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Hydraulische Kraft für den Long Pull

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Zwei große, hydraulisch angetriebene Richtbohrmaschinen installierten mehr als eine Meile von 30 In-Steel-Rohren in massivem Gestein 60 ft. unterhalb einer stark befahrenen Autobahn.

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Fasken Oil and Gas baute in Midland, Texas, eine 4,5 Meilen lange Pipeline, die Öl, Gas und Wasser transportieren sollte. Außerdem sollte sie zwei Autobahnen unterqueren. Das bedeutete, dass horizontale Richtbohrungen (HDD) eingesetzt werden mussten, um mehr als 8.000 Fuß 30-Zoll-Stahlrohre unterirdisch zu verlegen. Es war eine lange Strecke, aber das Gewicht des Rohres, das sie durch das gebohrte Loch zurückziehen würden, war ein größeres Problem als die Entfernung.

"Wir wussten, dass wir es schaffen konnten, und wir wussten, dass wir ein gutes Loch haben würden, da es solider Fels war, aber wir mussten sicher sein, dass wir eine Bohrinsel hatten, die das ganze Gewicht zurückziehen konnte", sagt der Geschäftsführer des Unternehmens, Cory Baker. Das Unternehmen berechnete, dass es ein horizontales Richtbohrgerät benötigen würde, das bis zu 800.000 lb zurückziehen kann.

Daher nannte das Fasken-Team Hard Rock Directional Drilling, einen Spezialisten für unterirdische Richtbohrungen.

Hard Rock entschied, dass es die Aufgabe mit zwei Hauptgeräten, den HDD-Navigatoren D1000x900 und D500x500 der Vermeer Corp.

Das D1000x900 wird von zwei C-27-Motoren von Caterpillar angetrieben, die ein Rotationsdrehmoment von bis zu 92.000 ft-lb und einen Schub/Rückzug von bis zu 1.000.000 lb erzeugen. Der D500x500 liefert ein Spindeldrehmoment von bis zu 52.900 lb und einen Schub/Rückzug von bis zu 493.000 lb.

Beide Maschinen sind mit einzelnen Hägglunds getriebelosen LS/HT (low speed/high torque) Direktantriebs-Hydraulikmotoren ausgestattet, die ihre Dreh- und Schlittenantriebe antreiben und das volle Drehmoment über einen breiten Drehzahlbereich zur Verfügung stellen. Die Motoren verwenden eine hydraulisch ausgewuchtete Radialkolben-Nockenkurvenkonfiguration. Diese Axialkolbenmotoren von Bosch Rexroth verfügen über eine mehrfach gelappte Nockenkurve mit Rollen auf jedem von mehreren Axialkolben, anstatt einer Kurbelwelle wie bei herkömmlichen Axialkolbenkonstruktionen. Sie bieten den höchsten Gesamtwirkungsgrad (bis zu 96 %) und sind nach Angaben des Herstellers die zuverlässigsten Motoren mit langer Lebensdauer und weniger Ausfallzeiten. Da die Motoren kein Getriebe benötigen, sind sie kompakt, was ihnen ein hohes Leistungsgewicht verleiht. Sie widerstehen auch hohen Stoßbelastungen.

Die Motoren verwenden einen rotierenden Zylinderblock/eine Hohlwelle und ein stationäres Gehäuse. Der Zylinderblock ist auf festen Rollenlagern im Gehäuse montiert. Eine gerade Anzahl von Kolben umkreist den Zylinderblock, und die Ventilplatte leitet ein- und ausgehendes Öl zu und von den Kolben. Jeder Kolben arbeitet gegen eine Nockenrolle. Wenn hydraulischer Druck auf die Kolben wirkt, werden die Nockenrollen an einem starr mit dem Gehäuse verbundenen Nockenring gegen die Schräge gedrückt, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird. Die Nockenrollen übertragen die Reaktionskraft auf die Kolben, die im Zylinderblock geführt werden. Dadurch wird eine Rotation erzeugt und ein Drehmoment proportional zum Systemdruck erzeugt.

Während ein Hägglunds-Motor die Drehfunktion antreibt, beinhaltet das Schlittenschubsystem einen zweiten Motor und einen Planetenantrieb. Beide HDD-Maschinen haben die gleichen grundlegenden Antriebskonfigurationen, aber es wird die Anzahl der Motoren verwendet, um die Nennkapazität der Maschine zu erreichen. Einzelne Pumpen mit variabler Verdrängung treiben die Dreh- und Wagenmotoren hydrostatisch an und steuern sie, anstatt eine einzige große Pumpe zu verwenden, die genügend Flüssigkeit für den Betrieb beider Motoren liefert. Unabhängige Hydraulikkreisläufe halten auch jegliche Verunreinigung aus dem betroffenen Kreislauf und seinen Komponenten zurück

Auf der Baustelle wurde die größere HDD-Maschine auf einer Seite der Bohrung aufgestellt und der kleinere Bohrer auf der gegenüberliegenden Seite. Beide trugen 8-Zoll-Schlammmotoren und 12,75-Zoll-Meißel, um die Pilotbohrung durch das Sandstein- und Kalksteingestein unter der Autobahn durchzuführen.

Als nächstes setzten die Besatzungen beide Maschinen ein, um drei aufeinanderfolgende größere Durchgänge mit 24-Zoll-, 36-Zoll- und 48-Zoll-Lochöffnern durchzuführen, bevor sie den 1,7 Millionen Pfund schweren Rohrstrang mit dem D1000x900 für den Rückzug verbanden. Es dauerte 23 Stunden, um das 30-Zoll-Rohr in Position zu ziehen, wobei eine maximale Zugkraft von knapp 600.000 lb - also knapp unter der Kapazität der Maschine von 1.000.000 lb - verwendet wurde.

Die erste Bohrung wurde in 12 Tagen in einer durchschnittlichen Tiefe von 60 ft abgeschlossen.

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