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igus®-Energieketten in automatisierter Tiefbohranlage

„Rüttelfeste“ Energiezuführung unter rauen Bedingungen

Mit dem Tiefbohrsystem TBA 440 M2 hat die Bauer Maschinen GmbH eine Anlage entwickelt, die weitestgehend selbsttätig Bohrungen bis in 6000 Meter Tiefe abteufen kann und als „Walking Unit“ mit rund 1000 Tonnen Gesamtgewicht sogar in der Lage ist, den Standort zu wechseln. Das Handhabungssystem, das die Bohrgestänge zuführt, wird über E4.1-Energieketten von igus® mit hydraulischer und elektrischer Energie sowie mit Steuersignalen versorgt.


In der industriellen Automation ist Robotik bereits „Stand der Technik“, und wenn man Experten glaubt, ist auch im Haushalt und in pflegenahen Bereichen mit dem Einzug von automatisierten Helfern zu rechnen. Staubsauger und Rasenmäher sind nur die Vorboten der Servicerobotik.

Öl- und Gasexploration  
Automationssprung in der Öl- und Gasexploration

Bei der Energiegewinnung und der Exploration steht ebenfalls ein Automationssprung bevor. Das lässt sich nirgendwo besser beobachten als in Schrobenhausen, nördlich von München. Dort, auf dem Werksgelände der Bauer Maschinen GmbH, arbeitet der Prototyp des Tiefbohrsystems TBA 440 M2.

Der Hersteller, ein weltweit renommierter Spezialist für Tiefbohrtechnik, bezeichnet die Anlage als kompakt – was darauf hindeutet, dass in der „Öl & Gas“-Industrie alles ein wenig größer ist als in anderen Industrien. Denn immerhin beansprucht die TBA 440 M2 eine Fläche von 25 mal 15 Metern und der Mast der Bohreinheit ragt 44 Meter in die Höhe. „Basierend auf den Marktanforderungen für ein Höchstmaß an Sicherheit, der Steigerung der Effizienz und Produktivität sowie des Umweltschutzes, nutzte Bauer seine langjährige Erfahrung, um mit der TBA 440 M2 eine neue Generation von automatisierten Tiefbohranlagen zu entwickeln“, erklärt Ulrich Schöpf, Sales Director Europe, Africa, Asia-Pacific, der Bauer Deep Drilling GmbH.

Bohrgestänge  
Bohrgestänge ist an Bord und wird automatisch zugeführt

Gemessen an der Leistung der Anlage ist dieser Platzbedarf aber tatsächlich gering. Denn das System kann bis in 6000 Meter Tiefe vordringen – und im Unterschied zu bisher gebräuchlichen Tiefbohranlagen hat es sämtliche Bohrgestänge für diese Aufgabe an Bord. Außerdem arbeitet die Anlage weitestgehend automatisiert. Direkt an das eigentliche Bohrgerät angedockt ist ein „Pipe Handler“: ein Handlingsystem, das selbsttätig bis zu 19 Meter lange Bohrgestänge aus einer Art „Hochregal“ entnimmt und ins Bohrloch einbringt.

Dipl.-Ing. Thomas Huber, als Konstrukteur bei Bauer an der Entwicklung der TBA 440 M2 beteiligt: „Wir haben hier den ersten Pipe Handler mit vollständig automatisiertem Handling des Bohrgestänges realisiert.“ Der Greifer, der an einem Mastsystem befestigt ist, fährt zu einem der senkrecht beziehungsweise leicht geneigt gelagerten Gestänge, fasst es hydraulisch und positioniert es exakt am Übergabepunkt. Der Greifmechanismus ist so flexibel, dass die Rohre im Durchmesser von 2 3/8 bis 9 ½ Zoll sicher fasst und bis zu 3,5 Tonnen schwere Rohre positionieren kann.

e-kette  
Energiekette für raue Umgebungsbedingungen

Zu den Aufgaben, die von den Konstrukteuren des „Pipe Handlers“ zu lösen waren, gehört die Energiezuführung über das Mastsystem bis zum Schwerlastgreifer. Die Ingenieure entschieden sich für ein System, das auch bei zahlreichen anderen Maschinen der Bau- und Gewinnungstechnik eingesetzt wird. An den drei Achsen der Handlingsystems sind jeweils igus®-Energieketten vom Typ E4.80 installiert. Diese Ketten eignen sich für den Außeneinsatz nicht nur in Bohranlagen unterschiedlicher Bauart (Erdbohrgeräte, Pfahlrammen, Fels- und Tunnelbohrgeräte), sondern zum Beispiel auch in Containerkranen und Recyclinganlagen. Sie sind extrem robust gebaut und mit einem doppelten Haltemechanismus ausgestattet, der auch bei der Befüllung mit steifen und schweren Hydraulikschläuchen eine lange Lebensdauer gewährleistet.

TBA  
Unempfindlich gegenüber Vibrationen dank „Hintergriff“

Die Ketten eignen sich für einen großen Temperaturbereich, und sie sind – ganz wichtig bei Bohranlagen – unempfindlich gegenüber Vibrationen. Dafür sorgt der „Hintergriff“ – eine konstruktive Maßnahme, die eine im wahrsten Sinne des Wortes besonders tragfähige Verbindung der Kettenglieder erzeugt.

Die ineinandergreifenden Kettenglieder schaffen zudem eine schmutzabweisende Außenkontur. Die Trennstege untergliedern den Ketteninnenraum und sorgen für eine geordnete Führung auch zahlreicher Leitungen in unterschiedlichen Größen.

Bauer verwendet ATEX-geeignete elektrisch leitende Energieketten, die den Ex-Schutz-Bestimmungen entsprechen – schließlich fördern die TBA-Anlagen energiereiche und somit explosionsfähige Medien. Die Ketten sind teils liegend, teils stehend angeordnet und erreichen Verfahrwege bis zu zehn Metern. Im Wesentlichen sind sie mit groß dimensionierten Hydraulikleitungen befüllt, die den Greifer mit der benötigten Beweglichkeit und Haltekraft ausstatten. Aber auch Elektro- und Signalleitungen für Sensoren, Kameras und Beleuchtung werden über die Energieketten zum Greifer beziehungsweise zu den jeweiligen Endpunkten der einzelnen Linearachsen geführt.
 

TBA  
Vorkonfektionierte Leitungen

igus® hat die Entwicklung des Pipe Handler an zwei Standorten begleitet: Neben dem Standort Schrobenhausen war auch die Bauer-Schwestergesellschaft Schachtbau Nordhausen in die Entwicklung eingebunden. Die frühe Einbeziehung der Energiezuführungs-Spezialisten bot aus Sicht von Bauer den Vorteil, dass eine platzsparende, robuste und zuverlässige Energiezuführung zum Einsatz kommt, die aus Komponenten des igus-Standardbaukastens besteht. Bei einigen der Energieketten kommen besondere, verstärkte Führungsbleche zum Einsatz. Insgesamt ist die gesamte Konstruktion – nicht nur die der Energieführung, sondern der gesamten Anlage – darauf ausgelegt, unter Extrembedingungen eine sehr hohe Lebensdauer bei minimalem Wartungsaufwand zu erreichen. In dieses Konzept passen die E4.1-Energieketten bestens. Bauer hat mit der TBA 440 M2 auf der werkseigenen, 2000 Meter tiefen Testbohrung ein umfangreiches Testprogramm absolviert und dabei die einwandfreie Funktion des innovativen Pipe Handlers nachgewiesen. Thomas Huber: „Die gesamte Anlage lässt sich von zwei Personen, die in einer komfortablen Kabine untergebracht sind, bedienen: Der eine überwacht den Bohrfortschritt, der andere den Pipe Handler.“

TBA  
Neue Technik – zusätzliche Funktionen

Mit der TBA 440 M2 beschreitet Bauer echtes Neuland, und das „Beschreiten“ ist ganz wörtlich gemeint. Denn die Anlage, die bis zu 1000 Tonnen wiegt, ist als „Walking Unit“ konzipiert. Das heißt: Sie kann sich – mitsamt Pipe Handler und 6000 Meter Bohrgestänge – selbständig auf der Bohrstelle fortbewegen und somit mehrere Bohrungen abteufen ohne ab- und wiederaufgebaut werden zu müssen. Das bedeutet für Explorationsunternehmen eine ganz erhebliche Erleichterung und Beschleunigung der Bohrtätigkeit. Deshalb ist es nicht erstaunlich, dass Bauer großes Interesse an der TBA 440 M2 verzeichnet. Eine erste Anlage ist bereits nach Südamerika verkauft, für weitere liegen unter anderem Anfragen aus Nordamerika vor.