängen.
Kraftkopf: Umschaltung von Drehzahl und Drehmoment bei Änderung der Bohrlochbedingungen
Der Kraftkopf des CR1200I verwendet Zahnradantrieb, maximales Drehmoment 2200 N·m, maximale Drehzahl 1500 rpm, mit zwei Getriebeübersetzungen 1:2,2 und 1:3,3. Diese beiden Übersetzungen sind keine Geschwindigkeitsstufen, sondern eine Neuverteilung zwischen Drehzahl und Drehmoment.
Wenn im Tiefbohrloch Gesteinsschichten wechseln, kann derselbe Rundzyklus von unvollständigem Gebirge in vollständigen harten Fels übergehen. Getriebeumschaltung und Drehzahlanpassung entsprechen diesen Bohrlochänderungen und sind keine einfachen Effizienzoptionen. Die Unterlagen geben 2200 N·m als maximales Drehmoment an; diese Obergrenze begrenzt die Drehfähigkeit, die das Gerät bei erhöhtem Widerstand bereitstellen kann, bedeutet aber nicht, dass jeder Bohrlochabschnitt mit vollem Drehmoment gebohrt wird.
Hydraulik und Spülung: Zwei Stützen der Kontinuität
Das Hydrauliksystem des CR1200I: Hauptpumpe 300 L/min bei 28 MPa, Hilfspumpe 120 L/min bei 21 MPa, Kühlung durch Luft- und Wasserkühlung. Spülsystem: 150 L/min bei 7 MPa. Diese beiden Systeme haben im Tiefbohrloch unterschiedliche Aufgaben.
- Durchfluss und Druck des Hydrauliksystems stützen die stabile Reaktion mehrerer Aktuatoren unter langer und hoher Last. Tiefbohrprojekte haben lange Bauzeiten; das Hydrauliksystem muss unter diesen Bedingungen kontinuierlich arbeiten.
- Das Spülsystem ist für Gesteinsmehltransport, Bohrerkühlung und Bohrlochwandstabilität zuständig; der Durchfluss von 150 L/min entspricht der Zirkulationsfähigkeit. Die Unterlagen erwähnen, dass bei Rissen, instabilem Rückfluss und lokalem Verlust die Spülungsparameter entsprechend dem Bohrlochverhalten angepasst und bei Bedarf Abdichtungs- oder phasenweise Wandschutzmaßnahmen eingesetzt werden sollten.
Diese beiden Systeme bestimmen nicht direkt, wie tief gebohrt werden kann, aber ihre Stabilität entscheidet, ob die Bohrlochprozesse planmäßig kontinuierlich voranschreiten können.
Einfluss von Winkel und integrierter Bauweise auf die Prozesskontinuität
Der CR1200I unterstützt Bohrwinkel von 45°–90°, verwendet hydraulisch seitlich verschiebbaren Mast und klappbare Mastmontage, Vorschubhub 1,9 m, Gesamtgerät als integrierte Raupenkonstruktion. In Explorationsgebieten mit kontinuierlicher Bohrlochanordnung reduzieren diese Parameter direkt die Zeit für wiederholten Auf- und Abbau sowie erneutes Ausrichten.
Tiefexplorationsprojekte ordnen oft mehrere Bohrlöcher im selben Bergbaugebiet an, und einige Bohrlöcher müssen als Schrägbohrungen den Erzkörper durchteufen. Die integrierte Raupenkonstruktion reduziert den wiederholten Auf- und Abbau zwischen Kraftstation, Hydraulikmodul und Mastsystem, ändert aber nicht den eigentlichen Prozessinhalt des Bohrens. Die Unterlagen geben keine konkreten Umsetzzeiten dieses Geräts zwischen verschiedenen Bergbauplattformen an; dieser Teil muss unter Berücksichtigung der Vor-Ort-Straßen und Plattformanordnung gesondert bewertet werden.
Welche Werte die Kontinuität nicht beantworten können
Die Parametertabelle des CR1200I deckt Bohrfähigkeit, Kraftkopf, Vorschub, Winde, Halterung, Hydraulik und Spülung ab. Die folgenden Punkte stehen jedoch in direktem Zusammenhang mit der Prozesskontinuität, werden in den Unterlagen nicht angegeben und müssen auf Projektebene geklärt werden:
- Tatsächliche Rundzykluslänge und Bohrmeißelstandzeit bei verschiedenen Gesteinskombinationen; diese hängen von der Bohrgestängeauswahl und den Formationsbedingungen ab.
- Methoden zur Bohrlochneigungskontrolle in Tiefbohrabschnitten, Bohrgestängeverschleißüberwachung und Wechselintervalle.
- Konkrete Rezepturen des Spülsystems für verschiedene Formationen und Abdichtungsmaßnahmen.
- Erfahrung des Vor-Ort-Personals mit dem Seilsystem und Methoden zur Behandlung komplexer Bohrlochabschnitte.
Der Wert von Tiefbohrkernbohrgeräten liegt letztlich nicht im Absolutwert eines einzelnen Parameters, sondern darin, ob Geräteparameter und tatsächliche Bohrlochbedingungen eine kontinuierliche Abstimmung bilden können. Die veröffentlichten Unterlagen des CR1200I geben die Bohrteufenstaffelung mit Referenzbohrteufe 1600 m für B-Spezifikation, 1200 m für N-Spezifikation und 700 m für H-Spezifikation an sowie die auf Tiefbohrbetrieb ausgelegten Parameter von Winde, Halterung, Hydraulik und Spülsystem. Diese Parameter können zur Überprüfung der Ausrichtungsrichtung der Gerätekonfiguration dienen, ersetzen jedoch nicht die Beurteilung der Vor-Ort-Bedingungen. Das Bohrprogramm, die Bohrgestängekombination und die Betriebsparameter konkreter Projekte sollten auf Grundlage der tatsächlichen Vor-Ort-Bedingungen und der technischen Bestätigung durch den Hersteller festgelegt werden.