Bohrtechnik

Zur Verwirklichung einer übertiefen Bohrung in der Oberpfalz waren vielfältige technische Erfordernisse zu berücksichtigen, die sich aus den wissenschaftlichen Fragestellungen ergaben. Die größten Herausforderungen waren die zu erwartenden Gesteinstemperaturen, die große Bohrstrecke und die Gesteinsarten. Die Bohrung im Kristallingestein der geologischen Zone von Erbendorf-Vohenstrauß unterscheidet sich in ihrem Anforderungen ganz erheblich von herkömmlichen Öl- und Gasbohrungen, für welche seit den 1950er Jahren ein immenser Erfahrungsschatz gebildet worden war.

Sowohl die KTB-VB als auch die KTB-HB durchteuften auf ihrer gesamten Länge kristalline metamorphe Gesteine, Amphibolite, Gneise und Wechsellagerungen aus Gneisen und Amphiboliten. Solche Gesteine werden bohrtechnisch üblicherweise als hart und standfest, aber auch hoch abrasiv eingestuft. Ihre einachsigen Druckfestigkeiten sind sehr hoch. In beiden KTB-Bohrungen weisen diese Gesteine aber auch ausgeprägte Unstetigkeiten der Gesteinseigenschaften auf: Parallele Richtungselemente, die Foliation, sind mit durchschnittlich 60° nach Südwest geneigt. Wegen der starken tektonischen Beanspruchung sind die Gesteine stark gefaltet und Verwerfungszonen sind durch kataklastische Brüche charakterisiert. Das Durchbohren solcher Schwächezonen verursacht in den meisten Fällen starke Bohrlochinstabilitäten mit großen Ausbrüchen aus dem Rand des Bohrlochs. Bei einer geplanten Bohrtiefe von etwa 10.000 m wurde mit etwa 300°C angenommen.

Um die geowissenschaftlichen Ziele innerhalb des geplanten Zeit- und Kostenrahmens zu erreichen, wurde eine spezielle Bohrstrategie entwickelt. Sie stützt sich auf die Eckpunkte:

  • Zwei-Bohrungskonzept mit der KTB-VB als Pilotbohrung und der KTB-HB als ultratiefer Hauptbohrung, jeweils mit speziellen Zielen
  • Konstruktion und Bau einer an die Bohrziele angepassten Bohranlage (“Fit for Purpose”)
  • Entwicklung eines Hochleistungsbohrstrangs
  • Vertikalbohrstrategie mit dem Ziel eines möglichst vertikalen Bohrlochverlaufs
  • Realisierung eines kostengünstigen Bohr- und Verrohrungsprogramms
  • Antrieb der Bohrwerkzeuge durch Untertagemotoren
  • Verbesserung der Kernbohrtechnik und Entwicklung eines Spülungssystems für die Hochdruck/Hochtemperaturbedingungen in der KTB-HB
  • Optimierung der Datengewinnung und Beprobungsmethoden

Auf dieser Basis wurde eine spezielle Bohranlage für die KTB-HB entwickelt.