Tiefbohrungen werden zur Erschließung der Ressourcen Erdgas, Erdöl und Erdwärme eingesetzt. Dabei wird ein Bohrstrang über eine Bohranlage in Rotation versetzt, an dessen Ende ein Meißel das Gestein zerstört. Das Bohrklein wird durch eine Spülflüssigkeit abtransportiert, die gleichzeitig das Bohrloch stabilisiert. Ein Tiefbohrstrang ist im Hinblick auf seine Länge von mehreren Kilometern eine sehr flexible Struktur, in der während des Bohrvorgangs axiale, laterale und torsionale Schwingungen auftreten. Diese werden bspw. Durch Meißel-Gestein Interaktionen, Unwuchten oder Stöße induziert, und führen neben der Minderung der Effizienz des Bohrprozess zu Schäden an den Bohrstrangkomponenten wie Rissbildung bis hin zum Ausfall. Entsprechend wird eine Verringerung der Schwingungseinflüsse angestrebt, um sicheres und schnelles Tiefbohren zu gewährleisten.
Ziel dieses Projekts, welches in Zusammenarbeit mit Baker Hughes INTEQ GmbH durchgeführt wird, ist eine genauen Charakterisierung und Verständnis der auftretenden Schwingungen. Dazu werden Messdaten ausgewertet, die während des Bohrprozesses aufgezeichnet werden, und diese mit Bohrstrangmodellen verglichen, die die Bohrstrangdynamik und Phänomene wie bspw. Whirl und Schocks abbilden. Daraus lassen sich Lastprofile für den Bohrstrang bzw. seinen Komponenten ableiten, die Aussagen über die Zuverlässigkeit und Lebensdauer erlauben. Da sowohl Messdaten, Parameter und Modelle mit Unsicherheiten behaftet sind, wird durch Methoden der Unsicherheitsquantifizierung eine Verteilung von Kenngrößen ermittelt und die Sensitivität einzelner Parameter analysiert. Dadurch wird langfristig auf eine Erhöhung der Effizienz und Sicherheit des Bohrprozesses abgezielt.
