Im Mai 2008 erhielt die Thyssen Schachtbau GmbH von der EuroChem Volgakaly einen Auftrag über die Erstellung eines Schachtes zur Förderung von Kalisalzen in Russland, nahe Kotelnikovo im Verwaltungsbezirk (Oblast) Wolgograd. Durch die geologische und hydrologische Situation vor Ort - das Gebirge besteht aus lockerem Gestein, Sanden und Tonen, durchzogen von einigen wasserführenden Schichten aus denen zum Teil die Trinkwasserversorgung der Region realisiert wird - war es notwendig, einen standfesten Frostkörper zu erstellen, um das Gebirge für die nachfolgenden Teufarbeiten ausreichend zu stabilisieren.


Aufgrund des für den projektierten Schachtdurchmesser von 8,00 m lichter Weite errechneten Frostkörpers  wurden 44 Gefrierbohrungen auf einem Kreis von 18 m Durchmesser mit einer Teufe von ca. 520,00 m und vier Temperatur-messbohrungen mit einer Teufe von 550,00 m geplant. Die Bohrungen sollten jeweils eine Schutzrohrtour von 339,7 mm Durchmesser erhalten, die bis ca. 33,00 m Teufe reichte und einen Ausbau aus frei aufgehängten Gefrierrohren im Durchmesser von 146,05 mm bis zur Frostkörperteufe von ca. 520,00 m.

Wichtig für die gleichmäßige Ausbreitung des Frostkörpers war die Einhaltung  der sehr engen Toleranzvorgaben für die Abweichung der Rohre aus der vertikalen Lage über die gesamte Verrohrungsteufe. Als Bohrdurchmesser für alle Bohrungen wurde der Durchmesser 216 mm festgelegt.


Eingesetzte Geräte
Zur Ausführung der Arbeiten kamen zwei neue, mit hydromechanischem Antrieb ausgestattete, sehr wendige Universalbohrgeräte vom Typ RB 50 auf LKW-Fahrgestell mit einer Mastverlängerung zum Einsatz. Der Vorteil dieser Geräte liegt in der sehr kompakten Bauweise bei gleichzeitig großer Hakenlast von 500 kN und einem Drehmoment am Kraftdrehkopf von 31.580 Nm.

Die aufgesetzte Mastverlängerung erlaubt die Verarbeitung von Rohre bis zu einer Stücklänge von 12 m. Als Arbeits- und Gestängeplattform wurde eine flexibel zu montierende, 12 m lange Bühne mit integriertem Gestängelaufwagen verwendet. Durch das Baukastenprinzip der Arbeitsbühne steht für jeden Arbeitsschritt ein für das Bohrpersonal und die Ausführung der Arbeiten sicherer und effektiver Arbeitsbereich zur Verfügung.

Zur Realisierung des erforderlichen Spülungsumlaufs standen vier Spülungspumpen zur Verfügung, die mit ihrem hydromechanischen Antrieb und allen zum Transport und Betrieb notwendigen Komponenten in 20-Fuß-Überseecontainer fest eingebaut wurden. Mittels einer kabelgebundenen Fernbedienung konnten die Pumpen vom Steuerstand der Bohranlagen bedient werden. Zum störungsfreien effektiven Betrieb der Triplexpumpen wurden Kreiselpumpen als Ladepumpen vorgeschaltet.

Reinigung und Aufbewahrung der erforderlichen Bohrspülung wurde durch Schwing-Entwässerer, Desander und drei Rührwerksbehälter mit je 26 m³ Fassungsvermögen durchgeführt. Da sich aus dem erbohrten Gebirge sehr viel Sand löste, der zu starkem Verschleiß an den Pumpen führte, wurde später noch eine Zentrifuge zur Spülungsreinigung eingesetzt, die in Russland angemietet wurde. Die ständige Überwachung und Konditionierung der Bohrspülung wurde in Zusammenarbeit mit einem russischen Spülungsservice vorgenommen. Dieser Spülungsservice lieferte auch die, für die Zubereitung der Spülung vor Ort, erforderlichen Reagenzien.


Transport
Die komplette Baustelleneinrichtung wurde in Deutschland zusammengestellt und trotz aller logistischen Probleme, die sich aus der Zertifizierung für den russischen Markt, der Verzollung und dem Transport nach Russland ergaben, durch die Abteilung Versand und Logistik der Thyssen Schachtbau GmbH in Zusammenarbeit mit einer internationalen Spedition zur Baustelle gebracht. Die in Russland erforderliche Betriebserlaubnis für die komplette Bohreinrichtung konnte in enger Zusammenarbeit mit EuroChem, den zuständigen russischen Behörden und der Thyssen Schachtbau GmbH kurzfristig erlangt werden.


Bohrtechnik
Aufgrund der sehr hohen Anforderungen an den Verlauf der Bohrungen wurden die  Bohrungen unter Einsatz der MWD-Technologie (Measurement While Drilling) und mit einem externen, autark arbeitenden EMS (Elektronic Multi Shot) abgeteuft. Durch Einsatz dieser Technologien ist es möglich, den Bohrlochverlauf anhand der übermittelten Daten über Richtung und Neigung der Bohrung in jede beliebige Richtung zu verändern und so die Toleranzen genau einzuhalten.


Da die Ausführung der Bohrungen in einem sehr schmalen Zeitfenster stattfinden musste, standen während der gesamten Bohrphase insgesamt sechs Bohrmotoren mit einem Durchmesser von 171,45 mm  zur Verfügung, von denen sich in der Regel jeweils zwei Motoren in Wartung befanden. Durch dieses „Rotationsprinzip“ konnten Ausfallzeiten aufgrund von defekten Bohrmotoren ausgeschlossen werden. Zur Sicherstellung des störungsfreien Betriebs der MWD-Einrichtung und des EMS standen rund um die Uhr Serviceingenieure der Betreiberfirma zur Verfügung.

Zur Bestimmung des endgültigen Schachtausbaukonzeptes standen zu Projektbeginn nicht alle erforderlichen Gebirgsdaten zur Verfügung. Daher wurden aus verschiedenen Bereichen Bohrkerne im Durchmesser 102 mm gewonnen. Die Kerne  sollten durch den Bohrvorgang  möglichst wenig beansprucht werden, daher wurde eine Spezial-Kernrohrgarnitur mit Kunststoffliner verwendet. So konnten die erforderlichen Kernproben, insgesamt ca. 150 m aus verschiedenen Teufen bis zu 550 m, gewonnen werden.


Resümee
Die insgesamt 48 zu erstellenden Bohrungen konnten trotz teilweise widriger klimatischer Bedingungen in einer Bauzeit von nur sechs Monaten abgeteuft und verrohrt werden. Die Arbeiten wurden im August 2009 fertiggestellt. Es wurden nahezu 26.000 m Gefrierrohre mit einem Durchmesser von 146,05 mm eingebaut. Die sehr engen Maßvorgaben der Bohrungen hinsichtlich der Richtungsgenauigkeit konnten bei allen 48 Bohrungen eingehalten werden. Bei den Bohrarbeiten wurden mehrfach Tagesspitzenleistungen von mehr als 200 m je Bohrgerät erreicht. Insgesamt wurden die Bohrgeräte rund 60-mal umgebaut. Durch die konsequente Umsetzung des für die Thyssen Schachtbau GmbH geltenden und zertifizierten Sicherheitsstandards kam es während der gesamten Bauzeit zu keinem Unfall auf der Baustelle.
 

R. Krause, Mai 2010



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