MTD – Micro Turbine Drilling

Das Fündigkeitsrisiko für Geothermiebohrungen ist hoch, da aufgrund zu geringer Durchlässigkeiten der Gesteine in Förderhorizonten häufig nicht die erwünschten Schüttungsraten erzielt werden können. Aus der Öl- und Gasindustrie sind bereits Verfahren bekannt, die grundsätzlich zur Steigerung der Durchlässigkeit eines Reservoirs eingesetzt werden können. Dazu gehören druckwasserbasierte Verfahren (z.B. Radial Jet Drilling (RJD)), mit denen kleinkalibrige Ablenkbohrungen von der Hauptbohrung aus hergestellt werden, um umliegende Störzonen, vor allem Klüfte, hydraulisch an die Bohrung anzuschließen. Die bekannten Verfahren bieten Lösungsansätze für weiche, leicht mit konventionellen Methoden zu bohrende Speichergesteine. Diese für Öl- und Gaslagerstätten typischen Bedingungen lassen sich aber nicht einfach auf geothermische Reservoirs übertragen. Hierbei handelt es sich häufig um Formationen aus Hartgestein, bei denen die beim RJD-Verfahren eingesetzte Wasserstrahltechnik keine oder zu geringe Bohrleistungen aufweist.

© Fraunhofer IEG

Im hier beantragten Vorhaben Micro Turbine Drilling (MTD) soll ein Verfahren entwickelt werden, mit dem die Durchlässigkeit auch in sehr harten Förderhorizonten von Geothermiebohrungen gesteigert werden kann. Die Lösungsidee baut grundsätzlich auf dem Prinzip des RJD auf. Es wird jedoch kein Düsenkopf verwendet, der den Gesteinsabtrag direkt durch einen austretenden Fluidstrahl generiert. Stattdessen wird eine Mikro-Bohrturbine eingesetzt, in der die hydraulische Energie des Fluids in mechanische Energie umgewandelt wird, um einen Bohrmeißel anzutreiben, mit dem der Gesteinsabtrag mechanisch generiert wird. Durchgeführte Voruntersuchungen mit Funktionsprototypen bestätigen die grundsätzliche Funktionsfähigkeit und damit das große Potential der Technologie.

Das Ergebnis dieses Projekts soll ein neues Bohrverfahren sein, mit dem es erstmals möglich ist kostengünstige, mindestens 50 m lange Ablenkbohrungen von einer bis zu 5 km tiefen, verrohrten Bohrung aus in bis zu 200 °C heiße Formationen aus Hartgestein herzustellen. Der entscheidende Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist, dass dieses Verfahren bei geringen Kosten auch für die Anwendung in der Geothermie sowie zahlreicher anderer Erschließungmaßnahmen im Untergrund geeignet ist.

Der Zielmarkt des neuen Bohrverfahrens ist der Fluidbergbau. Dabei steht insbesondere die Geothermie inkl. Untertägiger Speichertechnik im Fokus, aber auch die Öl- und Gasindustrie stellen einen potentiellen Abnehmer dar. Das Marktpotential des Verfahrens ist aufgrund des Alleinstellungsmerkmals und dem durch die Bundesregierung beschlossenen Ausbaus der Geothermie in den kommenden Jahren enorm groß. Eine Vielzahl von Anfragen aus der Industrie nach einem solchen Verfahren bestätigen dies.