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Modelling and simulating the thermal interaction between the wellbore fluids and rock formation during drilling operations

  Link zum kostenlosen Volltext   

[Quelle: https://d-nb.info]

In dieser Arbeit wird eine umfassende Studie über das instationäre thermische Verhalten des Bohrlochs unter verschiedenen Bohrbedingungen vorgestellt. Dazu gehören die Modellierung des Wärmeübertragung zwischen verschiedenen Teilen des Bohrlochsystems, die Untersuchung des konvektiven Wärmeübertragungskoeffizienten im ringförmigen Abschnitt während der Rohrdrehung und die Entwicklung eines Computercodes, der die dynamische thermische Reaktion des Bohrlochsystems während verschiedener Bohrvorgänge simuliert. Basierend auf den grundlegenden Gesetzen der Thermodynamik und der Wärmeübertragung wird ein neuartiges numerisches Lösungs und Diskretisierungsschemata verwendet, um ein umfassendes thermisches Modell des Bohrlochs zu formulieren. Die Wärmebilanzgleichungen beschreiben die Wärmeübertragung zwischen den verschiedenen Komponenten des Bohrlochsystems, einschließlich der Bohrspülung, des Bohrgestänges, der Verrohrung, des Zements und der Gesteinsformation mit unterschiedlichen physikalischen und thermischen Eigenschaften. Es werden verschiedene Modellierungsverfahren für die Bohrlochtemperatur vorgestellt. Zunächst wird eine instationäre numerische Modellierung der Bohrlochtemperatur unter Verwendung einer vorgegebenen Formation durchgeführt. Zweitens wird das thermische Verhalten des Bohrlochs modelliert, indem die Wärmeleitung in der Formation berücksichtigt wird, anstatt sie mit einer konstanten Temperatur zu betrachten. Es werden mehrere Validierungs- und Verifizierungsverfahren für die vorgestellten Modelle durchgeführt. Dazu gehören theoretische, rechnerische und experimentelle Validierung einschließlich Temperaturmessungen aus Felddaten. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung in jedem der Validierungsverfahren. Außerdem zeigt das vorgestellte Modell Verbesserungen gegenüber den in der Literatur vorhandenen Modellen. Zusätzlich wurde ein Computercode entwickelt, um die dynamischen Temperaturschwankungen während des Bohrvorgangs zu simulieren. Eine Kopplung zwischen dem entwickelten Modell und einem umfassenden virtuellen Bohrsimulator DrillSIM-600 über eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) wird erfolgreich durchgeführt. Dies ermöglicht die Kopplung des thermischen Modells mit anderen physikalischen Modellen, was zu realistischeren Simulationen führt. Außerdem wird eine numerische Untersuchung des konvektiven Wärmeübergangskoeffizienten (CHTC) in einem ringförmigen spalt mit einem inneren rotierenden Zylinder durchgeführt. Die Simulationsparameter sind so ausgelegt, dass sie die Spezifikation der tatsächlichen Bohrparameter erfüllen. Dazu gehören die Durchflussmenge, die Drehzahl und das Ringspaltverhältnis. Die Ergebnisse zeigen einen signifikanten Einfluss der Rohrinnenrotation auf die CHTC oberhalb eines kritischen Wertes der Taylor-Zahl $(Ta)$. Das Modell zeigt auch eine breite Palette von Anwendungen, die über die Temperaturvorhersage beim Bohren hinausgehen. Es ist in der Lage, die Leistung eines koaxialen Erdwärmetauschers (CO-BHE) vorherzusagen. Ein direkter Vergleich zwischen den simulierten Ergebnissen und der gemessenen Temperatur des CO-BHE in Asker-Norwegen zeigte eine genaue Vorhersage der CO-BHE-Leistung. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse besteht ein gutes Potenzial für die Nutzung des vorgeschlagenen Modells für die Simulation komplexerer geothermischer Systeme mit geschlossenem Kreislauf, die weiter entwickelt werden müssen. Die Kopplung zwischen dem thermischen Bohrlochmodell und der Strömung und dem Transport im Modell der porösen Medien ermöglicht die Untersuchung weiterer geothermischer Systeme wie des konventionellen offenen Doppelbrunnensystems und des erweiterten geothermischen Systems.

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Bücher, Broschüren

Vorträge zum Deutschen Bautechnik-Tag am 27. und 28. April 2017 in Stuttgart
DBV-Heft, Band 40
Fassung April 2017.
2017, 167 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Im Fokus der 65 Vorträge des Deutschen Bautechnik-Tages 2017 standen bautechnische Lösungen und Entwicklungen. Die Teilnehmer erfuhren hier in kompakter Form alles Wichtige über spannende Projekte, neue Verfahren und Regelwerke. Auch die Digitalisierung am Bau hatte einen festen Platz - etwa in den Vorträgen zu Lean Construction und Building Information Modeling (BIM). Hier spiegelt sich das Engagement des technisch-wissenschaftlich ausgerichteten DBV für anwendungsorientierte Wissenschaft und Forschung in Betonbau und Bautechnik. Insgesamt behandelte das Fachprogramm in 13 Fachsitzungen Fragen des Hoch-, Industrie- und Wirtschaftsbaus sowie der Infrastruktur mit Schwerpunkt Modernisierung und Instandhaltung von Großprojekten. Abgerundet wurde der Kongress durch sieben Fachexkursionen zu interessanten Baustellen und Bauwerken. Schwerpunkt war dabei das Großprojekt Stuttgart 21.

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Vorträge zum Deutschen Bautechnik-Tag am 23. und 24. April 2015 in Düsseldorf
DBV-Heft, Band 34
2015, 158 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Der Deutsche Bautechnik-Tag fand am 23. und 24. April 2015 im CCD Congress Center Düsseldorf statt. Im Fokus standen bautechnische Lösungen und Entwicklungen. Die Themenblöcke im Einzelnen: - Wandel von Städten und Metropolregionen - Meine Stadt 2030; - Umnutzung und Revitalisierung von Industrieflächen; - Bauen im innerstädtischen Bereich; - Versorgungssituation (u. a. Folgen der Energiewende, kommunale Energieversorgung); - Vernetzung von Verkehrsträgern (Straße, Schiene, Wasser, Flughäfen); - Ertüchtigung der Infrastruktur (Brücken, Bahn, Ver- und Entsorgung); - Veränderte Anforderungsprofile an Bauwerke aus Mobilität, Demografie und Arbeitswelt; - Abwicklung von Großprojekten; - Bautechnik bei Industrieanlagen; - Building Information Modeling - Paradigmenwechsel für Strukturen und Prozesse.

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Vorträge zum Deutschen Bautechnik-Tag am 11. und 12. April 2013 in Hamburg
DBV-Heft, Band 23
2013 zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Der Deutsche Beton- und Bautechnik-Verein E. V. (DBV) begrüßte bei dem Kongress unter der Schirmherrschaft des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung 1.200 Teilnehmer aus Bauunternehmen, aus der Bauherrenschaft, Ingenieurbüros, Verwaltung, Wissenschaft und Zulieferindustrie. Der Kongress unter dem Motto "Infrastruktur stärken - Zukunft sichern" gab Gelegenheit über bautechnische Herausforderungen zu diskutieren. Zahlreiche Kolloquien und Fachsitzungen stellten aktuelle und besondere Bauprojekte vor bzw. wiesen auf zukünftige hin. Es gab Einblicke in Forschungsvorhaben und Innovationen. Erstmals gab es zu diesem Bautechnik-Tag ein Kolloquium für Jungingenieure.

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Vorträge zum Deutschen Bautechnik-Tag vom 11. bis 13. Mai 2011 in Berlin
DBV-Heft, Band 21
2011, 128 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Vom 11. bis 13. Mai 2011 fand der Deutsche Bautechnik-Tag 2011 in Berlin unter dem Motto "Qualität und Verantwortung" statt. Dem Bautechnik-Tag 2011 vorgelagert fand am 11. Mai 2011 ein Kolloquium für Jungingenieure zum Thema "Innovationen in der Bautechnik" und die Arbeitstagung für Praktiker zur "Planung und Instandhaltung von Parkhäusern und Tiefgaragen" statt. Am 12. Mai 2011 begann die Eröffnungsveranstaltung mit Grußworten des Bundesministers für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung, Dr. Peter Ramsauer, und des Bezirksbürgermeisters Heinz Buschkowsky, Berlin-Neukölln, sowie der Rede des Vorsitzenden des Deutschen Beton- und Bautechnik-Vereins E.V., Prof. Dr.-Ing. Manfred Nußbaumer. Anschließend referiert Prof. Dr. Wilhelm Schmid im Festvortrag zum Thema "Was ist Arbeit? Über Arbeit und Lebenskunst". Daran schloss sich das Plenum "Qualität und Verantwortung" an, dem Hauptthema des Bautechnik-Tages 2011. Am Nachmittag des 12. Mai 2011 und am Folgetag fanden die Fachsitzungen statt.

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Bautechnik-Tag 2009
DBV-Heft, Band 15
Vorträge zum Deutschen Bautechnik-Tag vom 22. bis 24. April 2009 in Dresden
2009, 142 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Unter dem Leitmotiv "Deutsche Bauwirtschaft im Leitbildprozess!" beinhaltete der Bautechnik-Tag 2009 Themen, die für die Baubranche derzeit von großem Interesse sind. Im Mittelpunkt standen Themen wie die Erhaltung und der Ausbau der Infrastruktur, Partnering, energieeffiziente Gebäude und Umweltfragen, Forschung und Innovation, Bauen im Bestand, die künftige Normung sowie sich im Bau befindliche Großprojekte im Ausland. Mit einem Kolloquium für Jungingenieure wurde zudem eine Plattform für den Dialog mit dem beruflichen Nachwuchs geschaffen.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Jörg Schreyer, Gunther Jackel
Untersuchung zur zerstörungsfreien Prüfung von Fugenbandstößen. Schlußbericht
Bauforschung, Band T 2761
1996, 140 S., Abb.,Tab.,Lit.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bei zahlreichen Tiefbauwerken werden Fugenbänder zur Abdichtung von Fugen eingesetzt. Die Bänder müssen in vielen Fällen gestoßen werden. Zur Zeit lassen sich die Fugenbandstöße im Labor und auf der Baustelle nur durch Inaugenscheinnahme oder durch Betasten subjektiv prüfen. Es fehlt bisher eine reproduzierbare, zerstörungsfreie und objektive Prüfmethode. Ziel ist es daher, die TV-Shearografie für die Prüfung von elastomeren und thermoplastischen Fugenbandstößen zu erproben, damit insbesondere die behördlichen Bauaufsichten künftig bei ihren Überwachungsaufgaben unterstützt werden. Es wurden umfangreiche Laborversuche durchgeführt, ein Laborprüfgerät und ein Baustellenprüfgerät entwickelt, gebaut und erprobt. Im Ergebnis ist festzustellen, daß Fehlstellen bestimmter Art und Größe in ebenen elastomeren und thermoplastischen Stumpfstößen geortet werden können. Verzweigte Stöße (Kreuzstoß, T- und L-Stöße) sollten vorrangig mit dem Prüfgerät im Labor überwacht werden.

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Zeitschriftenartikel

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Syré, Jan; Benz, Eva; Heinrich, Markus
Was Sie über das Leitungsauskunftsverfahren in Deutschland wissen sollten
3R Fachzeitschrift für sichere und effiziente Rohrleitungssysteme, 2022

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Sobek, Werner; Schmid, Angelika
Herausforderungen bei der Planung und Realisierung des Tragwerks des neuen Stuttgarter Hauptbahnhofs. Die Kelchform mit ihrer speziellen Geometrie führte alle Beteiligten an die Grenzen des technisch Machbaren
Der Prüfingenieur, 2022

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Schroer, Philipp; Wittig, Volker
Innovativer Perkussionsantrieb für DTH-Tiefbohrtechnik beschleunigt die Erschließung tiefer geothermischer Reservoirs
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2022

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Schamal, Thomas
Einfach umsteigen: Von analog zu digital. Digitale Leitungsauskunft für kleine und mittlere Stadtwerke
3R Fachzeitschrift für sichere und effiziente Rohrleitungssysteme, 2022

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Schmeitzner, Helmut
Brauchen wir eine Approbation für Ingenieure? Das Ziel: Eine zeitgemäße, eigenverantwortlich organisierte Berufsaufsicht
Deutsches Ingenieurblatt, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022