Was ist Reiben beim Bohren?

In der Präzisionsfertigung und im Konstruktionswesen ist das Bohren oft nur der erste Schritt. Zwar wird durch das Bohren die Bohrung initialisiert, doch um exakte Abmessungen, eine hervorragende Oberflächengüte und absolute Rundheit zu erreichen, ist ein weiterer, entscheidender Prozess erforderlich: das Reiben.

In diesem Handbuch erfahren Sie, was das Reiben bei Bohrvorgängen bedeutet. Es wird sein Zweck erläutert, wie es sich vom einfachen Bohren unterscheidet und warum es für Anwendungen, die qualitativ hochwertige und präzise Löcher erfordern, unverzichtbar ist.

Was ist Reiben beim Bohren?

Beim Bohren ist das Reiben ein Präzisions-Endbearbeitungsprozess, der auf die anfängliche Erstellung eines Lochs durch einen Bohrer oder durch Kernbohren folgt.

Der Hauptzweck besteht nicht darin, ein neues Bohrloch zu erzeugen, sondern ein bestehendes Bohrloch zu erweitern, zu begradigen und zu glätten, um sehr genaue Abmessungen und eine hervorragende Oberflächengüte zu erzielen. Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen wie dem Horizontalbohren (HDD) in Gestein, wo das fertige Bohrloch strenge Spezifikationen für die Rohrleitungsverlegung erfüllen muss.

Zu den wichtigsten Aspekten des Reibens beim Bohren gehören:

• Präzisionsvergrößerung: Durch Reiben wird nur eine minimale Menge Material von den Wänden eines vorgebohrten Lochs entfernt, wodurch ein äußerst präziser und gleichmäßiger Enddurchmesser erreicht wird.
• Verbesserte Lochqualität: Es verbessert die Rundheit, Geradheit und Konzentrizität der Bohrung erheblich und korrigiert alle Ungenauigkeiten, die beim ersten Bohrvorgang entstanden sind.
• Glattere Oberflächenbeschaffenheit: Die mehreren Schneidkanten einer Reibahle schleifen die Bohrungswände ab, wodurch im Vergleich zu einem gebohrten Loch eine viel glattere Innenfläche entsteht.
• Bewerbung in Felsbohren: Beim HDD-Bohren in Felsgestein werden zum Aufweiten spezielle Felsräumer eingesetzt, die die Pilotbohrung schrittweise auf die erforderliche Größe erweitern und so einen stabilen und sauberen Weg für die Produktinstallation schaffen.
• Vorbereitung zur Installation: Eine aufgeriebene Bohrung gewährleistet den korrekten Sitz von Bauteilen wie Bohrrohre, Lager oder Stifte, um Reibung und potenzielle Schäden während der Installation und während der gesamten Lebensdauer des Produkts zu minimieren.

Wofür wird ein Reibahlenbohrer verwendet?

Während der Begriff „Reibahlenbohrer“ manchmal allgemeiner verwendet wird, um ein Werkzeug zu beschreiben, das Aspekte beider Aspekte vereint, ist es in der Branche des professionellen Gesteinsbohrens von entscheidender Bedeutung, ihre unterschiedlichen Hauptfunktionen zu verstehen.

Ein Bohrmeißel ist für den ersten Arbeitsschritt der Locherzeugung konzipiert und durchdringt feste Gesteinsformationen , um ein Pilotbohrloch oder das endgültige Produktionsbohrloch zu erstellen. Er zeichnet sich durch aggressiven Materialabtrag und hohe Bohrgeschwindigkeit aus und nutzt Konstruktionen wie Dreikegelschneidplatten oder PDC-Elemente, um das Gestein zu zerkleinern, zu schneiden oder abzuschleifen.

In einem nachfolgenden Arbeitsgang wird eine Aufweitbohrmaschine, insbesondere eine HDD-Gesteinsaufweitbohrmaschine , eingesetzt. Ihr Zweck ist nicht das Bohren eines neuen Lochs, sondern das Aufweiten und Verfeinern eines bestehenden Bohrlochs auf einen präzisen Durchmesser, um eine glattere und stabilere Bohrlochwand zu erzielen. Dies ist unerlässlich für die Verlegung von Rohrleitungen oder Leitungen, da eine genaue Dimensionierung und ein freier Bohrkanal entscheidend für ein erfolgreiches Einziehen und die langfristige Integrität sind.

Obwohl beide Werkzeuge Löcher erstellen oder erweitern, erfolgt ihre Anwendung sequenziell und konzentriert sich auf unterschiedliche Aspekte des Lochherstellungsprozesses.

Hier erfahren Sie, wofür die einzelnen Elemente verwendet werden:

Bohrmeißel für Gesteinsbohrungen

• Erstellen von Pilotlöchern: Bohrer sind für das Bohren des ersten Lochs mit kleinerem Durchmesser unerlässlich, das die Flugbahn und den Verlauf des gesamten Projekts vorgibt. Dies ist der erste Schritt bei den meisten Richtbohrvorgängen.
• Produktionsbohrungen: In einigen Fällen werden Bohrer verwendet, um das endgültige Produktionsloch direkt zu erzeugen, insbesondere beim konventionellen Vertikalbohren oder wenn die Toleranz des endgültigen Lochs weniger kritisch ist.
• Geologische Erkundung: Bohrmeißel werden verwendet, um Kernproben oder Bohrspäne zu entnehmen, um die Geologie des Untergrunds zu verstehen und nachfolgende Bohr- und Aufweitvorgänge zu planen.
• Gehäuse einstellen: Bohrmeißel können auch ein wesentlicher Bestandteil von Vorgängen sein, bei denen in instabilen Formationen gebohrt und erste Verrohrungsstränge gesetzt werden.

Wofür ein Reibahle verwendet wird (beim Felsbohren, insbesondere HDD-Steinräumgeräte):

• Lochvergrößerung (Reiben): Der Hauptzweck eines HDD-Felsräumers besteht darin, eine zuvor gebohrte Pilotbohrung systematisch auf den gewünschten Enddurchmesser für die Produktpipeline oder den Produktkanal zu erweitern. Dies erfordert oft mehrere Durchgänge mit zunehmend größeren Räumen.
• Bohrlochstabilisierung: Indem Reibahlen das Loch vergrößern, tragen sie auch dazu bei, die Bohrungswände zu konditionieren und zu stabilisieren, indem sie Unregelmäßigkeiten beseitigen und einen glatteren, gleichmäßigeren Weg für das Produkt schaffen.
• Effizientes Schnittgutmanagement: Räumer sind dafür ausgelegt, den effizienten Fluss und die Entfernung von Gesteinsspänen durch die Bohrflüssigkeit zu erleichtern, Verstopfungen zu verhindern und eine saubere Bohrung sicherzustellen.
• Erleichterung der Produktrücknahme: Durch die Schaffung einer präzise dimensionierten und sauberen Bohrung verringern Reibahlen die Reibung und den Widerstand während der kritischen Phase des Ziehens des Produktrohrs durch das erweiterte Loch erheblich.

Unterschied zwischen Bohren und Reiben

Das Verständnis des Unterschieds zwischen Bohren und Reiben ist von entscheidender Bedeutung, da sie in der Bohrlochherstellungssequenz für völlig unterschiedliche Zwecke eingesetzt werden.

Das Bohren ist der erste, schnelle Prozess zur Entfernung von grobem Material, während das Reiben der letzte, langsame Feinschliff für höchste Präzision ist.

Funktion	Bohren	Reiben
Hauptziel	Erstellen Sie ein Loch.	Verfeinern Sie ein vorhandenes Loch.
Materialentfernung	Hohe Rate.	Niedriger Preis.
Präzision und Verarbeitung	Niedrig/Mittel.	Hoch/Ausgezeichnet.

1. Hauptzweck und Reihenfolge

• Bohren (Erstellen): Dies ist immer der erste Schritt. Ziel ist es, schnell in das Material einzudringen und den anfänglichen Bohrverlauf und -durchmesser festzulegen. Bohrer sind für den aggressiven Materialabtrag aus dem Vollen ausgelegt und erreichen moderate, aber nicht hochpräzise Toleranzen für ein Loch.
• Reiben (Verfeinerung): Das Reiben ist ein sekundärer, abschließender Prozess, der nach dem Vorbohren einer Pilotbohrung durchgeführt werden muss. Sein einziger Zweck besteht darin, die Bohrung geringfügig zu vergrößern, kleinere Unregelmäßigkeiten zu korrigieren und die Bohrung für die Verrohrung oder eine präzise Passung vorzubereiten.

2. Materialabtrag und Werkzeuggestaltung

• Bohren (Massenabtrag): Bohrer verfügen typischerweise über zwei Schneidkanten, die darauf ausgelegt sind, schnell große Materialmengen abzutragen. Diese hohe Abtragsrate erzeugt eine relativ raue Oberfläche und hinterlässt ein nicht perfekt zylindrisches Bohrloch, was für allgemeine Anwendungen jedoch akzeptabel ist.
• Reiben (Feinschaben): Reibahlen verwenden ein mehrschneidiges Design und eine Schabbewegung, um nur wenige Tausendstel Zoll Material zu entfernen. Dieses langsame, mehrschneidige Verfahren wurde speziell entwickelt, um die Wände zu glätten und einen äußerst präzisen Durchmesser sowie eine hervorragende Oberflächengüte zu erzielen.

3. Präzision und Toleranz

• Bohren (geringere Präzision): Aufgrund der hohen Schnittkräfte und der Werkzeugflexibilität weisen Bohrungen im Allgemeinen große Toleranzen auf und die Oberflächenbeschaffenheit ist angemessen. Dies ist ausreichend für Löcher, die keine exakte Passung erfordern, wie beispielsweise Standardbolzenlöcher.
• Reiben (Höchste Präzision): Reiben wird eingesetzt, wenn enge Toleranzen entscheidend sind. Es sorgt für Rundheit und Oberflächenqualität, die für Hochleistungsanwendungen wie Passstiftpresspassungen oder die Befestigung von Bohrlochausrüstung in einem Bohrloch unerlässlich sind.

Wie verwendet man einen Reibahlenbohrer?

Der Einsatz einer Aufweitbohrmaschine, insbesondere einer HDD-Aufweitbohrmaschine, ist beim Gesteinsbohren ein mehrstufiger Prozess, der für die Erweiterung und Fertigstellung des Bohrlochs nach dem Pilotbohren unerlässlich ist. Die korrekte Technik gewährleistet Effizienz und ein qualitativ hochwertiges Endergebnis.

In diesem Handbuch werden die wichtigsten Schritte für die effektive Verwendung eines Räumers beim Gesteinsbohren beschrieben, um eine erfolgreiche Installation von Rohrleitungen oder Leitungen sicherzustellen.

Schritt 1: Pilotloch vorbohren

Vor dem Aufweiten muss eine Pilotbohrung entlang der präzisen Bahn gebohrt werden. Diese Bohrung mit kleinerem Durchmesser legt die exakte Flugbahn fest und entfernt den Großteil des Gesteins. Dadurch entsteht eine Führung für den anschließenden Aufweitvorgang. Die Pilotbohrung stellt sicher, dass der Aufweitungsbohrer der vorgesehenen Form folgt.

Die Genauigkeit der Pilotbohrung ist entscheidend, da jede Abweichung hier die endgültige Räumbohrung beeinflusst. Der für diesen Schritt verwendete Bohrer wird je nach Gesteinsart und erforderlicher Bohrgeschwindigkeit ausgewählt, wobei der Schwerpunkt auf der effizienten Festlegung des ersten Bohrpfads liegt.

Schritt 2: Wählen Sie die richtige Reibahle

Die Wahl des geeigneten Reibahlenwerkzeugs ist von entscheidender Bedeutung. Dabei müssen Reibahlentyp (z. B. Rollenkegelreibahle , Festschneide) und Schneidkonfiguration an die Härte und Abrasivität des jeweiligen Gesteins angepasst werden. Auch der gewünschte Enddurchmesser der Bohrung bestimmt die Größe der Reibahle.

Berücksichtigen Sie den Außendurchmesser des Produktrohrs. Die Größe des Reibahlens sollte ausreichend Ringraum für den Flüssigkeitsfluss und den Rückzug bieten. Eine falsche Reibahlenauswahl kann zu übermäßigem Verschleiß, verminderter Effizienz oder einer falsch dimensionierten Bohrung führen.

Schritt 3: Befestigen Sie die Reibahle an Bohrstrang

Nach der Auswahl wird der Räumer fest mit dem Bohrstrang verbunden. Diese Verbindung erfolgt typischerweise an der Austrittsseite der Pilotbohrung (zum Rückzugsräumen). Stellen Sie sicher, dass alle Gewinde sauber sind und gemäß den Angaben des Herstellers des Gesteinsräumers mit dem richtigen Drehmoment angezogen sind, um ein Lösen der Verbindung während des Betriebs zu verhindern.

Eine sichere Verbindung ist für Sicherheit und Betriebseffizienz unerlässlich. Jede Schwachstelle in der Verbindung kann zum Verlust von Werkzeugen im Bohrloch oder zu einem katastrophalen Ausfall führen, was zu erheblichen Projektverzögerungen und -kosten führt.

Schritt 4: Reibvorgänge einleiten

Beginnen Sie mit dem Drehen des Bohrgestänges und üben Sie gleichzeitig eine Rückzugskraft aus. Die Schneidstrukturen des Aufweitbohrers greifen in das Gestein am Umfang des Pilotlochs und erweitern so schrittweise das Bohrloch. Halten Sie eine gleichmäßige Drehzahl (U/min) und Rückzugsgeschwindigkeit ein.

Das Pumpen von Bohrflüssigkeit ist in diesem Schritt entscheidend. Die Flüssigkeit kühlt den Räumer, schmiert die Bohrung und transportiert vor allem das Gesteinsmaterial zurück an die Oberfläche. So bleibt das Loch sauber und Verstopfungen werden vermieden.

Schritt 5: Überwachen und anpassen

Die Bohrparameter wie Drehmoment, Rückzugsdruck, Spülungsdruck und Bohrgeschwindigkeit werden kontinuierlich überwacht . Diese Messwerte liefern Echtzeit-Feedback zur Leistung des Aufweitbohrers und den Gesteinsbedingungen.

Passen Sie Drehzahl, Rückzugsgeschwindigkeit und Flüssigkeitsdurchfluss nach Bedarf an, um die Leistung zu optimieren und eine Überlastung des Bohrgeräts oder des Räumers zu vermeiden. Bei erheblichen Änderungen der Gesteinsart müssen die Parameter möglicherweise für eine höhere Effizienz optimiert werden.

Schritt 6: Mehrere Durchgänge (falls erforderlich)

Bei Bohrungen mit sehr großem Durchmesser oder extrem hartem Gestein können mehrere Aufweitungsdurchgänge erforderlich sein. Dabei werden immer größere Reibahlen verwendet, die die Bohrung schrittweise vergrößern, bis der gewünschte Durchmesser erreicht ist.

Die stufenweise Durchführung des Aufweitungsprozesses reduziert die Belastung der Ausrüstung und ermöglicht eine kontrolliertere Erweiterung. Zudem verbessert sie die Bohrlochstabilität durch die schrittweise Erweiterung des Tunnels und minimiert so das Einsturzrisiko.

Reibahle vs. Bohrer

Im Bereich der Öl- und Gasförderung sind Bohrer und Reibahlen zwei unterschiedliche Werkzeuge mit unterschiedlichen Funktionen. Beide dienen der Formgebung des Bohrlochs. Ein Bohrer dient zum Erstellen des ersten Lochs, während ein Reibahle ein vorhandenes Loch auf den gewünschten Durchmesser vergrößert oder glättet.

Primärfunktion

Die Hauptfunktion eines Bohrmeißels besteht darin, neue Gesteinsformationen aufzubrechen und zu durchdringen, um ein Bohrloch zu erzeugen. Er ist das führende Werkzeug am unteren Ende des Bohrstrangs und für die gesamte Aushubarbeit verantwortlich. Sein Design ist auf maximale Eindringgeschwindigkeit und Effizienz beim Schneiden von neuem Gestein ausgerichtet.

Schneidaktion

Bohrmeißel nutzen verschiedene Schneidvorgänge, darunter Brechen, Schaben, Scheren und Mahlen, um unbearbeitetes Gestein aufzubrechen. Die spezifische Wirkung hängt vom Meißeltyp ab, z. B. die Roll- und Brechwirkung eines Rollenmeißels oder die Scherwirkung eines Festmeißels. Ein Räumer hingegen schaben oder „reiben“ die Seiten eines bestehenden Bohrlochs, um es zu glätten und auf einen bestimmten Durchmesser zu vergrößern.

Lage in der Bohrstrang

Der Bohrmeißel befindet sich stets am Ende des Bohrgestänges, am Bohrlochgrund. Er ist das erste Werkzeug, das mit der neuen Gesteinsformation in Kontakt kommt. Die Aufweitbohrvorrichtung ist typischerweise oberhalb des Bohrmeißels in der Bohrlochsohlenanordnung (BHA) positioniert und folgt dessen Bohrweg.

Zweck

Der Zweck eines Bohrers besteht darin, das Bohrloch vertikal, horizontal oder gerichtet voranzutreiben. Der Zweck eines Reibahles besteht darin, einen gleichmäßigen Durchmesser des Bohrlochs sicherzustellen und Unregelmäßigkeiten, Vorsprünge oder Einschränkungen zu beseitigen, die bei zukünftigen Arbeiten wie dem Einbringen von Verrohrungen oder anderen Werkzeugen Probleme verursachen könnten. Er gewährleistet die Integrität des Bohrlochs.

Technologie

Bohrmeißel werden mit einer Vielzahl von Schneidstrukturen und Profilen entwickelt, die für unterschiedliche Gesteinsarten und Bohrziele optimiert sind. Ihr Design ist auf eine hohe Bohrgeschwindigkeit ausgerichtet. Reibahlen verfügen über Schneidklingen oder Rollen an ihrem Außenkörper. Ihr Design zielt darauf ab, einen präzisen, gleichmäßigen Durchmesser für das Bohrloch zu erzielen und die Stabilität der Bohreinheit zu gewährleisten.

Aspekt	Bohrer	Reibahle
Primärfunktion	So erstellen Sie ein neues Bohrloch	So vergrößern und glätten Sie ein vorhandenes Loch
Schneidaktion	Zerkleinern, Scheren, Mahlen von Urgestein	Abkratzen oder Glätten der Bohrlochwände
Standort	Ganz unten im Bohrstrang	Wird normalerweise über dem Bohrer platziert
Zweck	Um das Bohrloch voranzutreiben	Um Bohrlochdurchmesser und Integrität sicherzustellen
Technologie	Optimiert für eine hohe Durchdringungsrate	Optimiert für Bohrlochstabilität und präzisen Durchmesser

Wie wählt man geeignete Reibbohrer aus?

Die Wahl eines geeigneten Aufweitbohrers ist eine wichtige Entscheidung, die von mehreren Faktoren abhängt, um einen effizienten und erfolgreichen Bohrvorgang zu gewährleisten. Der Prozess beinhaltet eine sorgfältige Analyse der geologischen Bedingungen des Bohrlochs, der erforderlichen Lochgröße und des gewünschten Ergebnisses. Ziel ist es, einen Bohrer auszuwählen, der nicht nur das Loch effektiv vergrößert, sondern auch die Stabilität gewährleistet und Schäden am Bohrstrang verhindert.

Hier sind die wichtigsten Faktoren, die Sie bei der Auswahl eines Reibbohrers berücksichtigen sollten:

• Formationshärte und Abrasivität: Die Schneidstruktur des Bohrers muss zum Gestein passen. Für weiche Formationen wie Schiefergestein ist ein Bohrer mit langen, weit auseinander liegenden Schneidzähnen ideal. Für harte, abrasive Formationen werden Bohrer mit haltbareren, eng beieinander liegenden Schneidzähnen aus Wolframkarbid oder Diamant bevorzugt, um vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden.
• Lochgröße und -profil: Der Reibahle muss genau auf den gewünschten Bohrlochdurchmesser abgestimmt sein. Darüber hinaus muss das Profil des Reibahles – die Form seiner Schneiden und seines Körpers – auf die jeweilige Bohrlochgeometrie abgestimmt sein, egal ob es sich um ein gerades Loch oder einen komplexen, gekrümmten Verlauf handelt.
• Anforderungen an Richtbohrungen: Wenn Sie eine Richt- oder Horizontalbohrung aufweiten, benötigen Sie einen Aufweitbohrer, der das erhöhte Drehmoment und die Seitenkräfte bewältigen kann. Einige Aufweitbohrer sind speziell mit Stabilisierungsfunktionen ausgestattet, um die Bohrbahn beizubehalten und ein „Spiralloch“ zu verhindern.
• Flüssigkeitszirkulation und Bohrkleinentfernung: Die Hydraulik des Räumers, einschließlich der Anzahl und Platzierung seiner Düsen, ist entscheidend für eine effektive Entfernung des Bohrkleins. Eine mangelhafte Reinigung kann dazu führen, dass sich Bohrklein um den Bohrer herum ansammelt, was das Drehmoment erhöhen, einen Zirkulationsverlust verursachen und den Bohrer beschädigen kann.
• Anschluss und Kompatibilität: Der Räumer muss über eine kompatible Verbindung verfügen, um sicher mit dem Rest der Bohrlochbaugruppe (BHA) und dem Bohrstrang zu passen. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass Größe und Spezifikationen des Räumers gut zum Bohrmeißel passen, dem er folgt.

Fazit

Im Wesentlichen verwandelt das Reiben ein einfaches Bohrloch in eine präzise Bohrung. Es ist ein entscheidender Endbearbeitungsschritt, der die richtige Größe, eine hervorragende Oberflächengüte und eine verbesserte Rundheit gewährleistet. Dies ist unerlässlich für Anwendungen, die enge Toleranzen und zuverlässige Leistung erfordern, insbesondere in anspruchsvollen Felsformationen.

Das Verständnis der unterschiedlichen Rolle des Aufweitens im Vergleich zum anfänglichen Bohren ist entscheidend für eine erfolgreiche Projektabwicklung und die Maximierung der Lebensdauer der installierten Komponenten. Dieser Prozess trägt wesentlich zur Gesamtintegrität und Effizienz Ihrer Bohrarbeiten bei.

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