Interconnector Bulgarien – Rumänien/Donaudüker Marten – Comasca

Die bulgarischen und rumänischen Regierungen haben sich vor einigen Jahren bei der EU um eine Kofinanzierung für die Instandsetzung des bestehenden grenzüberschreitenden Gasversorgungsnetzwerkes bemüht.


Bild 01: Rohrbautrasse

Aus diesen Aktivitäten ist 2011 eine Ausschreibung hervorgegangen, die zum Inhalt hatte, dass unter der Donau zwischen Comasca, Rumänien und Marten, Bulgarien, drei Rohrleitungen verlegt werden sollten. Diese zielten darauf ab, vorhandene, in den 50er Jahren offen verlegte Düker zu ersetzen, die gegenwärtig, bedingt durch den maroden Zustand, nur noch im Niedrigdruckbereich betrieben werden können.

Parallel dazu fand eine Baugrunduntersuchungskampagne statt, die die gesamte Bohrtrasse für beide Bohrungen abdeckte. Diese sah zunächst 10 Kernbohrungen in Tiefen von bis zu 100 m vor, die Grundlage für eine umfangreiche geophysikalische Bodenuntersuchung war, mit der Schichtenverläufe und –grenzen erkannt werden sollten. Das Resultat, bzw. die Aussage dieser Kampagne war ungünstig: man hatte es tatsächlich geschafft, die Bohrungen an die gefühlt geologisch ungünstigste Örtlichkeit zu legen. Dies konnte auch nicht mehr geändert werden, da die Anschlussstationen auf der bulgarischen und rumänischen Seite bereits gebaut waren. Der Baugrund auf der bulgarischen Startseite war großflächig von tektonischen Störzonen mit geringen Abständen zueinander durchsetzt. Der Rest der Bohrtrasse erwies sich auch nicht als viel besser, außer als dass die Häufigkeit der dann bekannten Störzonen sich von 5 Störzonen auf den ersten 200 m Bohrstrecke auf 10 weitere Störzonen auf den verbleibenden 1900 m Bohrstrecke reduzierten. Ansonsten war klar, dass mehr oder weniger klüftiger Kalkstein mit einaxialen Druckfestigkeiten zwischen 30 und 160 MPa (hart wie Porzellan) zu durchfahren war. Mit diesen Voraussetzungen ging LMR dann also ins Rennen.

Erwartungsgemäß klappte der Schutzrohreinbau gut und konnte nach 5 Wochen für beide Bohrungen abgeschlossen werden.

Bild 02: Bohrplatz HDD 1 Blick von Osten nach Westen

Dem folgte der Aufbau der HDD Bohrausrüstung und am 2. Juli 2016 wurde der Bohrbetrieb aufgenommen. Bald darauf wurde die erste Störzone angebohrt und, nicht ganz überraschend, stellten sich augenblicklich totale Spülungsverluste ein. Die Geschwindigkeit, mit der die Bohrspülung weglief, war allerdings für das Fachpersonal auf der Baustelle überraschend, sodass sich der Eindruck ergab, eine Vakuumblase angebohrt zu haben, die innerhalb weniger Sekunden mehr als 60 m³ Spülung schluckte. Der nächste Monat war geprägt von Zementationen, mit denen diese Stör- und Verlustzonen abgedichtet, bzw. verfüllt wurden. Dabei wurde auf Zementationstechnik aus dem Ölfeld zurückgegriffen. Zusätzlich wurden neuartige Zementrezepturen auf der Baustelle entwickelt, die ein immer effizienteres Vorgehen beim Dichtsetzen ermöglichten. Gleichzeitig wurde die Pilotbohrung vorangetrieben. Die Häufigkeit der Zementationen bestätigte negative Prognosen der Baugrunduntersuchungen, dass trotz des Verpumpens großer Volumina an Dicht- und Füllmaterial, extrem hohe Durchlässigkeiten bzw. große Kluftweiten im Baugrund angetroffen wurden, die wahrscheinlich in Verbindung mit fließendem Grundwasser zu einem schnellen Abtransport des Dicht- und Füllmaterials führten. Da diese Häufigkeit der Zementationen für alle Beteiligten überraschend war und diese eine unerwünschte Verzögerung der Bauzeit nach sich zogen, begannen nach 2 Wochen erste Überlegungen, wie man die beiden Bohrungen in der vorgegeben Zeit (vor Wintereinbruch) fertigstellen könnte. Ende Juli waren 38 % der ersten Pilotbohrung fertig, dazu wurden aber bereits 115 % der dafür zur Verfügung stehenden Bauzeit genutzt. Guter Rat war teuer, Überlegungen gingen ergebnisoffen in alle Richtungen. Der Bauherr und die Baufirmen standen mit dem Rücken zur Wand, da die vorstehende Bauzeitenanalyse und eine entsprechende Extrapolation des Zeitstrahls deutlich zeigten, dass, wenn überhaupt, nur die erste Bohrung bis Weihnachten 2016 fertig gestellt werden würde. Das hätte dann die Kofinanzierung durch die EU zumindest in Frage gestellt.


Bild 03: Bohrplatz HDD 1 Blick von Westen nach Osten

Letztendlich wurde gemeinsam mit dem HU und dem Bauherren die Entscheidung getroffen, die Bohrung zur Not auch mit vollen Spülungsverlusten durchzuführen. Dazu wurde einiges an zusätzlicher Spezialausrüstung von LMR mobilisiert. Um sicherzustellen, dass der Endtermin gehalten werden konnte, wurde außerdem beschlossen, die Bohrarbeiten mehrschichtig im 24 Std. Betrieb an 7 Tagen die Woche fortzusetzen. Damit gelang es dann, die erste Pilotbohrung am 27. August um 23:28 Uhr fertig zu stellen. Das war für alle Beteiligten eine große Erleichterung, da zwischenzeitlich und insbesondere zum Ende der Pilotbohrung extrem hohe Drehmomente (> 80 KNm) und Druckkräfte (> 900 KN) erforderlich waren, die nur durch LMRs überschweres Bohrgestänge handhabbar waren, um die Pilotbohrung zu einem glücklichen Ende zu führen, um nicht zu sagen, den Piloten durchzuprügeln.

Anschließend begann die Aufweitung des Bohrloches. Diese musste aber bald abgebrochen werden, da auf den ersten 10 Bohrstangen (von 215) die Drehmomente dauerhaft im Überlastbereich > 90 KNm lagen. Ein hydraulischer Drehmotor der Bohranlage ging dabei zu Bruch. Um weiteren Schaden abzuwenden wurde auf der Baustelle der defekte Motor von der Bohrmannschaft repariert und modifiziert. Zusätzlich fand eine Befahrung des Bohrloches mit einem speziell auf diese Bedürfnisse zugeschnittenen, von LMR entwickelten Bohrwerkzeug statt, das darauf abzielte, die am Bohrstrang aufgetretenen Kräfte zu reduzieren. Nach dieser Bohrlochbefahrung (Check Trip) konnte das Bohrloch erfolgreich aufgeweitet werden. Das Aufweiten des Bohrloches war ein verhältnismäßig aufreibender Vorgang, da das Bohrgestänge eine 2100 m lange Antriebswelle für das Aufweitwerkzeug, einen Hole-Opener, darstellt. Die Handhabung der Bohrgarnitur durch die Geräteführer war eine schwierige Aufgabe, da der Bohrstrang über solche Längen dazu neigt, sich mehrfach zu verdrillen, bevor das Bohrwerkzeug, ein -Opener, auf der Bohrlochsohle überhaupt beginnt zu arbeiten. Gleichzeitig kommt bei Felsbohrungen die Besonderheit dazu, dass solche Werkzeuge gelegentlich haken, also nicht rund, sondern eher ungleichmäßig laufen. Das damit einhergehende Risiko sind Gestängebrüche und das Lösen von verschraubten Verbindungen, die dann zeitaufwendige Bergungs- oder Rettungsarbeiten nach sich ziehen. Zu einem Gestängebruch kam es beim Aufweiten nicht, wohl aber stellte sich die Situation ein, dass sich einmal der Bohrstrang im Bohrloch, bedingt durch den „Slip-Stick-Effekt“, entschraubte. Glücklicherweise gelang es sofort, die Bohrstränge wieder zu verbinden, was dem besonnenen und weitsichtigen Agieren des Bohrgeräteführers geschuldet war. Durch ein anschließendes Nachverkontern des Bohrstrangs konnte die Aufweitung des ersten Bohrloches erfolgreich abgeschlossen werden.

Bild 04: Hole-Opener nach Aufweiten HDD 1

Dem Aufweiten folgten ein Checktrip und eine weitere Befahrung des Bohrloches mit einem Dummy. Der Dummy sollte sicherstellen, bzw. simulieren, dass das eingesetzte Korrosionsschutzumhüllungssystem den Kräften im Bohrloch, die auf das einzuziehende Produktrohr wirken, widersteht. Die Notwendigkeit für den „Dummyrun“ ergab sich, da das Produktrohr für die erste Bohrung bereits 3 Jahre ungeschützt auf der Rohrtrasse mit einer GFK Umhüllung vorgefertigt lag. Tests im Sommer 2016 hatten gezeigt, dass zumindest Teile dieser Isolierung reparaturbedürftig waren. Der Dummyrun zeigte signifikante Schäden an der Isolierung. Trotz dieser negativen Warnzeichen wurde das erste Produktrohr in Absprache und nach Aufforderung durch den Bauherren erfolgreich eingezogen. Eine anschließende Intensivmessung zeigte keine Isolierschäden, was mit großer Erleichterung aufgenommen wurde.

Bild 05: Austrittspunkt Rohreinzug HDD 1

Während der Aufweitung des Bohrloches wurde mit dem Hintergrund des sich nähernden Winters mit dem HU und dem AG besprochen, was auf der zweiten Bohrung unternommen werden konnte, um diese schneller und sicherer auszuführen. Aus diesen Gesprächen resultierte ein angepasstes neues Bohrkonzept. Das sah zusammengefasst vor:

  1. Die Verwendung modifizierter Bohrgarnituren und -programme,
  2. die Strecke, auf denen Zementationen durchgeführt werden sollten, zu reduzieren,
  3. die Pilotbohrarbeiten mit 2 Bohranlagen auf der Basis eines „Meeting in the Middle“ zu machen und Spülungsverluste, wenn sie denn auftreten würden, hinzunehmen,
  4. frühest möglich auf der Basis von 24 h an 7 Tagen zu arbeiten.

Dem ersten Rohreinzug folgte ein berauschendes Rohrfest und das Umsetzen der Bohranlage, bzw. der parallele Aufbau der zweiten Bohranlage auf der rumänischen Baustelle bei Comasca.

Dann ging die Pilotbohrung los. Diese verlief auf der rumänischen Seite weitgehend frei von Problemen, bis schließlich bei ca. 1400 m Bohrstrecke gestoppt wurde, um auf den von Bulgarien kommenden „Piloten“ zu warten. Die von Bulgarien kommende Pilotbohrung verlief zunächst auch wesentlich besser als geplant. Es war lediglich eine Zementation (im Vergleich zu > 8 auf HDD 1) erforderlich. Dann wurde ungewollt nach ca. 400 m Bohrstrecke die Bohrgarnitur stark abgelenkt. Die dort angetroffenen, unvorteilhaft zur Bohrlinie verlaufenden, lokal stark karstigen und stark wechselhaft harten Formationen („Felslasagne“), machten eine zeitaufwendige Korrektur der Bohrlinie erforderlich. Nach mehreren Tagen war das geschafft und dann konnte bis hin zum „rumänischen Piloten“ gebohrt werden; das „Meeting“ fand statt. Dabei passierte zunächst der bulgarische Pilot den rumänischen Piloten. Mit Hilfe spezieller Bohrlochvermessungswerkzeuge konnte der Abstand der beiden Bohrlochvermessungssonden zueinander ermittelt werden. Darauf basierend wurden Kurskorrekturen berechnet, die Pilotbohrung fortgesetzt, der vorstehende Vorgang mehrfach wiederholt, bis schließlich der bulgarische Pilot in das Bohrloch des rumänischen Piloten unter Einhaltung elastischer Biegeradien des Produktrohrs für den Lastfall Druckprobe eintrat. Danach wurde der rumänische Pilot rasch ausgebaut und der bulgarische Pilot hinterher geschoben. Das klappte hervorragend – bis 8 Bohrstangen vor Austritt auf der rumänischen Seite der Pilotmeißel den Bohrkanal ins weiche Erdreich verließ. Obwohl das in spülbaren, weichen Böden geschah, gelang es mit der zu diesem Zeitpunkt montierten Felsbohrgarnitur, zielorientiert den rumänischen Austrittsunkt zu erreichen. Die damit verbundene „Notaktion“ war nicht geplant, führte aber im Sinne von „der Zweck heiligt die Mittel“ zum Ziel.

Nach dem schließlich erfolgreichen Ende der Pilotbohrarbeiten fand das Aufweiten des Bohrloches statt. Mit den Erfahrungen, die auf der ersten Bohrung gesammelt wurden, war die Zielsetzung erneut, ein Auftreten von hohen Drehmomenten am Bohrstrang zu vermeiden. Um dieses Ziel umzusetzen, wurde die auf der rumänischen Seite der Baustelle stehende Bohranlage durch LMR modifiziert, so dass beide Bohranlagen den im Bohrloch befindlichen Bohrstrang gemeinsam rotieren und ziehen, bzw. schieben konnten. Mit dieser Verfahrensänderung konnten die am Bohrstrang wirkenden Drehmomente von 90 – 100 KNm (HDD 1) auf 10 – 65 KNm (HDD 2) reduziert werden. Der Bohrfortschritt beim Aufweiten des Bohrloches konnte damit signifikant verbessert werden. Das Aufweiten des zweiten Bohrloches nahm 10 Tage in Anspruch und war damit im Bereich der ursprünglich kalkulierten Ansätze. Trotz der beim Pilotbohren angetroffenen Verlustzonen gelang es mit einer speziellen Spülungskonfiguration und -konditionierung, den Spülungsrückfluss beim Aufweiten des Bohrloches über fast 1800 m aufrecht zu erhalten – in dieser Hinsicht gilt ein großes Lob an die Spülungsingenieure und das Team auf dem Mischtanks, die diese Bohrung betreut haben.

Nach dem Aufweiten des Bohrloches wurde ein Checktrip durchgeführt. Dieser diente dazu, sicherzustellen, dass das Bohrloch frei von Hindernissen ist. Der Checktrip wurde außerdem genutzt, um einen Abgleich der auf den Bohrstrang wirkenden Kräfte während der Pilotbohrung und des Aufweitens zu machen. Diese Kräfte wurden auch mit den Werten der ersten Bohrung verglichen. Mit dem Checktrip konnte die gute Qualität des Bohrloches bestätigt werden und der Rohreinzug konnte anschließend mit großem Erfolg innerhalb von 18 ½ Stunden durchgeführt werden. So war dann schließlich das zweite Rohr am 04. November um 17:38 Uhr lokaler Zeit eingezogen, deutlich vor dem Beginn des Winters und zur großen Freude der Bauherren, des Hauptunternehmers – und um ehrlich zu sein – auch zur großen Erleichterung von LMR.

Fazit:

Für LMR war diese Baumaßnahme die erste HDD Großbaustelle auf dem Balkan. Nicht überraschend ist, dass in Bulgarien und Rumänien einige Lösungsansätze und Handlungsweisen anders laufen als in Westeuropa. Positiv überraschend waren die hohe Motivation und die Eigeninitiative, die lokale Partnerunternehmen zeigten. Insbesondere die Unterstützung durch lokale Behörden war sehr positiv. Wichtig für LMR war, nie die Hoffnung aufzugeben und sich permanent der Frage zu stellen; was man jetzt noch verbessern kann und dies im offenen Gedankenaustausch mit dem AG und dem HU zu kommunizieren. In diesem Zusammenhang haben sich alle Änderungen des Bohrprogramms und der Bohrausrüstung als richtig und gut erwiesen.


Bild 06: Rohreinzug

 

Projekt: Donaukreuzungen – Interconnector
Planung HDD: LMR Drilling GmbH
Auftraggeber: Bulgartransgaz + Transgaz Romania
Hauptunternehmer: HABAU PPS Romania (im Konsortium mit Fa. INSPET)
Auftragnehmer (HDD): LMR Drilling GmbH
Subunternehmer: Prime Horizontal für Bohrlochvermessung beim Intercept, HEADS für Bohrspülung
Ausführungszeitraum: Juni 2016 – November 2016
Beteiligte Mitarbeiter: das komplette LMR Team
Geräteeinsatz: Bohranlagen 3500.180.1 und 2500.120.3 mit kompletter doppelter Bohrausrüstung und 3000 m Bohrgestänge

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left arrow zurück | drucken | 01.12.2016