Sensorgestützte Analyse und Optimierung des Bohrkleintransports

Das Projekt zielt auf die Verringerung der technischen und damit auch die wirtschaftlichen Hemmnisse von Geothermievorhaben ab. Im Fokus steht die Tiefbohrtechnik, die mit über 50 Prozent der Gesamtkosten den entscheidenden Kostenfaktor eines Geothermieprojekts darstellt. Ein kritischer Faktor des Bohrprozesses ist der Bohrkleintransport, der von zahlreichen Parametern wie z.B. der Zusammensetzung der Spülflüssigkeit (Dichte, Viskosität, Rheologie), von Betriebsparametern (Druck, Volumenstrom), der Beschaffenheit des Untergrunds (Hartgestein, Sediment) und auch vom Bohrwerkzeug und dem erzielten Bohrfortschritt abhängt. Zielsetzung ist es, durch eine Weiterentwicklung spezifischer Sensor- und Messtechnik den Bohrkleintransport in realen Spülungsflüssigkeiten experimentell untersuchen und Aussagen zur optimalen Einstellung dieser Fluide ableiten zu können. Das Vorhaben flankiert weitere Aktivitäten zur Modellierung des Transports von granularen Partikeln im Kontext der Tiefbohrtechnik mit numerischen Verfahren.

Im Projekt soll eine bereits bestehende Versuchsanlage für den Mehrphasentransport in transparenten Modellflüssigkeiten erweitert werden, um auch Analysen industriellen eingesetzten Bohrspülungen ermöglichen zu können. In Frage kommen insbesondere Verfahren, die auf Messungen der elektrischen Leitfähigkeit beruhen, sowie Ultraschallmessverfahren. Da für die hier zugrunde liegenden Fragenstellungen noch keine schlüsselfertigen Lösungen existieren, ist eine spezifische Sensor- und Messtechnik zur Erfassung der lokalen Partikelkonzentrationen und -geschwindigkeiten zu entwickeln und zu evaluieren. Ein weiterer Arbeitsschwerpunkt liegt in der Durchführung umfangreicher Messkampagnen und der Aggregation der gewonnenen Messdaten in geeigneten Modellen. Hierzu wurde bereits in einem Vorgängerprojekt Vorarbeiten mit KI-Methoden durchgeführt.