Deutsch (10.2 MB) - Nagra

nagra

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.. 1'111/11111 111

1I I

nagra

Nationale Genossenschaft für

die lagerung radioaktiver Abfälle

TECHNISCHER

BERICHT 94-09

8ondierbohrungen Wellenberg

8B1, 8B2, 8B3, 8B4, 8B4a/v,

8B4a/s und 8B6

Bau- und Umweltaspekte,

Bohrtechnik

Textband

w. Gassler

H. Karsch

Juli 1996

Hardstrasse 73 CH-5430 Wettingen Telefon 056-1,.37 11 11


"Copyright © 1996 by Nagra, Wettingen (Schweiz) / Alle Rechte vorbehalten.

Das Werk einschliesslich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung ausserhalb

der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung der Nagra unzulässig und strafbar.

Das gilt insbesondere für Uebersetzungen, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen

und Programmen, für Mikroverfilmungen, Vervielfältigungen usw. 11


- I - NAGRA NTB 94-09

ZUSAMMENFASSUNG

Im Rahmen ihrer Aufgabe, Endlager für radioaktive Abfälle zu planen und zu erstellen,

untersuchte die Nagra verschiedene Gesteinsformationen im Hinblick auf ihre

Eignung als Wirtgestein für die Endlagerung schwach- und mittelradioaktiver kurzlebiger

Abfälle. An vier ausgewählten Standorten, Piz Pian Grand (GR), Oberbauenstock

(NW), Bois de la Glaive (VD) und Wellenberg (NW) wurden intensivere Untersuchungsprogramme

ausgeführt. Am Standort Wellenberg sollen Valanginien-Mergel

auf ihre Eignung als Wirtgestein untersucht werden. Die Valanginien-Mergel weisen

eine bedeutende Anzahl von Eigenschaften auf, die sie als Wirtgestein geeignet

erscheinen lassen, nämlich ihre Sorptionseigenschaften, ihr plastisches Verhalten bei

mechanischer Beanspruchung und insbesondere ihre geringe Wasserdurchlässigkeit.

Für den Wellenberg ersuchte die Nagra am 17. Juni 1987 mit dem Sondiergesuch

NSG 18 um die Bewilligung zur Durchführung eines umfangreichen Sondier- und

Untersuchungsprogramms, um die Machbarkeit eines Endlagers für schwach- und

mittelradioaktive Abfälle für diesen Standort abklären zu können. Der Bundesratsentscheid

vom 31. August 1988 erlaubte von dem Untersuchungsprogramm denjenigen

Teil der Untersuchungsphase I, der ohne Verletzung der potentiellen Endlagerzone

durchgeführt werden kann. Dies umfasste sowohl Untersuchungen von der Oberfläche

aus - z.B. seismische Messungen und Tiefbohrungen- als auch den Bau eines

Sondierstollens. Aus bewilligungstechnischen Gründen musste der Bau des Sondierstollens

zurückgestellt werden, die Untersuchungen von der Oberfläche aus konnten

jedoch aufgenommen werden.

Die Fortsetzung der ersten Kartierungsarbeiten und Weiterführung des hydrogeologischen

Katasters leiteten die Phase I der Standortuntersuchungen ein. Sie wurden mit

der Ausführung des geophysikalischen Untersuchungsprogramms, bestehend aus

Reflexions- und Refraktionsseismik und Geoelektrik, in der Zeit vom 18. September bis

27. November 1989 fortgesetzt. Vom 21. November 1989 bis 12. Januar 1990 ertolgten

Erstellung und Ausbau von sechs Piezometerbohrungen im Engelberger Tal

zwischen Dörfli und Mattli.

Den Kern des Untersuchungsprogramms der Phase I bildeten jedoch die ersten fünf

Sondierbohrungen. Mit dem Baubeginn der Bohrplätze Schwandrain (SB4) und

Wilershöchi (8B3) am 20. November 1989 wurde die Ausführung der Sondierbohrungen

in Angriff genommen. Die Bohrarbeiten selbst begannen am 15. Mai 1990 auf

SB4 und endeten am 5. März 1993 mit der Fertigstellung der Bohrung Allmend (SB2),

deren Bohrplatz an der späteren Portalzone anschliessend noch teilrekultiviert wurde.

Der Einbau eines Packersystems in SB6 im Sommer 1993 schloss die Arbeiten dieser

ersten Untersuchungsphase bis auf die noch laufende Langzeitbeobachtung ab.

Basierend auf den Ergebnissen der Phase I wurde im Sommer 1994 ein weiterer

Schritt zur Erkundung des Wellenbergs begonnen. Diese Phase 11 umfasste eine

weitere Oberflächenseismik-Kampagne, mehrere Piezometerbohrungen und untiefe

Kernbohrungen sowie die Sondierbohrung SB4a, die mit einem vertikalen und einem

mit 45 Grad geneigten Bohrloch abgeteuft wurde. Mit der Versiegelung des schrägen

Bohrlochs endete diese Untersuchungsphase im November 1995.

Im ersten Kapitel dieses Berichts werden allgemeine Grundlagen zur regionalen

Geologie, zur Zielsetzung der Untersuchungen und zum zeitlichen Ablauf genannt. Die

bautechnischen Bewilligungsfragen und Auflagen sowie die Umweltschutzbelange sind


NAGRA NTB 94-09

-" -

im Kapitel 2 enthalten, wobei neben generellen Bau- und Betriebsaspekten auch die

speziellen Lärmschutzmassnahmen beschrieben sind. Zu bohrungsübergreifenden

Themen der Bohrtechnik und Ausführung der Bohrungen ist in Kapitel 3 Stellung

genommen. Die Kapitel 4 bis 10 beinhalten jeweils die Ausführung einer Bohrung im

Detail. Das Kapitel 11 spricht die Aufsichtsgremien und Berichterstattung an.

Diese Tiefbohrungen umfassen insgesamt rund 7869 Bohrmeter, die zu 96 % als Seilkernbohrung

abgeteuft wurden und davon einen Kerngewinn von 97% erreichten. Das

umfangreiche erdwissenschaftliche Untersuchungsprogramm in den Bohrungen hatte

die Aufgabe, die geologische Charakterisierung des Wellenbergs und als Folge eine

Aussage über die Eignung dieses Standortes für den Endlagerbau zu ermöglichen.

Die Resultate der ersten Sondierkampagne haben die Prognosen in allen Belangen

erreicht, z.T. sogar übertroffen. Sie bilden die Grundlage für den Standortentscheid

zugunsten des Wellenbergs und für die Einleitung des Rahmenbewilligungsverfahrens.

Die zeitlichen Verzögerungen in den Bewilligungsverfahren für die untertägige Erkundung

wurden in der zweiten Kampagne genutzt, um mit ergänzenden Untersuchungen

die bisherigen Erkenntnisse zu verifizieren und zusätzliche Informationen zu erhalten.


- III - NAGRA NTB 94-09

RESUME

Une partie de la responsabilité générale de la Cédra consiste à trouver des moyens

sûrs de stockage pour toutes les catégories de déchets radioactifs. Dans ce but, la

Cédra a analysé plusieurs roches d'accueil susceptibles de convenir à l'aménagement

d'un dépôt final pour déchets de faible et moyenne activité. De vastes programmes

d'exploration ont été réalisés sur quatre sites - Piz Pian Grand (GR), Oberbauenstock

(NW), Bois de la Glaive (VD) et Wellenberg (NW). Les marnes valanginiennes du

Wellenberg possèdent un certain nombre de propriétés qui en font une formation

d'accueil adaptée à la construction d'un dépôt final. On peut noter leurs propriétés de

sorption, leur comportement plastique sous contrainte mécanique et, en particulier,

leur faible perméabilité à l'eau.

Le 17 juin 1987, la Cédra a présenté une demande d'autorisation (NSG 18) pour

l'exécution d'un programme d'exploration intensif au Wellenberg, en vue de démontrer

l'adéquation du site à la construction d'un dépôt final pour déchets de faible et

moyenne activité. La décision du Conseil fédéral du 31 août 1988, a accordé

l'autorisation d'effectuer des études ne perturbant pas la zone potentielle de dépôt

final. En complément des investigations réalisées à partir de la surface, c'est-à-dire

sondages sismiques et forages profonds, ces études comprennent la construction

d'une galerie de sondage. A cause des délais d'obtention des autorisations, la

construction de la galerie a dû être suspendue, mais les investigations réalisées à

partir de la surface ont été poursuivies.

Les activités initiales de la phase d'exploration 1 du programme prévoyaient aussi la

poursuite des études de cartographie et des relevés hydrogéologiques. Des analyses

géophysiques (sismique reflexion, sismique réfraction et géoélectricité) ont été

effectuées entre le 18 septembre et le 27 novembre 1989. Dans la vallée d'Engelberg,

entre Oërfli et Mattli, six forages piézométriques ont été réalisés et équipés entre le 21

novembre 1989 et le 12 janvier 1990.

Les investigations de la phase d'exploration 1 ont été concentrées sur les cinq premiers

forages d'exploration. La première étape, commencée le 20 novembre 1989, a été la

construction des sites de forage de Schwandrain (8B4) et Wilershôchi (883). Les

travaux de forage actuels, commencés le 15 mai 1990 à 8B4, se sont terminés le 5

mars 1993, avec le forage de Allmend (SB2). Ce dernier se situe dans la zone du

portail du futur dépôt final et était en partie recultivé. A part les programmes

d'observation à long terme encore en cours, les travaux de la première phase

d'exploration se sont achevés par l'installation, en été 1993, d'un système

d'obturateurs dans SB6.

Basée sur les résultats de la phase d'exploration l, la seconde étape du programme

d'analyse au Wellenberg a débuté en été 1994. La phase d'exploration Il comprend

une campagne ultérieure d'études sismiques en surface, plusieurs forages

piézométriques et des forages carottés peu profond. Le forage SB4a consiste en

réalité en deux forages, l'un vertical et l'autre incliné à 45 degrés. La fermeture du

forage incliné a clos cette phase d'exploration en novembre 1995.

Le premier chapitre de ce rapport décrit la géologie régionale, les objectifs du

programme d'exploration et le déroulement des opérations dans le temps. La

procédure d'autorisation et les conséquences sur l'environnement sont présentés dans

le chapitre 2. Ce dernier traite, à la fois, des aspects généraux de la construction et de


NAGRA NTB 94-09

- IVl'opération,

et des mesures spécifiques prise en matière de protection contre le bruit.

Le chapitre 3 décrit les techniques de forage utilisées. Les chapitres 4 à 10 présentent

chaque forage en détail. Le chapitre 11 fournit la liste des organismes de contrôle et la

documentation sur le programme.

Au total, pour les six sites de forage, 7869 mètres ont été forés, dont 960/0 en utilisant

la technique de carottage par cable. La récupération de carotte a été de 970/0. Le large

éventail d'investigations réalisées dans les forages avait pour but de préciser la

géologie du Wellenberg, ainsi que de déterminer son adéquation comme roche

d'accueil pour la construction d'un dépôt final.

Les résultats de la première campagne de forage ont rempli tous les objectifs et, dans

quelques cas, les ont même dépassé. Ils forment la base de décision en faveur du

Wellenberg et pour l'engagement de la procédure générale d'autorisation. Les délais

impartis par la procédure d'autorisation pour l'exploration souterraine ont été mis à

profit, dans le but d'obtenir, grâce à la seconde campagne de forage, la confirmation

des résultats existants, ainsi que quelques informations supplémentaires.


-V- NAGRA NTB 94-09

SUMMARY

As part of its overall responsibility for finding a safe means of disposal for all

categories of radioactive waste, Nagra has investigated a range of potential host rocks

for a repository for low- and intermediate-level waste. Comprehensive investigation

programmes were carried out at four sites - Piz Pian Grand (GR), Oberbauenstock

(NW), Bois de la Glaive (VD) and Wellenberg (NW). The Valanginian Marls at

Wellenberg have a number of properties which make them suitable as a host

formation, namely their sorption properties, their plastic behaviour under mechanical

loading and, in particular, their low water permeability.

On 17th June 1987, Nagra submitted an application (NSG 18) for permission to carry

out an extensive exploration programme at Wellenberg, with a view to assessing the

suitability of the site for construction of a repository for low- and intermediate-level

waste. The decision of the Federal Council of 31 st August 1988 granted permission to

carry out investigations which would not disturb the potential disposal zone. As well as

investigations from the surface, i.e. seismic surveys and deep boreholes, this included

construction of an exploratory drift. For licensing reasons, construction of the drift had

to be put on hold but the surface-based investigations went ahead.

Initial activities in Phase I of the programme included continuation of mapping studies

and hydrogeological surveying. Geophysical investigations (reflection and refraction

seismics and geoelectrics) were then carried out between 18th September and 27th

November 1989. In the Engelberg Valley, between Dorfli and Mattli, six piezometer

boreholes were drilled and equipped between 21 st November 1989 and 12th January

1990.

The first five exploratory boreholes formed the focal point of the Phase I investigations.

The programme began, on 20th November 1989, with construction of the drillsites at

Schwandrain (SB4) and Wilershochi (SB3). Actual drilling started on 15th May 1990 at

SB4 and was completed on 5th March 1993 with the Allmend borehole (SB2). The

latter site is located in the future repository portal zone and was partly recultivated.

Apart from ongoing long-term monitoring programmes, the installation of a packer

system in SB6 in summer 1993 completed the work in this first investigation phase.

Building on the results from Phase I, a second stage in the Wellenberg site

characterisation programme was initiated in summer 1994. Phase II included a further

surface seismics campaign, several piezometer boreholes and shallow cored

boreholes. Borehole SB4a consisted of both a vertical and an inclined (45 degrees)

hole and sealing of the inclined hole brought this stage of investigations to an end in

November 1995.

The first chapter of this report discusses regional geology, the aims of the investigation

programme and the timetable which was followed. Licensing and environmental issues

are discussed in chapter 2, which deals both with general aspects of construction and

operation and with the specific measures taken for noise protection. Chapter 3

describes the drilling techniques used and chapters 4 to 10 each discuss one borehole

in detail. Chapter 11 addresses supervisory bodies and documentation of the

programme.

The total number of metres drilled from the six sites was around 7869, of which 96%

were drilled using the wire line coring technique. Core recovery was 97%. The aim of


NAGRA NTB 94-09 - VI -

the wide range of investigations carried out in the boreholes was to characterise the

geology of the Wellenberg site, with a view to assessing its suitability as a host

formation for construction of a repository.

The results from the first drilling campaign fulfilled, and in some cases even

surpassed, all expectations. They formed the basis for the siting decision in favour of

Wellenberg and for initiation of the general licensing procedure. Positive use was

made of the time delays encountered in the licensing procedure for underground

exploration by aiming the second drilling campaign at confirming existing results and

providing additional information.


- VII -

NAGRA NTB 94-09

INHALTSVERZEICHNIS

ZUSAMMENFASSUNG

RESUME

ABSTRACT

INHAL TSVERZEICHNIS

VERZEICHNIS DER TABELLEN

VERZEICHNIS DER BEILAGEN

1 EINLEITUNG

1 .1 Ausgangslage

1 .2 Geologische Situation

1.3 Untersuchungsziele der Bohrungen

1.4 Zeitlicher Ablauf der Arbeiten

2 BAU- UND UMWELTASPEKTE

2.1 Einleitung

2.1.1 Bewilligungsverfahren

2.1.2 Behördliche Auflagen

2.2 Bauarbeiten

2.2.1 Grundsätze der Arbeitsvergaben

2.3 Verkehrsaufkommen

2.3.1 Einleitung

2.3.2 Verkehrsübersicht

2.4 Lärmsituation

2.4.1 Einleitung

2.4.2 Übersicht

2.4.2.1 SB4 "Schwandrain"

2.4.2.2 SB3 "Wilershöchi"

2.4.2.3 SB1 "Oberrickenbach"

2.4.2.4 SB6 "Büel"

2.4.2.5 SB2 "Allmend"

2.4.2.6 SB4a "Ried"

2.5 Entsorgung

2.5.1 Einleitung

2.5.2 Entsorgungskonzept

2.5.2.1 Häusliche Abwässer

2.5.2.2 Meteorwasser

2.5.2.3 Bohrspülung

2.5.2.4 Wasser-Öl-Gemisch, Öischlamm

2.5.2.5 Feststoffe

2.6 Rekultivierung

2.6.1 Ausgangslage

2.6.2 Grundsätze

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XVII

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NAGRA NTB 94-09 - VIII -

2.6.3 Übersicht 15

2.6.3.1 SB4 IISchwandrain li 15

2.6.3.2 SB3 IIWilershöchi li 15

2.6.3.3 SB1 IIOberrickenbach li 15

2.6.3.4 SB6 11 Büel li 16

2.6.3.5 SB2 "Allmend" 16

2.6.3.6 SB4a IIRied li 17

2.6.4 Schlussfolgerungen 17

2.7 Grundwasserüberwachung 17

2.7.1 Einleitung 17

2.7.2 Überwachung der Bohrstandorte 17

2.7.3 Feststellungen und Schlussfolgerungen 18

3 BOHRTECHNIK 19

3.1 Einleitung 19

3.2 Organisatorische Aspekte 19

3.3 Bohrverfahren 20

3.3.1 Einleitung 20

3.3.2 Sei/kernen 20

3.3.3 Hammerkernen 22

3.3.4 M eisselboh ren 22

3.3.5 Tubex-Bohren 22

3.3.6 Erweitern 23

3.4 Bohrgeräte 23

3.5 Verrohrungen 24

3.5.1 Permanente Verrohrungen 24

3.5.2 Hi/fsverrohrungen 24

3.6 Preventeranlagen 24

3.7 Zementationen 25

3.8 Bohrspülungen 25

3.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 25

3.8.2 Klarwasser-Spülung 26

3.8.3 Spülungsentsorgung 26

3.9 Mess- und Testarbeiten 27

3.9.1 Packertests 27

3.9.2 Fluidlogging 28

3.9.3 Geophysikalische Messungen 28

3.9.4 Bohrlochseismische Messungen 28

3.9.5 Dilatometermessungen 28

3.9.6 Hyd rofractests 29

3.9.7 Boh rlochverlaufsmessu ngen 29

3.9.8 Temperatur-Angleichsmessungen 29

3.10 Spezielle Arbeiten 29

3.11 Zeitauftei/ung 30


- IX- NAGRA NTB 94-09

4 SONDIERBOHRUNG SB4 31

4.1 Einleitung 31

4.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 31

4.3 Technische Daten der Bohrung 32

4.4 Chronologie der Bohrung 33

4.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.4 - 60.3 m 33

4.4.2 Bohrlochabschnitt von 60.3 - 151.4 m 34

4.4.3 Bohrlochabschnitt von 151.4 - 703.5 m 34

4.4.4 Bohrlochabschnitt von 703.5 - 757.6 m 35

4.5 Bohrvorgang 36

4.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.4 - 60.3 m 36

4.5.1.1 Meisseln 12 1/4 11 und 9 5/8 11 Rohreinbau 36

4.5.2 Bohrlochabschnitt von 60.3 - 151.4 m 36

4.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 36

4.5.2.2 Erweitern 8 1/2 11 und 7 11 Verrohrung 37

4.5.3 Bohrlochabschnitt von 151.4 - 703.5 m 38

4.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 und 5 11 Verrohrung 38

4.5.4 Bohrlochabschnitt von 703.5 - 757.6 m 39

4.5.4.1 Kernen 96 mm 39

4.5.4.2 Erweitern 104.8 mm 39

4.5.5 Abschlussarbeiten 40

4.6 Verrohrungen und Zementationen 40

4.6.1 9 5/8 11 Standrohr 40

4.6.2 7 11 Zwischenverrohrung 41

4.6.3 5 11 Endverrohrung 41

4.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 42

4.8 Bohrspülung 42

4.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 42

4.8.2 Klarwasser-Spülung 42

4.8.3 Spülungsentsorgung 42

4.9 Bohrwerkzeuge 43

4.9.1 Kernkronen 43

4.9.2 Rollenmeisselbohrung 44

4.9.3 Erweiterungswerkzeuge 44

4.10 Boh rlochverlauf 44

4.11 Zeitaufteilung 44

5 SONDIERBOHRUNG SB3 45

5.1 Einleitung 45

5.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema 46

5.3 Technische Daten der Bohrung 47

5.4 Chronologie der Bohrung 47

5.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.5 - 58.4 m 48

5.4.2 Bohrlochabschnitt von 58.4 - 220.0 m 48

5.4.3 Bohrlochabschnitt von 220.0 - 585.9 m 48

5.4.4 Bohrlochabschnitt von 585.9 - 1106.3 m 49

5.4.5 Bohrlochabschnitt von 11 06.3 ~ 1546.7 m 50


NAGRA NTB 94-09 - X-

5.5 Bohrvorgang 51

5.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.5 - 58.4 m 51

5.5.1.1 Kernen 6 1/4 11 51

5.5.1.2 Erweitern 17 1/2 11 und 13 3/8 11 Verrohrung 52

5.5.2 Bohrlochabschnitt von 58.4 - 220.0 m 52

5.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 52

5.5.2.2 Erweitern 12 1/4 11 und 9 5/8 11 Verrohrung 53

5.5.3 Bohrlochabschnitt von 220.0 - 585.9 m 53

5.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 und 101 mm 53

5.5.3.2 Erweitern 8 1/2 11 und TI Verrohrung 54

5.5.4 Bohrlochabschnitt von 585.9 - 1106.3 m 54

5.5.4.1 Kernen 6 1/4 11 54

5.5.4.2 Unterschneiden 8 1/2 11 und 5 11 Verrohrung 55

5.5.5 Bohrlochabschnitt von 1106.3 - 1546.7 m 55

5.5.5.1 Kernen 96 mm 55

5.5.6 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe 56

5.6 Verrohrungen und Zementationen 59

5.6.1 13 3/8 11 Standrohr 59

5.6.2 9 5/8 11 Ankerrohrtour 59

5.6.3 7 11 Zwischenrohrtour 59

5.6.4 5 11 Endverrohrung 60

5.7 Preventeran lagen I Boh rlochverflanschung 61

5.8 Bohrspülung 61

5.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 61

5.8.2 Klarwasser-Spülung 61

5.8.3 Spülungsentsorgung 62

5.9 Bohrwerkzeuge 62

5.9.1 Kernkronen 62

5.9.2 Erweiterungswerkzeuge 62

5.9.3 Sonstige Werkzeuge 63

5.10 Wartung und Reparatur 63

5.11 Bohrlochverlauf 64

5.12 Zeitaufteilung 64

6 SONDIERBOHRUNG SB1 65

6.1 Einleitung 65

6.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema 65

6.3 Technische Daten der Bohrung 67

6.4 Chronologie der Bohrung 67

6.4.1 Bohrlochabschnitt von 3.1 - 61.0 m 67

6.4.2 Bohrlochabschnitt von 61.0 - 313.5 m 68

6.4.3 Bohrlochabschnitt von 313.5 - 1000.5 m 68

6.4.4 Bohrlochabschnitt von 1000.5 - 1385.2 m 69

6.4.5 Bohrlochabschnitt von 1385.2 - 1670.3 m 70

6.5 Bohrvorgang 72

6.5.1 Bohrlochabschnitt von 3.1 - 61.0 m 72

6.5.2 Kernen 6 1/4 11 72

6.5.2.1 Erweitern 17 1/2 11 und 13 3/8 11 Verrohrung 72


- XI - NAGRA NTB 94-09

6.5.3 Bohrlochabschnitt von 61.0 - 313.5 m 73

6.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 73

6.5.3.2 Erweitern 12 1/4" und 9 5/8" Verrohrung 73

6.5.4 Bohrlochabschnitt von 313.5 - 1000.5 m 73

6.5.4.1 Kernen 6 1/4" 73

6.5.4.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung 74

6.5.5 Bohrlochabschnitt von 1000.5 - 1385.2 m 75

6.5.5.1 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung 75

6.5.6 Bohrlochabschnitt von 1385.2 - 1670.3 m 77

6.5.6.1 Kernen 96 mm 77

6.5.7 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe 79

6.5.8 Einbau des Multipackersystems 81

6.6 Verrohrungen und Zementationen 82

6.6.1 13 3/8" Standrohrtour 82

6.6.2 9 5/8" Ankerrohrtour 82

6.6.3 TI Zwischenrohrtour 83

6.6.4 5" Endverrohrung 84

6.7 Verfüllungszementation 85

6.8 Preventeranlagen und Bohrlochverflanschung 85

6.9 Bohrspülung 85

6.9.1 Ton-Süsswasser-Spülung 85

6.9.2 Klarwasser-Spülung 86

6.9.3 Spülungsentsorgung 86

6.10 Bohrwerkzeuge 87

6.10.1 Kernkronen 87

6.10.2 Erweiterungswerkzeuge 88

6.10.3 Sonstige Werkzeuge 88

6.11 Spezielle Arbeiten 89

6.11.1 Fangarbeit 7" Hilfsverrohrung 89

6.11.2 Fangarbeit Packergarnitur 89

6.11.3 Fangarbeit 3 1/2 11 Gestänge 90

6.12 Wartung und Reparatur 91

6.13 Bohrlochverlauf 91

6.14 Zeitaufteilung 91

7 SONDIERBOHRUNG SBS 93

7.1 Einleitung 93

7.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen 93

7.3 Technische Daten der Bohrung 95

7.4 Chronologie der Bohrung 95

7.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.7 - 166.7 m 95

7.4.2 Bohrlochabschnitt von 166.7 - 430.6 m 96

7.5 Bohrvorgang 97

7.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.7 - 166.7 m 97

7.5.1.1 Kernen 97

7.5.1.2 Erweitern 17 1/2" und 12 1/4 11 ; 133/8 11 und 95/8"

Verrohrung 98


NAGRA NTB 94-09 - XII -

7.5.2 Bohrlochabschnitt 166.7 - 430.6 m 98

7.5.2.1 Kernen 146 mm 98

7.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung 99

7.6 Verrohrungen und Zementationen 100

7.6.1 13 3/8" Rohrtour 100

7.6.2 9 5/8" Standrohr 100

7.6.3 7" Verrohrung 100

7.7 Preventeranlage, Bohrlochverflanschung 101

7.8 Bohrspülung 101

7.8.1 Ton-Süsswasser-Spü lu ng 101

7.8.2 Spülungsentsorgung 101

7.9 Bohrwerkzeuge 101

7.9.1 Kernkronen 102

7.9.2 Sonstige Werkzeuge 102

7.10 Bohrlochverlauf 102

7.11 Zeitaufteilung 103

8 SONDIERBOHRUNG SB2 105

8.1 Einleitung 105

8.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen 105

8.3 Technische Daten der Bohrung 107

8.4 Chronologie der Bohrung 108

8.4.1 Bohrlochabschnitt von 3.0 - 57.7 m 108

8.4.2 Bohrlochabschnitt von 57.7 - 577.0 m 109

8.4.3 Bohrlochabschnitt von 577.0 - 1151.5 m 109

8.4.4 Bohrlochabschnitt von 1151.5 - 1703.5 m 110

8.4.5 Bohrlochabschnitt von 1703.5 - 1870.4 m 110

8.5 Bohrvorgang 111

8.5.1 Bohrlochabschnitt von 3.0 - 57.7 m 111

8.5.1.1 Kernen 6 1/4" 111

8.5.1.2 Erweitern 171/2" und 133/8" Verrohrung 112

8.5.2 Bohrlochabschnitt von 57.7 - 577.0 m 112

8.5.2.1 Kernen 6 1/4" 112

8.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 12 1/4" und 9 5/8" Verrohrung 113

8.5.3 Bohrlochabschnitt von 577.0 - 1151.5 m 114

8.5.3.1 Kernen 6 1/4" 114

8.5.3.2 Erweitern 8 1/2" und 1" Verrohrung 115

8.5.4 Bohrlochabschnitt 1151.5 - 1703.5 m 116

8.5.5 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung 116

8.5.6 Bohrlochabschnitt von 1703.5 - 1870.4 m 117

8.5.7 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe 117

8.6 Verrohrungen und Zementationen 118

8.6.1 13 3/8" Standrohr 118

8.6.2 9 5/8" Ankerrohrtour 118

8.6.3 7" Verrohrung 119

8.6.4 5" Endverrohrung 121

8.6.5 Verfüllungszementationen 122

8.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 122


- XIII - NAGRA NTB 94-09

8.8 Bohrspülung 123

8.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 123

8.8.2 Spülungsentsorgung 123

8.9 Bohrwerkzeuge 123

8.9.1 Kernkronen 123

8.9.2 Erweiterungswerkzeuge 124

8.10 Spezielle Arbeiten 126

8.10.1 Nachzementation 9 5/8" Rohre 126

8.10.2 Fangarbeiten 128

8.10.2.1 7" Hilfsverrohrung 128

8.10.2.2 6 1/4" Pilotmeissel 130

8.11 Boh rlochverlauf 131

8.12 Zeitaufteilung 131

9 SONDIERBOHRUNG SB4a/v (vertikales Bohrloch) 133

9.1 Einleitung 133

9.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 133

9.3 Technische Daten der Bohrung 135

9.4 Chronologie der Bohrung 135

9.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.2 - 71 .3 m 135

9.4.2 Bohrlochabschnitt von 71.3 - 114.0 m 136

9.4.3 Bohrlochabschnitt von 114.0 - 735.0 m 136

9.4.4 Mess- und Testphase auf Endteufe und Ausbau als Pegel 137

9.5 Bohrvorgang 138

9.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.2 - 71.3 m 138

9.5.2 Bohrlochabschnitt von 71.3 - 114.0 m 138

9.5.2.1 Kernen 6 1/4" 138

9.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und TI Verrohrung 139

9.5.3 Bohrlochabschnitt von 114.0 - 735.0 m 141

9.5.3.1 Kernen 6 1/4" 141

9.5.3.2 Arbeiten nach Abschluss der Bohrphase 142

9.5.3.3 Ausbau zum Pegel 144

9.6 Verrohrungen und Zementationen 145

9.6.1 9 5/8" Standrohr 145

9.6.2 7" Verrohrung 145

9.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 146

9.8 Bohrspülung 147

9.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 147

9.8.2 Spülungsentsorgung 147

9.9 Bohrwerkzeuge 147

9.9.1 Kernkronen 147

9.9.2 Rollenmeisselbohrung 147

9.9.3 E rweiteru ngswerkzeug 148

9.10 Bohrlochverlauf 148

9.11 Zeitaufteilung 148


NAGRA NTB 94-09

- XIV-

10 SONDIERBOHRUNG SB4a/s (schräges Bohrloch)

10.1 Einleitung

10.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema

10.2.1.1 Technische Daten der Bohrung

10.3 Chronologie der Bohrung

10.3.1 Bohrlochabschnitt von 3.5 - 84.6 m

10.3.2 Bohrlochabschnitt von 84.6 - 178.9 m

10.3.3 Bohrlochabschnitt von 178.9 - 417.4 m

10.3.4 Bohrlochabschnitt von 417.4 - 858.2 m

10.3.5 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe

10.4 Bohrvorgang

10.4.1 Bohrlochabschnitt von 3.5 - 84.6 m

10.4.2 Bohrlochabschnitt von 84.6 - 178.9 m

10.4.3 Bohrlochabschnitt von 178.9 - 417.4 m

10.4.3.1 Kernen 6 1/4 11

10.4.3.2 Erweitern 7 5/8" und 5 1/2" Verrohrung

10.4.4 Bohrlochabschnitt von 417.4 - 858.2 m

10.4.4.1 Kernen 123 mm

10.4.4.2 Abschlussarbeiten

149

149

149

151

151

151

152

152

153

153

154

154

155

157

157

157

158

158

158

10.5 Bohrlochversiegelung 159

10.6 Verroh rungen und Zementationen 160

10.6.1 273 mm Standrohr 160

10.6.2 219 mm Zwischenverrohrung 160

10.6.3 5 1/2" Endverrohrung 161

10.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 161

10.8 Bohrspülung 161

10.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 161

10.8.2 Spülungsentsorgung 162

10.9 Bohrwerkzeuge 162

10.9.1 Kernkronen 162

10.9.2 Meisselbohrung 162

10.9.2.1 306 mm und 237 mm Hammerbohrung 162

10.9.2.2 9 7/8 11 Rollenmeisselbohrung 163

10.9.3 Erweiterungswerkzeuge 163

10.10 Bohrlochverlauf 163

10.11 Zeitaufteilung 163

11 AUFSICHTSKOMMISSION UND BERICHTERSTATTUNG 165

11.1 Regelung der Aufsicht 165

11.1.1 Zusammensetzung der Aufsichtskommission Wellenberg 165

11.1.2 Tätigkeit der Aufsichtsbehörden 165

11.2 Berichterstattung 165

11.2.1 Zwischenberichte 166

11 .2.2 14-Tage-Berichte 166

11.2.3 Schlussbericht und weitere technische Berichte 166

11.2.4 Orientierung der Gemeindebehörden und der Bevölkerung 166


-xv- NAG RA NTB 94-09

VERZEICHNIS DER TABELLEN IM TEXT

Tabelle 1: Kernboh rü be rsicht 21

Tabelle 2: Seilkernsysteme 22

Tabelle 3: Geologisches Profil SB4 (Planung) 31

Tabelle 4: Bohrungsschema SB4 (Planung) 32

Tabelle 5: Geologisches Profil SB4 (angetroffen) 32

Tabelle 6: Bohrungsdaten SB4 33

Tabelle 7: Kernkronen SB4 43

Tabelle 8: Geologisches Profil SB3 (Planung) 46

Tabelle 9: Bohrungsschema SB3 (Planung) 46

Tabelle 10: Geologisches Profil SB3 (angetroffen) 46

Tabelle 11: Bohrungsdaten SB3 47

Tabelle 12: Kernkronen SB3 62

Tabelle 13: Erweiterung mit ROllenmeissel, SB3 63

Tabelle 14: Erweiterung mit Diamantkrone, SB3 63

Tabelle 15: Unterschneiden, SB3 63

Tabelle 16: Wartung- und Reparatur, SB3 64

Tabelle 17: Geologisches Profil SB1 (Planung) 65

Tabelle 18: Bohrungsschema SB1 (Planung) 66

Tabelle 19: Geologisches Profil SB1 (angetroffen) 66

Tabelle 20: Bohrungsdaten SB1 67

Tabelle 21: Kernkronen SB1 87

Tabelle 22: Nicht gekernte Abschnitte in SB1 88

Tabelle 23: Erweiterungswerkzeuge SB 1 88

Tabelle 24: havarierte Testgarnitur SB1 89

Tabelle 25: Reparaturen SB1 91

Tabelle 26: Geologisches Profil SB6 (Planung) 93

Tabelle 27: Geologisches Profil SB6 (angetroffen) 94

Tabelle 28: Bohrungsdaten SB6 95

Tabelle 29: Kernkronen SB6 102

Tabelle 30: Geologisches Profil SB2 (Planung) 105

Tabelle 31: Bohrungsschema SB2 (Planung) 106

Tabelle 32: Geologisches Profil SB2 (angetroffen) 106

Tabelle 33: Bohrungsdaten SB2 108

Tabelle 34: Kernkronen SB2 124


NAGRA NTB 94-09

- XVI-

Tabelle 35: Rollenerweiterungswerkzeuge, SB2 125

Tabelle 36: Geologisches Profil SB4a/v (Planung) 133

Tabelle 37: Bohrungsschema SB4a/v (Planung) 134

Tabelle 38: Geologisches Profil SB4a/v (angetroffen) 134

Tabelle 39: Bohrungsdaten SB4a/v 135

Tabelle 40: Kernkrone SB4a/v 147

Tabelle 41: Geologisches Profil SB4a/s (Planung) 150

Tabelle 42: Bohrungsschema SB4a/s (Planung) 150

Tabelle 43: geologisches Profil SB4a/s (angetroffen) 150

Tabelle 44: Bohrungsdaten SB4a/s 151

Tabelle 45: Kernkronen SB4a/s 162

Tabelle 46: Zwischenberichte Wellenberg 166


- XVII - NAGRA NT8 94-09

VERZEICHNIS DER BEILAGEN IM BEILAGENBAND

Beilage 1.1

Beilage 1.2

Beilage 1.3

Beilage 2.1

Beilage 2.2

Beilage 2.3

Beilage 2.4

Beilage 2.5

Beilage 3.1

Beilage 3.2

Beilage 4.1

Beilage 4.2

Beilage 4.3

Beilage 4.4

Beilage 4.5

Beilage 4.6

Beilage 4.7

Beilage 4.8

Beilage 4.9

Beilage 4.10

Beilage 4.11

Beilage 4.12

Beilage 4.13

Beilage 4.14

Beilage 4.15

Beilage 5.1

Beilage 5.2

Beilage 5.3

Beilage 5.4

Beilage 5.5

Beilage 5.6

Beilage 5.7

Beilage 5.8

Anzahl Seiten

Bohrstandorte Wellenberg

1

8chnitt durch den Wellenberg

1

Zeitliche Abfolge

1

Bohrplatzsituation 8B4, 8B4a

1

Bohrplatzsituation 8B3

1

Bohrplatzsituation 8B1

1

Bohrplatzsituation 8B6

1

Bohrplatzsituation 8B2

1

Tabelle der Bohrgerätedaten

1

Prozentuale Zeitaufteilung

1

8B4, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1

8B4, Rohrliste 9 5/8"

1

8B4, Zementationsrapport 9 5/8"

1

8B4, Rohrliste TI

1

8B4, Zementationsrapport 7"

1

8B4, Rohrliste 5"

2

8B4, Zementationsrapport 5" 1. 8tufe

1

8B4, Zementationsrapport 5" 2. 8tufe

1

8B4, 8pülungsparameter und 8pülungsmaterialverbrauch

2

8B4, Kernmarschliste

3

8B4, Kernbohrparameter

1

8B4, Werkzeugeinsätze, chronologisch

1

8B4, Horizontal- und Vertikalprojektion

1

8B4, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten

3

884, Zeitaufteilung

1

883, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, 8ohrlochbild 1

883, Rohrliste 13 3/8"

1

883, Zementationsrapport 13 3/8"

1

883, Rohrliste 9 5/8"

1

883, Zementationsrapport 9 5/8"

1

883, Rohrliste 7"

2

8B3, Zementationsrapport 7"

1

8B3, Rohrliste 5"

3


NAGRA NTB 94-09 - XVIII -

Beilage 5.9 SB3, Zementationsrapport 5" 1. Stufe 1

Beilage 5.10 SB3, Zementationsrapport 5" 2. Stufe 1

Beilage 5.11 SB3, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 5

Beilage 5.12 SB3, Kernmarschliste 10

Beilage 5.13 SB3, Kernbohrparameter 1

Beilage 5.14 SB3, Werkzeugeinsätze, chronologisch 2

Beilage 5.15 SB3, Horizontal- und Vertikalprojektion 1

Beilage 5.16 SB3, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 3

Beilage 5.17 SB3, Zeitaufteilung 1

Beilage 6.1 SB1, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1

Beilage 6.2 SB 1, Schema Zementierstufe 2

Beilage 6.3 SB1, Sonic-Televiewer-Darstellung 1

Beilage 6.4 SB 1, Rohrliste 13 3/8" 1

Beilage 6.5 SB 1 , Zementationsrapport 13 3/8" 1

Beilage 6.6 SB1, Rohrliste 9 5/8" 1

Beilage 6.7 SB1, Zementationsrapport 9 5/8" 1

Beilage 6.8 SB1, Rohrliste 7" 3

Beilage 6.9 SB 1, Zementationsrapport TI 1. Stufe 1

Beilage 6.10 SB 1 , Zementationsrapport TI 2. Stufe 1

Beilage 6.11 SB1, Rohrliste 5" 4

Beilage 6.12 SB1, Zementationsrapport 5" 1

Beilage 6.13 SB1, Zementationsrapport Verfüllung 1

Beilage 6.14 SB1, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 7

Beilage 6.15 SB1, Kernmarschliste 8

Beilage 6.16 SB1, Kernbohrparameter 1

Beilage 6.17 SB1, Werkzeugeinsätze, chronologisch 2

Beilage 6.18 SB1, Horizontal- und Vertikalprojektion 1

Beilage 6.19 SB1, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 3

Beilage 6.20 SB1, Zeitaufteilung 1

Beilage 7.1 SB6, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1

Beilage 7.2 SB6, Rohrliste 9 5/8" 1

Beilage 7.3 SB6, Zementationsrapport 9 5/8" 1

Beilage 7.4 SB6, Rohrliste 7" 1

Beilage 7.5 SB6, Zementationsrapport 7" 1

Beilage 7.6 SB6, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 2


- XIX- NAGRA NTB 94-09

Beilage 7.7 SB6, Kernmarschliste 7

Beilage 7.8 SB6, Kernbohrparameter 1

Beilage 7.9 SB6, Werkzeugeinsätze, chronologisch 2

Beilage 7.10 SB6, Horizontal- und Vertikalprojektion 1

Beilage 7.11 SB6, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 2

Beilage 7.12 SB6, Zeitaufteilung 1

Beilage 8.1 SB2, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1

Beilage 8.2 SB2, Rohrliste 13 3/8" 1

Beilage 8.3 SB2, Zementationsrapport 13 3/8" 1

Beilage 8.4 SB2, Rohrliste 9 5/8" 1

Beilage 8.5 SB2, Zementationsrapport 9 5/8" 1

Beilage 8.6 SB2, Rohrliste 1" 3

Beilage 8.7 SB2, Zementationsrapport 7" 1. Stufe 1

Beilage 8.8 SB2, Zementationsrapport 7" 2. Stufe 1

Beilage 8.9 SB2, Rohrliste 5" 4

Beilage 8.10 SB2, Zementationsrapport 5" 1

Beilage 8.11 SB2, 8pülungsparameter und 8pülungsmaterialverbrauch 5

Beilage 8.12 SB2, Kernmarschliste 10

Beilage 8.13 8B2, Kernbohrparameter 1

Beilage 8.14 8B2, Werkzeugeinsätze, chronologisch 1

Beilage 8.15 SB2, Erweiterungswerkzeuge 1

Beilage 8.16 8B2, Nachzementation 9 5/8" 1

Beilage 8.17 8B2, Horizontal- und Vertikalprojektion 1

Beilage 8.18 8B2, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 5

Beilage 8.19 SB2, Zeitaufteilung 1

Beilage 9.1 8B4a/v, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1

Beilage 9.2 8B4a/v, Fluid-Logging, schematische Darstellung 1

Beilage 9.3 SB4a/v, Pegelrohrdaten 1

Beilage 9.4 SB4a/v, Rohrliste 9 5/8" 1

Beilage 9.5 SB4a/v, Zementationsrapport 9 5/8" 1

Beilage 9.6 SB4a/v, Rohrliste 7" 1

Beilage 9.7 SB4a/v, Zementationsrapport 7" 1

Beilage 9.8 SB4a/v, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 2

Beilage 9.9 SB4a/v, Kernmarschliste 3

Beilage 9.10 SB4a/v, Kernbohrparameter 1


NAGRA NTB 94-09

- XX-

Beilage 9.11 SB4a/v, Werkzeugeinsätze, chronologisch

Beilage 9.12 SB4a/v, Horizontal- und Vertikalprojektion 1

Beilage 9.13 SB4a/v, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 2

Beilage 9.14- SB4a/v, Zeitaufteilung 1

Beilage 10.1 SB4a/s, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1

Beilage 10.2 SB4a/s, Rohrliste 273 mm

Beilage 10.3 SB4a/s, Tubexrohrschuh und Vorschweissverbinder 1

Beilage 10.4 SB4a/s, Zementationsrapport 273 mm 1

Beilage 10.5 SB4a/s, Rohrliste 219 mm

Beilage 10.6 SB4a/s, Zementationsrapport 219 mm 1

Beilage 10.7 SB4a/s, Rohrliste 5 1/2 11 1

Beilage 10.8 SB4a/s, Zementationsrapport 5 1/2"

Beilage 10.9 SB4a/s, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 2

Beilage 10.10 Kernmarschliste 2

Beilage 10.11 SB4a/s, Kernbohrparameter 1

Beilage 10.12 SB4a/s, Werkzeugeinsätze, chronologisch 1

Beilage 10.13 SB4a/s, Horizontal- und Vertikalprojektion 1

Beilage 10.14 SB4a/s, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 2

Beilage 10.15 SB4a/s, Zeitaufteilung


- 1 - NAGRA NTB 94-09

1 EINLEITUNG

1.1 Ausgangslage

Im Rahmen ihrer Aufgabe, Endlager für radioaktive Abfälle zu planen und zu erstellen,

untersuchte die Nagra an vier verschiedenen Standorten Gesteinsformationen im

Hinblick auf ihre Eignung als Wirtgestein für die Endlagerung schwach- und mittelradioaktiver

kurzlebiger Abfälle.

Diese Standorte sind Piz Piand Grand (GR), Oberbauenstock (NW), Bois de la Glaive

(VD) und Wellenberg (NW).

Für den Wellenberg ersuchte die Nagra am 17. Juni 1987 mit dem Sondiergesuch

NSG 18 um die Bewilligung zur Durchführung eines Sondier- und Untersuchungsprogramms,

um die Realisierbarkeit eines Endlagers für schwach- und mittelradioaktive

Abfälle für diesen Standort abklären zu können. Das Untersuchungsprogramm

umfassfe sowohl Untersuchungen von der Oberfläche - z.B. Seismische Messungen

und Tiefbohrungen- , als auch den Bau eines Sondierstollens.

Der Bundesratsentscheid vom 31. August 1988 erlaubte von dem Untersuchungsprogramm

denjenigen Teil der Untersuchungsphase I, der ohne Verletzung der potentiellen

Endlagerzone durchgeführt werden kann.

Ein wichtiges Element dieser Untersuchungsphase I waren die ersten fünf Sondierbohrungen,

deren Bohrstandorte in Beilage 1.1 "Standort Wellenberg" gekennzeichnet

sind und in der Zeit von Mai 1990 bis März 1993 abgeteuft wurden.

Aufgrund der zeitlichen Verzögerungen in den verschiedenen Genehmigungsverfahren

für Sondierstollen und Endlager wurden weitere Oberflächenuntersuchungen für die

Standorterkundung möglich. Von Oktober 1994 bis November 1995 wurden

8 Piezometerbohrungen, 3 untiefe Kernbohrungen und eine zweite Seismik-Messkampagne

ausgeführt. Die Sondierbohrung SB4a mit ihren beiden Bohrlöchern SB4a/v und

SB4a/s bildete den Hauptbestandteil der Phase 11.

Die bohrtechnischen Aspekte der gesamten Sondierbohrungen mit rund 7869 m

Bohrmetern und die dazugehörigen bautechnischen Belange - Baugesuche, Bohrplatzbau

und -rekultivierung und Umweltschutzmassnahmen - sind in diesem Bericht

zusammenfassend dargestellt.

In den ersten drei Kapiteln des Berichts werden für alle Bohrungen zutreffende Bereiche,

geologische Grundlagen, Bau- und Umweltschutzaspekte und bohrtechnische

Grundlagen dargestellt, in den Kapiteln 4 bis 10 wird dann zu den einzelnen Bohrungen

jeweils detailliert Stellung genommen.

Auf die Berichterstattung und die Tätigkeit der Aufsichtskommission wird in Kapitel 11

eingegangen.

Die Beiträge in diesem Bericht zu Bau- und Umweltaspeken hat W. Gassier, Projekt­

Ieiter Tiefbau verfasst, die übrigen Kapitel wurden von H. Karseh, Projektleiter Bohrtechnik

geschrieben.


NAGRA NTB 94-09 - 2-

1.2 Geologische Situation

Das zu untersuchende Wirtgestein sind die Valanginien-Mergel, die bei der helvetischen

Deckenbildung an der Basis der Drusbergdecke auf die Axendecke aufgeschoben

wurden. Das Untersuchungsgebiet liegt auf der Ostseite des Engelbergertals

zwischen Wolfenschiessen und Grafenort. Seine Grenzen ergeben sich weitgehend

aus den vorhandenen topographischen Strukturen. Die Westgrenze wird durch die

Westflanke des Engelberger Tals zwischen Mettlen und Wolfenschiessen bestimmt.

Im Norden verläuft die Grenze über den Haldigrat zum Hoh Brisen. Als Südgrenze wird

eine Linie von Mettlen über die Walenstöcke zum Bannalpsee gezogen, die Ostgrenze

folgt dem SE-NW Richtung verlaufenden Grat an der Sinsgäuer-Schonegg. In der

Mitte dieses Areals liegt der Wellenberg, nach dem der Standort benannt ist, obwohl

der Wellenberg selbst aus den Kalken der Drusbergdecke besteht und die eigentliche

Endlagerzone unter dem Eggeli-Grat liegt.

Für diese Region lagen bisher nur Oberflächenkartierungen vor, sodass über die

untertägigen Begrenzungen des Wirtgesteins und den Tiefgang des Mergelvorkommens

keine gesicherten Angaben existierten. Nach Ausführung der Oberflächenseismik

und ihrer ersten Auswertungen zeigte sich unter dem gesamten Untersuchungsareal

ein Reflektionsband, das als IIBasisreflektor ll

bezeichnet wurde und eine Art

untere Abgrenzung bildet. Die Ergebnisse der Bohrungen der Phase I führten zu

verbesserten geologischen Modellen des Untersuchungsgebietes.

Gleichzeitg konnte festgestellt werden, dass das Tertiär der Axendecke, (Schimbergschiefer

und Globigerinnenmergel) ebenfalls den Kriterien als Wirtgestein

entsprach. Als Wirtgestein wird heute daher nicht nur der Valanginienmergel, sondern

auch das Tertiär der Axendecke berücksichtigt.

Mit den Untersuchungen der Phase" sollten für die optimale Planung von Sondierstollen

und Enlagerlayout zusätzliche Erkenntnisse gewonnen werden.

In Beilage 1.2 sind für das Profil längs des Eggeligrates die Wirtgesteinsgrenzen dargestellt,

wie sie z.Z. aus der Interpretation aller Daten erwartet werden. Das Tertiär der

Axendecke wird ebenfalls dem Wirtgestein zugerechnet.

Der Name IIValanginien-Mergel ll ist eine veraltete chronostratigrafische Bezeichnung

und wurde 1981 durch die lithostratigraphischen Begriffe Palfris-Formation und

Vitznau-Mergel ersetzt, wird aber im vorliegenden Bericht aus Usanzgründen im Text

und den Prognoseprofilen weiter verwendet. In der Darstellung der erbohrten Profile

werden durchwegs die heutige Bezeichnungen benutzt.

1.3 Untersuchungsziele der Bohrungen

Aufgrund der oben genannten geologischen Situation hatten die Bohrungen die

Aufgabe, sowohl die ausreichende geometrische Ausdehnung als auch die Eignung

des Valanginienmergels als Wirtgestein für ein Endlager nachzuweisen.

Die Ziele dieser Bohrungen waren daher Angaben über

• die räumliche Ausdehnung des Wirtgesteins

• den strukturgeologischen Aufbau


- 3 - NAGRA NTB 94-09

• die Charakterisierung des Basisreflektors

• die lithologische und petrografische Beschaffenheit

• die physikalischen Eigenschaften

• die hydraulischen Potentiale und Durchlässigkeiten und

• die geochemischen Kennwerte für den Valanginienmergel selbst und seine

Nebengesteine zu erhalten.

Die dazu notwendigen Untersuchungsarbeiten der Pase I sind in den Arbeitsprogrammen

NTB 89-12 und 90-47 dokumentiert, die als Bestandteile das Abteufen der

Sondierbohrungen 1, 3, und 4, bzw. 2 und 6 und die in den Bohrungen vorgesehenen

wissenschaftlichen Untersuchungen beschreiben. Die Untersuchungsprogramme

mussten vor Beginn der Bohrungen z.T. noch neuen Randbedingungen - z.B. erste

Ergebnisse des geophysikalischen Messprogramms und verschobener Baubeginn

eines Sondierstollens - angepasst werden.

In dem Arbeitsprogramm NTB 94-12 wurden die weiterführenden ersten Untersuchungen

der Phase II definiert, zu denen auch die Bohrung SB4a gehörte.

Auch während der Bohrarbeiten mussten die Arbeitsprogramme naturgemäss laufend

entsprechend den angetroffenen geologischen und hydrologischen Verhältnissen

überarbeitet werden. Das erzwang vielfach sehr kurzfristige Änderungen im Arbeitsablauf.

1.4 Zeitlicher Ablauf der Arbeiten

Für die Phase I wurden in einem ersten Untersuchungsabschnitt - gestützt auf die

Bewilligung des Bundesrates - die jeweiligen Baugesuche für die Bohrungen SB1

"Oberrickenbach", SB3 "Wilershöchi" und SB4 "Schwandrain" im Oktober 1988 eingereicht,

die für SB3 und SB4 im Oktober 1989, für SB1 im Februar 1990 rechtsgültig

wurden. Gegen das Baugesuch für SB2 "Allmend", bereits eingereicht im Dezember

1988, erfolgten aufgrund der Kombination des Bohrplatzes mit dem späteren Installationsplatz

für den Stollenbau Einsprachen. Erst nachdem hier eine Einigung erfolgt

war, wurde im Juni 1991 die Baugenehmigung erteilt. Nach Festlegung der genauen

Bohrlokation für SB6 "Büel" wurde das Baugesuch im Mai 1990 eingereicht und bereits

im August rechtsgültig.

Aus logistischen Gründen wurden die Bohrarbeiten mit SB4 am 15. Mai 1990 begonnen

und mit dem selben Bohrgerät im Anschluss dann die Bohrung SB3 ab September

1990 abgeteuft. Mit einem zweiten Bohrgerät begann die Bohrung SB1 im November

1990. Da für die SB6 Teile der Infrastruktur der SB3 benötigt wurden, konnte diese

Bohrung mit einem anderen Bohrgerät erst mit Abschluss der SB3 ab September 1991

ausgeführt werden. Die SB2 wurde im Anschluss an die SB1 ab März 1992 abgeteuft,

wobei zwar ein leistungsstärkeres Bohrgerät eingesetzt wurde, die übrigen Installationen

- Spülpumpen, Tankanlage, Container etc. - jedoch von SB1 übernommen

wurden. Die Bohrarbeiten der Phase I endeten mit dem Abschluss der SB2 am 7. März

1993.

Die Phase 11 begann 7. Juni 1994 mit der Einreichung des Baugesuchs für den Bohrplatz

SB4a "Ried". Nach Erhalt der Bewilligung konnte mit dem Bohrplatzbau ab


NAGRA NTB 94-09 - 4-

August 1994 begonnen werden. Die Bohrarbeiten wurden im Oktober 1994 für das

vertikale Bohrloch SB4aJv aufgenommen. Mit der Fertigstellung des schrägen Bohrlochs

endeten die Arbeiten am 22. November 1995. Die Rekultivierung des Platzes

wurde sofort begonnen, witterungsbedingt aber erst im Frühjahr 1996 abgeschlossen.

Die Beilage 1.3 stellt diese zeitliche Abfolge in einer Übersicht zusammenhängend dar.


- 5 - NAGRA NTB 94-09

2 BAU- UND UMWELTASPEKTE

2.1 Einleitung

In diesem Kapitel wird ein Überblick gegeben über die Auswirkungen der Bauarbeiten

während der Erstellung und Rekultivierung der Bohrplätze sowie über die Einhaltung

der gesetzlichen Anforderungen bezüglich Raumplanung und Umwelt während der

Betriebsphasen. Die Aussagen betreffend grundsätzlicher Aspekte werden für alle

Bohrungen zusammengefasst. Wo nötig werden jedoch ausführlichere Angaben über

spezielle Vorkommnisse oder Besonderheiten für jede einzelne Bohrung gemacht.

2.1.1 Bewilligungsverfahren

Mit dem Sondiergesuch NSG 18 wurde am 17. Juni 1987 beim Bund die Bewilligung

zur Durchführung eines umfassenden Sondier- und Untersuchungsprogramms für den

Standort Wellenberg beantragt. Das Gesuch umfasste sowohl Untersuchungen von

der Oberfläche aus wie seismische Messungen, Sondierbohrungen, untiefe Piezometerbohrungen

als auch den Bau eines Sondierstollens in den potentiellen Endlagerbereich.

Die in diesem Bericht abgehandelten sechs Sondierbohrungen waren Teil der

Bundesbewilligung vom 31. August 1988 für die Untersuchungsphase I.

In einem ersten Paket wurden daraufhin am 21. Oktober 1988 die Gesuche um die

baupolizeiliehe Bewilligung der drei Bohrungen SBl "Oberrickenbach", SB3

"Wilershöchi" und SB4 "Schwandrain" bei der Gemeinde Wolfenschiessen eingereicht.

Für die Bohrungen SB3 und SB4 wurde die Baubewilligung mit Datum vom 1. Okober

1989 ausgestellt, während bei der SBl eine durch Einsprachen bedingte Projektänderung

schliesslich am 19. Februar 1990 zur Bewilligung führte.

Für die SB2 "Allmend" erfolgte die Baueingabe am 5. Dezember 1988 zusammen mit

dem Gesuch für den unmittelbar danebenliegenden Installationsplatz des Sondierstollens.

Aufgrund dieser Kombination erfolgten zwei Einsprachen, die erst durch eine

leichte seitliche Verschiebung des Bohrplatzes zurückgezogen wurden und somit zur

Baubewilligung vom 7. Juni 1991 führten.

Die Sondierbohrung SB6 diente vor allem der Erkundung der Lockergesteinsfüllung

des Engelbergertales. Die Standortfestlegung erfolgte erst aufgrund der Resultate der

flachseismischen und geoelektrischen Messungen, die im Anschluss an die

Reflexionsseismik-Kampagne im November 1989 durchgeführt worden waren. Die

Baueingabe für den gewählten Standort "Büel", Altzellen erfolgte am 15. Mai 1990, die

Baubewilligung datiert auf den 24. August 1990.

Aufgrund der Auswertung der ersten fünf Tiefbohrungen ergab sich für die SB4a

"Ried" eine neue Zielsetzung, was auch zu einer Verschiebung des ursprünglich im

NSG 18 festgelegten Bohransatzpunktes um ca. 1.6 km in nord-östlicher Richtung

führte. Gleichzeitig wurde festgelegt, diese Bohrung in einen senkrechten Ast und

einen mit 45 Grad in Richtung Ost-Nordost geneigten Ast aufzuteilen. Für die SB4a

erfolgte die Baueingabe am 7. Juni 1994 und bereits mit Datum vom 22. August 1994

wurde die baupolizei liehe Bewilligung ausgestellt.


NAGRA NTB 94-09 - 6 -

2.1.2 Behördliche Auflagen

Die wichtigste umweltrelevante Auflage in der Bundesbewilligung für die Bohrplätze

betraf die Lärmimmissionen, wo die Grenzwerte in bewohnten Gebäuden tagsüber mit

55 dB(A) und nachts mit 45 dB(A) festgelegt wurden.

In den baupolizei lichen Bewilligungen der Gemeinde Wolfenschiessen sind auch die

Auflagen aus der kantonalen Bewilligung bezüglich Umweltschutz enthalten. Die wichtigsten

Punkte waren:

• Baulicher Gewässerschutz

Obwohl die Bohrstellen nur temporär in der Grössenordnung von einem Jahr in

Betrieb waren, wurden strenge Auflagen festgelegt und der Ausführung der

Entwässerungsanlagen für Platzwasser wie auch häusliche Abwässer grösste

Aufmerksamkeit geschenkt. So wurde für die abschliessende Bohrung SB4a

nebst dem für die Ableitung des Meteorwassers üblichen Schlammabscheider

erstmals ein Koaleszenzfilter zur noch besseren Ausscheidung der Kohlenwasserstoffe

verlangt. Die strikte Einhaltung der Gewässerschutzbestimmungen

wurde durch eine Abnahme der Anlagen vor Bohrbeginn und periodische Kontrollen

während der Bohrarbeiten überprüft.

• Entsorgungskonzept

Für sämtliche zu entsorgenden flüssigen und festen Stoffe wie Regenwasser,

häusliche Abwässer, Bohrspülung, Bohrklein und Hauskehricht wurde in enger

Zusammenarbeit mit dem damaligen Amt für Umweltschutz und Planung ein

Konzept erarbeitet, welches in den Bewilligungen als Auflage vorgeschrieben

wurde. Dabei sind auch die möglichen Zusätze zur Bohrspülung und die Markierstoffe

bewilligt worden.

• Lagerung gefährlicher Stoffe

Für die Lagerung umweltgefährlicher Stoffe wie Dieseltreibstoff und das als

möglicher Spülungszusatz bereitsgestellte Ätznatron wurden die nötigen fachspezifischen

Bewilligungen eingeholt und die Auflagen durch Kontrollen überwacht.

2.2 Bauarbeiten

2.2.1 Grundsätze der Arbeitsvergaben

Die Bauarbeiten für Bohrplatzerstellung und -rekultivierung wurden jeweils im

Amtsblatt des Kt. Nidwalden öffentlich ausgeschrieben.

Die Vergabekriterien waren:

• Preis

• Leistungsfähigkeit

• regionale Ansässigkeit


- 7- NAGRA NTB 94-09

Unter Berücksichtigung dieser Punkte konnten für die sechs Bohrplätze insgesamt an

sieben verschiedene Unternehmungen oder Arbeitsgemeinschaften Aufträge im

Gesamtbetrag von über 2.5 Mio. Franken erteilt werden.

Die jeweils in kleinerem Rahmen anfallenden Handwerkeraufträge wurden zu Konkurrenzpreisen

möglichst an lokale Betriebe vergeben.

Das vorstehend beschriebene Vorgehen hat sich sehr bewährt. Nicht nur ist das investierte

Geld direkt der Region zugeflossen, sondern zu vernünftigen Bedingungen

wurde zudem ausnahmslos sehr gute und fachmännische Arbeit geleistet.

2.3 Verkehrsaufkommen

2.3.1 Einleitung

Im Rahmen der Baubewilligungsverfahren für die verschiedenen Bohrplätze wurde

teilweise von Seiten der Bevölkerung grosse Besorgnis geäussert. Dies vor allem auch

im Wissen um die nicht speziell ausgebauten Verkehrswege, besonders im Raum

Grafenort-Altzellen. Die Absichterklärungen der Nagra wie Berücksichtigung der

einheimischen Unternehmungen (mit ortskundigen Chauffeuren) und der nachträglichen

Instandstellung der Strassen (unabhängig vom Beschädigungsgrad) konnten die

Bedenken punkto Verkehrssicherheit wie auch Schadenspotential zum grössten Teil

zumindest stark mindern.

So sind denn auch während der ganzen beschriebenen Untersuchungsphase keine

nennenswerten Unfälle vorgefallen, und die sanierten Strassenabschnitte konnten in

einem durchwegs guten Zustand den Eigentümern zurückgelassen werden.

2.3.2 Verkehrsübersicht

Das Verkehrsaufkommen ist sehr stark abhängig von der jeweiligen Arbeitsphase.

Nachstehend wird es während der drei Hauptphasen "Bohrplatzerstellung",

IIBohrbetrieb" und "Bohrplatzrekultivierung ll kurz erläutert.

Die Phase der BOhrplatzerstellung unterscheidet sich betreffend LKW-Verkehr nicht

von einer konventionellen Baustelle mit ähnlichem Charakter wie zum Beispiel einem

Strassenausbau. Das Transportaufkommen ist vor allem bedingt durch die Materiallieferung

wie Wandkies für den Koffer, Mischgut für den Belagseinbau und Beton für

Bohrkeller und Bohrgerätefundament. Die Transportfrequenz ist ausschliesslich beeinflusst

durch den vorgesehenen Arbeitsablauf der beauftragten Bauunternehmung und

ist daher zum voraus durch das Terminprogramm festgelegt.

An zwei Standorten konnte durch Materialentnahmen vor Ort zumindest ein Teil der

Lastwagenfahrten eingespart werden:

Bei der SB1 in Oberrickenbach wurde im Einvernehmen mit der GewässerschutzsteIle

des Kantons zur Austiefung des Bachbettes gegen 1000 m3 Kies und Geröll aus dem

Haldibach entnommen, was zu einer Reduktion von je über 100 Hin- und Rückfahrten

von Lastwagen auf der Kantonsstrasse nach Oberrickenbach führte.


NAGRA NTB 94-09 - 8-

Bei der SB4a "Ried" wurde das kurze Zeit vorher durch ein Unwetter im Bachbett und

auf den Weiden angeschwemmte Kiesmaterial für die Kofferung der Bohrplatzfläche

verwendet. Damit konnte auf den Antransport von rund 2/3 des Koffermaterials

verzichtet werden, was eine Einsparung von je ca. 60 Hin- und Rückfahrten von Lastwagen

auf der Altzellerstrasse bedeutete.

Beim Bohrbetrieb sind die Transporte zu einem grossen Teil nicht von vornherein

absehbar. Sie hängen sehr stark von den angetroffenen Verhältnissen im Bohrloch ab

und betreffen vor allem Materialtransporte für das Bohrgerät (Bohrgestänge, Stahlrohre

für Bohrlochverrohrung sowie Spülungszusätze) und dienen der Entsorgung von

Bohrspülung, Abwasser und übrigen Abfallstoffen.

Auf allen fünf Bohrplätzen sind sämtliche Transporte in der Pförtnerloge registriert

worden. Die Auswertung zeigt bei allen Bohrungen eine mittlere Transportfrequenz von

10 bis 12 LKW-Fahrten pro Woche. Bedingt durch die Entsorgung einer grossen

Spülungsmenge lag der mit Abstand grösste Maximalwert bei 37 LKW-Fahrten pro

Woche bei der im Talboden liegenden SB2 "Allmend".

Während der Bohrplatzrekultivierung fallen die LKW-Fahren für die Abtransporte in

einer z.T. geringeren Anzahl an als bei der Bohrplatzerstellung, wird doch üblicherweise

ein Teil des eingebrachten Kiesmaterials an Ort und Stelle zur Ausgleichung

lokaler Bodenunebenheiten direkt verwendet.

2.4 Lärmsituation

2.4.1 Einleitung

In der Bundesbewilligung vom 31. August 1988 für die Sondierbohrungen am Wellenberg

sind für bewohnte Gebiete um die Bohrplätze die Belastungsgrenzwerte mit

45 dB(A) nachts von 19:00 bis 07:00 Uhr und mit 55 dB(A) tagsüber festgelegt worden.

Durch die Lage der Bohransatzpunkte in der Landwirtschaftszone sind keine eigentlichen

Wohnzonen sondern jeweils nur einzelne, den Bohrplätzen am nächsten gelegene

Liegenschaften durch die Lärmimmissionen betroffen worden.

Bei den Sondierbohrungen SB3 "Wilershöchi", SB1 "Oberrickenbach" und SB2

"Allmend" sind vor Bohrbeginn zur Festlegung des Ausgangszustandes sogenannte

Null-Messungen durchgeführt worden.

Dabei haben sich sehr unterschiedliche Werte ergeben. Während sich der Raum

Altzellen/Grafenort (SB3) mit 32 - 35 dB(A) als ausgesprochen ruhig herausstellte, lag

der Wert im Bereich der SB2 "Allmend" mit 43/44 dB(A) knapp unterhalb des Grenzwertes.

Überschritten wurde dieser Wert beim Messpunkt der SB1 "Oberrickenbach ll ,

bei dem durch den Geräuschpegel des Haldibach verursacht, ein Wert von 48 dB(A)

gemessen wurde. Je nach Wasserführung dürfte die Lärmvorbelastung hier in der

Bandbreite zwischen 45 bis 50 dB(A) liegen.


- 9 - NAGRA NTB 94-09

2.4.2 Übersicht

In der nachfolgenden Auflistung der Bohrungen in der Reihenfolge ihrer zeitlichen

Ausführungen werden die Messresultate dargelegt, evtl. nötige zusätzliche Schutzmassnahmen

kommentiert und der Endzustand der Lärmsituation festgehalten. Die

behördliche Überwachung der Lärmsituation erfolgte innerhalb der monatlich tagenden

Aufsichtskommission mit Vertretern von Bund, Kanton und Gemeinde, wo auch die

Umsetzung der Lärmschutzauflagen bezogen auf die einzelnen Objekte diskutiert und

im einzelnen festgelegt wurde. Die Lage der Messpunkte ist jeweils in den Lageplänen

der Bohrplätze markiert.

2.4.2.1 SB4 "Schwandrain"

Die Bewohner der einzigen im Einflussbereich der Bohrung befindenden Liegenschaft

Schwandrain - im Abstand von 180 m vom Bohrplatz und durch die topographische

Lage leicht abgedeckt - erachteten den Bohrlärm nachts als durchaus tragbar. Trotzdem

wurde vor Abschluss der Bohrung, vor allem auch im Hinblick auf mögliche

Voraussagen für die SB3 nach dem Umsetzen des Bohrgerätes, in der Nacht vom 17.

Juli eine Messung durchgeführt, die Werte von 45 bis 48 dB(A) erbrachten. Aufgrund

der teilweise nur leicht über dem Grenzwert liegenden Messwerte ergab sich keine

Veranlassung für weitere Massnahmen.

2.4.2.2 SB3"Wilershöchi"

An zwei Messpunkten wurden ca. 6 Wochen nach Bohrbeginn in der Nacht vom

7. November 1990 Immissionsmessungen durchgeführt. Die Messwerte schwankten

beim Messpunkt 1 (Liegenschaft Neu-Matt, ca. 170 m nördlich der Bohrung) zwischen

45 bis 50 dB(A) und beim Messpunkt 2 (Liegenschaft Ennetbachs, ca. 220 m südöstlich

der Bohrung) zwischen 46 bis 50 dB(A). Es wurden umgehend seitlich des

Antriebsaggregates zwei zusätzliche Lärmschutzwände aufgebaut und deren Wirksamkeit

mit einer Kontrollmessung beim Messpunkt 2 überprüft. Die gemessenen

Werte lagen nun zwischen 37 bis 43 dB(A), was einer Reduktion um ca. 8 dB(A)

entsprach. Der Grenzwert von 45 dB(A) wurde nun klar unterschritten. Somit drängten

sich keine weiteren Massnahmen mehr auf.

2.4.2.3 SB1 "Qberrickenbach"

Der Messpunkt lag in der ca. 120 m östlich am nächsten zur Bohrung gelegenen

Liegenschaft Rosenfels, die zudem im Gegensatz zu den übrigen Wohnhäusern in

Oberrickenbach in direkter Sicht zum Bohrplatz lag.

Eine erste Messung bei Bohrbeginn am 4. Dezember 1990 brachte überhöhte Werte

von 56/57 dB(A). Zu diesem Zeitpunkt liefen auf dem Bohrplatz als Folge der sehr

tiefen Temperaturen sämtliche Pumpen, um ein Einfrieren zu verhindern. Mit organisatorischen

Massnahmen einerseits und dem Einbau weiterer Elektroheizungen, der zum

Abschalten der nicht direkt benötigten Pumpen führte, andererseits wurde versucht,

raschmöglichst eine Lärmreduktion herbeizuführen. Zudem wurden bei diesen tiefen

Temperaturen nachts die Fenster geschlossen gehalten. Dies im Gegensatz zu den

Lärmmessungen, die bei offenem Fenster durchgeführt werden müssen. Eine erneute


NAGRA NTB 94-09 - 10 -

Messung am 5. März 1991 zeigte nur eine geringe Wirkung der getroffenen Massnahmen.

Die Messwerte lagen noch immer mit 53/55 dB(A) weit über dem Grenzwert

von 45 dB(A). Durch die umgehende Montage von zwei freistehenden Lärmschutzwänden

wurden die beiden wichtigsten Abstrahlrichtungen der Hauptlärmquelle,

nämlich der Hydraulikpume abgeschirmt. Dies brachte schliesslich eine verbleibende

Lärmimmission von 50/52 dB(A) was mit einer dritten Messung vom 28. März 1991

festgestellt wurde. In Absprache mit den direkt betroffenen Anwohnern und nach

Diskussion in der Aufsichtskommission konnte auf weitere Lärmschutzmassnahmen

verzichtet werden. Nach Aussage des neutralen Lärmschutzexperten hätten erstens

weitere Massnahmen am Bohrplatz einen unverhältnismässig grossen Aufwand

bedeutet, und zweitens wäre durch die Lärmvorbelastung durch den Haldibach je nach

Wasserstand sowiso ein Immissionspegel zwischen 45 bis 50 dB(A) übrig geblieben,

wie die Nullmessung vor Bohrbeginn klar gezeigt hatte.

2.4.2.4 SB6 I Büel"

Die Sondierbohrung SB6 IIBüel" war konzipiert als kurze Bohrung zur Erkundung der

Schotterfüllung des Engelbergertals und daher lediglich auf einen Zeitraum von 3 - 4

Monaten Dauer ausgelegt. Aufgrund des subjektiven Lärmempfindens der Bewohner

wurde kurz nach Bohrbeginn zum Schutz der in südlicher Richtung, mit 120 m Abstand

zum Bohrplatz nächstgelegenen Liegenschaft Eltschbüel vom Bohrunternehmer eine

leichte Lärmschutzwand mit Abmessungen von 15 m Länge und 3.60 m Höhe provisorisch

aufgestellt. Eine am 24. Oktober 1991 durchgeführte Kontrollmessung ergab bei

dieser Liegenschaft den Immissionswert von 47 dB(A), beim weiteren Messpunkt,

Liegenschaft Büel, in 220 m Abstand nördlich der Bohrung einen Wert von 44 dB(A)

und bei der 170 m östlichen, leicht überhöht mit direktem Blick zum Bohrgerät vorhanden

Liegenschaft Schlag den höchsten Wert mit gegen 52 dB(A). Trotz beträchtlicher

Überschreitung des Grenzwertes von 45 dB(A) beim letztgenannten Messpunkt konnten

auf weitere Lärmschutzmassnahmen verzichtet werden. Dazu gab es vor allem

zwei Gründe: Erstens wären weitere Lärmschutzmassnahmen auf dem Bohrplatz in

die betreffende Richtung nur mit einem unverhältnismässig grossen Aufwand möglich

gewesen, und zweitens mussten die Messungen aus Auslegungsgründen bei offenem

Fenster stattfinden, wogegen die betroffenen Bewohner in der kommenden Winterszeit

die Fenster sowieso mehrheitlich geschlossen hielten. Die betroffenen Bewohner

hatten zudem die Lärmsituation als tragbar empfunden.

2.4.2.5 SB2 "Allmend"

Hier wurden vor Bohrbeginn an zwei Messpunkten (MP1 und MP2) Null-Messungen

vorgenommen mit folgenden Resultaten:

Beim MP1, der Liegenschaft Ferienhaus Bitzi, ca. 150 m südlich vom Bohrplatz, teilweise

abgedeckt durch eine Militärbaracke wurden Werte zwischen 42 und 44 dB(A)

gemessen, beim MP2, der Liegenschaft Oberst Ey ca. 150 m nördlich der Bohrung

(mit direktem Blick zum Bohrplatz), Werte zwischen 40 und 44 dB(A). An beiden

Messpunkten lagen die Werte also teilweise nur knapp unter dem vorgegeben Grenzwert

von 45 dB(A).

Eine erste intensive Lärmphase ergab sich während 3 Tagen anfangs April 1992 bei

der Erweiterung des Bohrlochs von 6 1/4" auf 17 1/2". Durch die zu geringe Gestänge-


- 11 - NAGRA NTB 94-09

länge war es nicht möglich, den nötigen Anpressdruck auf den Meissel zu bringen, so

dass die gesamte Bohranlage mitvibrierte. Die betroffenen Anwohner wurden direkt

informiert, und ob der noch sehr kurzen Zeit dieses Betriebszustandes haben sie der

Situation das nötige Verständnis entgegengebracht.

Die ersten Kontrollmessungen fanden am 11. April 1992 statt. Während beim MP2 mit

44/45 dB(A) der Grenzwert eingehalten wurde, lagen die Messwerte beim MP1 mit

48/50 dB(A) darüber. Als Massnahme zur Reduktion der Lärmimmissionen in Richtung

MP1 ergab sich in gemeinsamer Diskussion mit der Bohrunternehmung und mit dem

mit den Messungen beauftragten Ingenieurbüro als einfachste Möglichkeit eine direkt

am Kraftdrehkopf montierte Lärmschutzplatte.

Die grösste Lärmimmission in der gesamten Betriebsphase der Bohrung SB2 ergab

sich zu Beginn der zwischen 60 und 577 m Teufe durchgeführten Bohrlocherweiterung

anfangs Juni 1992. Obwohl aus Lärmschutzgründen, und dem bedingt durch das

kurze Gestänge noch immer zu geringen Anpressdruck, diese Erweiterung in zwei

Etappen von zuerst 6 1/4 11 auf 8 1/2 11 und nachher auf 12 1/4 11 vorgenommen wurde,

brachte die nun auf Vollast laufende, nur für die Erweiterungsstrecken benötigte

grosse Spülpumpe mit Dieselantrieb eine von allen nicht erwartete Lärmemission.

Sofort wurden durch die Bohrunternehmung im Bereich der dieselbetriebenen Spülpumpe

provisorische Lärmschutzwände aufgestellt. Als zusätzliche betriebliche Massnahme

wurde die Drehzahl des Bohrgestänges reduziert und die der Bohrspülung

laufend Feststoffe entziehende Desander-Anlage über Nacht abgestellt. Nach Aussagen

der Anwohner haben diese Sofortmassnahmen eine beträchtliche Verbesserung

der Lärmsituation erbracht.

Die zweiten Kontrollmessungen konnten am 22. Juni 1992 noch in der erwähnten

Erweiterungsphase durchgeführt werden. Die Messungen bestätigten die Wirksamkeit

der getroffenden Sofortmassnahmen und führten im Messbericht des Ingenieurbüros

vom 24. Juni 1992 an das BUWAL zu folgendem Kommentar:

• Die Pegelwerte geben das gesamte gemessene Geräusch wieder. Beim MP1

wurde anlässlich der Nullmessung vor Inbetriebnahme der Bohrstelle ein Grundgeräusch

(L90-Wert) von ca. 41 - 42 dB(A) gemessen. Dieses wurde vor allem

durch das Bachrauschen bestimmt. Nimmt man dasselbe Grundgeräusch für die

Messung vom 22. Juni 1992 an, so ergibt sich ein Immissionspegel infolge der

Bohrstelle allein von unter 45 dB(A). Der Grenzwert von 45 dB(A) wird somit hier

eingehalten.

• Beim MP2 betrug das Grundgeräusch vor Inbetriebnahme der Bohrstelle 38 -

39 dB(A). Die gemessenen Werte liegen mit 48 - 49 dB(A) deutlich über dem

damaligen Grundgeräusch und auch über dem Grenzwert von 45 dB(A).

• In den nächsten Tagen wird der Normalbetrieb mit Kernbohrung wieder aufgenommen

werden. Es ist vorgesehen, auch diesen Zustand so rasch als möglich

zu messen.

Die dritten Kontrollmessungen wurden am 24. Juli 1992 vorgenommen und zeigten

überraschenderweise höhere Werte als die vergleichbare erste Messung vom 11. April

1992. Die Werte lagen beim MP1 zwischen 47/48 dB(A) und beim MP2 zwischen

50/52 dB(A). Hier zeigte sich eindeutig (vor allem beim MP1) die Beeinflussung durch

den auf der linken Talseite rauschenden Wasserfall. Bei einem durch einen Kernmarsch

bedingten Unterbruch der Bohrarbeiten mit relativer Ruhe auf dem Bohrplatz


NAGRA NTB 94-09 - 12 -

fiel der Lärmpegel beim MP1 lediglich um ca. 2 dB(A) auf 46 dB(A) während er im gleichen

Zeitraum beim MP2 um 6 dB(A) auf 44 dB(A), also unter den Grenzwert fiel.

In Absprache mit dem Ingenieurbüro wurden umgehend die folgenden weiteren Lärmschutzeinrichtungen

abgesprochen und errichtet: Zur Senkung des allgemeinen Lärmpegels

auch bei Phasen der Bohrlocherweiterungen wurde die Diesel-Spülpumpe mit

zusätzlichen Lärmschutzwänden abgeschirmt, über der Zentrifuge wurde eine Holzverschalung

mit innen liegenden Schalldämmatten errichtet, und die Seiltrol)1mel des

Bohrturms wurde mit Lärmschutzmatten eingepackt. Zusätzlich wurde die Lüftungsöffnung

des Haupt-Hydraulikaggregates mit einer Schallschutzwand abgeschirmt. Als

spezifische Schutzeinrichtung zur Reduktion der Lärmabstrahlung durch den Kraftdrehkopf

in Richtung MP2 wurde an zwei Führungsseilen ein in der Höhe verstellbarer

Schallschutzvorhang von 4 m Breite und 5 m Länge montiert. Dies als Ersatz der

früher montierten, aber offensichtlich zu klein ausgefallenen Schutzplatte.

Die vierten Kontrollmessungen wurden am 19. August 1992 durchgeführt. Mit Messwerten

von 44/46 dB(A) beim MP1 und 47/48 dB(A) beim MP2 kann dem Messbericht

vom 24. August 1992 folgender Kommentar entnommen werden:

• Die Wirkung des Schallvorhangs beträgt ca. 2 - 3 dB(A).

• Der Grenzwert von 45 dB(A) wird beim MP2 aber immer noch überschritten.

• Eine geringfügige Verbesserung um 1 - 2 dB(A) kann durch eine Vergrösserung

bzw. Verbreiterung des Schallvorhangs erreicht werden (U-förmige Anordnung

um Bohrkopf).

• Der Bohrkopf überträgt Schall energie auf andere Teile der Anlage, die ihrerseits

wiederum Luftschall abstrahlen. Die Wirkung eines Schallvorhangs dieser Art ist

deshalb auf ca. 4 - 5 dB(A) begrenzt.

Aufgrund obiger Aussage wurde der Schallvorhang nun seitlich schräg um je ein

Element auf nunmehr 6 m Breite erweitert und damit eine zusätzliche Reduktion des

Lärmpegels beim MP2 bewirkt.

Die direkt betroffenen Anwohner waren über die Lärmsituaiton und die ergriffenen

Massnahmen laufend orientiert worden. Im Einvernehmen mit der Aufsichtskommission

ist man so verblieben, dass auf weitere Messungen verzichtet werden kann,

sofern von den Direktbetroffenen keine zusätzlichen Massnahmen gewünscht werden.

Dies war bis zum Ende der Bohrphase nicht der Fall.

2.4.2.6 SB4a "Ried"

Aufgrund der Lage unmittelbar neben der früheren Bohrstelle SB4 18chwandrain" und

der vergleichbaren topographischen Verhältnisse bezüglich der nächsten Liegenschaft

8chwandrain sowie der bekannten Lärmsituation aus der Bohrung SB4 konnte im

Einvernehmen mit den Behörden und den direkt Betroffenen auf Lärmmessungen

verzichtet werden.


- 13 - NAGRA NTB 94-09

2.5 Entsorgung

2.5.1 Einleitung

Während der Betriebsphasen der Sondierbohrungen fielen verschiedene Arten von

Flüssig- und Feststoffen an, die alle umweltgerecht im Rahmen der Gesetzgebung

entsorgt werden mussten. Dabei konnte grösstenteils auf vorhandene Einrichtungen

zurückgegriffen werden. Eine Ausnahme bildete die Bohrspülung, zusammengesetzt

aus normalem Leitungswasser und diversen Spülungszusätzen (vor allem Bentonit)

und Markierstoffen, die aber alle toxisch unbedenklich sind und zudem vom kantonalen

Amt für Umweltschutz einzeln bewilligt wurden. Die anfängliche Variante mit Zwischenlagerung

in einem Absetzbecken zeigte nicht die erwartete Wirkung, da erstens die

Volumenreduktion durch den sehr langsamen Absetzungsvorgang nur sehr bescheiden

war und zweitens für die noch relativ grosse Menge an vor allem bentonithaltigem

Bohrschlamm nach diversen Versuchen keine Ablagerungsmöglichkeit mit der nötigen

Kapazität gefunden werden konnte.

Schliesslich gelangte für alle Stoffkategorien das nachstehend umschriebene Entsorgungskonzept

zur Anwendung.

2.5.2 Entsorgungskonzept

Dieses wurde zusammen mit dem kantonalen Amt für Umweltschutz erarbeitet und

beinhaltete die nachstehenden Stoffkategorien und deren Entsorgungswege:

2.5.2.1 Häusliche Abwässer

Diese wurden bei der SB1 1I0berrickenbach ll mittels Abwasserpumpwerk und bei der

SB2 IIAllmend" im freien Gefälle direkt an die vorhandenen Kanalisationsleitungen

angeschlossen. Im Raum Altzellen bei den Bohrungen SB4, SB3 und SB6 wurde ein

dichter Stapeltank installiert und dieser periodisch mindestens einmal pro Woche in die

Kanalisationsleitung bei der Parketterie entsorgt.

2.5.2.2 Meteorwasser

Entsprechend der befestigten Platzgrösse wurde dieses Wasser über ausreichend

dimensionierte Schlamm- und Mineralölabscheider in die jeweils vorhandenen Vorfluter

geleitet. Bei der SB4 IISchwandrain ll war dies ein teilweise allerdings trockenes Bachbett,

bei der SB3 IIWilershöchi" der Eltschenbach, bei der SB1 1I0berrickenbach ll der

Seklisbach, bei der SB6 "Büel ll

das bestehende Drainagenetz und bei der SB2

"Allmend ll eine separate Meteorwasserleitung, die beide in die Engelberger Aa führten.

Für die SB4a IIRied ll diente das gleiche Bachbett wie bei der SB4 als Vorfluter.

2.5.2.3 Bohrspülung

Auf der SB1 1I0berrickenbach ll und später auf der SB2 IIAllmend" wurden der Spülung

die Feststoffe entzogen, diese in stichfester Form mit Mulden in eine Inertstoffdeponie


NAGRA NTB 94-09 - 14 -

gebracht, während das mechanisch klare Wasser in die Kanalisation analog den häuslichen

Abwässern entsorgt wurde. Diese Art Spülungsbehandlung war sehr arbeitsintensiv,

musste doch vorerst in einem grossen Rührbecken die sehr basische Spülung

unter Zumischen von technischer Schwefelsäure zur besseren Reaktion mit dem

Flockungsmittel neutralisiert werden. Die Trennung der Flüssig- und Feststoffe erfolgte

schliesslich in einer Zentrifuge, welche mit einer konstanten Menge Spülung beschickt

wurde. Dieser Spülung wurde mittels einer kleinen Dosierpumpe die aufgrund von

Versuchen richtige Menge an Flockungsmitteln zugeführt.

2.5.2.4 Wasser-ÖI-Gemisch, Öischlamm

Rückstände aus den Mineralölabscheidern sowie anderweitige mit Kohlenwasserstoffen

verunreinigte Wässer, z.B. in den Bohrkellern, wurden gemäss kantonalem

Konzept einer offiziellen Ölschlammentsorgungsstelle übergeben.

2.5.2.5 Feststoffe

Die in verschiedenen Mulden gesammelten Sperrgutabfälle, wie auch das anfallende

Bohrklein, wurden gemäss dem Muldenkonzept des Kantons Nidwalden in die jeweiligen

Deponien entsorgt. Der Hauskehricht wurde jeweils der ordentlichen Kehrichtabfuhr

der Gemeinde Wolfenschiessen übergeben.

2.6 Rekultivierung

2.6.1 Ausgangslage

Die für die Bohrplätze benötigten Flächen, mit Ausnahme von SB1 "Oberrickenbach",

befinden sich alle auf landwirtschaftlich intensiv genutztem Wiesen- oder Weideland.

Der allgemein gute Ertrag dieser Flächen, die teilweise nur auf einer minimalen

Humusschicht gründeten, war nur Dank sorgfältiger Aufwendungen durch die jeweiligen

Bewirtschafter erreicht worden.

Die baulichen Eingriffe und vor allem die Wiederherstellungsarbeiten hatten somit, um

möglichst keinen nachhaltigen Schaden zu hinterlassen, mit grösster Sorgfalt zu erfolgen.

Zur Feststellung des Ist-Zustandes und damit auch möglicher Veränderungen nach der

Wiederherstellung wurden vor Aufnahme jeglicher Bauarbeiten bei der SB4

"Schwandrain", SB3 "Wilershöchi" und SB2 "Allmend", unter Beizug eines Fachmannes

des Schweiz. Bauernsekretariates in Brugg, Bodenprofile und eine Bewertung im

Feld vorgenommen. Die Resultate sind den Bewirtschaftern zur Verfügung gestellt

worden. Sie sind auch in die Weisungen betreffend Humusabtrag, Zwischenlagerungen

und Wiederherstellungsarbeiten an die jeweiligen Bauunternehmer eingeflossen.

2.6.2 Grundsätze

Ziel der Rekultivierungsarbeiten war, die benutzten Flächen ertragsmässig und auch

im Hinblick auf die Bewirtschaftung in einem mindestens ebenbürtigen, wenn möglich

noch verbesserten Zustand als bei Antritt, an die Eigentümer zurückzugeben.


- 15 - NAGRA NTB 94-09

Alle Betonfundamente, eingebauten Betonfertigteile und Stahlbehälter sowie die oberflächennahen

Werkleitungen wurden herausgerissen, in die entsprechenden Deponien

entsorgt oder zur Wiederverwendung eingelagert. Das Koffermaterial wurde grösstenteils

zur Auflockerung des vielfach schweren und nassen Bodenmaterials und zum

Ausplanieren von Geländeunebenheiten ohne grossen Transportaufwand an Ort und

Stelle wiederverwendet.

Die eigentlichen Erdarbeiten durften nur bei genügend trockener Witterung durchgeführt

werden.

Die Feinarbeiten, wie Vorbereitung Saatbeet und Ansaat, sollten nur durch den Bewirtschafter

selber oder durch von ihm bestimmte Personen erledigt werden.

Zur Sicherstellung der weiteren Langzeitbeobachtung wurden die mit Geräten bestückten

Bohrkeller mittels Betonplatten, versehen mit Einstiegsöffnung, abgedeckt. Eine

eingekiester Weg zum Bohrkeller soll die Zugänglichkeit jederzeit gewährleisten. Zur

Speisung der Registriergeräte sowie für Heizung, Luftentfeuchtung und Beleuchtung

wurde jeder Bohrkeller mit einem Elektroanschluss versehen.

2.6.3 Übersicht

2.6.3.1 SB4 "Schwandrain"

Am 26. September 1990 begannen die Abbrucharbeiten. Mit einer Mischung aus

Koffer- und deponiertem Erdmaterial wurden die benutzten Flächen ausplaniert und

unter Zufuhr von zusätzlichem Humusmaterial bis Ende Oktober 1990 zur Wiederansaat

roh hergerichtet. Die Ansaat erfolgte im Frühling 1991 durch den Eigentümer

selber, sodass ab Sommer 1991 wieder die normale Bewirtschaftung aufgenommen

werden konnte.

2.6.3.2 SB3 "Wilershöchi"

Die Abbrucharbeiten wurden hier am 16. September 1991 aufgenommen. Die bereits

vorgängig begonnene Betonabdeckung über dem Bohrkeller erlaubte eine speditive

Abwicklung der Erdarbeiten. Auch hier wurde unter Verwendung des Kieskoffers und

durch Verschieben von Erdmaterial eine kleine Geländemulde zur Verbesserung der

maschinellen Bewirtschaftung ausplaniert. Einzelne früher vorhandene Drainageleitungen

wurden ergänzt und z.T. verlängert. Die Ansaat durch den Eigentümer erfolgte

bereits am 28. September 1991. Das für die späte Jahreszeit eingegangene Risiko hat

sich aber teilweise gelohnt, mussten doch im Frühjahr 1992 nur noch einige wenige

Stellen nachbehandelt werden. Zusätzlich wurden an einer kritischen Stelle zu diesem

Zeitpunkt auch die Drainageleitungen noch etwas erweitert.

2.6.3.3 SB1 "Qberrickenbach"

Hier ging es nicht um eine Wiederherstellung des früheren Zustandes, denn die Zeit

der Bohrbetriebsphase wurde von der Gemeinde genutzt, um für dieses Gebiet in

einem Zonenplanänderungsverfahren eine neue Nutzung zu ermöglichen. Das raum-


NAGRA NTB 94-09 - 16 -

planerische und baupolizeiliche Bewilligungsverfahren konnte Mitte Oktober 1992

abgeschlossen werden. In enger Zusammenarbeit zwischen der Gemeinde, der Uertekorporation

Oberrickenbach als Grundeigentümerin und der Nagra konnte so mit der

Erstellung eines kleinen Sportplatzes und einer Forsthütte der ehemalige Bohrplatz

umgestaltet und einer sinnvollen und bleibenden Nutzung für die Oberrickenbacher

Einwohner zugeführt werden. An diesen neuen Anlagen hat sich die Nagra in dem

Masse beteiligt, als ihr bei einer Rekultivierung sowieso Kosten entstanden wären.

Der grösste Teil der Bauarbeiten wurde noch vor Ende 1992 ausgeführt. Nach dem

Winterunterbruch folgten im Frühjahr noch die Umgebungsarbeiten mit der Bepflanzung

und Anfang Sommer die Fertigstellung der Belagsarbeiten mit Montage der

Sporteinrichtungen. Mit einer schlichten Einweihungsfeier am 29. August 1993 wurde

die gesamte Anlage definitiv ihrer Zweckbestimmung übergeben.

2.6.3.4 SB6 I Büel"

Sofort nach Abtransport der Bohranlage und der übrigen Einrichtungen wurde Anfang

März 1992 mit den Abbrucharbeiten begonnen. Parallel dazu wurde auf dem BohrkeIler

die übliche Betondecke, versehen mit Revisionsöffnung und Einstiegsmöglichkeit,

erstellt. Ein Zugang zum Bohrkeller blieb eingekiest, die übrigen benutzten Flächen

sind mit dem Kieskoffer und deponiertem Erdmaterial ausplaniert und mit zusätzlichem

Humus zur Wiederansaat hergerichtet worden. Diese konnte bereits Ende April 1992

erfolgen und damit auch die Bohrplatzfläche dem Eigentümer wieder zurückgegeben

werden. Im Laufe des Sommers 1993 folgten noch die Kabelzuführung und die elektrischen

Installationen im Bohrkeller.

2.6.3.5 SB2 "Allmend"

Ein Teil des Bohrplatzes inklusive der Zufahrt von der Kantonsstrasse fällt flächenmässig

zusammen mit dem Installationsplatz für den Sondierstollen, dessen Baugesuch

zusammen mit der Sondierbohrung SB2 eingereicht wurde. Die Bearbeitung

dieses Gesuches war bei den kantonalen Amtsstellen aus bekannten Gründen bei

Drucklegung dieses Berichtes noch sistiert.

Anfang Mai 1993 wurde von der Nagra ein Gesuch um Änderung der Rekultivierungsauflagen

eingereicht. Es sollten nur die später für den Installationsplatz nicht

mehr benötigen Flächen rekultiviert werden. Damit sollte vermieden werden, dass bei

einer evtl. Bewilligung für den Installationsplatz des Sondierstollens nicht die selben

Flächen kurz nach ihrer Instandstellung wieder in den gleichen Zustand wie während

der Bohrung zurückversetzt werden mussten. Nach Erhalt der Bewilligung Ende

August 1993 wurden die Bauarbeiten für die Teilrekultivierung, ca. die Hälfte der

Bohrplatzfläche umfassend, umgehend aufgenommen. Bereits zwei Wochen später

konnte die Ansaat erfolgen und diese Fläche damit wieder dem Bewirtschafter zurückgegeben

werden.

Der Bohrkeller mit den üblichen Einrichtungen zur Langzeitbeobachtung liegt auf der

nicht rekultivierten Teilfäche des Bohrplatzes. Damit ist der Zugang über die noch

vorhandene frühere Zufahrt zum Bohrplatz weiterhin gewährleistet. Der Bohrkeller

selber wurde mittels Betondecke, versehen mit Revisions- und Einstiegsöffnung,

verschlossen und mit den nötigen elektrischen Installationen ausgerüstet. Die Entwässerung

der restlichen Belagsfläche geschieht aus Gründen des Gewässerschutzes


- 17 - NAGRA NTB 94-09

nach wie vor über den im Boden belassenen, seinerzeit für den ganzen Bohrplatz

installierten Mineralöl- und Schlammabscheider.

2.6.3.6 SB4a "Ried"

Die Abbrucharbeiten begannen am 1. Dezember 1995 mit dem Ausgraben der

verschiedenen Stahltanks und der der Entwässerung dienenden Abscheideanlagen.

Mit dem Erstellen der Betondecke über dem Bohrkeller der Vertikalbohrung und der

Elektrozuleitung zum Bohrkeller wurden die Arbeiten Mitte Dezember infolge Wintereinbruch

eingestellt. Erst nach Drucklegung dieses Berichtes, im Frühling 1996 bei

trockener Witterung, sollen die Rekultivierungsarbeiten auf der SB4a mit dem Ausplanieren

des seilich deponierten Aushub- und Humusmaterials und der Ansaat durch den

Eigentümer abgeschlossen werden. Sichtbar bleiben wird ein Schachtdeckel Durchmesser

60 cm bei der Schrägbohrung und ein Einstiegdeckel Durchmesser 80 cm in

den Bohrkeller der Vertikalbohrung.

2.6.4 Schlussfolgerungen

Die der landwirtschaftlichen Nutzung für die Erstellung der Bohrplätze entzogenen

Bewirtschaftungsflächen sind mit Ausnahme der jeweiligen Bohrkeller und deren

Zufahrten sowie (z.Zt. noch) einer Teilfläche von SB2 "Allmend" wieder rekultiviert und

landwirtschaftlich genutzt. Alle betroffenen Flächen zeigen sich in einem mindestens

so guten Zustand wie früher, die Bewirtschaftbarkeit konnte teilweise klar verbessert

werden. Die Art und Weise der Rekultivierungsarbeiten hat sich somit bewährt.

2.7 Grundwasserüberwachung

2.7.1 Einleitung

Zur Erfassung des Ist-Zustandes vor Beginn und zur Registrierung allfälliger Veränderungen

während jeglicher Sondierarbeiten am Wellenberg wurde ein hydrogeologisches

Untersuchungsprogramm erarbeitet. Als erster Schritt wurde der hydrogeologische

Kataster mit Inventarisierung von Quellen, Bachwasser- und GrundwasserbeobachtungssteIlen

aufgenommen. Das grosse Untersuchungsgebiet wurde in drei Zonen

unterteilt. Dabei interessiert für den vorliegenden Bericht nur die Zone 1 a, die den Kern

des Untersuchungsgebietes mit allen geplanten Sondierbohrungen erfasst. Die Überwachung

der Beobachtungsstellen erfolgte durch periodische Kontrollmessungen,

mehrheitlich im Monatszyklus, teilweise auch alle zwei Monate. Die Ergebnisse der

Untersuchungen über das gesamte Einzugsgebiet werden jährlich zusammengefasst

und den betroffenen Gemeinden, Kantonen und andere rn interessierten Stellen zur

Verfügung gestellt.

2.7.2 Überwachung der Bohrstandorte

Für jede Bohrstelle wurde ein entsprechendes Überwachungskonzept erarbeitet,

welches für ausgewählte Quellen und Oberflächengewässer während des Abteufens

der Sondierbohrungen eine intensivere Überwachung vorsah. Bei diesen Kontrollmessungen

wurden vor allem auch Proben genommen, um das Wasser auf spezifi-


NAGRA NTB 94-09 - 18 -

sche Tracer, namentlich Uranin und m-TFMBA, die der Bohrspülung beigemischt

wurden, zu untersuchen. Im Falle der Sondierbohrung SB2 "Allmend" und auch im

Hinblick auf den geplanten Sondierstollen wurden im Einzugsgebiet der SB2 im Talboden

der Engelberger Aa sechs Flachbohrungen abgeteuft und als Piezometer

ausgebaut und somit zusätzliche KontrollsteIlen geschaffen.

Die Resultate der Messkampagnen während der einzelnen Bohrungen und deren

Aussagen betreffend festgestellter Beeinträchtigungen wurden in den zu Handen der

Aufsichtskommission Wellenberg erstellten halbjährlichen Zwischenberichten detailliert

dokumentiert und beschrieben. Nachstehend werden die Schlussfolgerungen aus

diesen Berichten als Übersicht zusammengefasst.

2.7.3 Feststellungen und Schlussfolgerungen

In Abhängigkeit der Zeitdauer der Bohrarbeiten wurden für die SB4 "Schwandrain" 9

Probennahmekampagnen, für die SB1 "Oberrickenbach" deren 13 und für die SB6

"Büel" deren 6 durchgeführt. Bei keiner dieser erwähnten Probennahmen konnte ein

Anzeichen von Beeinträchtigung durch die Bohrarbeiten festgestellt werden.

Bei der SB3 "Wilershöchi" mit total 13 Probennahmekampagnen kam es zu zwei

allerdings erklärbaren Feststellungen. Ende Oktober 1990 konnten bei der Quelle 301

(Mattli) die beiden der Bohrspülung beigegebenen Tracer in schwacher Konzentration

nachgewiesen werden, was aber bei einer ca. 1000-fachen Verdünnung als unbedenklich

bezeichnet werden konnte. Das Auftreten der Tracer im Quellwasser war wahrscheinlich

auf die hohen Spülungsverluste vom 8./9. Oktober 1990 in 108 - 114 m

Teufe zurückzuführen. Dieser Streckenabschnitt wurde bald danach verrohrt und bei

den folgenden Probenahmen konnte keine Beeinflussung mehr festgestellt werden.

Anfang Februar 1991 gelangte über die Bohrplatzentwässerung eine begrenzte Menge

Spülungsreste in den Eltschenbach, was bei der Kontrollmessung von Mitte Feburar

1991 prompt beim Bachwasser selber und auch bei der vermutlich teilweise durch

Bachwasser gespeisten Quelle W 163, aufgrund der Traceranalyse festgestellt wurde.

Die Beeinträchtigung des Quellwassers lag im absolut unbedenklichen Bereich und bei

der folgenden Probenahme Mitte März 1991 konnte keine Beeinflussung des Quellwasser

mehr festgestellt werden.

Die Überwachung in der SB2 "Allmend" erfolgte mit 9 Probenahmekampagnen in den

eigens dafür errichteten sechs Piezometer-Bohrungen PBo1 bis PBo6. Bei der ersten

Probenahme nach Bohrbeginn wurde in allen BeobachtungssteIlen der Tracer aus der

Bohrspülung nachgewiesen. Die höchste Konzentration wurde in der PBo1, welche

sich direkt auf dem Bohrplatz befand, verzeichnet. Talabwärts war in den übrigen

Piezometern PBo2 - PBo6 eine rasche Verdünnung festzustellen. Der Grund für die

Beeinflussung des Grundwassers dürfte auf die Spülungsverluste vor dem Setzen des

Standrohres bei 57.7 m Teufe zurückzuführen sein. Ab Mai 1992 nahmen die festgestellten

Werte der Tracerkonzentration stetig ab, bis sie Anfang September 1992 nur

noch in zwei Piezometern festzustellen waren und Mitte November 1992 nur noch in

der auf dem BOhrplatz gelegenen PBo1. Eine weitere Kontaminierung des Grundwassers

hat also nicht mehr stattgefunden.

Zusammenfassend darf festgestellt werden, dass bei keiner der fünf beschriebenen

Wellenberg-Bohrungen eine massgebliche Beeinträchtigung des Quell- und Grundwasservorkommens

stattgefunden hat. Die dazu eingesetzen Schutzmassnahmen

hatten sich bewährt.


- 19 - NAGRA NTB 94-09

3 BOHRTECHNIK

3.1 Einleitung

In diesem Kapitel zur Bohrtechnik soll ein Überblick über die grundsätzlichen Aspekte,

die auf alle Bohrungen zutreffen, gegeben werden. Ausführlichere Angaben sind dann

jeweils in den Kapiteln der einzelnen Bohrung enthalten.

Für die Bohrungen war die Zielsetzung die umfassende Charakterisierung der Valanginien-Mergel

am Wellenberg hinsichtlich seiner geologischen und hydrogeologischen

Eignung als Wirtgestein und die geometrische Ausdehnung des Gesteinskörpers für

ein Endlager nachzuweisen.

Diese wissenschaftliche Zielsetzung der Sondierbohrungen stellte besondere Anforderungen

an ihre bohrtechnische Ausführung. So galt es nicht nur einen möglichst vollständigen

Kerngewinn zu erzielen, sondern auch für die Durchführung der geplanten

Test- und Messarbeiten in den Bohrungen die jeweils notwendigen Rahmenbedingungen

zu schaffen. Dazu zählten z.B. die Spülungsaustausche für Fluidlogging,

möglichst geringer und artmässig limitierter Einsatz von Spülungsmaterialien, zeitweilige

Klarwasserspülung und besondere Anforderungen bei der Zementation einzelner

Verrohrungen hinsichtlich zementierter und unzementierter Abschnitte.

Alle geologischen Prognosen für diesen Standort beruhten nur auf Kartierungen der

Oberfläche und waren daher mit grossen Unsicherheiten behaftet. Die jeweils geplanten

Bohr- und Verrohrungsabschnitte mussten daher vielfach den angetroffenen

Bedingungen angepasst werden.

Durch den Bau des Seelisberg-Tunnels und die Nagra-Sondierungen am Oberbauenstock

waren die hier zu untersuchenden Valanginien-Mergel in ihren Grundeigenschaften

bekannt. So musste in den feingeschichteten Tonmergeln mit wechselndem Tonund

Karbonatanteil mit mächtigen stark tektonisch beanspruchten Strecken und eingelagerten

Malmkalkschuppen gerechnet werden. Ausserdem waren die Valanginien­

Mergel als Methangas führendes Gestein bekannt.

Ebenfalls als potentiell gasführend war das helvetische Tertiär im Liegenden einzustufen,

so dass hierfür geeignete Sicherheitsmassnahmen zu treffen waren.

3.2 Organisatorische Aspekte

Für die Bohrungen SB4, SB3 und SB1 lagen die Ansatzpunkte frühzeitg fest. Die

notwendigen Baugesuche konnten zügig abgewickelt und die Ausführung dieser

Bohrungen angegangen werden. Die genaue Bohrlokation der SB6 wurde aufgrund

von Ergebnissen der geophysikalischen Messungen festgelegt, erst dann konnte das

definitive Baugesuch eingereicht werden. Für SB2 brachte die Kombination des Bohrplatzes

mit dem Installationsplatz vor dem geplanten Tunnelportal durch Einsprachen

Verzögerungen im Baubewilligungsverfahren mit sich.

Noch während der Ausschreibungs- und Evaluationsphase für die Vergabe der Bohrarbeiten

SB4, SB3 und SB1 zeigten die ersten Erkenntnisse aus den geophysikalischen

Messungen, dass die SB3 statt bis auf ca. 600 m auf ca. 1100 m abzuteufen


NAGRA NTB 94-09 - 20-

sein würde und auch SB1 u.U. die projektierten 1100 m deutlich überschreiten könnte.

Dies hatte dann direkten Einfluss bei der Vergabe der Bohrarbeiten, da die Auswahl

leistungsmässig geeigneter Bohrgeräte im Vordergrund stand. Die Bohrungen SB1,

SB3, und SB4 wurden an die Foralith AG (SG) vergeben. Die Bohrung SB6 wurde

durch Fehlmann Grundwasserbauten AG (BS) ausgeführt. Die Bohrung SB2 mit einer

Zielteufe von 1600 m wurde ebenfalls durch die Foralith AG ausgeführt, da zum einen

erhebliche logistische Vorteile damit verbunden waren, zum anderen ein Bohrgerät in

der geforderten Leistungsgrösse zur Verfügung gestellt werden konnte. Die Bohrung

SB4a mit einem vertikalen und einem mit 45 Grad geneigten Bohrloch wurde ebenfalls

wieder an die Foralith AG vergeben, die ein für diese Aufgabe speziell geeignetes

Bohrgerät besass.

3.3 Bohrverfahren

3.3.1 Einleitung

Das weitgehend kontinuierliche Kernen der Bohrungen stellte ein wesentliches

Element der wissenschaftlichen Untersuchungen dar. Als zeit- und kostengünstigstes

Kernbohrverfahren für Bohrungen dieser Grössenordnung kam daher fast ausschliesslich

das Seilkernen auf den insgesamt rund 6190 Kernbohrmetern zum Einsatz. Nur

kurze Anfangsabschnitte im Lockergestein wurden mit anderen Kernverfahren abgeteuft.

Für SB4, SB3 und SB1 war im Arbeitsprogramm vorgesehen, die Bohrungen bis auf

die Standrohrabschnitte im Lockergestein durchgehend zu kernen. Da sich jedoch

schon bei der SB4 zeigte, dass die Unterscheidung zwischen Lockergestein und

Rutschmasse an hand des beim Meisseln anfallenden Bohrguts nicht eindeutig war,

wurden die weiteren Bohrungen direkt kernend begonnen. Bei SB4a wurde auf das

Kernen der ersten Abschnitte aufgrund der Nähe zu SB4 verzichtet. Als reine Meisselbohrung

sind daher nur kurze Strecken am Wellenberg abgeteuft worden.

Der vom Seilkernsystem vorgegebene Bohrlochdurchmesser erforderte dann noch auf

insgesamt ca. 3680 m das Erweitern des Kernbohrlochs auf den für den Einbau der

Verrohrungen erforderlichen Durchmesser. Ebenfalls erweitert werden mussten die

letzen Bohrlochabschnitte auf 946 m Länge, um für geophysikalische Messungen den

ausreichenden Querschnitt zu erlangen.

Die Tabelle 1 zeigt eine Zusammenstellung von Kennwerten'" der Kernbohrarbeiten

zusammengefasst für alle Bohrungen, sowie die vollgebohrten Strecken.

3.3.2 Seilkernen

Das Seilkernen ist ein drehendes Spülbohrverfahren, bei dem aber zum Ziehen des

Kerns nicht das gesamte Gestänge wie beim konventionellen Kernbohren ausgebaut

werden muss, sondern nur das Innenkernrohr mit einem am Seil eingefahrenen

Fänger zutage geholt wird.

Teufen- und Zeitangaben und berechnete Durchschnittswerte sind in diesem Bericht weitgehend auf eine Dezimale

gerundet, die Aufsummierung von gerundeten Einzelwerten kann daher z.T. geringfügig von den Gesamtwerten

abweichen


- 21 - NAGRA NTB 94-09

Tabelle 1:

Kernbohrübersicht

SB1 SB2 SB3 SB4 SB6 SB4a/v SB4a/s Total

Endteufe 1670.3 1870.4 1546.7 757.6 430.6 735.0 858.2 7868.8 m

Kernbohrstrecke 1655.7 1867.4 1535.2 704.2 1378.3 249.4 663.7 683.6 6190.2 m

Kernbohrzeit 1816.9 1651.4 1647.3 648.3 464.8 22.3 829.5 873.8 6251.0 h

Kernlänge 1624.0 1859.7 1468.7 665.7 349.1 46.4 655.6 676.4 6013.6 m

Kerngewinn 98.1 99.6 95.7 94.5 92.3 93.9 98.8 98.9 97.2 %

Kernbohrfortschritt 0.9 1.1 0.9 1.1 0.8 2.2 0.8 0.8 1.0 m/h

Anzahl Kernmärsche 534 651 682 206 406 37 164 133 2516

Du rchsch n ittl iche 3.1 2.9 2.3 3.4 0.4 1.3 4.0 5.1 2.5 m

Kernmarschlänge

Vollbohrstrecke 11.5 0.0 9.0 51.1 0.2 69.1 172.0 m

Bohrbeginn ab Teufe 3.1 3.0 2.5 2.4 2.7 2.2 2.6 m

1 Seilkernen 2 Hammerkernen

Neben dem dadurch gewonnenen enormen Zeitvorteil beim Kernziehen wird ausserdem

das Bohrloch weniger beansprucht, da das Bohrgestänge seltener aus- und

eingebaut werden muss. Da das Kernziehen weniger aufwendig ist, kann bei dieser

Technik auch zur Optimierung des Kerngewinns mit extrem kurzen Kernmärschen

gearbeitet werden, ohne allzugrossen Zeitverlust dadurch hinnehmen zu müssen. In

den Lockergesteinsabschnitten der Bohrungen wurden daher vielfach Kernmarschlängen

von weniger als 1 m gebohrt, um den Kerngewinn entsprechend steigern zu

können.

Für die Wellenberg-Bohrungen wurden vier verschiedene Seilkernsysteme verwendet,

die Typen 5 1/2" GWSK, 4 1/2" GWSK und 3 1/2" GWSK der Bohrgesellschaft Rhein­

Ruhr und das System SK6L von Diamond Board/Craelius.

Alle vier Typen sind Doppelkernrohrsysteme, die z.T. auch als Dreifachkernrohr eingesetzt

wurden. Die verwendeten Kernbohrkronen richteten sich nach den Gebirgsverhältnissen.

Eingesetzt wurden bis auf wenige Hartmetallkronen (im Lockergestein)

oberflächenbesetzte Diamantkronen und zwei BallaSet Kronen. Die 6 1/4" Kronen

waren, abhängig von den Gebirgsbedingungen, mit etwa 100 bis 137 Karat besetzt bei

Steingrössen von 4 - 6 bzw. 12 - 15 Steinen/Karat. Das Lippenprofil der Kronen war

jeweils vollrund. Zum Teil wurden die Kronen mit Face-Discarge, d.h. mit Spüllöchern

in der Lippe in der Moräne und der Rutschmasse eingesetzt, um einen besseren

Schutz gegen das Auspülen weicher Kernteile zu erreichen.

Der Einsatz dieser Technik hat sich am Wellenberg bestens bewährt. Sowohl hinsichtlich

des Kerngewinns als auch in der Kernqualität wurden hervorragende Ergebnisse

erzielt. Über die gesamten 6140.8 Seilkernmeter konnte ein Kerngewinn von 97.2%

erzielt werden.

Die Bohr- und Kerndurchmesser* der Systeme sind in Tabelle 2 zusammengestellt.

Die in der Erdöl-/Erdgasindustrie übliche Bemassung von Durchmessern in Zoll(") wird auch in diesem Bericht

weitgehend beibehalten. Die Seilkernsysteme stammen aber hauptsächlich aus dem Bergbau und werden daher mit

metrischen Angaben bezeichnet. Die hier fett unterlegten Werte entsprechen der üblichen Standardbezeichnung.

(Umrechnung: 1" = 25.4 mm)


NAGRA NTB 94-09 - 22-

Tabelle 2:

Seilkernsysteme

51/2" GWSK 41/2" GWSK 31/2" GWSK SK6L

Kernrohr 2-fach 3-fach 3-fach 2-fach 2-fach

Bohrdurchmesser 159 mm 159 mm 123mm 96mm 146mm

61/4" 61/4 11 4 7/8" 3 3/4 11 5 3/4"

Kerndurchmesser 101 mm 94mm 74 57mm 102mm

4 11 3 11/16" 2 7/8" 2 1/4" 4"

3.3.3 Hammerkernen

Das Kernbohren mit druckluftbetriebenem Imloch-Hammer bietet grosse Vorteile beim

Kernen im Lockermaterial, da der Kern durch das Bohrverfahren nicht ausgewaschen

werden kann. Das Einfach- oder Doppelkernrohr mit entsprechender Schneidlippe wird

durch einen darüber angeordneten Drucklufthammer in die Formation hineingeschlagen,

der Kern selbst kommt mit einer Bohrspülung nicht in Berührung. Eingesetzt

wurde diese Technik im ersten Abschnitt der SB6.

Die Einsetzbarkeit dieses Verfahrens ist aber bei Wasserzuflüssen und zu Nachfall

neigenden Bohrlöchern stark eingeschränkt. Bei zu starkem Wasserzulauf muss das

Loch jeweils erst wieder ausgeblasen werden, bevor der Hammer volle Schlagleistung

erbringt, bzw. bei grösseren Tiefen wird der hydrostatische Druck gegenüber dem

Pressluftdruck zu gross. Zum Kernziehen muss das Gestänge jeweils ausgebaut

werden, sodass nachgefallenes Material erst überkernt werden muss und das Kernrohr

zusätzlich füllt.

3.3.4 Meisselbohren

Der Standrohrabschnitt in SB4 und Abschnitte der SB4a wurden weitgehend ohne zu

Kernen mit Meisseln gebohrt. Ausserdem wurden in SB1 bzw. SB3 zwei Strecken von

10m bzw. 9 m gemeisselt, die durch Teufenfehler jeweils beim Aufbohren des Rohrschuhs

zugebohrt worden waren.

Mehrmals bohrte man einige Dezimeter lange Abschnitte mit Rollenmeisseln bzw.

Fräsen, um die Bohrlochsohle von Metallbandresten nach Packertesten zu säubern,

bevor wieder mit einer Kernkrone weitergearbeitet werden konnte.

Ansonsten wurden Rollenmeissel nur zum Erweitern und/oder Nachbohren der Kernbohrstrecken

sowie zum Aufbohren von Rohrschuhbereichen nach dem Zementieren

eingesetzt.

3.3.5 Tubex-Bohren

Das Tubex-Bohrverfahren 1 ist ein druckluftbetriebenes Hammerbohrverfahren, bei

dem der Hammer das Bohrloch meisselt und gleichzeitig eine Verrohrung nachzieht.

1 Tubex ist Markennahme der Fa. Sandvik Rock Tools, von anderen Firmen werden praktisch gleiche

Systeme unter Namen wie z.B. Stratex- oder Odex-Verfahren angeboten.


- 23- NAGRA NTB 94-09

Wesentliches Merkmal ist der exzentrisch über dem Meissel angeordnete Räumer, der

bei Rechtsdrehung des Hammers ausklappt und das Bohrloch für das Nachziehen der

Verrohrung erweitert. Durch Linksdrehung wird der Räumer eingeklappt, sodass der

Hammer mit Meissel am Hammergestänge wieder ausgebaut werden kann.

3.3.6 Erweitern

Der Kernbohrdurchmesser von 6 1/4" bzw. 146 mm musste für den Einbau von

Verrohrungen - mit Ausnahme der 5" Rohre - jeweils auf entsprechende Durchmesser

aufgeweitet werden. Ein Erweitern wurde ebenfalls für die 96 mm Bohrlochabschnitte

erforderlich, da dieser Durchmesser für die FMS-Messung zu gering war.

In SB6 musste für den Einbau der Hilfsverrohrungen und für geophysikalische

Messungen streckenweise erweitert werden.

Als Werkzeuge wurden für die Erweiterungsarbeiten verschiedene Rollen-

Diamantbohrwerkzeuge eingesetzt.

und

Normalerweise wurden Standardrollenmeissel für das Erweitern des Kernbohrlochs auf

den erforderlichen Querschnitt zum Verrohren verwendet. Um sicherzustellen, dass

beim Erweitern das Kernbohrloch nicht verlassen wird, wurden aber in SB2 weitgehend

spezielle Erweiterungswerkzeuge angewendet, die durch einen Pilotmeissel im Kernbohrloch

geführt werden. Es wurden auf einem Abschnitt Rollenbohrwerkzeuge eingesetzt,

auf einem zweiten später dann ein Diamantwerkzeug. Dieses Diamantwerkzeug

konnte ebenfalls für SB4a genutzt werden.

Zum Erweitern der 96 mm Kernstrecken wurden spezielle Kernbohrkronen eingesetzt,

deren Schneidlippengeometrie modifiziert und auf den erforderlichen Durchmesser

verbreitert war, bzw. in SB1 weitgehend Hartmetallfräsen.

3.4 Bohrgeräte

Für das Abteufen von Bohrungen in dieser Grössenordnung im Seilkernverfahren -

bezogen auf Teufe und Durchmesser - sind hydraulische Anlagen mit Kraftdrehkopf

besonders gut geeignet. Die eingesetzten Geräte waren die Typen B5R, B8F, B3A und

B12 des Herstellers Wirth (D - Erkelenz).

Die technischen Daten der einzelnen Bohrgeräte und die zugehörigen Komponenten -

Spülpumpen, Tankanlagen etc. - sind in Beilage 3.1 "Bohrgerätedaten" aufgelistet.

Aus Lärmschutzgründen wurden auf SB1 und SB2 ein elektrischer Netzanschuss

genutzt, um die Bohrgeräte über elektrohydraulische Aggregate anzutreiben. Ein

Umstellen auf dieselhydraulischen Antrieb bei Stromausfall war aber möglich. Die

Antriebsdieselmotoren an den anderen BOhrgeräten waren schallgedämmt oder

wurden noch durch zusätzliche Schallschutzmassnahmen abgeschirmt.

Zusätzlich notwendige Lärmschutzmassnahmen sind in den jeweiligen Kapiteln im

Detail erläutert.


NAGRA NTB 94-09

3.5 Verrohrungen

3.5.1 Permanente Verrohrungen

Für die Verrohrungen wurden weitgehend in der Eröl-/Erdgasindustrie übliche Grössen

in der Abstufung 13 3/8 11 , 9 5/8 11 , 7 11 , 5 1/2" und 5" mit Gewindeverbindern benutzt.

Damit konnten für die Zementationen geeignete Ringraumverhältnisse geschaffen

werden. Ausserdem war Standardverrohrungsequipment einsetzbar. Gleichzeitig

konnte der noch vorhandene Rohrbestand aus dem Kristallinbohrprogramm aufgebraucht

werden. Die 5 11

Verrohrungen waren z.T. nur als Reserve geplant, wurden aber

- ausgenommen SB6 - auch eingebaut. Die vorgesehenen Absetzteufen für die

Verrohrungen mussten naturgemäss den angetroffenen geologischen Bedingungen

angepasst werden, vielfach konnte man die geplanten Werte deutlich überschreiten.

Einen Sonderfall bildete SB4a1s, da bei dem Einsatz des Tubex-Verfahrens Rohre

nach DIN-Richtlinien mit Schweissverbindung eingesetzt werden mussten.

Im Hinblick auf die zu installierenden Langzeitbeobachtungssysteme war mehrfach

zusätzliches Equipment wie External-Casing-Packer, Zementierstufen und Linksverbinder

in die Verrohrungen einzubauen.

3.5.2 Hilfsverrohrungen

Systembedingt sind beim Seilkernen nur geringe Spülraten nötig und möglich. Um

einen ausreichenden Bohrkleinaustrag sicherzustellen, muss der Ringraum im verrohrten

und offenen Bohrloch möglichst gleich sein, um konstante Aufstiegsgeschwindigkeiten

zu erhalten. Es ist daher in den grösser verrohrten Abschnitten erforderlich, eine

zusätzliche Hilfsverrohrung temporär einzubauen, die auf den Kernbohrdurchmesser

abgestimmt ist. Diese Hilfsverrohrungen werden normalerweise mit Linksgewinde

eingesetzt, um ein Entschrauben der Rohre durch den rechtsdrehenden Bohrstrang zu

vermeiden. Wesentliche Schwierigkeiten mit einer Hilfsverrohrung traten nur in SB2

auf.

Bei Bohrarbeiten in unkonsolidiertem Material werden Hilfsverrohrungen auch zur

temporären Sicherung des offenen Bohrlochs eingesetzt, indem sie mit einer Rohrschuhkrone

bestückt etappenweise zur Bohrlochsohle hin eingebohrt werden. Dieses

Vorgehen war am Wellenberg in SB6 erforderlich.

3.6 Preventeranlagen

Da die Bohrungen in potentiell gasführendem Gestein abzuteufen waren und auch

eine Ansammlung von Gas in geklüfteten Mergelpartien oder eingelagerten

Kalkschuppen möglich war, musste man entsprechende Sicherheitsvorkehrungen

vorsehen, die sich an den Vorschriften der deutschen Tiefbohrverordnungen orientierten.

Auf das Standrohr wurde jeweils ein Ringpreventer während der Kernphase installiert,

der an Manifold, Gasabscheider und Fackel angeschlossen war.

Auf die Ankerrohrtouren wurden dann Doppelbacken- und Ringpreventer aufgebaut,

um allfällige Drucksituationen sicher beherrschen zu können. Sie waren ebenfalls an

Manifold, Gasabscheider und Fackel angeschlossen.


- 25- NAGRA NTB 94-09

3.7 Zementationen

Alle permanenten Verrohrungen wurden nach ihrem Einbau im Bohrloch einzementiert.

Die Zementationen mussten z.T. als Zweistufen-Zementation ausgeführt werden, um

für die Langzeitbeobachtung spezielle Erfordernisse zu erfüllen. Ausgehend von den

früheren Nagra-Bohrungen wurde auch hier weitgehend PCHS Sulfacem-Zement

eingesetzt. Nachdem jedoch die 9 5/8 11

Rohrzementation der SB2 erhebliche Mängel

auswies, die u.a. zementbedingt entstanden waren, wurden in den weiteren Zementationen

mehrfach spezielle Tiefbohrzementmischungen eingesetzt, die in den Kontrollmessungen

bessere Zementationsqalitäten zeigten.

3.8 Bohrspülungen

Wie schon bei früheren Nagra-Bohrungen bestand auch hier der Konflikt zwischen

Bohrtechnik und Wissenschaft über die einzusetzende Bohrspülung. Aus wissenschaftlichen

Gründen sollte möglichst mit klarem Wasser gebohrt werden, um die

hydrochemischen Eigenschaften der Formationswässer so wenig wie möglich zu

verändern. Gleichzeitig sollte verhindert werden, dass durch einen Filterkuchen auf der

Bohrlochwand die Formationspermeabilität irreversibel reduziert würde.

Die bohrtechnischen Aufgaben einer Spülung wie

• Austrag des erbohrten Gesteins

• Kühlung des Bohrwerkzeugs

• Reduzierung von Reibung zwischen Bohrgestänge und Bohrloch

• Stützung der Bohrlochwand - Aufbau eines Filterkuchens zur Verringerung der

Wasserabgabe

• wichtiges Element zur Kontrolle von Zuflüssen

lassen sich mit Wasser jedoch nur in sehr begrenztem Umfang bzw. nicht erreichen.

Insbesondere die aus den Oberbauenstock-Bohrungen gewonnenen Erfahrungen

liessen erwarten, dass der Valanginienmergel hydratisierbare Tonanteile enthält, die

durch Wasseraufnahme sehr schnell instabil werden. Als Bohrspülung wurde daher

grundsätzlich eine Tonsüsswasser- Spülung eingesetzt, in drei kurzen Abschnitten

wurde jedoch auch mit Klarwasser gebohrt.

Die Spülungsüberwachung und -konditionierung wurde jeweils durch Servicefirmen

ausgeführt.

Der Spülung wurden z.T. mehrere Tracer zugesetzt, um bei der Wasserprobennahme

während Pumpversuchen den darin enthaltenen Spülungsanteil abschätzen zu

können.

3.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Die verwendete Ton-Süsswasser-Spülung wurde möglichst nur mit Bentonit und

Zugabe von Polymeren bzw. Zellulosederivaten angemischt und in ihren rheologischen

Eigenschaften auf die Bohrlochbedingungen (Kernen, Erweitern) eingestellt.


NAGRA NTB 94-09 - 26 -

Schwerspat wurde zeitweise zugesetzt, um durch das erhöhte Spülungsgewicht

Zuflüsse zu unterdrücken bzw. die Bohrlochstabilität zu verbessern. Ein Reibungsminderer

wurde teilweise notwendig, um die Gestängedrehmomente zu reduzieren.

Zur Feststoffkontrolle waren die Bohranlagen standardmässig mit Schüttelsieben, teilweise

auch Mudcleanern ausgerüstet. Zusätzlich wurden teilweise an den Bohrungen

Zentrifugen (Flottweg Z-34) installiert, die beim Kernen zur Spülungsaufbereitung

eingesetzt, aber insbesondere auch zur Spülungsentsorgung genutzt wurden.

3.8.2 Klarwasser-Spülung

Die Klarwasserstrecken waren in SB4 der letzte Bohrlochabschnitt mit 54 m, in SB3

100 m unterhalb des 7 11 Rohrschuhs und in SB1 153 m unterhalb des 9 5/8 11 Rohrschuhs.

Die kurze Strecke in SB4 konnte ohne Schwierigkeiten abgebohrt werden. In den

beiden anderen Bohrungen führte die fehlende Schmierwirkung der Spülung zu kräftigen

Vibrationen im Bohrgestänge und stark erhöhtem Verschleiss an Bohrgestänge

und Bohrwerkzeugen, sodass in SB1 das Bohren mit Wasser vorzeitig abgebrochen

werden. musste.

Als Fazit aus dem Vergleich der in Klarwasserstrecken ausgeführten Testarbeiten zu

den übrigen Bohrlochbereichen lässt sich feststellen, dass keine signifikanten Unterschiede

in den Ergebnissen des Packertestens und des Fluidloggings feststellbar

waren. Da sich in diesen Bohrlochabschnitten das Kaliber jedoch deutlich verschlechterte,

waren die Randbedingungen für das Fluidlogging und die Packerteste eher

negativ beeinflusst. Die Aussagekraft der hydrochemischen Wasseranalysen wurde

jedoch besser, da die Spülungsmaterialien durch Ionenaustauschvorgänge diese

Untersuchungen beeinflussten.

3.8.3 Spülungsentsorgung

Anfangs war vorgesehen, Altspülung mit der Zentrifuge auf dem Bohrplatz weitgehend

von ihren Feststoffen zu befreien, die Flüssigphase in einen Stapeltank in der ARA

Stans zu bringen und dort dosiert der ARA zuzusetzen. Die Feststoffe sollten zusammen

mit dem Bohrklein in eine Inertstoffdeponie gebracht werden.

Es zeigte sich jedoch, dass der Abscheidegrad der Zentrifuge ungenügend war,

sodass eine Entsorgung über die ARA Stans nur in beschränktem Mass weiterhin

möglich war. Nachdem einige Male Spülung direkt in die Inertstoffdeponie gebracht

werden konnte, musste anschliessend die Altspülung in Stapeltanks (aufgestellt bei

Fa. Niederberger, Dallenwil und Fa. Christen, Wolfenschiessen) zwischengelagert

werden. Eine mobile Zentrifuge mit Flockstation wurde versuchsweise eingesetzt und

konnte die Spülung so gut trennen, dass das Zentrat in die Kanalisation eingeleitet

werden konnte. Die Feststoffe kamen stichfest in die Deponie. Damit konnten diese

zwischengelagerten Spülungsvolumina entsorgt werden.

An der Bohrung SB1 wurden daraufhin für die Spülungsentsorgung zusätzlich zur

Zentrifuge ein Stapeltank mit Rührwerk und eine Flockmitteldosierung aufgebaut. Die

Altspülung wurde - nach der entsprechenden pH-Wert Einstellung durch Säurezugabe


- 27- NAGRA NTB 94-09

- mit Flockmittel behandelt und zentrifugiert. Das dann klare oder z.T. leicht trübe

Wasser konnte in die Kanalisation abgegeben werden. Die ausgeworfenen Feststofte

wurden in die Inertstoffdeponie gebracht.

Als diese Entsorgung aufgrund des langanhaltenden Frostes im Winter 92/93 nicht

mehr möglich war und gleichzeitg mit Ende der SB6 grössere Spülungsmengen zu

entsorgen waren, wurde erneut die mobile Anlage eingesetzt, diesmal auf dem bereits

fertiggestellten Platz der SB2. Für SB2 erfolgte die Entsorgung wieder analog SB1 mit

der Bohrplatzzentrifuge und Flockmitteldosierung.

Für SB4a wurden auf dem noch bestehenden Bohrplatz SB2 Stapeltanks aufgestellt,

in denen die Altspülung zwischengelagert und mehrmals über mobile Zentrifugenanlagen

entsprechend aufgearbeitet.

Diese Spülungsentsorgung wurde ebenfalls durch den Spülungsservice betreut.

3.9 Mess- und Testarbeiten

Wie an den Untersuchungszielen erkennbar ist, war in den Bohrungen ein umfangreiches

wissenschaftliche Mess- und Testprogramm notwendig, das auch direkten

Einfluss auf den Ablauf der Bohrarbeiten nahm. Soweit diese Mess- und Testarbeiten

bohrtechnisch relevant waren, sind sie in diesem Bericht ebenfalls erläutert. Ausführliche

Informationen zu diesen wissenschaftlichen Untersuchungen sind in den jeweiligen

Fachberichten enthalten.

3.9.1 Packertests

Zur hydraulischen Charakterisierung des Bohrlochs und zur Gewinnung von Wasserproben

wurden insgesamt 168 Einzel- und Doppelpackertests ausgeführt, die vielfach

kurzfristig nach Kernbefund und/oder Spülungsbilanzmessungen angesetzt wurden.

Die Einfach- oder Doppelpackergarnituren wurden an Tubingsträngen eingebaut und

waren mit Drucksensoren ausgerüstet, die ein selektives Messen in den zwei bzw. drei

abgepackerten Intervallen ermöglichten. Zum Spannen der Packer und zur Übertragung

der Messdaten wurden aUS5en am Tubing zwei Druckleitungen (1/4" Edelstahlrohre)

und ein Kabel mitgeführt, die - mit Ausnahme von SB1 - in einem "Triple-Flatpac"

gemeinsam kunststoffummantelt kombiniert waren. Bei SB4a setzte man ein

Flatpac mit 3 Leitungen und einem Kabel ein. Die Leitungen wurden mit Stahlbändern

am Tubing fixiert. Teilweise verblieben beim Packerausbau solche Stahlbänder im

Bohrloch und führten zu Beschädigungen von Bohrkronen, bzw. machten zusätzliche

Roundtrips zum Säubern des Bohrloch notwendig.

In den Tubingstrang war zusätzlich jeweils ein Stator einer Moineau-Pumpe mit eingebaut.

Damit konnte eine Druckabsenkung in den Messintervallen entweder durch

Schwappen erfolgen oder für längere Förderphasen die Moineaupumpe benutzt

werden. Dazu wurde an 3/4" Pumpgestänge der Rotor eingebaut und von übertage

durch einen Hydraulikmotor angetrieben und auf diese Weise kontinuierlich gefördert.

In die Testintervalle wurde normalerweise vor dem Setzen der Packer getracertes

Wasser einzirkuliert.


NAGRA NTB 94-09 - 28-

Die Tests wurden je nach Anforderungen als slug injection oder -withdrawal, pulse

injection oder -withdrawal, constant rate-injection oder -withdrawal, constant-head

injection oder withdrawal und dazugehöriger recovery ausgeführt. Die online übertragenen

Druckdaten aus dem Testintervall ermöglichten es, abhängig von ersten Quick­

Look Interpretationen den Testverlauf umzugestalten, um ihn optimal an die gegebenen

Bohrlochparameter anzupassen.

3.9.2 Fluidlogging

Beim Fluidlogging wird durch wiederholte Temperatur- und Leitfähigkeitsmessungen

im Bohrloch die Veränderung dieser Werte teufen- und zeitabhängig gemessen, um so

Zufluss-Stellen qualitativ und quantitativ erfassen zu können. Da diese Messungen

durch die thixotropen Eigenschaften der Tonspülung stark verschlechtert werden,

wurde vor dem Logging die Spülung gegen getracertes Wasser ausgetauscht, sofern

es bohrtechnisch vertretbar war.

Bei den Messungen wurde teilweise durch eine gleichzeitig eingebaute Pumpe

(Grundfos oder Moineau) der Spiegel abgesenkt, um die Änderung der Zuflusscharakteristik

bei Druckabsenkung zu ermitteln.

3.9.3 Geophysikalische Messungen

Selbstverständlich gehörten umfangreiche geophysikalische Bohrlochmessungen vor

dem Verrohren und nach Erreichen der Endteufen zum Untersuchungsprogramm. Bei

Bedarf wurden aber auch zwischendurch einzelne Messungen vorgenommen. Die

FMS-Messung, u.a erforderlich zur Orientierung der Bohrkerne, machte jeweils ein

Erweitern des letzten Bohrlochabschnitts auf mindestens 104 mm erforderlich.

3.9.4 Bohrlochseisrnische Messungen

Mehrfach wurden Vertikal Seismik Profil (VSP)-Messungen ausgeführt, um für das

weitere Vorgehen in einer Bohrung Entscheidungshilfen zu erhalten, insbesondere die

Tiefenlage des Basisreflektors sollte so verifiziert werden. Dieses Messverfahren

ermöglicht, in Verbindung mit Sonic-Logs in den oberen Bohrlochabschnitten, die

seismischen Messungen zu kalibrieren und die Tiefenvorhersagen für erwartete

Reflektoren zu verbessern.

In SB1 wurde im Auftrag des Tiefengas-Konsortiums ein Walk-Away-VSP gemessen.

3.9.5 Dilatometermessungen

In den Bohrungen SB3, SB1 und SB4a/v wurden Dilatometermessung im Teufenbereich

des späteren Endlagerniveaus ausgeführt, um felsmechanische Kennwerte des

Mergels in-situ zu bestimmen. Dazu mussten die Bohrungen in dem Messintervall mit

dem für das Dilatometer geeigneten Durchmesser gebohrt werden. Eine 101 mm

Kernkrone mit dem 3 1/2" GWSK Kernrohr am kombinierten 3 1/2"- 5 1/2" GWSK

Strang wurde zum Vorbohren dieser Abschnitte eingesetzt, die nach den Messungen

mit der 6 1/4" Garnitur dann aufgebohrt wurden. Das Dilatometer wurde an einem


- 29- NAGRA NTB 94-09

Tubingstrang eingebaut. Aussen am Tubing führte man eine 1/4" Druckleitung und das

Messkabel mit, um das Dilatometer zu spannen und die Daten online zu erfassen.

3.9.6 Hydrofractests

Zur Ermittlung des Gebirgsspannungszustandes wurden Hydrofractests in SB3, SB1,

SB2 und SB4a1v gefahren. Mit einer Doppelpackergarnitur am Tubingstrang wurden

dazu ausgewählte Teufenintervalle eingeschlossen. Das Spannen der Packer und die

Übertragung der Messwerte erfolgte über aussen mitgeführte 1/4" Druckleitung und

Kabel. Durch Abdrücken des Intervalls wurden die verschiedenen Fracdrücke ermittelt.

FMS-Messungen vor und nach den Fractests ermöglichten die Orientierung der

erzeugten Risse.

3.9.7 Bohrlochverlaufsmessungen

Während der Bohrarbeiten wurde der Bohrlochverlauf regelmässig durch Single-Shotund

Multi-Shot-Messungen kontrolliert, um bei unerwarteten Verlaufsänderungen

notfalls reagieren zu können. Die endgültige Berechnung des Bohrlochverlaufs erfolgte

soweit wie möglich an hand der zusammen mit dem FMS gemessenen Neigungs- und

Richtungswerte. Der Verlauf vom letzten vorhandenen Messwert bis zur Endteufe

wurde extrapoliert und zur Berechnung der Abweichungsdaten auf Endteufe herangezogen.

Der Abstand zwischen Endteufe und letztem Messpunkt betrug maximal 35.2 m

(SB3), z.T. nur wenige Meter.

3.9.8 Temperatur-Angleichsmessungen

Die in SB4a1v und SB4a1s angetroffenen hydrogeologischen Verhältnisse verlangten

einen sicheren Nachweis, dass die Rohrzementationen in der Rutschmasse den

subartesischen Aquifer sicher gegen de artesischen Aquifer abdichten. Als spezielle

Überprüfungen erfolgten Temperatur-Angleichsmessungen. Dabei wurde ein kontinuierliches

Temperaturprofil in der Bohrung gemessen, das durch Warmwasserzirkulation

angehoben wurde. Aus der zeitabhängigen Änderung des Profils in der Aufheizund

Abkühlphase sind Rückrechnungen auf einen Wasserfluss (= Wärmetransport)

hinter der Verrohrung möglich.

3.10 Spezielle Arbeiten

Hier werden kurz einige Besonderheiten einzelner Bohrungen aufgeführt, die jeweils

im Kapitel der einzelnen Bohrung ausführlich beschrieben sind.

Die 9 5/8" Rohrzementation SB2 war aufgrund einer Kombination mehrer ungünstiger

Umstände misslungen und musste saniert werden. Dazu erfolgten 5 Nachzementationen,

mit denen durch 3 Perforationen der undichte Ringraum nachträglich verschlossen

werden konnte.

In der Bohrung SB3 musste das 6 1/4" Bohrloch für die Zementation der 5" Rohre auf

zwei Strecken durch Unterschneiden auf 8 1/2" vergrässert werden, da für die Langzeitbeobachtung

spezielle Anforderungen an die Zementation gestellt wurden.


NAGRA NTB 94-09 - 30-

Neben mehreren kleinen Fangarbeiten, die nur geringen Zeit- und Materialaufwand

erforderten, waren zwei umfangreiche Fangoperationen zu verzeichnen.

In SB1 fiel beim Einbau der 105 mm Eweiterungsgarnitur der 3 1/2" GWSK-Strang

durch einen Schaden an der Abfangvorrichtung durch. Es dauerte 8 Tage, bis die

notwendige Fangarbeit und ihre Folgeprobleme abgeschlossen werden konnten.

Für SB2 erforderte die Sanierung der in die 9 5/8" Verrohrung eingebauten und gebrochenen

7" Hilfsverrohrung fast zwei Wochen, bevor der Normalbetrieb wieder aufgenommen

werden konnte.

Das Durchbohren der Basis der Rutschmasse führte in beiden Bohrlöchern der SB4a

zu grossen Schwierigkeiten, da hier beide Male ein mit mehr als 8 bar gespannter

Aquifer bei geringer Tiefe angetroffen wurde. In SB4a/v zwar nur mit mässigen

Zulaufraten, aber bei extrem instabilem Bohrloch, in SB4a/s mit Zulaufraten von

4001/min.

3.11 Zeitaufteilung

Die Aufschlüsselung der Bohrungszeit in Prozentanteilen auf die einzelnen Tätigkeitsfelder,

dargestellt für alle Bohrungen im Überblick (Beilage 3.2), zeigt deutlich, dass

bei allen Bohrungen der Hauptanteil von den Kernbohrarbeiten und den hydraulischen

Testen in Anspruch genommen wurde.


- 31 - NAGRA NTB 94-09

4 SONDIERBOHRUNG SB4

4.1 Einleitung

Die Bohrung ist mit einer Neigung von 20 0 aus der Vertikalen nach Azimut 150 0

geplant worden, um die geologischen Verhältnisse südlich der potentiellen Endlagerzone

abzuklären und möglichst auch die Deckengrenze zu erreichen. Erst nach Bohrbeginn

zeigte sich, dass beim Bau des Bohrkellers und der Bohranlagenfundamente

die vorgegebene Richtung nicht eingehalten worden war. Die Ausrichtung des Bohrgerätes

nach den Fundamenten hatte daher einen Ansatzazimut von ca. 135 0

zur Folge.

Der Antransport von Bohrgerät und Ausrüstung begann am 23. April 1990. Da jedoch

die Arbeitsbewilligungen für das ausländische Personal noch nicht erteilt waren, wurde

nur das Entladen der Fahrzeuge bis zum 27. April 1990 gestattet, die Installationsarbeiten

mussten bis zur Erteilung der Arbeitsbewilligungen ausgesetzt werden. Diese

lagen am 8. Mai 1990 vor, so dass der Aufbau ab 10. Mai beginnen konnte und am 15.

Mai 1990, 7.00 Uhr die Bohrarbeiten am Standort Wellenberg aufgenommen wurden.

Danach lief der Bohrbetrieb im durchgehenden 24-Stunden Schichtbetrieb und die

Bohrung erreichte 757.6 m Endteufe am 24. August 1990.

Besondere Schwierigkeiten für die Bohrarbeiten bereitete nur die geringe Bohrlochstabilität

im Gehängeschutt und der oberen Rutschmasse.

Generell brachten aber die beengten Platzverhältnisse einen erheblichen Arbeitsaufwand

mit sich, da der Transport von Rohren, Bohrgestänge und Tubing auf das Rohrlager

sehr zeitraubend und z.T. nur von Hand möglich war. Ausserdem mussten die

Tubingstränge nach den Testarbeiten und vor der Aufnahme der Bohrarbeiten jeweils

wieder vom Rohrlager abgeräumt werden.

Nach Einbau des Langzeitbeobachtungssystems wurde das Bohrgerät am 16. September

1990 für den Umbau zur Bohrung SB3 freigegeben.

4.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema

Die Sondierbohrung SB4 sollte den Bereich südlich der Endlagerzone und möglichst

auch den Bereich der Deckenüberschiebung von Drusberg- und Axendecke erbohren.

Es wurde das geologische Profil gemäss Tabelle 3 erwartet.

Tabelle 3:

bis

Geologisches Profil SB4 (Planung)

Formation

20 m Moräne

220 m Rutschmasse von Altzellen

450 m Valanginien-Mergel evtl. mit Kalkschuppen

500 m Helv. Tertiär, Altdorfer Sandst. oder Kalke der he Iv. Decken


NAGRA NTB 94-09 - 32-

Vorgesehenes Bohrungsschema war daher It. Tabelle 4:

Tabelle 4:

Bohrungsschema SB4 (Planung)

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser

25 m 12 1/4" 95/8"

220 m 81/2" 7"

450 m 61/4" 5"

500 m ca.4" --

Das 9 5/8" Standrohr sollte im Top Rutschmasse, die TI Verrohrung im Top Mergel

abgesetzt werden, die 5" Verrohrung war als Reserve bei ca. 450 meingeplant.

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 5 gezeigt.

Tabelle 5:

bis

Geologisches Profil SB4 (angetroffen)

Formation

51.4 m Gehängeschutt

116.6 m Rutschmasse

335.3 m Palfris-Formation

362.9 m Vitznau-Mergel

547.0 m Schimberg-Schiefer

637.1 m Globigerinenmergel

644.0 m Melange

708.9 m Palfris-Formation

715.4 m Melange

757.6 m Globigerinenmergel

Die 9 5/8" Verrohrung wurde daher bei 58.2 mund 7" Verrohrung bei 144.2 m nach

geologischem Befund abgesetzt. Die 5" Verrohrung bei 701.8 m wurde aus technischen

Gründen und im Hinblick auf den Einbau des Langzeitbeobachtungssytems

erforderlich. Das geologische Profil ist in Beilage 4.1 * enthalten.

4.3 Technische Daten der Bohrung

Abgesehen von der 12 1/4" Standrohrbohrung als Meisselstrecke sollte die Bohrung im

Seilkernverfahren abgeteuft werden. Dementsprechend war in der Planung ab 25 m

bis ca. 450 m das 5 1/2" GWSK-Seilkerngestänge, Bohrdurchmesser 6 1/4" und von

450 m bis Endteufe der Typ 3 1/2" GWSK, Bohrdurchmesser 96 mm vorgesehen.

Tatsächlich konnte bis 703.5 m mit dem 5 1/2" GWSK Seilkerngestänge und einem

Bohrdurchmesser von 6 1/4" gearbeitet werden. Dies brachte das Bohrgerät nahe an

seine Leistungsgrenze hinsichtlich des Drehmoments. Nach Einbau der 5" Verrohrung

wurde mit dem 3 1/2" GWSK Kernbohrstrang weitergearbeitet.

Grundsätzlich wurde in den Beilagen tür alle Darstellungen möglichst die gleiche Skalierung bei allen Bohrungen

benutzt, um so die optische Vergleichbarkeit zwischen den Bohrungen zu verbessern.


- 33- NAGRA NTB 94-09

Die folgende Tabelle 6 gibt eine Übersicht über wesentliche Bohrungsdaten:

Tabelle 6:

Bohrungsdaten SB4

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

Erster Bohrtag

Letzter Bohrtag

Beginn Abbau

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweichung

nach Azimut

Verrohrung

9 5/8" Standrohrtour

7" Ankerrohrtour

5" Endverrohrung

673269.30

192 107.60

958.30 m

Wirth B5-R

15.05.1990

24.08.1990

16.09.1990

757.6 m

733.5 m

185.6 m

123 0

bis 58.2 m

bis 144.2 m

bis 701.8 m

Das schematische Bohrlochbild mit wichtigen Daten ist in Beilage 4.1 gezeigt.

4.4 Chronologie der Bohrung

Alle wesentlichen Arbeitsabschnitte sind in der folgenden Chronologie aufgeführt, der

zeitliche Ablauf der Bohrung ist im Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 4.1 bildlich dargestellt.

4.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.4 - 60.3 m

10.05.1990 Beginn Aufbau

15.05.1990 - 16.05.1990 Meisselbohrung 12 1/4",2.4 - 38.4 m

17.05.1990 Kernbohrung 6 1/4", 38.4 - 43.4 m

17.05.1990 - 18.05.1990 Einbau 12 1/4" RM (Rollenmeissel), Spülungsarbeiten,

Erweiterung bis 43.4 m, Meisselbohrung 12 1/4",43.4-

58.4 m

19.05.1990

Kernbohrung 6 1/4", 58.4 - 60.3 m

19.05.1990

Roundtrip mit 12 1/4" RM

19.05.1990 - 20.05.1990 Einbau und Zementation 9 5/8" Rohre

20.05.1990 - 22.05.1990 Zementerhärtung

22.05.1990 Einbau 8 1/2" RM, Zementkopf bei 51 m, Zement

aufbohren,


NAGRA NT8 94-09

- 34-

22.05.1990

23.05.1990

Einbau TI Hilfsverrohrung, Preventer-Montage

Spülungsaustausch

4.4.2 Bohrlochabschnitt von 60.3 - 151.4 m

23.05.1990 - 01.06.1990 Kernbohrung 6 1/4", 60.3 - 151.4 m

01.06.1990

Abbau Preventer, Ausbau 7" Hilfsverrohrung

02.06.1990

Nachbohren mit 6 1/8" RM, Spülung beschwert

02.06.1990

Geophysikalische Messung o. E.

02.06.1990

Nachbohren mit 6 1/4" RM

03.06.1990

Geophysikalische Messung, OLL, SP, GR, MSFL

03.06.1990

Nachbohren mit 6 1/4" RM

03.06.1990

Geophysikalische Messung, SOT-AS, AMS, FMS, 8GT,

LDT, CNT, NGT

04.06.1990 - 05.06.1990 Hydraulischer Test RM1

05.06.1990 - 06.06.1990 Erweiterung auf 8 1/2" mit RM bis 151.4 m

06.06.1990

Kaliberlog

06.06.1990

Nachbohren mit 8 1/2" RM, Reparatur 85 Hydraulik, Fortsetzung

Nachbohren

07.06.1990

Einbau und Zementation 7'1 Rohre,

07.06.1990 - 10.06.1990 Zementerhärtung, Preventer Montage

10.06.1990 Einbau 6 1/4" RM, Zementkopf bei 132 m, Aufbohren

Rohrschuh, Ausbau RM

4.4.3 Bohrlochabschnitt von 151.4 - 703.5 m

10.06.1990 Kernbohrung 61/4",151.4 -151.9 m

10.06.1990 Spülungsaustausch, Tankanlage gereinigt

11.06.1990 - 14.06.1990 Kernbohrung 6 1/4", 151.9 - 204.0 m

14.06.1990 - 16.06.1990 Fluid-Logging, Hydraulischer Test VM1

16.06.1990 Kernbohrung 6 1/4",204.0 - 219.6 m

16.06.1990 - 20.06.1990 Hydraulischer Test VM2, VM3

20.06.1990 - 28.06.1990 Kernbohrung 6 1/4", 219.6 - 398.5 m

29.06.1990 - 14.07.1990 Hydraulischer Test VM4, VM5, VM6, VM7, VM8, VM9,

VM10

14.07.1990 - 23.07.1990 Kernbohrung 6 1/4", 398.5 - 570.9 m

23.07.1990 - 30.07.1990 Hydraulischer Test T1, T2

30.07.1990 Roundtrip


- 35- NAGRA NTB 94-09

30.07.1990 - 02.08.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, BGT, SOT-AS, AMS, LOT, CNT, NGT, CET, CCL,

VSP,OVSP

02.08.1990 - 09.08.1990 Kernbohrung 6 1/4", 570.9 - 703.5 m

10.08.1990 - 14.08.1990 Hydraulischer Test VM11, VT1

14.08.1990 - 16.08.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, BGT, AMS, SOT-AS, NGT, LOT, CNT, SABIS

16.08.1990

Roundtrip

16.08.1990

Abbau BOP, 5" Rohre umlagern, Gestängeabtransport

17.08.1990 - 18.08.1990 Einbau 5" Rohre, Zementation 1. Stufe, Perforation, mit

10 Schuss 504.2 - 505.0 m, Zementation 2. Stufe

18.08.1990 - 20.08.1990 Zementerhärtung, Aufbau BOP

20.08.1990 - 21.08.1990 Einbau 4 1/8 11 RM, Aufbohren Rohrschuh , Spülungsaustausch

auf Klarwasser, Ausbau RM

4.4.4 Bohrlochabschnitt von 703.5 - 757.6 m

21.08.1990 - 24.08.1990 Kernbohrung 96 mm, 703.5 - 757.6 m

25.08.1990 - 26.08.1990 Hydraulischer Test o.E.

26.08.1990 Einbau 5" Scraper bis 703.5, Ausbau

27.08.1990 Roundtrip

27.08.1990 - 04.09.1990 Hydraulischer Test VM12, T3, CV1

04.09.1990 - 05.09.1990 Erweiterung auf 104.8 mm

05.09.1990 - 07.09.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, FMS, BGT,

BHC, NGT, AMS, LOT, CNT CET, CCL, OVSP

07.09.1990

Perforationen für LZB: 162.1 - 168.1 m 80 Schuss,

515.0 - 518.0 m 40 Schuss, 552.0 - 555.0 m 40 Schuss

07.09.1990

08.09.1990

08.09.1990

Scrapermarsch bis 703.5 m

Roundtrip

Einbau Packer zum Spülen des Intervalls 515 - 555 m

09.09.1990 - 15.09.1990 Vorbereitungen und Einbau LZB, Setzen der Packer

16.09.1990

16.09.1990

Schwappen im Zentraltübing

Beginn Abbau


NAGRA NTB 94-09 - 36-

4.5 Bohrvorgang

4.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.4 - 60.3 m

4.5.1.1 Meisseln 12 1/4" und 9 5/8" Rohreinbau

Da bei der Bohrung kein vorgängig eingebrachtes Standrohr vorhanden war, wurde ein

13 3/8" Rohr in die Kellersohle einzementiert und daran der Auslauf montiert, um den

Spülungsrücklauf für die Standrohrbohrung zu gewährleisten. Ab Kellersohle, d.h. bei

2.4 munter Ackersohle, begann die Meisselbohrung. Im Bereich von ca. 5 m bis 17 m

traten Spülungsverluste (ca. 4.5 m 3 ) im 12 1/4" Bohrloch auf, die jedoch durch spülungstechnische

Massnahmen gestoppt wurden.

Da der erwartete Übergang von Schutt und Moräne in die Rutschmasse ab ca. 20 m

anhand der Bohrkleinproben nicht festgestellt werden konnte, wurde bei 38.4 m Teufe

das Meisseln abgebrochen. Mit Hilfe von Bestimmungskernen sollte festgestellt

werden, ob die Rutschmasse schon erreicht war. Mehrere Kernbohrversuche mit

verschiedenen Kronentypen bis 43.4 m zeigten aufgrund der gewonnenen Gesteinsproben,

dass die Bohrung noch immer im Gehängeschutt stand. Da die lehmigen

Formationsanteile durch die Spülung weitgehend ausgewaschen wurden, waren die

Kerngewinne sehr schlecht. Bei den Kernbohrversuchen traten häufig Schwierigkeiten

durch hohe Drehmomente und Überlasten auf.

Starke Spülungsverluste, die beim Ziehen des letzten Kerns einsetzten, konnten dann

nach Einbau der Meisselgarnitur durch den Einsatz von Verstopfungsmitteln gestoppt

werden.

Mit 12 1/4" Rollenmeissel erweiterte man die Kernbohrstrecke von 38.4 m bis 43.4 m

und bohrte bis 58.4 m weiter. Der Rückgang des Bohrfortschritts ab ca. 51 m liess

einen Formationswechsel vermuten und erforderte erneut den Wechsel zur Kernbohrgarnitur,

um mit weiteren Bestimmungskernen das Erreichen der Rutschmasse abzuklären.

Die von 58.4 m bis 60.3 m gezogenen Kerne bestätigten diese Vermutung, so dass

nach einem weiteren 12 1/4" Meisselmarsch bis 58.4 m zur Bohrlochreinigung der

Einbau und die Zementation des 9 5/8" Standrohrs erfolgen konnte.

Nach dem Aufbohren des Zements im 9 5/8" Rohrschuh wurde das 13 3/8" Rohr

entfernt und ein Bodenflansch auf dem 9 5/8" Standrohr montiert. Nach Einbau einer

7" Hilfsverrohrung bis 58.2 m zur Verbesserung der hydraulischen Bedingungen tür

das Seilkernen erfolgte die Installation eines Ringpreventers.

4.5.2 Bohrlochabschnitt von 60.3 - 151.4 m

4.5.2.1 Kernen 6 1/4 11

Die Kernbohrarbeiten von 60.3 m an waren formationsbedingt stark erschwert. Der

Wechsel von Mergeln, verlehmten Mergelbruchstücken und kompaktem Lehm in der


- 37- NAGRA NTB 94-09

Rutschmasse verursachte immer wieder Kernklemmer, so dass die Kernbohrstrecken

selten länger als 1.5 m waren. Die Kerngewinne schwankten stark und lagen im

Durchschnitt bei ca. 50%.

Ständige Spülungsverluste konnten durch die Konditionierung der Spülung jedoch in

vertretbaren Grenzen gehalten werden.

Ab ca. 88 m traten wiederholt hohe Drehmomente auf, wenn nach dem Kernziehen die

Bohrlochsohle wieder angefahren wurde. Diese Probleme verstärkten sich noch ab ca.

107 m. Immer wieder stand man in dieser Teufe beim Einfahren auf, verbunden mit

hohen Drehmomenten, Überlasten und kurzzeitigem Festwerden bei den Nachbohrarbeiten

in der Strecke von ca. 107 m bis 115 m. Beim Kernen traten weiterhin

Spülungsverluste auf, während beim Kernziehen z.T. einige 100 I Spülung aus der

Bohrung zurückliefen.

Aus der Rutschmasse war die Bohrung bei 116.6 m in die anstehenden Valanginien­

Mergel gelangt. Damit liessen diese Schwierigkeiten nach und die bisher schlechte bis

mittelmässige Kernausbeute wechselte zu guten Kernen mit Gewinnen um 100 %.

Bei 151.4 m wurden die Kernbohrarbeiten gestoppt, da die Bohrung nun seit über

30 m in kompakten Valanginien-Mergeln stand. Damit war die Absetzbedingung für die

7" Verrohrung erfüllt, welche It. Planung unterhalb der Basis der Rutschmasse

(erwartet bei ca. 220 m) eingebaut werden sollte.

4.5.2.2 Erweitern 8 1/2 11 und TI Verrohrung

Nach Abbau des Preventers und Ausbau der 7" Hilfsverrohrung traten bei einem

Roundtrip mit 6 1/8" Rollenmeissel zum Befahren des Bohrlochs vor den geophysikalischen

Messungen Schwierigkeiten auf: Von ca. 68 m bis 75 m und ab 129 m musste

wiederholt nachgebohrt werden, und der Bohrstrang blockierte mehrmals nach starken

Drehmomentanstiegen kurzzeitig. Gleichzeitig traten erhöhte Spülungsverluste auf,

und es war nicht mehr möglich, bis auf Sohle nachzubohren.

Nachdem die Spülung mit Schwerspat von 1.04 auf 1.07 kg/I beschwert worden war,

konnte das Bohrloch nach mehrmaligem Nachbohren mit einem 6 1/4" Rollenmeissel

bis 141.8 m ohne Widerstand befahren werden. Obwohl man die fehlenden 10m bis

zur Sohle nicht erfassen konnte, wurde anschliessend mit den geophysikalischen

Bohrlochmessungen begonnen.

Bei der zweiten Einfahrt der Mess-Sonde stand diese bei 78.2 m auf. Mit der 6 1/4"

Meisselgarnitur wurde die Loggingstrecke ab ca. 78 m bis zur Bohrlochsohle (151.4 m)

nachgebohrt.

Nach zwei weiteren erfolgreichen Messungen stand eine Sonde neuerlich bei 110m

auf und machte ein weiteres Nachbohren des Bohrlochs erforderlich. Nachfolgend

konnten die restlichen Messungen problemlos bis zu einer Teufe von 147 m durchgeführt

und abgeschlossen werden.

Im Anschluss an einen hydraulischen Test (RM1) erweiterte man das Bohrloch mit

einer 8 1/2" Meisselgarnitur in ca. 18 h von 58.2 m bis 151.4 m. Auch dabei bedingte

die geringe Standfestigkeit des Gebirges ein mehrfaches Nachbohren der Strecke ab

113 m, begleitet von öfterem Festwerden des Bohrstranges.


NAGRA NTB 94-09 - 38 -

Eine nachfolgende Kalibermessung konnte nur ab 144.2 m gefahren werden, da die

Sonde in dieser Teufe aufstand. Diese Messung bestätigte den schlechten Bohrlochzustand

in den Bereichen zwischen 65 und 85 m sowie zwischen 103 und 123 m mit

Auskesselungen bis zu 13 11 •

Ein letztes Befahren des Bohrlochs mit der 8 1/2 11

Meisselgarnitur vor dem

TI Rohreinbau konnte ebenfalls nur von hohen Drehmomenten und Überlasten begleitet

ausgeführt werden.

Beim Einbau der 7 11

Verrohrung mussten die Rohre ab 110m spülend eingebaut

werden, bis sie bei 144.2 m endgültig aufstanden und in dieser Teufe zementiert

wurden.

Während der folgenden Zementerhärtungszeit montierte man die Verflanschung und

die Preventeranlage. Mit einem 6 1/4 11

Rollenmeissel wurden anschliessend ab 132 m

der Zement innerhalb der Verrohrung sowie Anschlag und Rohrschuh aufgebohrt und

die Strecke unterhalb des Rohrschuhes bis zur Bohrlochsohle nachgebohrt.

4.5.3 Bohrlochabschnitt von 151.4 - 703.5 m

4.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 und 5 11 Verrohrung

Die Kernbohrarbeiten wurden am 10. Juni 1990 wieder mit dem 6 1/4 11

x 4" Kernequipment

aufgenommen. Nach einem kurzen Kernmarsch (KM 82), der sicherstellte,

dass sich keine Zementreste mehr im Bohrloch befanden, wurde die Tankanlage

gereinigt und neue Spülung angesetzt.

Mit Fortschritten von rund 1 m/h, guten Kerngewinnen und unter Spülungsverlusten

von ca. 3 - 6 m 3 /Tag wurde gekernt, bis am 14. Juni 1990 bei 204.0 m (KM 96) die

Kernbohrarbeiten für eine 2- tägige Testphase (Fluid-Logging, VM1) unterbrochen

wurden.

Die nächste Unterbrechung erfolgte nach nur 15.6 m gebohrter Strecke (KM 97 - 100)

bei 219.6 m für weitere 4 Testtage bis zum 20. Juni 1990 (VM2, VM3). Anschliessend

wurde die Bohrung mit guten Bohrfortschritten von ca. 1.2 m/h und hervorragender

Kernausbeute und -qualität bis 398.5 m (KM 140) vertieft und am 28. Juni 1990 für

eine weitere Testphase (VM2 bis VM1 0) angehalten. Ab 363.5 m stand die Bohrung im

Tertär der Axendecke, das sich bohrtechnisch jedoch nicht von den Valanginien­

Mergeln der Drusbergdecke unterschied. Der Unterschied Iiess sich nur mikroskopisch

in Kerndünnschliffen erkennen. Nach den zweiwöchigen Testarbeiten konnte die

Bohrlochsohle mit der Kernbohrgarnitur problemlos wieder angefahren werden.

Da die geplante Endteufe von ca. 500 m bereits überschritten war, wurden am 23. Juli

1990 bei 570.9 m die Bohrarbeiten für weitere hydraulische Tests (T1, T2) und

geophysikalische und bohrlochseismische Messungen gestoppt. Aufgrund der Messund

Testergebnisse wurde ein Vertiefen bis ca. 700 m festgelegt.

Am 2. August 1990 konnten die Kernbohrarbeiten wieder aufgenommen werden und

lieferten bei Bohrfortschritten um 1 m/h weiterhin sehr gute Kerne mit vollständigem

Gewinn.


- 39 - NAGRA NTB 94-09

Trotz der günstigen Gebirgs- und Bohrlochbedingungen näherte sich das Bohrgerät

mit zunehmender Teufe und infolge des verhältnissmässsig grossen Bohrdurchmessers

von 6 1/4" sowie der Bohrlochneigung von ca. 15° allmählich seiner Leistungsgrenze

hinsichtlich des Drehmoments.

Am 9. August 1990 stoppte man die Bohrarbeiten aus diesem Grund bei 703.5 m für

Test- (VM11, VT1) und Messarbeiten. Die Bohrung stand seit 644.0 m in der Palfris­

Formation der Drusberg-Decke, ein erneuter Wechsel in die Axen-Decke wurde erwartet

und daher ein weiteres Vertiefen um ca. 50 m aus wissenschaftlicher Sicht gefordert.

Weil auch tür die Installation der Langzeitbeobachtung ein Verrohren des Bohrlochs

erforderlich war, fiel der Entscheid für den 5" Rohreinbau.

Nach einem Roundtrip am 15. August 1990 wurde die 5" Verrohrung abgesetzt und mit

einer Zweistufenzementation im Gebirge verankert. Während der Zementerhärtung

und nach neuerlicher Installation der Preventeranlagen fand der Austausch des 5 1/2"

GWSK- gegen den 3 1/2" GWSK-Bohrstrang statt.

Die Zementstrecken innerhalb der Verrohrung, die Zementierstopfen, Anschlag und

Rohrschuh wurden mit einem 4 1/8" Rollenmeissel aufgebohrt.

4.5.4 Bohrlochabschnitt von 703.5 - 757.6 m

4.5.4.1 Kernen 96 mm

Ab 21. August 1990 setzte man die Kernbohrarbeiten mit 96 mm Bohr- und 57 mm

Kerndurchmesser fort. Die Endteufe von 757.6 m (KM 203) wurde 4 Tage später

erreicht, bei 715.3 m erfolgte der geologische Wechsel von Drusberg- zur Axen­

Decke. Auch in diesem Bohrlochabschnitt konnte ein vollständiger Kerngewinn bei

sehr guter Kernqualität erzielt werden. Dieser Abschnitt wurde mit Klarwasser als

Spülung gebohrt.

Da beim anschliessenden hydraulischen Test eine Packermanschette im Bohrloch

beschädigt wurde, hatten ein Scrapermarsch in den 5" Rohren sowie ein Roundtrip mit

96 mm Krone und zwei Räumern bis Sohle die Aufgabe, evtl. vorhandene scharfkantige

Stellen im Bohrloch zu beseitigen. Danach konnte das vorgesehene Testprogramm

(VM12, T3, CV1) erfolgreich abgewickelt werden.

4.5.4.2 Erweitern 104.8 mm

Um die geophysikalische Vermessung des Bohrlochs mit der FMS-Sonde zu ermöglichen,

die einen Bohrlochdurchmesser von mindestens 101 mm erforderte, erfolgte

eine Erweiterung der offenen Bohrlochstrecke von 96 auf 104.8 mm Durchmesser mit

einer oberflächenbesetzten Diamantkrone mit 3.8 m/h Fortschritt ohne Schwierigkeiten.


NAGRA NTB 94-09 - 40-

4.5.5 Abschlussarbeiten

Bei den geophysikalischen Messungen wurde eine Sonde beim Einführen ins Bohrloch

beschädigt, und Kleinteile ihrer Zentriereinrichtung verblieben im Bohrloch. Sie fielen

jedoch bis auf Sohle und stellten keine Beeinträchtigung für die nachfolgenden Arbeiten

dar. Ein Fangen dieser Teile erübrigte sich, da keine weitere Vertiefung der

Bohrung vorgesehen war. Anschliessend an die Messungen wurde die 5" Verrohrung

in drei Bereichen perforiert, so dass die vorgesehenen Beobachtungshorizonte für das

Multipackersystem geöffnet waren. Um die Perforationsbereiche von Schmelzkanten

zu säubern und mögliche Metallreste zu entfernen wurden abermals ein Scrapermarsch

bis zum 5" Rohrschuh und ein Roundtrip mit 104.8 mm Krone bis 750 m

gefahren. Nachdem noch das unzementierte Interva" hinter den 5" Rohren über die

Perforationen bei 555 bis 552 mund 518 bis 515 m (Packer am Tubingstrang bei

540 m gesetzt) durch Schwappen gespült worden war, begann ab 9. September 1990

der Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. Dieses wurde bis zum 16. September

1990 eingebaut und anschliessend aktiviert. Nach einem Schwappen im Zentraltubing

bis 400 m war die Bohrung SB4 abgeschlossen, und das Bohrgerät konnte für den

Umbau zur Bohrung SB3 freigegeben werden.

4.6 Verrohrungen und Zementationen

Die Bohrung wurde aus einem 13 3/8" Rohr heraus angesetzt. Dieses Rohr war aber

nur in der Kellersohle eingebunden und sollte den Spülungskreislauf in der Standrohrbohrphase

ermöglichen. Es wurde nach der Zementation der 9 5/8 11

Standrohrtour

entfernt und ist daher nicht in das Verrohrungsschema aufgenommen worden.

4.6.1 95/8" Standrohr

Die Absetzteufe der 95/8" Standrohrtour beträgt 58.2 m und ist damit gegenüber der

Planung erheblich überschritten worden. Die Rohrtour wurde mit Zentralizern bestückt

eingebaut und mit Sulfacem-Zement zementiert. Die vergrösserte Absetzteufe erforderte

ein fast doppelt so grosses Zementvolumen als geplant, so dass der an der

Bohrung vorgehaltene Zement zwar knapp für das benötigte Volumen ausreichte, aber

kein Überschussvolumen zum Ausgleich eventueller Verluste mehr zuliess.

Durch das Wochenende war zusätzlicher Zement nicht verfügbar, und da der sofortige

Rohreinbau mit Zementation in dem instabilen Bohrloch notwendig war, wurde bei der

Zementation in Kauf genommen, dass der Zement u.U. nicht bis zutage reichen würde.

Der Enddruck nach dem Zementverpumpen deutete zwar darauf hin, dass die

Zementbrühe fast bis zutage stehen müsse, in einem Schlumberger-Soniclog liess

sich der Zementkopf aber bei ca. 30 m erkennen. Aus dem Bohrkeller heraus wurde

der Ringraum später mit Sackzement soweit möglich noch aufgefüllt.

Die Rohrliste und der Zementationsrapport sind in den Beilagen 4.2 und 4.3 aufgeführt.


- 41 - NAGRA NTB 94-09

4.6.2 7" Zwischenverrohrung

Die 7 11

Verrohrung wurde mit Rohrschuh und Anschlagventil eingebaut und mit Zentralizern

bestückt. Ihr Einbau war durch die schlechte Bohrlochstabilität erheblich

erschwert und konnte ab ca. 100 m nur noch spülend erfolgen. Die vorgesehene

Absetztiefe von 151 m wurde nicht erreicht, da man bei 144.2 m aufstand und auch

spülend keinen weiteren Fortschritt erzielen konnte.

Die Zementation erfolgte mit 4 m 3 Sulfacem-Zementbrühe (SG= 1.8 kg/l). Obwohl

dieses Volumen schon einen Überschuss von 90 % enthielt und auch nach Kaliberlog

ausreichend bemessen war, trat bei der Zementation kein Zement zutage. Während

des Verpumpens des Zements traten Verluste ins Gebirge auf.

Das später gefahrene CET-Log (Cement Evaluation Tool) zeigte den Zementkopf bei

ca. 97 m. Der Ringraum zwischen den TI und 95/8 11

Rohren wurde soweit möglich von

übertage nachzementiert.

Die Rohrliste und der Zementationsrapport sind in den Beilagen 4.4 und 4.5 aufgeführt.

4.6.3 5" Endverrohrung

Die 5 11

Endverrohrung wurde bei 701.8 m abgesetzt. Gegenüber der Planung von ca.

450 m bedeutete dies eine Überschreitung um rund 55 0/0.

Aufgrund der Forderung, zwischen ca. 510 mund 580 m den Ringraum 5 11 Rohre -

6 1/4 11 Bohrloch unzementiert zu lassen, musste eine Zweistufen-Zementation vorgenommen

werden. Daher wurde zusätzlich zu Rohrschuh und Anschlag ein External

Casing Packer (ECP) bei 509 meingebaut.

Die erforderlichen Pumpdrücke - insbesondere für das Setzen des ECP - machten den

Einsatz eines speziellen Zementierservice notwendig. Die erste Zementationsstufe

erfolgte mit 1.1 m 3 Zementbrühe (SG= 1.8 kg/l) unter Verwendung von Vor- und Nachstopfen.

Nach Landen des Nachstopfens auf dem Anschlag wurde der ECP mit 86 bar

aktiviert und mit 105 bar gesetzt.

Nach der Perforation der 5 11

Rohre zwischen 504.2 und 505.0 m mit 10 Schüssen

wurden für die zweite Zementationsstufe 4.4 m 3 Zementbrühe (SG= 1.8 kg/l) mit Vorund

Nachstopfen verpumpt und mit 4.4 m 3 Spülung verdrängt. Der Zement trat nicht

zutage, bedingt durch Zementverluste ins Gebirge.

Das später gefahrene CET-Log zeigte die erste Zementstrecke vom Rohrschuh bis ca.

575 m, d.h. exakt plaziert. Der zweite Abschnitt war ab ECP bis 75 m zementiert;

demgemäss zwar nicht bis zutage, aber mit einer ausreichenden Überdeckung von ca.

70 m hoch in die 7 11 Rohrtour.

Die Rohrliste und die Zementationsrapporte sind in den Beilagen 4.6 bis 4.8 aufgeführt.


NAGRA NTB 94-09 - 42-

4.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung

Auf das 9 5/8 11 Standrohr schraubte man einen 95/8 11 STC x 9 11 -3000 psi Bodenflansch.

Mit einem Adapterspool wurde ein 7 1/16 11 -3000 psi Ringpreventer als Diverter

montiert, der über Manifold und Separator an eine Fackel angeschlossen wurde.

Während der Erweiterung auf 8 1/2 11

wurde ohne Preventer gearbeitet.

Nach Einbau der 7 11 Rohre wurden die 9 5/8 11 Rohre auf Kellersohle geschnitten und

auf das 7 11 Rohr ein 7 11 STC x 9"-3000 psi Bodenflansch gesetzt. Ein 9"-3000 psi

Doppelbackenpreventer, Adapterspool und ein 7 1/16 11 -3000 psi Ringpreventer blieben

dann bis zum Bohrungsende montiert.

Auf dem TI Bodenflansch ist das Multipackersystem mit einem Abdeckflansch

abgehängt.

4.8 Bohrspülung

4.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Die eingesetzte Spülung bestand bis einschliesslich Aufbohren der 5 11

Verrohrung aus

einer getracerten, leichten Tonsüsswasser-Spülung. Die Spülung wurde fast

ausschliesslich durch Zugabe von Bentonit und Polymeren konditioniert. Die hohen

Spülungsverluste in den ersten Bohrphasen erforderten zeitweise das Zusetzen von

Verstopfungsmitteln.

Zur BOhrkleinabtrennung und Spülungsaufbereitung wurden ein Schüttelsieb und eine

Zentrifuge eingesetzt.

Nach Aufbohren der 7 11

Verrohrung mussten die Spülung ausgetauscht und die Tankanlage

gereinigt werden, um für die weiteren Kernarbeiten eine einwandfreie Spülung

gewährleisten zu können. Die durch die umfangreichen Nachbohrarbeiten stark mit

Feststoffen belastete und durch den erbohrten Zement geschädigte Spülung wurde

entsorgt.

Eine Zusammenstellung der Spülungsparameter und des Spülungsmaterialverbrauchs

ist in Beilage 4.9 enthalten.

4.8.2 Klarwasser-Spülung

Ein weiterer Spülungsaustausch erfolgte nach Aufbohren der 5 11

Verrohrung, da im

letzten Abschnitt nur noch getracertes Wasser eingesetzt wurde. Eine Spülungsüberwachung

und -konditionierung fand in diesem Abschnitt daher nicht mehr statt.

4.8.3 Spülungsentsorgung

Das Entsorgungskonzept sah vor, durch Einsatz der Zentrifuge den Feststoffgehalt der

zu entsorgenden Bohrspülung soweit zu reduzieren, dass die Flüssigphase in einen


- 43- NAGRA NTB 94-09

Stapeltank an der ARA Stans gebracht und dort dann allmählich in das Abwasser

eingeleitet werden kann. Die Feststoffe sollten in eine Inertstoff-Deponie verbracht

werden.

Das Zentrifugieren erbrachte jedoch nicht die notwendige Feststoffreduzierung, so

dass dieser Entsorgungsweg nicht möglich war. Es wurde daher teilweise Spülung

direkt in die Inertstoffdeponie verbracht, teilweise in Stapeltanks zwischengelagert. Mit

einer mobilen Zentrifugenanlage mit Flockstation wurden die zwischengelagerten

Mengen dann später in die Kanalisation bzw. Inertstoffdeponie entsorgt.

4.9 Bohrwerkzeuge

Eine Zusammenstellung aller Kernmärsche und eine chronologische Auflistung aller

eingesetzten Bohrwerkzeuge ist in den Beilagen 4.10 und 4.12 enthalten. Die Übersicht

der Kernbohrparameter ist in der Beilage 4.11 grafisch dargestellt.

4.9.1 Kernkronen

Die im ersten Abschnitt bis 60.3 meingesetzten Kernbohrwerkzeuge waren:

• eine Krone mit Hartmetallbesatz

• eine oberflächenbesetzte Diamantkrone

• eine Hartmetall-Stiftkrone

• eine Trockenkernkrone.

Repräsentative Leistungsdaten können für diesen Bereich nicht angegeben werden,

da die einzelnen Kernbohrversuche und Kernmärsche - insgesamt 8 - zu kurz waren.

Für die Seilkernbohrarbeiten (=92 % der gesamten Bohrstecke) ab 60.3 m wurden drei

oberflächenbesetzte Diamantkronen verwendet. Sie erreichten die in Tabelle 7

genannten Leistungswerte:

Tabelle 7:

Kernkronen SB4

Grässe Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer

strecke schritt gewinn Kern- marsch

marsch- Anzahl

länge

lI;mm m h m/h

%

m

61/4 50334 SY 160.4 142.0 1.1 79.5 1.7 94

61/4 50410 SY* 483.9 453.3 1.1 99.9 5.3 92

96 21 919 SY 54.1 48.5 1.1 99.1 4.9 11

TOTAL 698.4 644.0 1.1 95.2 3.5 197

* mit Spüllöchern in der Lippe


NAGRA NTB 94-09 - 44-

4.9.2 Rollenmeisselbohrung

Die in dieser Bohrung mit 12 1/4 11

gemeisselte Strecke wurde mit einem Rollenmeissel

gebohrt, der auf der 51 m langen Strecke 1.79 m/h im Durchschnitt erreichte.

4.9.3 Erweiterungswerkzeuge

Die Erweiterung auf 12 1/4 11

war nur auf wenigen Metern nötig und erfolgte mit dem

zum Bohren eingesetzten Rollenmeissel.

Für die Erweiterung auf 8 1/2 11

setzte man einen Rollenmeissel ein, mit dem auch der

9 5/8" Rohrschuh aufgebohrt worden war. Der Forschritt betrug beim Erweitern

5.25 m/h.

Eine oberflächenbesetzte Krone der Grösse 104.8 x 57 mm wurde für das Erweitern

des 96 mm Bohrlochs eingesetzt. Mit ihr konnten 3.80 m/h erreicht werden:

Zwei weitere Rollenmeissel mit 6 1/4 11 und 4 1/8 11 Durchmesser wurden zum Nachbohren

und Zementaufbahren eingesetzt.

4.10 Bohrlochverlauf

Die Bohrung wurde mit ca. 20° Neigung aus der Vertikalen nach Azimut 150° angesetzt.

In der 12 1/4 11

Bohrphase war zwar ein leichter Neigungsabbau zu erwarten, aber

bedingt durch die zwischengeschalteten Kernbohrarbeiten sind bis zum 9 5/8" Rohrschuh

rund 5° Neigung abgebaut worden. Die Kernbohrstrecke hat dann weitgehend

die Neigung gehalten und schwankt geringfügig zwischen 14.8° in 140 m, 12.9° bei

400 mund 14.2° auf Endteufe.

Die Bohrlochabweichung beträgt auf Endteufe 184.6 m nach Azimut 123°. Die

Bohrung dreht bis 700 m beständig von anfänglich Azimut 136° auf 109° bei 700 m

und dann wieder zurück bis Azimut 118° auf Endteufe.

Die Beilage 4.13 zeigt eine Horizontal- und eine Vertikalprojektion des Bohrlochverlaufs.

Beilage 4.14 enthält die tabellarische Auflistung der Daten.

4.11 Zeitaufteilung

Der geplante Zeitaufwand von ca. 138 Tagen für die Bohrung SB4 konnte um 9.5 0/0

unterschritten werden, obwohl die Endteufe um rund 50 % überschritten wurde. Die

Gesamtarbeitszeit von 125 Tagen setzt sich etwa zur Hälfte aus bohrtechnischem und

wissenschaftlichem Zeitbedarf zusammen.

Von der Gesamtzeit nahmen Kernen und Testen allein jeweils etwa 1/3 in Anspruch.

Die für Nebenarbeiten benötigten Zeiten, z.B. Wartung, Reparatur und Spülungsbehandlung,

sind sehr gering; Fangarbeiten fielen keine an. Eine Stundenübersicht in

Beilage 4.15 schlüsselt die Zeitaufwendungen für die verschiedenen Arbeitsgruppierungen

im Detail auf.


- 45- NAGRA NTB 94-09

5 SONDIERBOHRUNG SB3

5.1 Einleitung

Entgegen der ursprünglichen Planung begannen die Bohrarbeiten am 22. September

1990 bereits von der Oberfläche aus als Kern- und nicht als Meisselbohrung, um den

Übergang vom Lockergestein in die Rutschmasse eindeutig zu erkennen.

Die Bohrung erreichte am 8. Juli 1991 die Endteufe von 1546.7 m und wurde mit dem

Abbau des Bohrgerätes am 1. September 1991 beendet. Gegenüber der nach erster

Seismikauswertung festgelegten 1100 m Tiefe wurde die Bohrung damit um rund 40 0/0

tiefer als vorgesehen. Auch der veranschlagte Zeitbedarf stieg von 247 auf 346 Tage

um rund 40 0/0.

Sowohl das Lockergestein als auch - nach Einbau des Standrohres - die Rutschmasse

zu kernen erwies sich als sehr zeitaufwendig, da ein möglichst hoher Kerngewinn

angestrebt wurde und formationsbedingt nur Kernmärsche von ca. 0.3 - 0.5 m Länge

möglich waren.

Probleme bereitete die Instabilität des Bohrloches im Bereich von 1126 m bis 1165 m

in den stark tektonisierten Valanginien-Mergeln, da das Bohrloch immer wieder durch

Nachfall verstopft wurde. Mehrfach mussten bei Mess- und Testarbeiten Roundtrips

gefahren werden, um das Bohrloch wieder zu öffnen.

Die beengten Platzverhältnisse erschwerten die Handhabung und Lagerung des

Rohrmaterials, insbesondere vor dem Einbau der 5 11

Verrohrung, da zu diesem Zeitpunkt

sowohl rund 1200 m 5 1/2" Bohrgestänge, ca. 1180 m 5" Rohre und 1200 m

2 3/8 11 Tubing auf dem Rohrlager gestapelt werden mussten.

Beim Aufbohren des 5 11

Rohrschuhs kam es zu einen Fehler in der Gestängeliste und

daraus resultierend zu einem Teufenfehler, so dass 9.0 m unterhalb des Rohrschuhs

hinzugemeisselt wurden. Dieser Fehler wurde erst nach Abschluss der Bohrarbeiten

durch den Vergleich des geologischen Profils mit den geophysikalischen Logs festgestellt.

Alle Bohrteufenangaben und Kerndaten ab 1106.3 m mussten daher nach Abschluss

der Bohrung um 9 m korrigiert werden.

Mit dem Einbau des Langzeitbeobachtungssystems wurde die Bohrung SB3 am 1.

September 1991 erfolgreich abgeschlossen.

Über die gesamte Bohrstrecke erreichte die Bohrung 95.0 % Kerngewinn. Rechnet

man die gemeisselten 9.0 m ab, wurde über die Kernbohrstrecke ein Kerngewinn von

95.7 % erzielt.


NAGRA NTB 94-09 - 46-

5.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema

Nach der Seismikauswertung erwartete man das geologische Profil gemäss Tabelle 8.

Tabelle 8: Geologisches Profil SB3 (Planung)

bis Formation

20 m Moräne,

180 m Rutschmasse von Altzellen

950 m Valanginien-Mergel, evtl. mit Kalkschuppen

1100 m Helv. Tertiär, Altdorfer Sandst. oder Kalke der helv. Decken

Vorgesehenes Bohrungsschema war daher It. Tabelle 9:

Tabelle 9: Bohrungsschema SB3 (Planung)

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser

25 m 171/2 11 133/8 11

180 m 12 1/4" 9 5/8 11

600 m 8 1/2" 7 11

950m 6 1/4" 5 11

1100 m ca.4 11

Damit waren die 13 3/8 11 und 9 5/8 11 Rohre nach Durchfahren von Moräne bzw.

Rutschmasse einzubauen, die 7 11

Verrohrung je nach Bohrlochzustand so tief wie

möglich in den Valanginien-Mergeln und die 5 11

Verrohrung unterhalb der Valanginien­

Mergel abzusetzen.

Das angetroffene Profil zeigt Tabelle 10.

Tabelle 10: Geologisches Profil SB3 (angetroffen)

bis Formation

52.5 m Gehängeschutt

199.1 m Rutschmasse

1245.2 m Palfris-Formation

1267.6 m Melange (Wildflysch, Palfris-Formation, Globigerinenmergel)

1354.4 m Palfris-Formation

1360.1 m Melange

1377.0 m Öhrli-Formation

1418.9m südhelvetischer Flysch, Globigerinenmergel

1464.9 m Palfris-Formation

1546.7 m Melange

Die 13 3/8 11 Rohre wurden daher bei 58.0 m im Top der Rutschmasse und die 9 5/8 11

Verrohrung bei 219.3 m nach Erreichen der Valanginien-Mergel gesetzt. Die

7 11 Verrohrung baute man wie erwartet bei 584.8 m ein, das Verrohren mit 5 11 musste


- 47- NAGRA NTB 94-09

aus technischen Gründen bei 1100.8 m erfolgen. Das geologische Profil ist in

Beilage 5.1 dargestellt.

5.3 Technische Daten der Bohrung

Die Bohrung SB3 wurde durch Verdoppelung der Endtiefe zwischen erster Planungsphase

und Ausführung in ihrem Arbeitsablauf beeinträchtigt. Der Bohrplatz war für eine

600 m Bohrung konzipiert, dementsprechend eng wurde es während der Bohrarbeiten,

da für das benötigte Gestänge, Rohrmaterial und sonstiges Zubehör kaum Lagerfläche

zur Verfügung stand. Wie auf der SB4 musste auch hier das Gestängelager über der

Tankanlage eingerichtet werden. Das Bohrgerät konnte die erforderlichen Tiefen mit

den entsprechenden Durchmessern zwar leistungsmässig noch gewährleisten, aber

z.B. das zur Verfügung stehende Spülungstankvolumen war im Verhältnis zum Bohrlochinhalt

zu gering. Die umfangreichen Spülungsaustausche für das Fluid-Logging

konnten nur mit erheblichen Aufwand gemeistert werden.

Die folgende Tabelle 11 gibt eine Übersicht über die wesentlichen Bohrungsdaten:

Tabelle 11:

Bohrungsdaten SB3

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

Erster Bohrtag

Letzter Bohrtag

Beginn Abbau des Bohrgerätes

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweichung

nach Azimut

Verrohrung 13 3/8 11 Standrohrtour

9 5/8 11 Ankerrohrtour

7" Zwischenrohrtour

5 11 Endverrohrung

672366.8

192505.2

738.0 m

Wirth B5-R

22.09.1990

08.07.1991

01.09.1991

1546.7 m

1543.1 m

85.3 m

136 0

bis 58.0 m

bis 219.3 m

bis 584.8 m

506.5 m - 1100.8 m

5.4 Chronologie der Bohrung

In der chronologischen Auflistung der Bohrarbeiten sind alle wesentlichen Arbeitsschritte

aufgeführt. Nicht enthalten sind nur kurzfristige Unterbrechungen wie kleinere

Reparaturen etc. Einen Überblick über den zeitlichen Ablauf der Bohrung zeigt das

Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 5.1.


NAGRA NTB 94-09 - 48-

5.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.5 - 58.4 m

18.09.1990 Beginn Antransport

22.09.1990 - 25.09.1990 Kernbohrung 6 1/4 1 " 2.5 - 58.4 m

25.09.1990 - 07.09.1990 Erweiterung auf 17 1/2" bis 58.4 m

28.09.1990 - 09.09.1990 Einbau 13 3/8" Rohre und Zementation

29.09.1990 - 30.09.1990 Zementerhärtung

30.09.1990 - 01.10.1990 Aufbohren Rohrschuh, Preventermontage, Einbau

7" Hilfsverrohrung

5.4.2 Bohrlochabschnitt von 58.4 - 220.0 m

02.10.1990 - 18.10.1990 Kernbohrung 6 1/4",58.4 - 220.0 m

19.10.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, BGT, AMS, LOT, CNT, NGT, SOT-AS

19.10.1990 Abbau Preventer, Ausbau 7" Hilfsverrohrung, Roundtrip

20.10.1990 - 21.10.1990 Hydraulischer Test RM1

21.10.1990 - 23.10.1990 Erweiterung auf 121/4" bis 151.0 m

23.10.1990 - 25.10.1990 Getriebeschaden am Kraftdrehkopf

25.10.1990 - 26.10.1990 Erweiterung auf 12 1/4" bis 220.0 m

26.10.1990 Kaliberlog

26.10.1990 - 27.10.1990 Einbau 95/8" Rohre und Zementation

27.10.1990 - 29.10.1990 Zementerhärtung

29.10.1990 Aufbohren Rohrschuh

29.10.1990 - 30.10.1990 Reparatur Steuerblock

30.10.1990 - 31.10.1990 Einbau 7" Hilfsverrohrung, Preventermontage

5.4.3 Bohrlochabschnitt von 220.0 - 585.9 m

01.11.1990 Kernbohrung 6 1/4",220.0 - 225.1 m

01.11.1990 - 02.11.1990 Kernbohrung 101 mm, 225.1 - 234.2 m

02.11.1990 Oilatometermessung

03.11 .1990 - 04.11.1990 Kernbohrung 101 mm, 234.2 - 250.0 m

04.11.1990 Oilatometermessung

04.11.1990 - 05.11.1990 Kernbohrung 101 mm, 250.0 - 259.0 m

05.11.1990 Oilatometermessung

06.11.1990 - 07.11.1990 Erweiterung auf 6 1/4" bis 254.2 m

07.11 .1990 - 14.11.1990 Hydraulischer Test VM1

14.11.1990 Erweiterung auf 6 1/4" bis 259.0 m


- 49-

NAGRA NTB 94-09

14.11.1990 - 23.11.1990 Kernbohrung61/4",259.0-399.1 m

23.11.1990 - 27.11.1990 Hydraulischer Test VM2, VM3

27.11.1990 - 03.12.1990 Kernbohrung 61/4",399.1 - 504.3 m

03.12.1990 Spülungsaustausch

03.12.1990 - 05.12.1990 Fluid-Logging

05.12.1990 - 12.12.1990 Hydraulischer Test VM4, VM5, VM6, VM7

12.12.1990 - 16.12.1990 Kernbohrung 61/4", 504.3 - 585.9 m

16.12.1990 - 17.12.1990 Spülungsaustausch

17.12.1990 - 19.12.1990 Fluid-Logging

19.12.1990 - 07.01.1991 Hydraulischer Test VM8, VM9,

(23.12.1990 - 02.01.1991 Weihnachtspause, Pumptest läuft)

07.01.1991 Roundtrip

08.01.1991 - 09.01.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, BGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, AMS

09.01.1991

09.01.1991

Abbau Preventer, Ausbau 7" Hilfsverrohrung

CET / BGT -Log

09.01.1991 - 18.01.1991 Erweiterung auf 8 1/2 11 bis 585.9 m

18.01.1991 Kaliberlog

18.01.1991 - 19.01.1991 Einbau 7 11 Rohre und Zementation

19.01.1991 - 21.01.1991 Zementerhärtung, Preventermontage

21.01.1991 CET-Log

22.01.1991 - 23.01.1991 Aufbohren Rohrschuh, Spülungsaustausch, Beginn Klarwasserspülung

5.4.4 Bohrlochabschnitt von 585.9 - 1106.3 m

24.01.1991 - 02.02.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 ,585.9 - 686.0 m

03.02.1991 - 12.02.1991 Hydraulischer Test VM1 0, VM11, Ende Klarwasser

12.02.1991 - 21.02.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 686.0 - 826.9 m

22.02.1991 - 27.02.1991 HydraulischerTestVM12, VM13

27.02.1991 - 08.03.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 ,826.9 - 947.1 m

09.03.1991 - 19.03.1991 Hydraulischer Test VM14, VM15

19.03.1991 - 24.03.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 947.1 - 1016.3 m

24.03.1990 Fangarbeit auf durchgefallenen Strang

24.03.1991 - 01.04.1991 Kernbohrung 6 1/4", 1016.3 - 1106.3 m

02.04.1991 - 09.04.1991 Hydraulischer Test VM16, VM17

09.04.1991 Roundtrip


NAGRA NTß 94-09 - 50-

10.04.1991 - 13.04.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, ßGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, OVSP

13.04.1991 - 15.04.1991 Roundtrip, Spülungsaustausch

15.04.1991 - 18.04.1991 Fluid-Logging

18.04.1991 Kaliberlog

18.04.1991 - 25.04.1991 Hydraulischer Test VM18, VM19, VM20, VM21

25.04.1991 - 27.04.1991 Hydrofrac-Teste

27.04.1991 FMS-Messung

28.04.1991 Roundtrip

29.04.1991 - 10.05.1991 Unterschneiden auf 8 1/2", 650.0 - 750.2 m;

920.0 - 967.2 m

10.05.1991 Kaliberlog

10.05.1991 - 11.05.1991 Einbau 5" Rohre und Zementation 1.Stufe

11.05.1991 Perforation 795.0 - 798.0 m, 40 Schuss

11.05.1991 Zementation 2. Stufe

11.05.1991 - 15.05.1991 Zementerhärtung, Gestängewechsel

15.05.1991 - 17.05.1991 Aufbohren Rohrschuh, Spülungsbehandlung

5.4.5 Bohrlochabschnitt von 1106.3 - 1546.7 m

17.05.1991 Meisselbohrung 4 1/8",1106.3 - 1115.3 m

17.05.1991 - 21.05.1991 Kernbohrung96 mm, 1115.3 -1170.0 m

21.05.1991

21.05.1991 -

28.05.1991 -

05.06.1991 -

15.06.1991

16.06.1991

17.06.1991 -

20.06.1991 -

21.06.1991 -

04.07.1991

04.07.1991 -

09.07.1991

09.07.1991 -

10.07.1991 -

11.07.1991 -

15.07.1991

27.05.1991

05.06.1991

14.06.1991

20.06.1991

21.06.1991

03.07.1991

08.07.1991

10.07.1991

11.07.1991

14.07.1991

CET-Log

Kernbohrung 96 mm, 1170.0 - 1262.6 m

Hydraulischer Test VM22, VM23

Kernbohrung 96 mm, 1262.6 - 1374.7 m

Hydraulischer Test VM24

Roundtrip

Hydraulischer Test VM25

Reparatur Rollenlager

Kernbohrung 96 mm, 1374.7 - 1513.0 m

Kaliberlog, Fluid-Logging o.E.

Kernbohrung 96 mm, 1513.0 - 1546.7 m

Fluid-Logging

Geophysikalische Messung, VSP, SLT-S, GR, CAL

Hydraulischer Test o.E.

Erweiterung auf 104.8 mm

Kaliberlog


- 51 - NAGRA NTB 94-09

15.07.1991 - 08.08.1991 Hydraulischer Test M1, M2, M3, M4, VM26, VM27, VM28

08.08.1991 - 10.08.1991 Roundtrip

09.08.1991

Motorschaden B5

10.08.1991

Geophysikalische Messungen, DLL-NGT o.E.

10.08.1991

Roundtrip

11.08.1991

Geophysikalische Messungen, DLL-NGT o.E.

12.08.1991

Roundtrip

13.08.1991

Geophysikalische Messungen, DLL-NGT, FMS (Pass 1)

13.08.1991

Roundtrip

14.08.1991

Geophysikalische Messungen, HBHC o.E., CET

14.08.1991

Roundtrip, Spülung beschwert und Viskosität angehoben

15.08.1991

Geophysikalische Messungen, HLDL, CNL,

FMS (Pass 2), HBHC

16.08.1991

Ausbau 5" Rohre oberhalb Linksverbinder

17.08.1991

Perforationen für LZB

228.0 - 234.0 m 80 Schuss, 237.0 - 243.0 m 80 Schuss

344.0 - 350.0 m 80 Schuss, 610.0 - 613.0 m 40 Schuss

639.0 - 645.0 m 80 Schuss, 848,2 - 851.2 m 40 Schuss

858.1 - 863.9 m 80 Schuss

17.08.1991

Roundtrip mit TI Scraper bis 506.0 m

18.08.1991

Roundtrip mit 5" Scraper bis 1100.5 m

18.08.1991

Roundtrip bis ET

20.08.1991 - 01.09.1991 Einbau Multipackersystem

01.09.1991 - 06.09.1991 Abbau Bohranlage

5.5 Bohrvorgang

5.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.5 - 58.4 m

5.5.1.1 Kernen 6 1/4"

Da nach den Erfahrungen aus der Bohrung SB4 der Übergang vom Gehängeschutt

zur Rutschmasse anhand des beim Bohren mit Rollenmeissel anfallenden Bohrkleins

nicht eindeutig feststellbar ist, wurde auf der Bohrung SB3 auch der Standrohrabschnitt

mit 6 1/4" X 4" Equipment gekernt. Durch die stark inhomogene Formation,

bestehend aus Kalk- und Mergelblöcken sowie losem Sand, Lehm, Kies und Holz,

waren die Kernbohrarbeiten von erheblichen Schwierigkeiten begleitet. Mit dem

anfangs vorgesehenen SK6L Kernsystem, welches mit einer der eigentlichen Schneidkrone

vorauseilenden Stechhülse oder Vorschneidkrone speziell für Lockergesteinsformationen

geeignet ist, da der Bohrkern beim Eintritt in das Kernrohr vor dem Spülstrom

geschützt wird, konnten jedoch die härteren Blöcke nicht erbohrt werden. Aus

diesem Grunde musste auf das 5 1/2" GWSK System zurückgegriffen werden. Trotz


NAGRA NTB 94-09 - 52-

Einsatz spezieller Bohrkronen für empfindliche Gesteinstypen (Spüllöchern in der

Schneidlippe) wurden jedoch weichere und lose Kernbestandteile wie Sand und Lehm

teilweise bis vollständig ausgewaschen.

Die Kerngewinne waren dementsprechend schlecht, obwohl nur kurze Kernmärsche

von ca. 0.3 bis 0.5 m Länge abgebohrt wurden.

Ab ca. 48 m war nach Kernbefund die Rutschmasse erreicht und bei 58.4 m (KM 80)

wurde die Bohrung am 25. September 1990 angehalten, um das 13 3/8 11

Standrohr

abzusetzen.

5.5.1.2 Erweitern 17 1/2" und 13 3/8" Verrohrung

Bis zu dieser Teufe war der Spülungsrücklauf mit Tauchkreiselpumpen aus dem Bohrkeller

in die Tankanlage erfolgt. Für das Erweitern auf einen Durchmesser von 17 1/2 11

setzte man ein 18 5/8 11

Auslaufrohr im Bohrkeller ein. Da dieses Rohr nach dem Standrohreinbau

bis zur Kellersohle entfernt wurde, ist es nicht in das Verrohrungsschema

aufgenommen worden.

Das Erweitern erfolgte ohne Schwierigkeiten mit einem Bohrfortschritt von ca. 2 m/h.

Beim abschliessenden Befahren des Bohrlochs traten jedoch erhebliche Bohrlochstabilitätsprobleme

auf, so dass einzelne Strecken mehrfach und unter Auftreten von

hohen Drehmomenten sowie kurzzeitigem Festwerden des Bohrstranges nachgebohrt

werden mussten, bevor man die 13 3/8 11

Rohre drehend und spülend bis 58.0 m

einbauen konnte.

Nach der anschliessenden Futterrohrzementation, der Zementerhärtung und nach dem

Aufbohren des Rohrschuhes wurde eine 7 11

Hilfsrohrtour bis 58.4 m eingebracht, um

für das spätere Weiterkernen die erforderlichen geometrischen Ringraumvoraussetzungen

zu schaffen. Der Ringraum zwischen den 13 3/8 11 und 7 11 Rohren wurde im

Rohrschuhbereich durch Quellton abgedichtet. Die Montage eines Ringpreventers

beendete diesen Bohrabschnitt.

5.5.2 Bohrlochabschnitt von 58.4 - 220.0 m

5.5.2.1 Kernen 6 1/4"

Die Seilkernarbeiten in diesem Abschnitt verliefen ab dem 2. Oktober 1990 mit den

gleichen Schwierigkeiten wie schon im oberen Abschnitt der Bohrung. Es wurden

weitere 291 (!) Kernmärsche mit einer durchschnittlichen Länge von 0.48 m abgebohrt,

bis man mit KM 372 die anstehenden Valanginien-Mergel bei ca. 199 m antraf. Neben

dem Kernbefund bestätigte auch ein sprunghaft ansteigender Spülungsgasgehalt den

Eintritt in diese Formation. Am 18. Oktober 1990 war somit bei 220.0 m die Absetzteufe

für die 9 5/8 11

Ankerrohrtour erreicht.

Nach dem Befahren und Spülen der offenen Bohrlochstrecke und dem Gestängeausbau

wurden die geophysikalischen Messungen vorgenommen. Es folgte der Ausbau

der 7 11 Hilfsverrohrung und ein Befahren des Bohrlochs mit 6 1/4 11 Rollenmeissel bis zur

Sohle, wobei der Bereich zwischen 164 und 220 m nachgebohrt werden musste.


- 53- NAGRA NTB 94-09

5.5.2.2 Erweitern 12 1/4" und 9 5/8" Verrohrung

Im Anschluss an einen hydraulischen Test (RM1) mit Packersitz im 13 3/8 11

Rohrschuh

begann am 21. Oktober 1990 das Erweitern der Strecke von 58.0 m bis 220.0 m mit

12 1/4 11 Rollenmeissel, voll stabilisierter Bohrgarnitur und mit einem Fortschritt von ca.

2.8 m/h. Bei Teufe 151 m wurden diese Arbeiten am 23. Oktober 1990 durch einen

Lagerschaden im Getriebe des Kraftdrehkopfes unterbrochen und konnten erst nach

Austausch des gesamten Kraftdrehkopfes fortgesetzt und dann beendet werden.

Ein Befahren des Bohrlochs nach dem Erweitern zeigte keinen Widerstand, und auch

gemäss Kaliberlog war das Bohrloch in einem besseren Zustand, als es die an hand

der Kerne festgestellte Formation erwarten liess.

Der Einbau der 9 5/8 11 Verrohrung und ihre Zementation erfolgten am 27. Oktober 1990

ohne Schwierigkeiten.

Mit dem Aufbohren des Zements, dem neuerlichen Einbau einer 7 11

Hilfsverrohrung bis

220.0 m und der Montage der Preventeranlage wurde diese Bohrphase abgeschlossen.

Beim Gestängeausbau nach dem Zementaufbohren fielen 21.5 h Reparaturzeit

an, da ein Schaden an der Hydraulikanlage des Bohrgeräts aufgetreten war und ein

Ersatzteil beschafft werden musste. Diese Zeit konnte jedoch für das Reinigen der

Tankanlage und einen Spülungsaustausch genutzt werden.

5.5.3 Bohrlochabschnitt von 220.0 - 585.9 m

5.5.3.1 Kernen 6 1/4" und 101 mm

Da in diesem Bohrabschnitt drei Dilatometertests vorgesehen waren, wurden ab 1.

November 1990 zuerst nur 5.1 m (KM 386, 387) bis 225.1 m mit 6 1/4 11

Bohrdurchmesser

gekernt. Anschliessend setzte man einen kombinierten 5 1/2 11 - 3 1/2 11 Seilkernstrang

mit einer 101 x 57 mm Diamantkrone ein, um den für die Dilatometermessungen

erforderlichen kleineren Bohrlochdurchmesser zu erstellen. In der Folge verliefen

die Bohr- und Messarbeiten abwechselnd: In drei Schritten wurden bis 234.2 m,

250.0 mund 259.0 m (KM 388 - 397) gekernt und dazwischen jeweils die Dilatometermessungen

mittels Tubingstrang durchgeführt. Nachfolgend erweiterte man die mit

kleinem Durchmesser vorgebohrte Strecke zwischen 225.1 und 254.2 m mit Kerngarnitur

und 6 1/4 11

Diamantkrone. Vom 07. - 14. November 1990 fand ein hydraulischer

Test mit Wasserprobennahme (VM1) statt. Im Anschluss daran wurden die verbleibenden

3.8 m Vorbohrstrecke bis 259.0 m auf 6 1/4 11

erweitert und die Kernbohrarbeiten

mit dem 6 1/4 11 x 4 11 Seilkernsystem fortgesetzt. Bei 399.1 m (KM 439) und 504.3 m

(KM 458) wurden vom 23. - 27. November 1990 und 3. - 12. Dezember 1990 jeweils

Stops für Testarbeiten (VM2, VM3 und VM4 - VM7) eingelegt. Am 16. Dezember 1990

wurden 585.9 m (KM 472) erreicht und auf dieser Teufe für die über die Weihnachtstage

vorgesehene Fluid-Logging- und Hydrotestphase angehalten. Gleichzeitig war

damit auch die Absetzteufe für die 7 11

Zwischenverrohrung erreicht.

Die Bohrfortschritte lagen bei durchschnittlich 16 - 20 m pro Tag bei vollständigem

Kerngewinn und bester Kernqualität. Während der Bohrarbeiten waren fast durchgehend

Zuflüsse von ca. 3 - 4 m 3 /d zu verzeichnen, die auch zu Beginn der Erweiterungsarbeiten

noch anhielten und eine laufende Nachbehandlung der Spülung erfor-


NAGRA NTB 94-09 - 54-

derten. Am 7. Januar 1991 erfolgte nach Abschluss der Tests (VM8, VM9) ein

Befahren und Spülen des Bohrlochs, bevor die geophysikalischen Messungen

durchgeführt wurden.

5.5.3.2 Erweitern 8 1/2 11 und 7 11 Verrohrung

Nach Ausbau der 7" Hilfsverrohrung, die erst nach mehrmaligen Versuchen (fest durch

die Quelltonfüllung) mit Überlast freigezogen werden konnte, wurde noch das CET -Log

für die 95/8" Rohrzementation gemessen.

Mit einer stabilisierten Rollenmeisselgarnitur begannen dann die Erweiterungsarbeiten

des Bohrlochabschnitts von 220.0 m bis 585.9 m von 6 1/4" auf 8 1/2" Durchmesser,

die vom 9. - 18. Januar 1991 dauerten. In diesem Bohrlochabschnitt wurden ständige

Zuflüsse von ca. 3 - 4 m 3 /d registriert, die aus den oberen Bereichen (ca. 220 - 250 m)

stammten.

Ein Kaliberlog über die Erweiterungsstrecke sowie der Einbau und die Zementation der

TI Zwischenverrohrung erfolgten im Anschluss daran.

Nach der Preventermontage und dem Aufbohren des Rohrschuhs wurde von Tonsüsswasserspülung

auf Klarwasser umgestellt.

5.5.4 Bohrlochabschnitt von 585.9 - 1106.3 m

5.5.4.1 Kernen 6 1/4 11

Bereits auf den ersten Metern zeigte sich, dass im Bohrgestänge erhebliche Eigenschwingungen

und Vibrationen auftraten, da das Klarwasser nicht die reibungsmindernden

und schwingungsdämpfenden Eigenschaften der Tonsüsswasser-Spülung

hat. Drehzahl und Andruck mussten daher stark reduziert werden, wodurch sich der

Bohrfortschritt auf etwa 0.5 mlh gegenüber dem vorherigen Wert von ca. 1 mlh

halbierte. Zusätzlich traten am Kernrohr und Bohrgestänge erheblich höherer

Verschleiss, z.T. auch Beschädigungen auf.

Bei 686.0 m (KM 496) wurde am 2. Februar 1991 für eine 10-tägige Hydrotestphase

(VM10, VM11) zum Abschluss der Klarwasserstrecke angehalten. Beim Weiterkernen

traten auf den ersten Metern kurzfristig Probleme mit Festwerden durch erhöhten

Nachfall auf, obwohl die Spülung mittlerweile wieder auf TW umgestellt worden war.

Weitere Unterbrechungen für Testphasen (VM12 1

VM13 und VM14 1

VM15) fanden bei

826.9 m (KM 522) und 947.1 m (KM 544) statt.

Eine Fangarbeit wurde bei Teufe 1016.3 m erforderlich. Bei einem Roundtrip trat ein

Schaden an der Abfangvorrichtung auf, der Bohrstrang rutschte durch und fiel ca.

150 m bis zur Sohle. Der Strang konnte sofort wieder gesund verbunden und ausgebaut

werden.

Bei 1106.3 m (KM 572) wurde die Bohrung am 1. April 1991 angehalten, um nach dem

vorgesehenen Test- und Loggingprogramm die 5" Endverrohrung abzusetzen.


- 55 - NAGRA NTB 94-09

Die Bohrfortschritte lagen bis zum Schluss bei 10 - 16 m pro Tag bei vollständigem

Kerngewinn und bester Kernqualität. Mit dieser Teufe war jedoch auch die Leistungsgrenze

hinsichtlich Drehmoment für das Bohrgerät erreicht, so dass ein Weiterkernen

mit 6 1/4 11

Durchmesser nicht mehr möglich war und damit das Absetzen der

511 Verrohrung - bereits 150 m tiefer als geplant - erforderlich wurde.

Vom 2. bis 28. April 1991 wurde das Mess- und Testprogramm, bestehend aus Hydrotests

(VM16, VM17), geophysikalischen Messungen, Bohrlochseismik, Fluid-Logging,

Hydrotests (VM18 - VM21) und Hydrofrac- Tests, durchgeführt. Zwischendurch waren

zwei Roundtrips erforderlich, um Nachfall zu beseitigen und um für das Fluid-Logging

Wasser einzuzirkulieren.

5.5.4.2 Unterschneiden 8 1/2" und 5" Verrohrung

Um bessere volumetrische Bedingungen für ein erfolgreiches Zementieren der

511 Verrohrung zu schaffen, wurde kurzfristig entschieden, das Bohrloch in zwei

Abschnitten von 6 1/4 11 auf 8 1/2 11 Durchmesser zu unterschneiden. Eingesetzt wurden

dafür ein 5 11

Unterschneider vom Typ 5 KSA Lockomatik und vier Satz Rollenarme.

Nach dem Erweitern des oberen Abschnitts von 650.0 m - 750.2 m musste man das

Bohrloch erst mit einem 6 1/4 11

Rollenmeissel von 753.0 m bis zur Sohle nachbohren,

bevor mit dem Unterschneider das untere Fenster ab 920.0 m begonnen werden

konnte. Als nach einem Roundtrip zum Wechsel der Rollenarme keine Zirkulation

hergestellt werden konnte, wurde das Unterschneiden bei 967.2 m (statt wie vorgesehen

bei 1020.0 m) vorzeitig abgebrochen und ein letztes Mal das Bohrloch mit

einem 6 1/4 11

Meissel bis zur Sohle nachgebohrt.

Nach einem Kaliberlog erfolgten dann der Einbau und die Zweistufen- Zementation der

511 Verrohrung. In der Zementerhärtungszeit geschah neben den Verflanschungsarbeiten

und der Preventermontage der Austausch des 5 1/2 11 GWSK gegen den 3 1/2 11

GWSK Seilkernstrang. Mit dem Aufbohren von Zement, Anschlag und Rohrschuh bis

1106.3 m mit einem 4 1/8 11 Rollenmeissel wurden die Arbeiten für diesen Bohrlochabschnitt

beendet.

5.5.5 Bohrlochabschnitt von 1106.3 - 1546.7 m

5.5.5.1 Kernen 96 mm

Beim Einbau des neuen Bohrstrangs war eine 9 m Stange nicht in der Gestängeliste

enthalten, so dass beim Aufbohren des Rohrschuhbereichs 9 m unbewusst zugebohrt

wurden. Der Fehler in der Gestängeliste wurde erst später bemerkt, als die Kernbohrarbeiten

bereits wieder aufgenommen waren, dann aber von dem zuständigen Bohrmeister

nicht korrigiert. Erst nach Abschluss der Bohrarbeiten wurde durch den

Vergleich der Kerne mit den geophysikalischen Logs die durchgehende Teufendifferenz

von 9 m festgestellt. Als Folge mussten die entsprechenden Bohrteufenangaben

jeweils um 9 m korrigiert werden.

Mit einer oberflächenbesetzten 96 x 57 mm Diamantkrone wurden die Bohrarbeiten am

17. Mai 1991 wieder aufgenommen. Mit Bohrfortschritten von ca. 1 m/h bei vollständigem

Kerngewinn und guter Kernqualität wurde die Bohrung bis auf 1262.6 m (KM 605)


NAGRA NTB 94-09 - 56 -

vertieft und am 27. Mai 1991 für Testarbeiten (VM22, VM23) angehalten. Bei 1170.0 m

(KM 585) wurde zwischendurch kurz unterbrochen und das Gestänge ausgebaut, um

das CET-Log der 5" Rohrzementation zu fahren.

Nach den Testarbeiten konnten die Kernbohrarbeiten wieder aufgenommen werden,

nachdem von 1135 m bis Sohle 15 h lang nachgebohrt worden war.

Am 14. Juni 1991 wurde bei 1374.7 m (KM 628) für Hydrotests angehalten. Da ein

Packerdefekt nach dem ersten Test (VM24) auftrat - der Packer zeigte nach dem Ausbau

deutliche Längsschnitte - musste das Bohrloch mit einem Roundtrip befahren

werden, bevor erneut die Packergarnitur eingebaut werden konnte. Beim Umsetzen

vom ersten Intervall (VM25) auf ein weiteres, tieferes Testintervall stand die Doppelpackergarnitur

jedoch auf, so dass ausgebaut werden musste. Die Testarbeiten

wurden daher abgebrochen und wieder mit dem Einbau der Kerngarnitur begonnen.

In den Bereichen 1241.0 m bis 1254.5 mund 1295.5 m bis zur Sohle musste mit bis zu

3 t Andruck nachgebohrt werden, bevor wieder gekernt werden konnte.

Die Endteufe der Bohrung war inzwischen aufgrund der bisher gewonnenen Daten auf

ca. 1500 m festgelegt worden. In dieser Teufe sollte dann das abschliessende Messund

Testprogramm vor Einbau des Langzeitbeobachtungssystems ausgeführt werden.

Die Bohrung wurde daher weiter vertieft bis 1513.0 m (KM 670) und dann für die

programmgemäss vorgesehenen Arbeiten angehalten.

Nach einer Multi-Shot Messung (1500 m bis 1070 m) zeigte das im Anschluss

versuchte Kaliberlog bei mehreren Einfahrversuchen jedoch, dass das Bohrloch bei ca.

1180 m erst verengt und anschliessend vollständig verschlossen war.

Daher musste erneut das Kerngestänge eingebaut werden, um das Bohrloch wieder

zu öffnen. Beim Einbau des Kerngestänges wurde aber nur geringfügiger Widerstand

bei 1180 m bemerkt.

Die durch den Roundtrip erzwungene zeitliche Verschiebung der vorgesehenen

Messungen und die eingeschränkte Verfügbarkeit des VSP-Equipments führten zu der

Entscheidung, nach dem Öffnen des Bohrlochs noch zwei bis drei Tage weiterzukernen,

bis die Messeinrichtungen wieder verfügbar waren.

Am 8. September 1991, 03:30 Uhr wurde mit KM 682 bei 1546.7 m Bohrteufe die

Bohrung endgültig angehalten.

5.5.6 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe

Nach mehrstündigem Spülen des Bohrlochs, einem Checktrip bis 5" Rohrschuh und

erneutem Spülen vor Sohle wurde das Gestänge ausgebaut.

Nachdem durch Einbau eines Tubing und Schwabben der Spiegel auf ca. 100 m

abgesenkt worden war, um den "Tube-Wave-Effekt" bei dem VSP-Log zu verringern,

erfolgten ein Kaliber- und zwei Temperatur-Leitfähigkeit-Logs, bevor dann auch die

VSP-Messung und ein Sonic SLT-S erfolgreich gefahren wurden.


- 57- NAGRA NTB 94-09

Beim anschliessenden Einbau einer Packergarnitur stand man jedoch bei 1114.6 m

auf und musste wieder ausbauen. Da das Bohrloch für die weiteren geophysikalischen

Messungen noch auf 104.8 mm aufzuweiten war, wurde, statt einen Roundtrip zu

fahren, mit dem Erweitern begonnen. So konnte das Bohrloch für die hydraulischen

Tests wieder geöffnet werden und gleichzeitig mit dem vergrösserten Durchmesser

auch die Gefahr verringert werden, mit der Packergarnitur erneut aufzustehen bzw.

fest zu werden.

Die gesamte Strecke vom 5" Rohrschuh bis Sohle konnte mit ca. 7.25 m/h in 59.5 h

erweitert werden.

Beim Befahren des Bohrlochs bis Rohrschuh stellte man jedoch mehrfach Überlast

und Widerstand fest und musste nochmals von 1146.5 m bis 1152.0 m und von

1511.0 m bis zur Sohle nachbohren.

Ein Kaliberlog zur Ermittlung geeigneter Packersitze leitete hydraulische Testarbeiten

(M1 - M4, VM26 - VM28) ein, die insgesamt 26 Tage dauerten. Beim Ausbau der

Testgarnitur verblieb eine Packermanschette bei ca. 1300 m im Bohrloch.

Die abschliessenden geophysikalischen Messungen konnten nur mit grossem

Aufwand ausgeführt werden, da die Instabilität des Bohrlochs immer wieder Roundtrips

mit 4 1/8" Rollenmeissel erforderte:

1. Roundtrip: Nachbohren von 1420 m bis zur Sohle, Bohrloch gespült, ohne Widerstand

ausgebaut. (Die Packermanschette hatte sich anscheinend nicht

im Bohrloch verkeilt, sondern war bis zur Sohle hinuntergeschoben

worden bzw. gefallen.)

Beim Roundtrip trat beim Gestängeeinbau ein Motorschaden am Bohrgerät

auf, der 20 h Reparaturzeit beanspruchte

1. Messrun: DLL-NGT, Sonde steht bei 1310 m auf, abgebrochen

2. Roundtrip: bei 1300 m geringer Widerstand

2. Messrun: DLL-NGT, Sonde steht bei 1134 m auf, abgebrochen

3. Roundtrip: bei 1140 m leichter Widerstand

3. Messrun: DLL-NGT von 1499.5 m bis Rohrschuh

4. Messrun: FMS (Pass 1) von 1452 m bis Rohrschuh

5, Messrun: FMS (Pass 2), Sonde steht bei 1135 m auf, abgebrochen, Gummipuffer

der Sonde im Bohrloch verblieben

4. Roundtrip: bei 1140 mund 1169 m Widerstand

6. Messrun: HBHC, Sonde bei 1138 m aufgestanden, abgebrochen

7. Messrun: CET für 5" Verrohrung von 1097 m bis 950 m


NAGRA NTB 94-09 - 58-

5. Roundtrip: Spülung beschwert von SG 1.05 kg/I auf 1.10 kg/I und Viskosität stark

angehoben, bei 1143 m kurz aufgestanden, ab 1455 m nachgebohrt,

Checktrip bis Rohrschuh , ab 1500 m nachgebohrt

8. Messrun: HLDL von 1458 m bis Rohrschuh

9. Messrun: CNL von 1458 m bis Rohrschuh

10. Messrun: FMS (Pass 2) von 1505 m bis Rohrschuh

11. Messrun: HBHC von 1499 m bis Rohrschuh

Als nächster Arbeitsschritt wurde der Preventer abgebaut und die 5 11

Verrohrung mit

einem Rohrkrebs gefasst. Wie vorgesehen, konnten die Rohre durch Rechtsdrehen im

Linksverbinder bei 506.5 m entschraubt und ausgebaut werden. Danach erfolgten die

Perforationen für das Langzeitbeobachtungssystem (LZB).

Scraperruns mit 7 11 und 5 11 Scraper und ein Roundtrip mit 4 1/8 11 Rollenmeissel beendeten

die Aktivitäten im Bohrloch vor Einbau des Langzeitbeobachtungssystems.

Der unterste Packer des LZB sollte bei ca. 1260 m eingebaut werden. Da für den

Einbau des LZB etwa eine Woche veranschlagt war, stellte die geringe Bohrlochstabilität

im Teufenbereich um 1135 m für den erfolgreichen Einbau des Packersystems ein

erhebliches Risiko dar. Um dieses Risiko - unter Umständen das gesamte Packersystem

wieder ausbauen zu müssen - zu vermeiden, wurde das Packersystem kurzfristig

umkonfiguriert:

In den Open hole-Bereich wurden zwei Produktion-Injektion-Packer (PIP) (der zweite

PIP als zusätzliche Sicherheit gegen Packerumläufigkeit) eingebaut, die über ein

Kupplungselement, das ca. 9 m hoch im verrohrten Bohrlochbereich steht, mit dem

Packersystem verbunden wurden. Damit konnten die PIpis an einem Tubingstrang

vorweg eingebaut werden, bevor auch die weiteren Packer mit den Beobachtungs- und

Druckleitungen montiert wurden.

• Zum einen wurde dadurch die Zeit zwischen dem letzten Roundtrip und dem

Packereinbau im Openhole erheblich verkürzt.

• Zum anderen hätte ein gegebenenfalls nötiger Ausbau der PI piS, Roundtrip und

erneuter Einbauversuch einfacher erfolgen können.

• Ausserdem ergab sich dadurch die Möglichkeit, die für den Einbau der PI piS im

Openhole zwingend erforderliche Spülung nach dem Setzen der Packer oberhalb

des gelösten Kupplungselementes gegen Wasser auszutauschen.

Dass diese Entscheidung richtig war, zeigte sich beim Einbau der PIpis, da man bei

1240 m aufstand und erst nach mehreren Versuchen die Packer weiter bis zur Setzteufe

eingebaut werden konnten. Mit dem vollständigen Packersystem wären diese

Freifahrversuche nicht mehr möglich gewesen.

Nach dem Lösen der Kupplung, Klarspülen des Bohrlochs und Ausbau des Setztubings

konnte mit der Montage der übrigen Packergarnitur begonnen werden, wofür

5 Tage erforderlich waren.


- 59- NAGRA NTB 94-09

Nach abschliessendem Spülen der Beobachtungsleitungen mit getracertem Wasser

und erfolgreichem Spannen der Packer wurde das Bohrgerät am 1. September 1991

für den Abbau freigegeben. Am 6. September 1991 war der Bohrplatz vollständig

geräumt.

5.6 Verrohrungen und Zementationen

5.6.1 13 3/8 11 Standrohr

Das 13 3/8" Standrohr konnte aufgrund der schlechten Bohrlochstabilität nur drehend

und spülend bis auf die Absetzteufe von 58.0 m eingebracht werden. Da dies vor dem

Einbau schon zu erwarten stand, wurden keine Zentralizer montiert.

Die Absetzteufe hatte sich gegenüber der Planung mehr als verdoppelt, und mit dem

verfügbaren Equipment konnte die Zementation nur in zwei Schritten ausgeführt

werden: 4 m 3 Zementbrühe (spez. Gewicht 1.8 kg/l) wurden durch den Rohrschuh

verpumpt, mit weiteren 2.5 m 3 verfüllte man den Ringraum mittels Zementierlanzen

von obertage aus.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 5.2 und 5.3 aufgeführt.

5.6.2 9 5/8 11 Ankerrohrtour

Die 95/8" Ankerrohrtour wurde bis 219.3 m mit Rohrschuh, Anschlag und Zentralizern

bestückt eingebaut. Ihre Zementation erfolgte mit 11 m 3 Zementbrühe (spez. Gewicht

1.80 kg/l) mit Vor- und Nachstopfen und unter Zuhilfenahme der Zementieraggregate

einer spezialisierten Firma. Obwohl die Kaliberlogmessung ein theoretisches Zementschlämmvolumen

von 10.3 m 3 ergab, traten ca. 3 m 3 Überschusszement zutage.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 5.4 und 5.5 aufgeführt.

5.6.3 7 11 Zwischenrohrtour

Die 7" Zwischenverrohrung wurde mit Rohrschuh, Anschlag und Zentralizern bestückt

ohne Schwierigkeiten bis 584.8 m eingebaut. Die Zementation erfolgte durch einen

Zementierservice als Zweistopfenzementation.

Verpumpt wurden 5 m 3 Wasser als Waschpolster, 9.5 m 3 Zementbrühe mit einem

spez. Gewicht von 1.80 kgll und 11.6 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen. Die Mischzone

Wasser-Zement trat zutage.

Während der Zementerhärtung stellte man fest, dass aus dem Ringraum 9 5/8" x TI

Wasser mit ca. 131/h zulief. Nach Verschliessen des Ringraums konnte auf einem

Manometer am Bodenflansch ein Druckaufbau von ca. 10 bar gemessen werden.

Ein daraufhin (ca. 50 h nach Zementationsende) gefahrenes CET-Log zeigte sehr gute

Zementqualität vom Rohrschuh bis ca. 235 m, darüber mässige Zementqualität mit

eventueller Kanalbildung bis zum Zementkopf bei ca. 68 m.


NAGRA NTB 94-09 - 60 -

Eine "Reparatur" der Zementation durch Perforation und Zementverpressen wurde

zumindest vorläufig nicht als notwendig erachtet und nur eine Beobachtung des

Zuflusses hinsichtlich Druck und Rate vorgesehen. Doch bereits nach wenigen Tagen

waren weder Zufluss noch Druckaufbau mehr feststellbar. Da der Ringraum später

noch durch einen Injektionsversuch betestet wurde und keine Anzeichen mehr für eine

Undichtigkeit der Zementation beobachtet worden waren, wurde eine Reparatur hinfällig.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 5.6 und 5.7 aufgeführt.

5.6.4 5/1 Endverrohrung

Für den Einbau der späteren Langzeitbeobachtung wurden an die 5" Verrohrung und

ihre Zementation kurzfristig folgende Forderungen gestellt:

• Die Verrohrung ist nach Abschluss der Bohrarbeiten bis zu einer Teufe von ca.

500 m wieder auszubauen, um den für das Multipackersystem benötigten Querschnitt

im oberen Bohrlochbereich zu erhalten.

• Im Bereich von ca. 900 m bis ca. 800 m muss die Rohrtour unzementiert bleiben,

da für die Langzeitbeobachtung der Aufschluss der Formation nur durch Perforieren

als nicht ausreichend angesehen wird.

Der Einbau der 5" Verrohrung erfolgte daher mit Rohrschuh, Collar und Zentralizern

sowie einem Linksverbinder mit speziellem Einführtrichter. Der ebenfalls vorgesehene

External Casing Packer (ECP mit 10ft Manschette), der die obere Zementationsstrecke

zu dem Zementfenster hin abdichten sollte, konnte aufgrund von Clearanceproblemen

nicht eingesetzt werden (trotz Nenndurchmesser 6" ging er nicht durch die

7" Rohre (23 Ibs/ft)).

Im unteren Bereich der Rohrtour sind bis 847.0 m 18 Ibs/ft-expanded HW square­

Rohre, darüber 11.5 Ibs/ft-STC-Rohre eingebaut. Der Linksverbinder steht bei 506.7 m

(UK) Teufe, nach dem Entschrauben und dem Ausbau der Rohre ist die Oberkante

des Einführtrichters bei 506.5 m.

Die Zementation durch einen Zementierservice erfolgte in zwei Stufen mit 3.3 und

4.8 m 3 Zementbrühe mit Vor- und Nachstopfen, sowie jeweils 4 m 3 Wasser als Spacer

vorweg. Für die Zementation der 2. Stufe wurde die Rohrtour von 795.0 m bis 798.0 m

mit 40 Schuss perforiert.

Die Zementstrecken wurden durch eine CET-Messung dann vom Rohrschuh bis 925 m

und von 796 m bis 591 m ermittelt.

Die 5" Verrohrung konnte wie vorgesehen im Linksverbinder entschraubt und ausgebaut

werden. Der Kopf der 5" Verrohrung steht damit bei 506.5 m.

Die Rohrliste und die Zementationsberichte sind in den Beilagen 5.8 bis 5.10 aufgeführt.


- 61 - NAGRA NTB 94-09

5.7 Preventeranlagen, Bohrlochverflanschung

Bis zum Einbau der 13 3/8" Rohre und später bei der Erweiterung auf 12 1/4" wurde

ohne Preventer gebohrt. Für das Kernen bis zum Einbau der 9 5/8" Rohre wurde auf

das 13 3/8" Standrohr ein 13 3/8"STC x 13/8 11

3000psi Bodenflansch gesetzt und mit

einem Adapterspool darauf ein 7 1/6" 3000psi Ringpreventer montiert. Manifold,

Gasabscheider und Fackel wurden angeschlossen.

Nach Einbau der 9 5/8" Rohre wechselte man auf einen 9 5/8 11

STC X 11" 5000psi

Bodenflansch, auf den ein 11" 5000psi Doppelbackenpreventer und ein 11" 5000psi

Ringpreventer gesetzt wurden. Mit dieser Bestückung wurde bis zum Bohrungsende

gearbeitet. Die 7" Rohre wurden über einen Keil im Bodenflansch abgefangen, die

5" Rohre waren bis zum Wiederausbau mit einem angeschweissten Ring auf dem

Kopf der 7" Rohre abgesetzt.

Um für die Installation des Multipackersystems ausreichend Montagespielraum zu

schaffen, ist vor dem Einbau ein zusätzlicher Spool zwischen Bodenflansch und Bohrlochverschluss

gesetzt worden.

5.8 Bohrspülung

5.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Wie auf SB4 wurde auch auf der Bohrung SB3 weitgehend eine leichte (SG 1.03 -

1.08 kg/l) Tonsüsswasserspülung eingesetzt. Sie wurde in ihren chemischen und

rheologischen Eigenschaften permanent durch einen Spülungsservice kontrolliert und

durch Einsatz des Schüttelsiebes und der Zentrifuge, bzw. durch Zugabe von

Spülungsmaterialien konditioniert. Die Spülungsdaten und der Verbrauch an

Spülungsmaterialien sind in Beilage 5.11 zusammengestellt.

Nach Aufbohren der 13 3/8" und der 9 5/8" Verrohrungen mussten jeweils die Spülung

ausgetauscht und die Tankanlage gereinigt werden, um für die weiteren Kernarbeiten

eine einwandfreie Spülung gewährleisten zu können. Die durch die umfangreichen

Nachbohrarbeiten und den erbohrten Zement zu stark mit Feststoffen belastete

Spülung wurde abgefahren.

Aufgrund der Bohrlochinstabilität im letzten Bohrlochabschnitt musste für die geophysikalischen

Messungen und den Einbau des LZB die Spülung dann mit Schwerspat auf

ein Gewicht von 1.11 kg/l beschwert und durch Zugabe von Bentonit, Pac-L und Pac-R

in den Fliesswerten stark angehoben werden.

5.8.2 Klarwasser-Spülung

Im Teufenabschnitt von 585.9 m bis 686.0 m wurde mit getracertem Klarwasser

gespült. Nach Aufbohren der 7" Verrohrungen musste die Spülung daher ausgetauscht

und die Tankanlage gereinigt werden, um die Klarwasserspülung vorzubereiten.

Bereits nach wenigen Bohrtagen hatte sich das Klarwasser jedoch durch aufgenommene

tonige Formationsanteile auf ein Gewicht von ca. 1.05 - 1.08 kg/l beschwert,

ohne jedoch die erforderlichen rheologischen Eigenschaften einer gleich schweren

Bentonitspülung zu erreichen.


NAGRA NTB 94-09 - 62-

5.8.3 Spülungsentsorgung

Nur aus der Anfangsphase von SB3 wurde die Spülung (zusammen mit der von SB4)

in Stapeltanks zwischengelagert und dann mit der mobilen Anlage aufbereitet. Nach

Beginn der Bohrung SB1 erfolgte die Entsorgung ausschliesslich über das auf dem

Bohrplatz SB1 installierte Equipment.

5.9 Bohrwerkzeuge

Eine Kernmarschtabelle mit den jeweiligen Daten ist in Beilage 5.12 aufgeführt,

Beilage 5.13 enthält die grafische Darstellung dieser Parameter. Alle Bohrwerkzeuge

sind in Beilage 5.14 mit ihren Leistungsdaten zusammengestellt.

5.9.1 Kernkronen

Wie oben angesprochen, bereiteten das heterogene Lockergestein und die Rutschmasse

Schwierigkeiten hinsichtlich der Auswahl geeigneter Kernbohrwerkzeuge. Es

wurden daher verschiedene Kronenarten an zwei Kernrohrtypen ausprobiert. Die

besten Ergebnisse zeigte das 5 1/2" GWSK System mit einer oberflächenbesetzten

6 1/4" Diamantkrone, mit 9 Spüllöchern im Zentrum der Schneidlippe und Fingerkernfänger.

Es wurde daher mit dieser Konfiguration weitergearbeitet, bis der anstehende

Fels erreicht war und normale Fangfedern genutzt wurden. Mit gutem Erfolg wurde

auch eine BaliaSet Krone benutzt. Die Daten der ab 22.4 m eingesetzten Kronen sind

in der Tabelle 12 aufgeführt. Bis auf die 9 gemeisselten Meter ist die gesamte Bohrung

gekernt worden.

Tabelle 12:

Kernkronen SB3

Grösse Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer

strecke schritt gewinn Kern- marsch

marsch- Anzahl

länge

nimm m h m/h 0/0 m

61/4 50334 BV* 48.4 25.3 1.9 63.7 0.6 86

61/4 50442 BV* 694.0 839.5 0.8 95.2 1.8 392

61/4 50568 BaliaSet 307.6 314.0 1.0 99.8 4.8 64

101 50481 BV 33.9 48.0 0.7 96.9 3.4 10

96 50473 BV 431.4 414.8 i 1.0 99.1 4.0 108

TOTAL 1515.3 1641.6 0.9 96.2 2.3 660

* mit Spüllöchern in der Lippe

5.9.2 Erweiterungswerkzeuge

Zum Erweitern der Kernbohrstrecken der ersten drei Bohrabschnitt wurden Rollenmeissel

eingesetzt, deren Leistungsdaten in Tabelle 13 aufgeführt sind:


- 63- NAGRA NTB 94-09

Tabelle 13:

Erweiterung mit Rollenmeissel, SB3

Grösse 171/2" 12 1/4" 81/2" 81/2"

Serien Nummer 79735 TZ 168 XE5389 275VS

Typ L3A OSC1GJ DGJ R3

Erweiterungsstrecke 55.9 161.6 310.2 55.7 m

Zeit 25.0 57.8 115.3 31.5 h

Fortschritt 2.2 2.8 2.7 1.8 m/h

Zum Erweitern des 96 mm Bohrlochs wurde eine modifizierte Kernkrone mit 104.8 mm

Durchmesser eingesetzt (Tabelle 14).

Tabelle 14:

Erweiterung mit Diamantkrone, SB3

Grösse 104.8 x 56 mm

Serien Nummer 50890

Typ

SY

Erweiterungsstrecke 431.4 m

Zeit 59.5 h

Fortschritt 7.3 m/h

Das Unterschneiden auf 8 1/2" wurde mit einem KSA-Lockomatic Unterschneider

ausgeführt, für den 4 Satz Rollenarme benötigt wurden (Tabelle 15).

Tabelle 15:

Unterschneiden, SB3

Rollenarmsatz 1 2 3 4

Unterschneidstrecke 8.8 65.2 26.2 47.2 m

Zeit 4.8 30.8 9.5 24.3 h

Fortschritt 1.9 2.1 2.8 2.0 m/h

5.9.3 Sonstige Werkzeuge

Für das Aufbohren der Rohrschuhe und Nachbohrarbeiten wurden noch weitere

Rollenmeissel der Grössen 8 1/2", 6 1/4" und 4 1/8" eingesetzt, die z.T. auf SB4 schon

benutzt wurden. Beim Aufbohren des 5" Rohrschuhs wurden mit dem 4 1/8" Rollenmeissei

9 m zugebohrt.

5.10 Wartung und Reparatur

Abgesehen von einigen kleineren Wartungs- und Reparaturarbeiten mit nur 58.5 h

Aufwand in fast einem Jahr fielen fünf umfangreichere Reparaturen an (Tabelle 16).


NAGRA NTB 94-09 - 64-

Tabelle 16:

Wartung- und Reparatur, SB3

Getriebeschaden Kraftdrehkopf 23. - 25.10.1990 33.25 h

Hydrauliksteuerblock 29. - 30.10.1990 21.5 h

Lagerschaden Turmrolle 20. - 21.06.1991 25.5 h

Antriebsmotor 08. - 09.08.1991 20.25 h

Fahrseilwinde 12.08.1991 7 h

5.11 Bohrlochverlauf

Die Bohrung verläuft bis ca. 260 m in nordöstlicher Richtung bei ca. 1.5° Neigung aus

der Vertikalen und dreht dann mit langsam zunehmender Neigung (bis max. 5.0°) in

südöstliche Richtung. Ab dem letzten Messpunkt bei 1511.5 m wurde der Bohrlochverlauf

bis zur Endteufe von 1546.7 m extrapoliert. Die Vertikalteufe beträgt 1543.1 m bei

einer Gesamtabweichung von 85.3 m nach Azimut 136°.

In Beilage 5.15 sind eine Horizontal- und Vertikalprojektion des Bohrlochverlaufs

dargestellt, die Zahlenwerte sind in Beilage 5.16 aufgeführt.

5.12 Zeitaufteilung

Knapp die Hälfte der Bohrungszeit beanspruchten die wissenschaftlichen Arbeiten und

der Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. Die Stundenübersicht in Beilage 5.17

schlüsselt den Zeitbedarf für die einzelnen Arbeitsbereiche während der gesamten

Bohrung auf.


- 65 - NAGRA NTB 94-09

6 SONDIERBOHRUNG SB1

6.1 Einleitung

Nachdem vom 27. Oktober bis 11. November 1990 Antransport und Aufbau der

Bohranlage sowie Wartungs- und Reparaturarbeiten an ihr erfolgten, konnte am 12.

November 1990 mit den Bohrarbeiten begonnen werden.

Die weitgehend gute Standfestigkeit des Bohrlochs in den Valanginienmergeln ermöglichte

es, die 9 5/8" Verrohrung ca. 100 m, die 7" Verrohrung sogar 400 m tiefer als

geplant abzusetzen. Die sehr schlechte Bohrlochstabilität bei ca. 1115 m bis 1132 m

erforderte den Einbau der 5" Verrohrung bei 1384.7 m. Die Endteufe von 1670.3 m

wurde am 22. November 1991 erreicht.

Die Instabilität der oben genannten Zone, verbunden mit ständigem Zulauf von Wasser

aus Zonen ab ca. 1180 m führte zu erheblichen Schwierigkeiten, sodass das

Spülungsgewicht mit Schwerspat zeitweise bis auf 1.17 kgll angehoben werden

musste.

Der Ablauf der Arbeiten im letzten Bohrlochabschnitt war ebenfalls gekennzeichnet

durch formationsbedingte Schwierigkeiten (Nachfall und Zuflüsse) bei den Mess- und

Testarbeiten und umfangreiche Fang- und Fräsarbeiten bei der Erweiterung des

Bohrlochs.

Im Winter kam es zu starken Behinderungen durch Frost und Schneefall, da die Temperaturen

aufgrund der Tallage z.T. wochenlang unter Null blieben und der gesamte

Bohrplatz immer mehr vereiste.

Hervorzuheben sind für diese Bohrung ausserdem der "Gastest" und die Schwierigkeiten

beim Einbau des Multipackersystems.

Nach insgesamt 491 Tagen wurden am 16. März 1992 mit dem Abbau der Bohranlage

die operationellen Arbeiten beendet und die Langzeitbeobachtung begonnen.

6.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema

Das erwartete geologische Profil ist in Tabelle 17 dargestellt.

Tabelle 17:

bis

Geologisches Profil SB1 (Planung)

Formation

50 m Lockergestein (Bachschutt)

950 m Valanginien-Mergel, evtl. mit mächtigen eingelagerten Schuppen aus

Malmkalken oder Valanginienkalk

1100 m Helvetische Tertiärschichten (Stadschiefer etc.) oder nordhelvetischer

Flysch (Schiefer, Sandsteine etc.) evtl. auch kretazische oder

mesozoische Formationen


NAGRA NTB 94-09 - 66 -

Das vorgesehene Bohrungsschema ist in Tabelle 18 aufgeführt.

Tabelle 18:

Bohrungsschema SB1 (Planung)

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser

55 m 17 1/2" 133/8 11

200 m 12 1/4" 9 5/8"

600 m 81/2" 7"

950 m 61/4" 5"

1100 m ca.4"

Damit sollte das Lockergestein mit 13 3/8 11 verrohrt werden, 9 5/8 11 und TI Rohre waren

abhängig von den Bohrlochbedingungen und geologischen Erfordernissen in Valanginien-Mergeln

einzubauen. Die 5 11

Rohre wollte man in der Basis der Valanginien­

Mergel absetzen können.

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 19 und Beilage 6.1 gezeigt.

Tabelle 19:

bis

Geologisches Profil SB1 (angetroffen)

Formation

50.3m Bachschutt, Moräne

774.9 m Palfris-Formation

808.2 m Schimberg-Schiefer, Melange

871.7 m Vitznau Mergel

926.2 m Palfris-Formation

928.1 m Schimberg-Schiefer, Melange

1094.3 m Palfris-Formation

1139.0 m Melange, Palfris-Formation

1193.0 m Hohgant-Formation, Klimsenhorn-Formation

1242.9 m Helvetischer Kieselkalk, Betlis-Kalk

1310.0 m Öhrli-Formation

1341.4 m G ras pass-Schichten

1452.7 m Tros-Kalk

1502.5 m Melange

1558.6 m Nordhelvetischer Flysch, Melange

1601.1 m Melange

1670.3 m Nordhelvetischer Flysch

Nur die 13 3/8 11

Rohre wurden nach Vorgabe im Top der Valanginien-Mergel eingebaut.

Die 9 5/8 11

Rohre konnte man jedoch tiefer als erwartet in den Valanginien­

Mergeln absetzen. Das Verrohren mit 7 11

und 5" erfolgte dann jeweils so tief wie bohrtechnisch

möglich, da aufgrund der unsicheren geologischen Situation hydraulische

und/oder geologische Kriterien nicht herangezogen werden konnten. Insbesondere der

Einbau der 5" Rohre erfolgte aus heutiger Sicht ca. 70 m zu früh, denn das Erreichen


- 67- NAGRA NTB 94-09

der Melange bei 1452.7 m hätte die durch die Zuflüsse aus dem Tros-Kalk hervorgerufenen

Schwierigkeiten im letzten Bohrlochabschnitt vermeiden können.

6.3 Technische Daten der Bohrung

Die folgende Tabelle 20 gibt eine Übersicht über die wesentlichen Bohrungsdaten:

Tabelle 20: Bohrungsdaten SB1

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

erster Bohrtag

letzter BOhrtag

Beginn Abbau Bohrgerät

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweichu ng

nach Azimut

Verrohrung

13 3/8" Standrohrtour

9 5/8" Ankerrohrtour

1" Zwischenrohrtour

Verfüllung

5

11

Endverrohrung

674429.8

193432.4

845.5 m

Wirth B8

12.11.1990

22.11.1991

16.03.1992

1670.3 m

1660.4 m

156.7 m

244 0

bis 60.6 m

bis 310.0 m

bis 1000.3 m

864.5 - 1384.7 m

1495 m - ET

Das Bohrlochbild in Beilage 6.1 zeigt den derzeitigen Ausbauzustand der Bohrung mit

dem Langzeitbeobachtungssystem.

6.4 Chronologie der Bohrung

In der chronologischen Auflistung der Bohrarbeiten sind alle wesentlichen Arbeitsschritte

aufgeführt, nicht enthalten sind nur kurzfristige Unterbrechungen wie kleinere

Reparaturen etc. Einen Überblick über den zeitlichen Ablauf der Bohrung zeigt das

Zeit-Teufen- Diagramm in Beilage 6.1.

6.4.1 Bohrlochabschnitt von 3.1 - 61.0 m

27.10.1990 Beginn Antransport und Aufbau

12.11.1990 - 16.11.1990 Kernbohrung 6 1/4",3.1 - 61.0 m

16.11.1990 - 19.11.1990 Erweiterung auf 17 1/2" bis 61.0 m


NAGRA NTB 94-09 - 68-

20.11.1990 Einbau 13 3/8" Rohre und Zementation

20.11.1990 - 22.11.1990 Zementerhärtung

22.11.1990 - 23.11.1990 Aufbohren Rohrschuh, Einbau 7" Hilfsverrohrung,

Preventermontage

6.4.2 Bohrlochabschnitt von 61.0 - 313.5 m

24.11.1990 -

04.12.1990 -

11.12.1990 -

13.12.1990 -

14.12.1990 -

15.12.1990 -

17.12.1990

18.12.1990 -

(22.12.1990 -

03.01.1991 -

04.01.1991

05.01.1991 -

08.01.1991 -

09.01.1991 -

04.12.1990

11.12.1990

13.12.1990

14.12.1990

15.12.1990

17.12.1990

03.01.1991

02.01.1991

04.01.1991

08.01.1991

09.01.1991

11.01.1991

Kernbohrung 6 1/4", 61.0 - 215.8 m

Hydraulischer Test VM1, VM2, VM3, VM4, VM5

Kernbohrung 6 1/4", 215.8 - 260.0 m

Kernbohrung 101 mm, 260.0 - 268.5 m

Oilatometermessung

Kernbohrung 101 mm, 268.5 - 304.5 m

Oilatometermessung o.E.

Hydraulischer Test VM6, VM7, VM8, VM9, VM10

Weihnachtsunterbruch, dabei Pumptest)

Kernbohrung 101 mm, 304.5 - 313.5 m

Oilatometermessung

Erweiterung auf 6 1/4" bis 313.5 m, Spülungsaustausch

Fluid-Logging

Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, BGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, AMS

11.01.1991 Ausbau 7" Hilfsverrohrung

11.01.1991 - 15.01.1991 Erweiterung auf 12 1/4 11 bis 311.0 m

16.01.1991 Kaliberlog

16.01.1991 Einbau 9 5/8" Rohre und Zementation

17.01.1991 - 19.01.1991 Zementerhärtung

19.01.1991 - 20.01.1991 Aufbohren Rohrschuh, Erweiterung auf 8 1/2" bis

313.5 m, Einbau T' Hilfsverrohrung, Preventermontage

6.4.3 Bohrlochabschnitt von 313.5 - 1000.5 m

22.01.1991 - 23.01.1991 Einbau Kernrohr, Spülungsaustausch, Beginn

Klarwasserspülung

23.01.1991 - 25.01.1991 Reparatur Hebewerkskupplung

25.01.1991 - 04.02.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 313.5 - 435.1 m

05.02.1991 - 15.02.1991 Hydraulischer Test VM11, VM12

15.02.1991 - 19.02.1991 Kernbohrung 6 1/4", 435.1 - 466.9 m

19.02.1991 - 22.02.1991 Spülungsaustausch, Kaliberlog, Fluid-Logging, Kaliberlog


- 69 -

NAGRA NTB 94-09

22.02.1991 - 01.03.1991 Hydraulischer Test VM13, VM14

01.03.1991 - 03.03.1991 Reparatur 7 11 Hilfsverrohrung

03.03.1991 - 10.03.1991 Kernbohrung 61/4 11 , 466.9 - 570.2 m

10.03.1991 - 19.03.1991 Hydraulischer Test VM15, VM16

19.03.1991 - 28.03.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 i 570.2 - 703.7 m

28.03.1991 - 07.04.1991 Hydraulischer Test VM17, VM18

07.04.1991 - 17.04.1991 Kernbohrung 61/4 11 , 703.7 - 836.3 m

17.04.1991 - 25.04.1991 Hydraulischer Test VM19, VM20

25.04.1991 - 08.05.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 836.3 - 1000.5 m

08.05.1991 Kaliberlog o.E.

08.05.1991 - 18.05.1991 Hydraulischer Test VM21, VM22

18.05.1991 Roundtrip

19.05.1991 - 21.05.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL,

FMS, BGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, VSP

21.05.1991 Roundtrip, Spülungsaustausch

21.05.1991 - 23.05.1991 Fluid-Logging, Kaliberlog

23.05.1991 - 25.05.1991 Roundtrip, Spülungsaustausch

25.05.1991 - 06.06.1991 Hydraulischer Test VM23, VM24, VM25

06.06.1991

07.06.1991

Roundtrip

Kaliberlog

08.06.1991 - 09.06.1991 Hydrofrac-Test

09.06.1991 FMS-Log

09.06.1991 - 10.06.1991 Ausbau 7 11 Hilfsverrohrung

11.06.1991 - 12.06.1991 Reparatur Kraftdrehkopf

12.06.1991 - 27.06.1991 Erweiterung auf 8 1/2 11 bis 1000.5 m

27.06.1991 Kaliberlog, Perforation 9 5/8 11 Rohre,

65.9 - 68.9 m 40 Schuss, 71.5 - 74.5 m 40 Schuss

27.06.1991 - 28.06.1991 Roundtrip

28.06.1991 - 29.06.1991 Einbau 7 11 Rohre, Zementation 1.Stufe, Perforation

7 11 Rohre 498.0 - 501.0 m 40 Schuss, Zirkulationsversuche,

Zementation 2. Stufe

29.06.1991 - 01.07.1991 Zementerhärtung

01.07.1991 - 02.07.1991 Aufbohren Rohrschuh

6.4.4 Bohrlochabschnitt von 1000.5 - 1385.2 m

02.07.1991 Rollenmeisselbohrung 6 1/4 11 , 1000.5 - 1010.5 m,

Spü I u ngsaustausch

03.07.1991 - 09.07.1991 Kernbohrung 61/4",1010.5 -1090.5 m


NAGRA NTB 94-09 - 70-

09.07.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, GR, SP, BHC

09.07.1991 - 11.07.1991 Kernbohrung 61/4",1090.5 -1108.6 m

11.07.1991 - 20.07.1991 Hydraulischer Test VM26, VM27

20.07.1991 - 01.08.1991 Kernbohrung 6 1/4", 1108.6 - 1211.5 m

01.08.1991 - 06.08.1991 Hydraulischer Test TK1, VTK1

06.08.1991 - 07.08.1991 Nachbohren, Kernbohrung 6 1/4", 1211.5 - 1212.2 m

08.08.1991 - 09.08.1991 Fluid-Logging o.E

09.08.1991 - 10.08.1991 Nachbohren mit Kernrohr

10.08.1991 Nachbohren mit 6 1/4" Rollenmeissel, Rollenmeisselbohrung

1212.2 - 1212.9 m

11.08.1991 - 03.09.1991 Kernbohrung 6 1/4", 1212.9 -1385.2 m

03.09.1991 - 04.09.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, GR, SP, SOT-AS,

AMS, NGS, LOT, CNL

04.09.1991 Roundtrip

05.09.1991 - Geophysikalische Messungen, FMS, MSFL

05.09.1991 Roundtrip

07.09.1991 - 14.09.1991 Hydraulischer Test TQ1

14.09.1991 - 20.09.1991 Fangarbeit auf Packergarnitur

20.09.1991 Roundtrip

21.09.1991 Einbau Gestänge mit Rohrschuhkrone

22.09.1991 - 27.09.1991 Hydraulischer Test OZ1, OK1 durch Gestänge

27.09.1991 Ausbau Rohrschuhkrone,

28.09.1991 - 29.09.1991 Reparatur Hydrauliksystem

29.09.1991 - 01.10.1991 Roundtrips, Spülungsbehandlung

01.10.1991 - 02.10.1991 Einbau 5" Rohre, Zementation

02.10.1991 - 04.10.1991 Zementerhärtung

04.10.1991 - 07.10.1991 Gestängeaustausch, Aufbohren Rohrschuh,

Spülungsaustausch

6.4.5 Bohrlochabschnitt von 1385.2 - 1670.3 m

07.10.1991 Kernbohrung 96 mm, 1385.2 - 1393.5 m

07.10.1991 Roundtrip mit Rollenmeissel

08.10.1991 CET -Log

08.10.1991 - 17.10.1991 Kernbohrung 96 mm, 1393.5 - 1460.4 m

17.10.1991 Geophysikalische Messungen, VSP, GR

17.10.1991 - 04.11.1991 Kernbohrung 96 mm 1 1460.4 - 1632.7 m

04.11.1991 - 06.11.1991 Hydraulischer Test o.E.


- 71 - NAGRA NTB 94-09

06.11.1991 Roundtrip, Fräsen 96 mm, 1632.7 - 1633.0 m

07.11.1991 - 12.11.1991 Hydraulischer Test MF1

(11.11.1991 Gas abgefackelt)

12.11.1991 - 16.11.1991 Kernbohrung 96 mm, 1633.0 - 1634.5 m

(14.11.1991 Reparatur Hydrauliksteuerblock)

16.11.1991 - 17.11.1991 Einbau Fräser 96 mm, Sohle reinigen, Fräsen

1634.5 - 1635.0 m

17.11.1991 - 22.11.1991 Kernbohrung 96 mm, 1635.0 - 1670.3 m, Krone im Loch

verblieben, ET erreicht

22.11.1991 - 23.11.1991 Einbau Erweiterungskrone

23.11.1991 - 01.12.1991 Strang durchgefallen, Fang- und Fräsarbeiten

01.12.1991 - 05.12.1991 Erweiterung auf 105 mm

05.12.1991

05.12.1991 -

09.12.1991 -

14.12.1991 -

15.12.1991 -

16.12.1991

16.12.1991 -

17.12.1991

09.12.1991

14.12.1991

15.12.1991

16.12.1991

17.12.1991

Kaliberlog

Hydraulischer Test M1

Nachbohren, Befahren des Bohrlochs

Geophysikalische Messung, HOLL, HBHC

Nachbohren, Befahren des Bohrlochs

Geophysikalische Messung, HOLL, NGS

Nachbohren, Befahren des Bohrlochs

Geophysikalische Messung o.E.

17.12.1991 - 19.12.1991 Nachbohren, Befahren des Bohrlochs, Einbau Gestänge

mit Rohrschuhkrone bis 1603.0 m

19.12.1991 Geophysikalische Messungen durch Gestänge, RR1,

MS1, 003, CAL, GR, OV1

19.12.1991

19.12.1991

Ausbau Gestänge bis 5" RS

20.12.1991 - 06.01.1993 Weihnachtsunterbruch

Geophysikalische Messungen durch Gestänge, 003,

CAL, GR, OV1

06.01.1993 - 08.01.1993 Befahren des Bohrlochs, Spülungsarbeiten

08.01.1993 - 27.01.1993 Hydraulischer Test M2, MF3

(16.01.1993 - 23.01.1993 Gas abgefackelt)

27.01.1993 - 31.01.1993 Nachbohren, Reparatur Kupplungszylinder, Reparatur

Getriebelager

31.01.1993 - 01.02.1993 Geophysikalische Messung, FMS, GR, WSP, VSP

01.02.1993 - 03.02.1993 Befahren des Bohrlochs

03.02.1993 - 05.02.1993 Einbau Zementierstrang, Rückzementation bis 1495.0 m

05.02.1993 - 06.02.1993 Ausbau 5" Rohre oberhalb Linksverbinder


NAGRA NTB 94-09

- 72-

06.02.1993

Perforationen für LZB, 405.0 - 414.0 m 120 Schuss,

517.0 - 520.0 m 40 Schuss, 565.0 - 568.0 m 40 Schuss,

827.0 - 836.0 m 120 Schuss! 961.0 - 967.0 m 80 Schuss,

980.0 - 986.0 m 80 Schuss

07.02.1993 - 11.02.1993 7 11 Scraperrun, 5 11 Scraperruns, Roundtrips, Klarspülen

der Bohrung

12.02.1993 Einbau Packer, Spülen des Intervalls

12.02.1993 - 13.02.1993 Einbau PIP des Multipackersystems

13.02.1993 - 23.02.1993 1. Einbau Multipackersystem

23.02.1993 - 26.02.1993 Stillstand

26.02.1993 - 28.02.1993 Ausbau Multipackersystem

28.02.1993 Borehole-Televiewer Messung

28.02.1993 - 05.03.1993 Wartezeit auf Redressing des Packersystem

05.03.1993 Magnetruns

06.03.1993 - 15.03.1993 2. Einbau Multipackersystem

16.03.1993 Beginn Abbau

6.5 Bohrvorgang

6.5.1 Bohrlochabschnitt von 3.1 - 61.0 m

6.5.2 Kernen 6 1/4"

Vor Beginn der Bohrarbeiten wurden für den Spülungsrücklauf ein 18 5/8" Rohr in der

Kellersohle einzementiert und eine 7" Hilfsverrohrung darin eingebaut. Die Bohrarbeiten

begannen mit dem 6 1/4 1 x4" 5 1/2" GWSK Seilkernsystem mit oberflächenbesetzten

Diamantkronen, da sich in der Bohrung SB3 gezeigt hatte, dass mit dieser Garnitur

in den heterogenen Lockergesteinsschichten die besten Erfolge hinsichtlich Kerngewinn

zu erzielen waren.

Bei 61.0 m (KM 68) wurden die Kernbohrarbeiten am 16. November 1991 für das

Absetzen der 13 3/8" Verrohrung angehalten.

6.5.2.1 Erweitern 17 1/2" und 133/8" Verrohrung

Nach dem Ausbau der 7" Hilfsverrohrung erweiterte man das Bohrloch mit einer stabilisierten

Rollenmeisselgarnitur auf 17 1/2" Durchmesser bis zur Sohle. Die 13 3/8"

Standrohrtour konnte ohne Schwierigkeiten bis 60.6 m eingebaut und zementiert

werden, obwohl beim Befahren des Bohrlochs nach dem Erweitern Überlast und hohe

Drehmomente auftraten.

Der Rohrschuhbereich wurde nach 50 h Zementerhärtung mit 12 1/4" Rollenmeissel

von 42.5 m bis 61.0 m aufgebohrt. Mit der Montage der Verflanschung, dem Einbau

der TI Hilfsverrohrung und der Installation eines Ringpreventers waren die Arbeiten für

diesen Bohrlochabschnitt abgeschlossen.


- 73- NAGRA NTB 94-09

6.5.3 Bohrlochabschnitt von 61.0 - 313.5 m

6.5.3.1 Kernen 6 1/4 11

Am 24. November 1990 wurden die Bohrarbeiten mit dem 6 1/4 11 x 4 11 Kernequipment

wieder aufgenommen und - unterbrochen bei 215.8 m (KM 135) für Hydrotests (VM1

bis VM5) - bis 260.0 m (KM 145) fortgesetzt. Aufgrund der guten Bohrlochstandfestigkeit

wurde der ursprünglich bei ca. 200 m geplante Einbau der 9 5/8 11

Verrohrung auf

ca. 300 m abgeändert.

Von 260.0 m bis 313.5 m wurde in Etappen (Stops bei 268.5 mund 304.5 m) mit einer

101 x 57 mm Diamantkrone am kombinierten 3 1/2" - 5 1/2" Strang gekernt, um den

für die Dilatometermessungen benötigten Bohrlochdurchmesser zu erstellen. Mit

313.5 m war die Einbauteufe für die 9 5/8" Verrohrung erreicht. Der Stop bei Teufe

304.5 m wurde ausserdem über Weihnachten/Neujahr für einen Pumptest genutzt.

Das Bohrloch wurde von 260.0 m bis 313.5 m mit dem 6 1/4" x 4 11

Kernequipment

erweitert, wobei man ab 268 meine Halbschale und ab 279 m einen vollen Kern

erbohrte, da das 101 mm Loch verlassen wurde. Ein Spülungsaustausch für das Fluid

Logging, das Fluid Logging selbst und die geophysikalischen Messungen folgten

anschliessend.

6.5.3.2 Erweitern 12 1/4 11 und 9 5/8 11 Verrohrung

Nachdem die 7" Hilfsverrohrung ohne Schwierigkeiten gezogen worden war, begannen

die Erweiterungsarbeiten von 6 1/4 11 auf 12 1/4 11 Durchmesser. Mit einer stabilisierten

Rollenmeisselgarnitur wurde bis 311.0 m mit einem Fortschritt von ca. 2.6 m/h erweitert.

Nach einem Kaliberlog erfolgte der Einbau der 9 5/8 11

Verrohrung bis 310.0 mund

ihre Zementation bis zutage. Der Zement wurde nach Erhärtung ab 284.4 m bis

313.5 m mit einem 8 1/2 11 Rollenmeissel aufgebohrt und damit gleichzeitig der Bohrlochabschnitt

311.0 m bis 313.5 m von 6 1/4" auf 8 1/2" erweitert. Der Einbau der

TI Hilfsverrohrung bis 313.5 m und die Montage der Preventeranlage beendeten die

Arbeiten für diesen Bohrlochabschnitt.

6.5.4 Bohrlochabschnitt von 313.5 - 1000.5 m

6.5.4.1 Kernen 6 1/4 11

Laut Planung sollte dieser Bohrlochabschnitt vom 95/8" Rohrschuh bis ca. 600 m

umfassen. Da aber die 9 5/8" Verrohrung bereits tiefer als geplant eingebaut war und

sich die Bohrlochstabilität im Laufe der Bohr- und Testarbeiten als erfreulich gut

erwies, wurde die 7 11

Verrohrungsteufe auf ca. 1000 m gesteigert um so die Möglichkeit

zu schaffen, die erwartete Endteufe von ca. 1500 m mit 6 1/4" zu erbohren.

Da in diesem Bohrlochabschnitt eine 200 m lange Bohrstrecke mit Klarwasserspülung

unterhalb des 9 5/8" Rohrschuh vorgesehen war, wurde nach dem Einbau des Bohrgestänges

das Bohrloch mit Wasser klargespült und die Tankanlage gereinigt und mit

Wasser aufgefüllt. Nachdem eine Reparatur an der Hebewerkkupplung der Bohranlage

63 h Verzögerung verursachte, konnte ab dem 25. Januar 1991 mit den Kernbohrarbeiten

wieder begonnen werden.


NAGRA NTB 94-09 - 74-

Auch in diesem Klarwasserabschnitt stellten sich sofort die gleichen Probleme mit

Bohrstrangschwingungen ein, wie sie auch für die Bohrung SB3 beschrieben sind.

Nach einem Teststop (VM11, VM12) bei 435.1 m (KM 182) wurde bis 466.9 m (KM

188) weitergebohrt. Die wasserbedingten Schwierigkeiten waren mittlerweile jedoch so

gross, dass man sich entschloss, die Spülung wieder auf eine Tonsüsswasserspülung

umzustellen. Die Arbeiten mit Klarwasserspülung wurden daher mit Fluid Logging,

Kaliberlog und ergänzenden Hydrotests (VM13, VM14) bei dieser Teufe vorzeitig

beendet.

Das Kaliberlog zeigte nicht nur ein teilweise stark ausgebrochenes Bohrloch (bis zu

18 11 Durchmesser), sondern auch, dass die 7" Hilfsverrohrung im unteren Bereich

(Verbindung vom letzten zum vorletzten Rohr) vollständig geteilt war. Das gemessene

Kaliber erreichte den Innendurchmesser der 9 5/8 11

Verrohrung auf ca. 0.30 m Länge.

Nach den Hydrotests wurde die Hilfverrohrung daher ausgebaut. Man fischte das letzte

Rohr mit einem Rohrkrebs und baute die Verrohrung erneut ein (siehe Kapitel 6.11.1).

Die weiteren Kernbohrarbeiten bis zur Verrohrungsteufe von 1000.5 m (KM 288),

wurden bei 570.2 m, 703.7 mund 836.3 m (KM 207, 232, 255) jeweils für Hydrotests

(VM15 und VM16, VM17 und VM18, VM19 und VM20) unterbrochen. Mit Bohrfortschritten

von durchschnittlich ca. 0.9 mlh, nach wie vor hervorragenden Kernen und

vollständigem Kerngewinn verlief das weitere Abteufen dieser Strecke ohne grössere

Schwierigkeiten. Z.T. mussten nach den Tests lediglich einige Meter nachgebohrt

werden, bevor man wieder die Sohle erreichte.

Nach den bei Verrohrungsteufe durchgeführten Hydrotests (VM21 , VM22) musste das

Bohrloch von 946.5 m bis zur Sohle nachgebohrt werden, wobei hohe Drehmomente

und kurzzeitiges Festwerden auftraten.

Im Anschluss an die geopyhsikalischen Messungen wurde das Bohrloch befahren und

von 998 m bis zur Sohle nachgebohrt, um anschliessen Klarwasser für das Fluid Logging

einzuzirkulieren. Die ersten vier Messruns konnten bis zur Sohle gefahren

werden. Dann wurde jedoch die Quelltonabdichtung zwischen 95/8 11

Rohrschuh zur

7 11 Hilfsverrohrung undicht und aus diesem Ringraum lief etappenweise Spülung in das

Bohrloch. Nachdem dieser Zulauf aufgehört hatte, der anscheinend aber verstärkten

Nachfall auslöste, konnten die weiteren Messruns nur bis 662.5 m gefahren werden,

wo die Sonde jeweils massiv aufstand.

Von 662 m bis 680 m und von 970 m bis zur Sohle musste daher noch einmal nachgebohrt

werden, um die abschliessenden Doppelpackertests (VM23 - VM25) für diesen

Bohrlochabschnitt fahren zu können, die am 6. Juni 1991 beendet waren.

Vor der Fortsetzung des Untersuchungsprogramms mit Hydrofrac-Tests war ein

Roundtrip erforderlich, bei dem von 992 m bis zur Sohle nachgebohrt werden musste.

Ein Kaliberlog zur Ermittlung geeigneter Packersitze leitete die Hydrofrac-Untersuchungen

ein, die nach dem Doppelpackerausbau mit einem FMS-Log abgeschlossen

wurden.

6.5.4.2 Erweitern 8 1/2" und TI Verrohrung

Der Ausbau der 7 11

Hilfsverrohrung zeigte, dass die Verrohrung einen Gewindebruch

zwischen 10. und 11. Rohr hatte. Der erste Fangversuch mit Rohrkrebs auf den im


- 75- NAGRA NTB 94-09

Loch verbliebenen Teil brachte dann die restlichen Rohre zutage. An den Rohren

waren deutliche Verschleissspuren zu erkennen, und weitere Gewindeverbindungen

waren sehr stark beschädigt.

Die Erweiterung von 6 1/4" auf 8 1/2" erforderte 4 Rollenmeissel, mit denen für die

Strecke von 313.5 m bis 1000.5 m 292.3 h Bohrzeit erforderlich waren. Besonders die

Kalkmergel im Bereich von ca. 822 m bis ca. 934 m erwiesen sich als sehr hart und

liessen sich nur mit ca. 1.8 m/h bohren, während der Durchschnitt bei ca. 2.4 mlh lag.

Dann erfolgte ein Kaliberlog für den Open hole-Bereich und die Perforation der 9 5/8"

Rohre von 65.9 m bis 68.9 mund 71.5 m bis 74.5 m mit jeweils 40 Schuss. Durch die

Perforationen sollte eine Beobachtung der überhydrostatischen Verhältnisse im

Bereich der Felsoberfläche im Ringraum 7" zu 9 5/8" Verrohrung für die Langzeitbeobachtung

versucht werden (und nicht über das später einzubauende Packersystem).

Vor dem Einbau der 7" Verrohrung erfolgte ein letzter Roundtrip mit 8 1/2" Rollenmeissel

und Spülen des Bohrlochs. Die 7" Verrohrung konnte ohne Widerstand eingebaut

und bei 1000.3 m in zwei Stufen zementiert werden.

Nach Abhängen der Rohre mit Keil im Bodenflansch, Preventermontage und Aufbohren

von Zement und Rohrschuh mit 6 1/4" Rollenmeissel konnten ab dem 3. Juli 1991

die Kernbohrarbeiten mit dem 6 1/4" x 4" Seilkernequipment wieder aufgenommen

werden.

6.5.5 Bohrlochabschnitt von 1000.5 - 1385.2 m

6.5.5.1 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung

Durch einen Rechenfehler war beim Zementaufbohren von 1000.5 m bis 1010.5 m

zugebohrt worden, sodass diese 10m nicht gekernt sind. Daher erfolgten bei

1090.5 m (KM 302) ausserplanmässige geophysikalische Messungen (im Anschluss

an Messungen auf SB3), um den nicht gekernten Abschnitt auf mögliche Formationswechsel

hin zu untersuchen.

Die Bohrarbeiten wurden bei 1108.6 m (KM 307) 9 Tage lang unterbrochen, um

hydraulische Tests (VM26, VM27) durchzuführen. Beim anschliessenden Einbau der

Kerngarnitur musste ab 1100 m mit erheblichem Widerstand nachgebohrt werden.

Beim Ziehen des mit Nachfall gefüllten Kernrohrs kamen Eisenteile (unbekannter

Herkunft) zutage. Diese hatten die neu eingesetzte BaliaSet Diamantkrone so stark

beschädigt, dass die Krone nach 0.1 m Kernstrecke gezogen werden musste, da sie

keinen Bohrfortschritt mehr zeigte.

Ab ca. 1190 m wurde Zulauf von einigen Ilmin festgestellt, nach Schliessen des

Preventers stellte sich ein Kopfdruck von 4.5 bar ein (Spülung SG 1.06 kg/l). Ab dem

daher vorgenommenen 6 tägigen Teststop bei 1211.5 m (KM 339) bereitete die Bohrlochinstabilität

in den stark zerscherten und tonigen Partien der Melange in dem Bereichen

von 1101 m bis 1130 m erhebliche Probleme. Die Packergarnitur stand bei

1147 m voll auf und konnte nicht bis zur vorgesehen Teufe eingebaut werden, obwohl

vor dem Packereinbau ein Checktrip bis zum 7" Rohrschuh gefahren worden war. Die

vorgesehenen Testintervalle (TK1, VTK1) mussten daher abgeändert werden.


NAGRA NTB 94-09 - 76-

Zwölf Stahlbänder verblieben im Bohrloch, als die Packergarnitur wieder ausgebaut

wurde. Die daraufhin eingebaute gebrauchte Diamantkrone stand bei 1113 m auf und

es musste mit erheblichem Widerstand bis Sohle nachgebohrt werden. Beim Versuch,

das Innenrohr nach Erreichen der Sohle zu ziehen, riss das Kernseil.

Der erforderliche Roundtrip zeigte, dass auch hier die Schneidlippe zerstört war und

die Krone gewechselt werden musste. Beim Einbau der neuen Krone stand man

erneut bei 1104 m auf und musste bis zur Sohle nachbohren. Ein Kern von 0.7 m

wurde hinzugebohrt, um eventuelle Schrottreste der Stahlbänder mit dem Innenkernrohr

zutage zu bringen. Durch das bis in den TI Rohrschuh zurückgezogene Gestänge

wurde dann ein Fluid Loggig versucht. Dabei stand die Sonde jedoch bei 1104 m auf,

sodass die Messung erfolglos abgebrochen wurde.

Erneut bohrte man ab 1104 m nach, wobei dreimal das Innenrohr voll Nachfall gezogen

werden musste. Gleichzeitig wurde die Bohrspülung in ihren rheologischen Parametern

stark angehoben und durch Schwerspatzugabe auf SG 1.08 kg/I beschwert. Da

auf Sohle kein Fortschritt mehr erzielt wurde, musste erneut ausgebaut werden. Auch

diese Krone war durch Schrott, evt!. auch Reste der BaliaSet-Schneidelemente

zerstört. Es wurde daher ein 6 1/4" Rollenmeissel eingebaut. Von 1106 m bis 1212 m

musste nachgebohrt werden, bevor mit dem Meissel 0.7 m zugebohrt wurden, um die

Sohle zu reinigen.

Das Kernrohr wurde mit neuer Krone eingebaut und wieder bohrte man ab 1104 m

nach. Die Spülung wurde durch die Zuflüsse aus dem Kieselkalk während den gesamten

Nachbohrarbeiten ständig stark verdünnt und musste laufend behandelt werden.

Ein versuchsweise der Spülung zugesetzter Reibungsminderer zeigte gute Ergebnisse

bei der Verringerung der mittlerweile sehr hohen Drehmomente.

Erst sechs Tage nach Ende der Testarbeiten konnte der Kernbohrbetrieb wieder

aufgenommen werden. Ein Roundtrip bei 1296.0 m wurde durch ein verklemmtes

Innenrohr erforderlich und zum Kronenwechsel ausgenutzt. Beim Wiedereinbau

musste von 1123 m bis 1142 m nachgebohrt werden. Die weiteren Kernarbeiten

wurden durch sehr häufiges Verklemmen des Innenrohrs im Aussenrohr behindert,

sodass für die restlichen 89.2 m bis zum Erreichen der Verrohrungsteufe von 1385.2 m

9 Roundtrips erforderlich wurden. Die Ursache ist nicht eindeutig feststellbar, vermutlich

hatte jedoch der hohe Schwerspatanteil in der Spülung wesentlichen Anteil daran.

Die Schwierigkeiten mit den Nachfallzonen, Spülungsverdünnung durch Zuflüsse und

die mittlerweile sehr hohen Drehmomente machten den Einbau der 5" Verrohrung

erforderlich, da ein geologischer Wechsel nicht prognostizierbar war und u.U. noch

einige 100 m Malmkalke anstanden.

Bei 1385.2 m (KM 384) war das Gebirge nach Kernbefund als recht standfest anzusehen,

so dass für den Einbau der 5" Verrohrung angehalten wurde. Nach einem

Checktrip bis zum TI Rohrschuh und Beschweren der Spülung auf SG 1.12 kg/I wurde

das geophysikalische Loggingprogramm abgewickelt. Zwischen den Messungen

musste ein Roundtrip gefahren werden, um das Bohrloch bei 1130 m wieder zu öffnen.

Der Roundtrip vor Einbau der Hydrotestgarnitur zeigte ebenfalls Widerstand ab

1131 m. Beim Ausbau der Packergarnitur nach 6 Tagen Testphase (TQ1) wurde der

Tubingstrang fest. Versuche, durch Fahren freizukommen, schlugen fehl. Bei 17 t

Überlast trat ein Bruch im Übergang unterhalb des oberen Packers auf, sodass


- 77- NAGRA NTB 94-09

Fangarbeiten (Kapitel 6.11.2) notwendig wurden, die nach 6 Tagen erfolgreich abgeschlossen

waren. Der Nachfall aus den Zonen oberhalb des Fisches erforderte immer

wieder Nachbohrarbeiten vor weiteren Fangaktivitäten.

Mit einem 6 1/4 11

Rollenmeissel wurde das Bohrloch nach Abschluss der Fangarbeit

befahren und anschliessend das Gestänge mit einer Rohrschuhkrone (ab 1135 m

drehend und spülend) bis 1205 m eingebaut. Damit sollte die gebräche Zone stabilisiert

und weiterer Nachfall aus ihr verhindert werden.

In dieser Art vor Nachfall geschützt wurde eine Doppelpackergarnitur durch das

Gestänge eingebaut und nach 6 Tagen Test (OZ1, OK1) auch wieder ausgebaut.

Obwohl während der Testphase über den Ringraum zwischen 5 1/2 11 -Gestänge und

Bohrloch mehrfach links zirkuliert worden war, war das Gestänge fest und konnte erst

nach 45 min Spülen, Fahren und Drehen freigezogen und ausgebaut werden.

Anschliessend wurden ein Roundtrip und zwei Checktrips mit 6 1/4 11

Rollenmeissel

gefahren, um das Bohrloch für den 5 11

Rohreinbau frei zu haben. Die Spülung wurde

dazu auf ein Gewicht von 1.15 kg/l beschwert bei Auslaufwerten von 150 s.

Die Rohre wurden mit ECP (External-Casing-Packer) und Zementierstufe erfolgreich

bis 1384.7 m eingebaut und zementiert. In der Zementerhärtungszeit tauschte man

den 5 1/2 11 Strang gegen das 3 1/2 11 Seilkerngestänge aus.

Für das Aufbohren von Zementierstufe, Zement, Stopfen, Anschlag und Rohrschuh

wurde zuerst ein 4 1/8 11

Rollenmeissel bis 1376.5 m eingesetzt. Schwankendes

Drehmoment erforderte den Ausbau, eine Meisselrolle verblieb im Bohrloch.

Es wurde dann zuerst eine gebrauchte Krone (101 mm 00) am Kernrohr eingebaut,

mit der bis 1384.2 m aufgebohrt wurde. Ein Stück der Meisselrolle und ein Zementkern

wurden mit dem Innenrohr gezogen. Die nächste eingesetzte Krone (94 mm 00)

durchbohrte den Rohrschuh und Zement bis Sohle und brachte Ventilteile und Zement

zutage. Anschliessend wurde mit dieser Krone weitergekernt.

6.5.6 Bohrlochabschnitt von 1385.2 -1670.3 m

6.5.6.1 Kernen 96 mm

Bei den Kernmärschen 385 und 386 mit 94 mm Krone (1385.2 m - 1393.5 m) traten

erhöhte Drehmomente und kurzfristiges Festwerden im Rohrschuhbereich auf. Daher

wurde der Rohrschuhbereich mit einem 4 1/8 11

Rollenmeissel mehrfach befahren und

das 94 mm Bohrloch bis 1386.5 m aufgebohrt. Im Anschluss daran erfolgte das CET­

Log für die 5 11

Verrohrung.

Nach dem Aufweitern der restlichen 7 m auf 96 mm trat auch beim Weiterkernen mit

der 96 mm Krone nochmals kurzzeitig Festwerden auf.

Im Bereich von 1395.7 m bis 1402.3 m (KM 391-398) trat fast vollständiger Kernverlust

auf, die Bohrfortschritte erreichten kurzfristig bis zu 30 cm / 5 min bei 0.5 t Andruck.

Alle Versuche - geänderte Kernfangfedern, Kronenaustausch und sogar Trockenkernen

- erbrachten insgesamt nur 0.2 m Kern (KM 398) auf 6.6 m Bohrstrecke. Erst

mit KM 399 wurden die Kerngewinne wieder besser.


NAGRA NTB 94-09 - 78-

Aus bohrtechnischer Sicht deuteten alle Anzeichen darauf hin, dass in dieser Zone ein

sehr weiches Material erbohrt wurde, das beim Kernen vollständig zerrieben und

weggespült wurde, bzw. die trocken erbohrten Kerne durch die Spülung beim Kernziehen

ausgeschwemmt wurden.

Um die Tiefenlage des Basisreflektors zu verifizieren und damit die Endteufe neu festzulegen

und auch erste geophysikalische Angaben über den Kernverlust-Bereich zu

erhalten, wurde bei 1460.4 m (KM 430) unterbrochen, um ein VSP-Log in der

5 11 Verrohrung und ein Gamma-Ray-Log im Openhole zu fahren. Weitere Messungen

waren im 96 mm Bohrloch nicht möglich. Das GR-Log zeigte jedoch keinerlei signifikante

Änderung in der Kernverlustzone, auch in den später gefahrenen geophysikalischen

Logs lässt sich für diesen Abschnitt keine interpretierbare Änderung der Formationsparameter

gegenüber den Strecken darüber und darunter erkennen.

Die vorgesehene Endteufe wurde mit Hilfe der ersten VSP-Auswertung auf ca. 1630 m

neu festgelegt und später nach weiteren Auswertungen aus geophysikalischen,

geologischen und hydrogeologischen Gründen auf ca. 1680 m erweitert.

Die Kernbohrarbeiten bis 1632.7 m (KM 500) konnten ohne Probleme weitergeführt

werden. In dieser Teufe wurde dann eine Packergarnitur für Hydrotests eingebaut.

Aufgrund eines Kabelschadens musste wieder ausgebaut werden. Bei dem Ausbau

verblieben 8 Stahlbänder im Loch, sodass ein Roundtrip mit Stirnfräse erfolgte, bei

dem 0.3 m für die Sohlenreinigung zugebohrt wurden, bevor erneut eine Packergarnitur

eingebaut wurde.

Bei diesem Test (MF1) führte das Absenken des Wasserspiegels um 430 m im Testtubing

zur Gasproduktion aus dem Altdorfer Sandstein. Da das Shut-In-Valve der

Testgarnitur versagte und die Druckstufe der Tubingkopfverflanschung nicht

ausreichte, war es nicht möglich, den Gasaustritt durch Schliessen eines Ventils zu

stoppen, so dass das noch im Tubing befindliche Wasser ebenfalls mit ausgefördert

wurde und die Gasproduktion weiter anstieg. Ein Wiederauffüllen des Tubings mit

Wasser war aufgrund der zu grossen Fliessrate ebenfalls erfolglos, sodass aus

Sicherheitsgründen das ausströmende Gas über die Fackel abgebrannt wurde, bis

nach Lösen des Packers sich das Testintervall wieder mit Spülung füllen konnte und

den Gaszutritt damit reduzierte. Da sich auch der Tubing der Testgarnitur durch den

Druckausgleich langsam mit Spülung füllte, kam der Gaszufluss zum Erliegen und es

konnte ausgebaut werden.

Nach Ausbau der Testgarnitur fehlte ein Drahtnetz über den Testports, es war im

Bohrloch verblieben, die Dichtsitze des Shut-In Valves waren stark angespült.

Nach Einbau der Kerngarnitur konnten nur zwei Kernmärsche bis 1634.5 m gebohrt

werden. Dann wurde ein Roundtrip erforderlich, da kein Bohrfortschritt mehr erzielt

wurde. Die Krone war im Kaliber und in der Lippe abgeschliffen, auch das Kerngestänge

und ein Stabi zeigte deutliche Schleifspuren, hervorgerufen durch Eisen im

Bohrloch.

Bei dem Einbau des Kernrohrs mit einer gebrauchten, aber noch gebrauchsfähigen

Diamantkrone trat ein Schaden an der Anlagenhydraulik auf, der 14.75 h Reparatur

erforderte.


- 79- NAGRA NTB 94-09

Nach umfangreichem Nachbohren ab 1565 m wurde auf Sohle kein Fortschritt erzielt,

so dass ausgebaut werden musste. Auch diese Krone war durch Eisen im Bohrloch in

der Schneidfläche völlig zerstört. Daher setzte man als nächstes einen Fräser

(Economill) ein, mit dem ab 1569 m nachgebohrt und anschliessend 0.5 m bis

1635.0 m zugebohrt wurde, um die Sohle von Schrott zu reinigen. Nachdem mit neuer

Krone wiederum ab 1590 m nachgebohrt werden musste, konnten dann die Kernarbeiten

mit KM 503 wieder aufgenommen werden.

Mit Tagesfortschritten von ca. 6 - 7 mund Kernmarschlängen von nur ca. 1 m Länge,

hervorgerufen durch häufige Kernklemmer, wurde bis zur Teufe von 1670.3 m (KM

534) gebohrt, wobei zum Schluss zweimal kurzfristig der Strang fest wurde. Da sich

das Innenrohr nicht ziehen liess, musste ausgebaut werden. Dabei zeigte sich, dass

die Krone und der Kernrohrübergang im Bohrloch verblieben waren. Ursache war ein

Durchspüler in der dritten Stange über dem Kernrohr, wodurch die Krone nicht genügend

bespült wurde und sich als Folge im Gebirge festbrannte und abgerissen bzw.

abgedreht wurde.

Ein weiteres Vertiefen um 10m auf die vorgesehenen ca. 1680 m wurde im Hinblick

auf den dazu erforderlichen Aufwand (Wegfräsen der Krone) als nicht mehr sinnvoll

angesehen, so dass mit der Teufe von 1670.3 m am 22. November 1991 um

05:15 Uhr die Endteufe erreicht war.

6.5.7 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe

Als nächster Arbeitsschritt war die Erweiterung des Bohrlochs von 96 mm auf

104.8 mm (4 1/8 11 ) vorgesehen, um die laut Arbeitsprogramm erforderlichen geophysikalischen

Messungen (insbesondere FMS) ausführen zu können.

Bei dem Einbau des Bohrgestänges mit einer Diamant- Erweiterungskrone trat bei der

128. Stange ein Schaden an der Abfangvorrichtung auf, und der Bohrstrang fiel durch.

Dieses bildete den Anlass für Fang- und Fräsarbeiten, die insgesamt 8 Tage beanspruchten.

Ihr Ablauf ist im Detail in Kapitel 6.11.3 beschreiben. Der 5. Fräser, mit dem

die letzten Reste des Fisches beseitigt worden waren, wurde anschliessend zum

Erweitern bis 1538 m benutzt und dann wegen fehlenden Fortschritts ausgebaut. Der

Fräser hatte im Aussendurchmesser auf 96 mm abgenommen. Mit dem 6. Stirnfräser

(0 104 mm) wurde ab 1454 m nachgebohrt und dann bis 1670.0 m erweitert. Dieser

Fräser hatte im Aussendurchmesser auf 98 mm abgenommen. Die abrasiven Sandsteinanteile

der Formation sind Ursache für diesen starken Kaliberverlust.

Nach einem Kaliberlog (aufgestanden bei 1542.5 m) erfolgte der Einbau einer Doppelpackergarnitur

(M1) bis 1490 m. Bei dem Versuch, die Packergarnitur für einen zweiten

Test tiefer einzubauen, stand man bei 1510 m auf und musste wieder ausbauen.

Einem Roundtrip mit einem Fräser (Economill 0 96 mm), bei dem nur geringfügig

nachgebohrt werden musste, folgte der Einbau einer Diamant-Erweiterungskrone

(0 104.8 mm), um das Bohrloch bis 1670 m aufzuweiten, da durch den Kaliberverlust

der Fräsen der Durchmesser ab ca. 1500 m bis zur Endteufe kleiner als 104 mm war.

(Mindestdurchmesser für die FMS-Messung) Der fehlende Bohrfortschritt erforderte

den Ausbau der Krone bei 1620.2 m, die ebenfalls im Kaliber um 3 mm abgenommen

hatte. Mit einem weiteren Fräser (Super-Economill 0 104.8 mm) wurde ab 1453 m bis

1669.0 m nachgebohrt und erweitert (nach dem Ausbau 0 103 mm). Die Spülung


NAGRA NTB 94-09 - 80-

wurde mit Schwerspat auf 1.07 kg/I beschwert und entsprechend konditioniert, um das

Bohrloch für die geophysikalischen Messungen möglichst gut vorzubereiten. Die

Messungen konnten dennoch nur mit Schwierigkeiten ausgeführt werden. Nachdem

mit den Messonden der Fa. Schlumberger die Störungszone nicht durchfahren werden

konnte, wurde mit speziellen Slim-Hole Tools der Fa. BPB durch das bis unter die

Störzone eingebaute Gestänge geloggt:

• Messrun HDLUNGT, Sonde steht auf bei 1573 m

• Roundtrip mit Fräser (0 103 mm), bei 1570 m kurz aufgestanden, dann frei bis

ET, Spülung beschwert auf 1.12 kg/I

• Messrun HDLUNGT bei 1590 m aufgestanden

• Roundtrip, Spülung beschwert auf 1.14 kg/I

• Messrun HBHC bei 1606 m aufgestanden, teilweise fest, ziehen mit Überlast

• Einbau Rohrschuhkrone bis ET, Spülen, Ausbau bis 1603 m

• Messrun RR1 1603 - 1660 m durch das Gestänge

• Messrun MS1 1603 - 1660 m durch das Gestänge

• Messrun DD3 1603 - 1663 m durch das Gestänge

• Messrun DV1 1603 - 1650 m durch das Gestänge

• Ausbau Rohrschuhkrone bis 5" Rohrschuh

• Messrun DD3 1384.7 - 1560 m durch das Gestänge

• Messrun DV1 1384.7 - 1560 m durch das Gestänge

Nach dem Abschluss der Messarbeiten wurde die Bohranlage für den Arbeitsunterbruch

vom 20. Dezember 1991 bis 6. Januar 1992 stillgelegt und das Bohrloch mit

Preventer und Kellyhahn eingeschlossen.

Am 6. Januar 1992 wurde der Betrieb wieder aufgenommen. Nach Ausbau der Rohrschuhkrone

erfolgte ein Roundtrip mit einem Fräser bis 1669 m. Vom 8. Januar 1992

bis 27. Januar 1992 liefen Testarbeiten (M2, MF3), denen aufgrund der fast siebentägigen

Abfackelung von produziertem Gas besondere Aufmerksamkeit zuteil wurde.

Anschliessend wurde das Bohrloch in zwei Roundtrips mit Fräsern bis 1580 m nachgebohrt

und befahren, wobei zwischendurch Reparaturen an der Hebewerkskupplung

und am Hebewerksgetriebe 14.75 h Zeit erforderten. Vor den bohrlochseismischen

Messungen für das Tiefengaskonsortium fuhr man einen FMS-Run als Ergänzung und

Kontrolle der Dipmeter-Messung durch BPB.

Für die Verfüllung des gasführenden Bereiches erfolgte ein letztes Befahren und

Nachbohren mit Fräser bis 1669 m. Danach erfolgten der Einbau des Zementierstranges

für die Bodenzementation, die Zementation selbst, der Ausbau des Zementierstranges

bis 1494 m und das Abspülen. Der Zementkopf wurde 12 h später bei

1495 m abgetastet.

Die 5" Verrohrung konnte mit Hilfe eines Rohrkrebses nach mehrmaligem In-Spannung-Ziehen

und Drehen wie vorgesehen im Linksverbinder bei 864.5 m entschraubt

und ausgebaut werden.


- 81 - NAGRA NTB 94-09

Für die Langzeitbeobachtung erfolgten dann die Perforationen in den 5" und

7" Rohren. Es folgten Scrapermärsche in den TI und 5" Rohren und Befahren des

Bohrlochs mit einem Fräser (0 103 mm) bis 1495 m. Dazu musste zwischendurch die

verwässerte Spülung in ihren Fliesswerten stark angehoben werden, um eine ausreichende

Tragfähigkeit zum Ausbringen des durch die Scrapermärsche gelösten Materials

zu gewährleisten.

Abschliessend wurde die Bohrung mit getracertem Wasser klargespült. Für das

Spülen des unzementierten Ringraums hinter der TI Verrohrung baute man einen

Packer bis 553.6 m ein und pumpte mit 50 bar ca. 5 m 3 getracertes Wasser durch

diesen Abschnitt.

6.5.8 Einbau des Multipackersystems

Die Installation des Multipackersystems begann mit dem Einbau und Setzen eines

PIpis (Produktions-Injektionspacker) bei 1458.7 m. Die Disconnect-Coupling stand bei

1380.5 m knapp oberhalb des 5" Rohrschuhs. Nach Ausbau des Setztubingstrangs

erfolgte der Wechsel von durchgehendem Schichtbetrieb auf Tagschicht bei den

weiteren Vorbereitungs- und Einbauarbeiten für das Langzeitbeobachtungssystem.

Am 24. Februar 1992 (9. Einbautag) stand die Packergarnitur (UK bei 1234.8 m) auf

und konnte nicht weiter eingebaut werden, nachdem man schon vorher mehrfach kurz

aufgestanden hatte, aber nach geringfügigem Drehen des Strangs jeweils weiter

einbauen konnte. Als mögliche Ursache für das Aufstehen kamen hauptsächlich die

Oberkante Linksverbinder oder die Zementierstufe in Betracht. Nach zwei Tagen Stillstand,

in denen das weitere Vorgehen abgesprochen wurde, baute man das System

wieder aus, da ein Setzen der Packer in der erreichten Einbauteufe keinerlei Nutzen

gebracht hätte. Bei dem Ausbau wurden 4 Finger eines Federkorbes der Zementierstufe,

auf Protector Couplings liegend, mit zutage gebracht. Ausserdem zeigten Kratzspuren

an den Protector Couplings, dass man innerhalb der Zementierstufe festgesessen

hatte.

In Beilage 6.2 sind die Zementierstufe und die Situation, die zu dem Festwerden in der

Stufe führte, dargestellt. Die 5" Protector Couplings konnten aufgrund ihrer Abmessungen

in die (durch das Schliessen der Stufe nach der Zementation) vorhandene

Querschnittsvergrösserung hineingreifen. Die zu geringe Abschrägung der Protector

Couplings führte dazu, dass die Kupplungen auf den Fingern des Federkorbes knapp

aufstanden und nicht daran vorbeigleiten konnten. Bei den Versuchen, die Packergarnitur

weiter einzubauen, sind als Folge dann vier der Finger verbogen und abgebrochen

worden.

Um den Zustand der Stufe und eventuelle zusätzlich vorhandene Problemstellen in

den Rohren vor dem Wiedereinbau einer Packergarnitur zu prüfen, wurde ein Sonic­

Televiewerlog gefahren (Beilage 6.3).

Dieses Log zeigte eindeutig, dass

• in der Stufe die restlichen 12 Finger noch vorhanden waren

• die Finger nicht nach innen verbogen waren

• keine weiteren kritischen Engstellen (ECP, Linksverbinder) in der Verrohrung

bestanden.


NAGRA NTB 94-09 - 82-

Ein "Öffnen" des Bohrlochs war daher unnötig. Versuche, die restlichen Finger

herauszufräsen, erübrigten sich, da Aufwand und technisches Risiko eine solche

Aktion nicht gerechtfertigt hätten. Es wurde allerdings ein Zentralizer des Sonic-Televiewers

beschädigt und Teile gingen verloren, sodass am Kernseil 3 Magnetruns bis

auf die Disconnect-Coupling gefahren wurden. Man brachte aber keine Eisenteile

zutage, das Bohrloch war jedoch bis zur Disconnect-Coupling frei, die Teile waren

vorbei gefallen und stellten kein Problem mehr dar.

Ab dem 7. März 1992 begann der zweite .Einbau des Multipackersystems, nachdem

alle Komponenten noch einmal durch den Lieferanten überprüft worden waren. Der

Abschnitt, der durch die Zementierstufe eingebaut werden musste, war so modifiziert

worden, dass ein erneutes Aufstehen in der Stufe nicht mehr möglich war. Der Einbau

verlief dann auch erfolgreich und konnte am 16. März 1992 mit dem Setzen der Packer

abgeschlossen werden.

Mit dem Abbau der Bohranlage und dem Umsetzen von Containern, Tankanlage und

Pumpen zur Bohrung SB2 wurden die Arbeiten für die Sondierbohrung SB1 beendet.

6.6 Verrohrungen und Zementationen

6.6.1 133/8 11 Standrohrtour

Das 13 3/8" Standrohr wurde bis 60.6 m eingebaut. Da beim Befahren des Bohrlochs

nach dem Erweitern hohe Drehmomente und Überlast auftraten, wurden keine Zentralizer

verwendet, um die Rohre notfalls auch drehend einbauen zu können. Auf Rohrschuh

und Anschlag wurde verzichtet. Die Zementation erfolgte mit 5.5 m 3 Zementbrühe.

Da kein Zement zutage trat, wurde der Ringraum mit 150 kg Zement vom Bohrkeller

aus nachzementiert. Der Zementkopf in den Rohren wurde beim Aufbohren bei

42.5 mangetroffen.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 6.4 und 6.5 aufgeführt.

6.6.2 9 5/8 11 Ankerrohrtour

Die 9 5/8" Ankerrohrtour wurde mit Rohrschuh und Zentralizern bestückt bis 310.0 m

eingebaut. Die ersten fünf Rohre verschweisste man nach dem Verschrauben mit

Zangenservice zusätzlich. Der Einbau wurde durch die Länge der Rohre (bis zu

12.65 m) und den starken Frost (bis - 15°C) sehr erschwert. Beim Einbau standen die

Rohre bei 309 m voll auf, konnten aber spülend bis auf die vorgesehene Teufe von

310.0 m gefahren werden.

Es wurden 1 m 3 Wasser als Spacer, 12.8 m 3 Zementbrühe mit Vor- und Nachstopfen

und 11.2 m 3 Spülung verpumpt. Von der Zementbrühe waren 6 m 3 im Premixtank

vorgemischt und 6.8 m 3 Zementbrühe über Hopper direkt angemischt worden. Ca.

1.7 m 3 Zementbrühe traten zutage.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 6.6 und 6.7 aufgeführt.


- 83- NAGRA NTB 94-09

6.6.3 7" Zwischenrohrtour

Für den Einbau der 7 11

Zwischenrohrtour war aufgrund des vorgesehenen Langzeitbeobachungssystems

gefordert, die Rohre von Sohle bis ca. 600 m und ab 500 m bis ca.

100 m zu zementieren.

In die Rohrtour wurde daher neben Rohrschuh und Anschlag ein External-Casing­

Packer (504.6 - 507.4 m) eingebaut. Beim Einbau der Rohre wurden neun Rohre, die

nicht in der Rohrliste enthalten waren, zusätzlich eingebaut. Dies erforderte ein CCL­

Log zur Kontrolle der tatsächlich eingebauten Rohranzahl und zur Überprüfung der

korrekten Absetzteufe, bevor die Zementation erfolgen konnte. Durch diesen Fehler ist

auch die Position einiger Zentralizer nicht mehr eindeutig anzugeben. Die entsprechenden

Rohre bzw. Zentralizer sind in der Rohrliste markiert.

Die erste Stufe wurde mit 6.2 m 3 Zementbrühe (SG 1.80 kg/l) zwischen Vor- und

Nachstopfen zementiert, vorweg wurden 8 m 3 Wasser verpumpt. Der Anschlag

erfolgte passend bei 20.2 m 3 nachgepumpter Spülung und der ECP (External Casing

Packer) wurde mit 125 bar gesetzt.

Dann perforierte man von 498.0 m bis 501.0 m mit 40 Schuss für die zweite Stufe. Es

konnte sofort Zirkulation hergestellt werden, und man begann mit dem Anmischen der

Zementbrühe für die zweite Stufe. Beim Einpumpen der vorgesehenen 8 m 3 Wasser

als Spacer wurde nach 4 m 3 ein Druckanstieg festgestellt, der ständig zunahm. Trotz

verschiedener Versuche, durch schlagartiges Druckablassen die Zirkulation wieder zu

verbessern, konnte nach 7 m 3 Wasser auch mit 200 bar nicht mehr durch die Perforation

zirkuliert werden. Daher wurde der Preventer geschlossen und links angepumpt.

Es konnte sofort Zirkulation hergestellt werden, 10m 3 Wasser wurden bei 10 bis

30 bar mit 50 bis 300 Ilmin verpumpt. Dann stellte man wieder auf Rechtszirkulieren

um und 10m 3 Wasser wurden mit 800 bis 1000 Ilmin bei 15 bis 50 bar durch die

Perforation gepumpt.

Da der Zement zum Teil schon angemischt war und aufgrund der oben genannten

Schwierigkeiten seit mehreren Stunden im Premixtank gerührt wurde, erfolgte das

restliche Anmischen nur bis zu einem SG von 1.75 kgll, um die Gefahr des Zementplugging

in der Perforation zu verringern. Es wurden 5.1 m 3 Brühe mit Vor- und Nachstopfen

und 9.6 m 3 Wasser als Verdrängungsvolumen verpumpt.

Das am 5. September 1991 gefahrene CET-Log zeigte für die erste Stufe mässigen

Bond vom Rohrschuh bis ca. 875 m und guten Bond bis zum 1. Zementkopf bei ca.

575 m. Für die zweite Stufe ab 505 m war der Bond laut Log auf weiten Strecken

mässig bis schlecht, der Zementkopf stand bei ca. 110m. Der schlechte Bond war

vermutlich durch das reduzierte Zementbrühegewicht und das Freiwasserverhalten des

verwendeten PCHS-Zementes bedingt, denn dieser Ringraum war durch die oben

genannten Schwierigkeiten besonders gut gespült und bot gute Zementationsbedingungen.

Die Rohrliste und die Zementationsberichte sind in den Beilagen 6.8 bis 6.10 aufgeführt.


NAGRA NTB 94-09 - 84-

6.6.4 5" Endverrohrung

Auch an die 5" Endverrohrung wurden für den Einbau der Langzeitbeobachtung

besondere Anforderungen gestellt:

• die Rohre sollten von Sohle bis in den T' Rohrschuh zementiert sein

• ab ca. 860 m mussten die Rohre wieder gezogen werden können.

Da während der Bohrarbeiten ständig deutliche Wasserzuläufe festzustellen und

ausserdem erhebliche Auskesselungen vorhanden waren, wurde folgende Massnahme

getroffen, um die Rohrtour erfolgreich zementieren zu können: In die Rohrtour

wurden ein External-Casing-Packer (894.5 - 897.9 m), eine Zementierstufe (879.1 -

880.0 m) mit Zubehör und ein Linksverbinder (864.4 - 864.7 m) zusätzlich zum Rohrschuh

und Anschlag eingebaut. Das Zubehör zur Zementierstufe, By-Pass-Baffle und

Shut-Off-Baffle, wurden oberhalb des Anschlags bzw. ein Rohr höher in der Muffe

eingesetzt.




Erstens war es so möglich, die Zementation mit genügend grossem Überschuss

an Zementbrühe auszuführen.

Zweitens konnte durch Setzen des ECP's der Ringraum 5" x 7" abgedichtet und

möglicher Wasserzulauf in den nicht abgebundenen Zement weitgehend verhindert

werden.

Drittens konnte durch die Zementierstufe der Überschusszement oberhalb 880 m

abgespült und in den Ringraum eine leichte Bentonitspülung einzirkuliert werden,

sodass nach Ende der Bohrphase die 5" Verrohrung bei 864 m im Linksverbinder

entschraubt und ausgebaut werden konnte.

Die Rohrtour wurde ohne Schwierigkeiten bis auf 1384.7 m eingebaut. Auf den Einsatz

von Zentralizern verzichtete man jedoch weitgehend, um bei der schlechten Bohrlochstabilität

die Gefahr des Festwerdens nicht zu vergrössern.

Die Zementation erfolgte mit 5 m 3 Wasser als Spacer und 7 m 3 Zementbrühe SG

1.85 kg/I zwischen By-Pass-Plug und Shut-Off-Plug, sowie 14.4 m 3 Nachpumpvolumen.

Der ECP konnte mit 145 bar gesetzt und die Stufe nach Einwerfen der Bombe

mit 62 bar geöffnet werden. Der Überschusszement (ca. 1 m 3 ) wurde abgespült, und

anschliessend zirkulierte man 7 m 3 Bentonitspülung in den Ringraum und schloss die

Stufe mit dem Nachstopfen wieder.

Das am 8. Oktober 1991 gefahrene CET-Log zeigt, dass der Bond vom Rohrschuh bis

ca. 1100 m gut war, darüber bis zur Stufe jedoch möglicherweise eine Kanalbildung

stattgefunden hat.

Die 5" Verrohrung konnte später erfolgreich im Linksverbinder bei 864.5 m gelöst und

ausgebaut werden. Die in der Verrohrung bei ca. 880 meingebaute Zementierstufe

führte zu den voher genannten Schwierigkeiten beim Einbau des Multipackers. Es ist

jedoch festzustellen, dass sich die Stufe in ordnungsgemässem Zustand beim Einbau

der Packergarnitur befand, das Design des Packersystems aber die Innenkonturen der

Stufe nicht berücksichtigte.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 6.11 und 6.12 aufgeführt.


- 85- NAGRA NTB 94-09

6.7 Verfüllungszementation

Um den laut Testergebnissen stark gasführenden Horizont zu verfüllen, hatte eine

Bodenzementation zu erfolgen. Durch einen kombinierten 1.9" NU-Tubing / 3 1/2 11

GWSK-Strang wurde mit 1.5 m 3 Wasser als Spacer vorweg, 1.5 m 3 PCHS-Zementbrühe

(SG=1.8 kg/l) und 5 m 3 Wasser als Nachpumpvolumen zementiert. Nach

Ausbau des Zementierstrangs bis 1494 m trat beim Abspülen eine Mischzone aus

Wasser und Zement zutage. Der Zementkopf wurde nach 12 h Zementerhärtung bei

1495 m abgetastet.

Der Zementationsbericht ist in den Beilage 6.13 aufgeführt.

6.8 Preventeranlagen und Bohrlochverflanschung

Der erste Bohrabschnitt bis 61.0 m wurde ohne Preventeranlage gebohrt.

Nach Einbau des 13 3/8" Standrohrs wurde auf den 13 3/8" STC x 13 3/8 11 -3000 psi

Bodenflansch mit Adapterspool ein Ringpreventer (11"-5000 psi) als Diverter für die

Kernbohrphase installiert. Während des Erweiterns wurde kein Preventer eingesetzt,

da die Kernbohrung keine Gefahr durch überhydrostatische Zuflüsse oder Gas gezeigt

hatte.

Der 13 3/8" Bodenflansch wurde nach Einbau der 9 5/8" Rohre entfernt. Auf die

9 5/8 l1 Ankerrohrtour wurden ein 9 5/8" L TC x 11"-5000 psi Bodenflansch geschraubt.

Darauf wurden ein Doppelbackenpreventer mit Gestänge- und Totalabschluss und ein

Ringpreventer montiert, beide in der Grösse 11 11 -5000 psi, montiert. Mit dieser Ausrüstung

wurde bis zum Ende der Bohrung weitergearbeitet.

Die bis zutage zementierte 7" Verrohrung wurde nach ihrer Zementerhärtung nur im

Bodenflansch abgeschnitten. Die 5" Verrohrung war temporär mit einem Keil im

Bodenflanschkonus abgehängt.

Die Schliessanlage, Chokemanifold, Gasseparator und Fackel vervollständigten

jeweils die Preventeranlagen.

Um für die Installation des Multipackersystems ausreichend Montagespielraum zu

schaffen, ist vor dem Einbau ein zusätzlicher Spool zwischen Bodenflansch und Bohrlochverschluss

gesetzt worden.

6.9 Bohrspülung

6.9.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Bis auf die Klarwasserstrecke von 313.5 m bis 466.9 m wurde mit einer leichten 2-fach

getracerten Tonsüsswasserspülung gebohrt, die in ihren chemischen und rheologisehen

Eigenschaften permanent durch einen Spülungsservice kontrolliert und durch

Einsatz des Schüttelsiebes und der Zentrifuge, bzw. durch Zugabe von Spülungsmaterialien

konditioniert wurde. Die Spülungsparameter und der Materialverbrauch sind in

der Beilage 6.14 aufgelistet.


NAGRA NTB 94-09 - 86 -

Zeitweise musste aufgrund der sehr schlechten Bohrlochbedingungen die Spülung

besonders intensiv kontrolliert und konditioniert werden. Die ständigen Wasserzuläufe

führten zum einen zur Verdünnung, sodass laufend durch Zusatz von Bentonit, Pac-L

und Pac-R die Fliesswerte korrigiert werden mussten. Zum anderen wurde die

Beschwerung der Spülung durch Schwerspat bis auf max. 1.17 kgll notwendig, um die

Zuflüsse zu reduzieren und die Bohrlochstabilität wieder herzustellen. Insbesondere

nach Test- und Messarbeiten war die Spülung jeweils stark verdünnt bis vollständig

durch Formationswasser ersetzt und es musste wieder einwandfreie Spülung einzirkuliert

werden.

Um das zunehmend höher werdende Drehmoment reduzieren zu können, wurde ab

1227 m versuchsweise ein Reibungsminderer zugesetzt. Dieser zeigte eine deutliche

Reduktion des Drehmoments und ermöglichte es, die Bohrung mit 6 1/4" bis auf

1385.2 m zu vertiefen, ohne das 5 1/2" GWSK Gestänge zu überlasten.

Die lange Zeit durchgehend unter Null liegenden Temperaturen erschwerten das

Arbeiten stark, da entweder Leitungen und Pumpen nach jedem Gebrauch vollständig

zu entwässern waren oder die Spülpumpen für kontinuierlichen Kreislauf im Leitungssystem

eingesetzt wurden.

6.9.2 Klarwasser-Spülung

Um einen Vergleich zu erhalten, inwieweit die eingesetzte Ton-Süsswasser Spülung

einen Einfluss auf die hydraulischen Testergebnisse und das Fluidlogging haben

könnte, sollte ab dem 9 5/8" Rohrschuh auf 200 m mit Klarwasser gebohrt werden.

Aus technischen Gründen wurde dieser Versuch vorzeitig beendet, sodass die Klarwasserstrecke

daher von 313.5 m nur bis 466.9 m reichte. Die mangelhafte Schmierwirkung

des Wassers führte zu den in Kapitel 6.6.4.1 erwähnten Schwierigkeiten und

zum vorzeitigen Umstellen auf Ton-Süsswasser Spülung.

Der Nutzen des Klarwassers in wissenschaftlicher Hinsicht ist bereits in Kapitel 3.8.2

kurz kommentiert.

6.9.3 Spülungsentsorgung

Die Altspülung wurde in einem 50 m 3 Becken gestapelt und nach Neutralisation und

Flockmittelzusatz zentrifugiert. Die Flüssigphase konnte in die Kanalisation abgegeben

werden, die stichfesten Feststoffe wurden in eine Inertstoff-Deponie gebracht. Auf

diese Weise wurde hier auch die Spülung von SB3 und SB6 entsorgt.

Die Entsorgung der durch die Zuflüsse bedingten grossen Spülungsvolumina wurden

im Winter stark beeinträchtigt, da die auf dem Bohrplatz offen installierten Geräte

aufgrund des Frostes nur sehr eingeschränkt beziehungsweise nicht mehr zu nutzen

waren.

Der Einsatz einer mobilen Zentrifugenanlage mit Flockmittelstation auf dem bereits

fertiggestellten Bohrplatz SB2 ermöglichte es, die in der Schlammgrube des Bohrplatzes

und in den auf einem Lagerplatz aufgestellten Tanks gestapelte Altspülung von

SB1 und die beim Abschluss der Bohrungen SB6 und SB1 angefallene Spülung zu

entsorgen, zusammen rund 230 m 3 .


- 87- NAGRA NTB 94-09

6.10 Bohrwerkzeuge

Eine Übersicht aller Kernmärsche mit ihren Parametern ist in Beilage 6.15 aufgeführt,

die grafische Darstellung der Werte ist in Beilage 6.16 gegeben. Alle eingesetzten

Werkzeuge sind in chronologischer Reihenfolge in Beilage 6.17 aufgelistet.

6.10.1 Kernkronen

Es wurden bis auf eine BaliaSet-Krone oberflächenbesetzte Diamantkronen der

Grössen 6 1/4 11 x 4 11 , 101 mm x 57 mm, 96 mm x 57 mm und 94 mm x 57 mm verwendet.

Zum Teil waren die Kronen schon vorher auf den Bohrungen SB4 und SB3 eingesetzt

gewesen. Der Kerngewinn über die gesamte Bohrung beträgt 97.2 % , auf die

Kernbohrstrecke bezogen 98.1 % (Tabelle 21).

Tabelle 21:

Kernkronen SB1

Grässe Serien- Typ Sohr- Sohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer

strecke schritt gewinn Kern- marsch

marsch- Anzahl

länge

lI;mm m h m/h 0/0 m

61/4 50410 SY* 57.9 38.9 1.5 83.6 0.9 68

61/4 50547 SY* 217.1 211.3 1.0 99.5 2.6 82

61/4 50607 SaliaSet 0.1 0.3 0.4 150.0 0.1 1

61/4 50611 SY 376.8 445.3 0.8 100.1 5.4 70

61/4 50909 SY 83.7 107.3 0.8 100.0 4.9 17

61/4 50917 SY 32.1 39.8 0.8 99.7 2.7 12

61/4 50927 SY 88.6 73.5 1.2 98.3 3.3 27

61/4 7576 SY

I

460.9 613.5 0.8 99.8 4.9 94

61/4 8680 SY 0.7 1.0 0.7 100.0 0.7 1

101 50481 SY 53.5 49.8 1.1 99.3 4.5 12

94 ohne SY 8.3 4.5 1.8 21.7 4.2 2

96 I 21 919 SY 3.6 2.3 1.6 5.6 0.6 6

96 50473 SY 4.7 4.5 1.0 44.7 0.8 6

96 50981 SY 47.7 39.8 1.2 100.6 2.5 19

96 50982 SY 183.2 154.0 1.2 98.6 2.2 83

96 50987 SY 1.5 1.3 1.2 73.3 0.8 2

96 81 161 SY 35.3 30.3 1.2 90.7 1.1 32

TOTAL 1655.7 1816.9 0.9 98.1 3.1 534

* mit Spüllöchern in der Lippe

Von der Bohrungslänge von 1670.3 m wurden 1655.7 m gekernt. Die fehlenden

14.6 m sind in Tabelle 22 aufgelistet.


NAGRA NTB 94-09 - 88-

Tabelle 22:

Nicht gekernte Abschnitte in SB1

von (m) bis (m) (m)

0.0 3.1 3.1 Bohrkeller

1000.5 1010.5 10.0 durch Rechenfehler zugebohrt

1212.2 1212.9 0.7 I

1632.7 1633.0 0.3 r Bohrlochsohle mit Rollenmeissel/Fräse

1634.5 1635.0 0.5 J reinigen

Der relativ schlechte Bohrfortschritt für die Krone Nr. 7576 ist durch den teilweisen

Einsatz in der Klarwasserstrecke bedingt, da hier mit zu geringem Andruck und zu

niedriger Drehzahl gebohrt werden musste.

Die geringen Kernleistungen von 0.1 mund 0.7 m wurden durch Kronenschädigung

infolge umfangreichen Nachbohrens und Bohrens von Schrott auf Sohle verursacht.

6.10.2 Erweiterungswerkzeuge

Für das Erweitern der Kernstrecken wurden die in der folgenden Tabelle 23 aufgeführten

Rollenmeissel eingesetzt.

Tabelle 23:

Erweiterungswerkzeuge SB1

Grässe Serien- Typ Erweiterungs- Fort-

Nummer strecke zeit schritt

11

m h m/h

17 1/2 79735 L3A 57.9 51.0 1.1

121/4 37175 L3S 250.0 94.8 2.6

81/2 NA7441 SDGH 291.7 111.0 2.6

81/2 XE6267 DGHJ 228.5 93.5 2.4

81/2 263570 LH2 91.8 56.0 1.6

81/2 NA8751 FDGH 75.0 31.75 2.4

Für die Erweiterung des 96 mm Abschnitts können aufgrund der beschriebenen Fangund

Fräsarbeiten und dem starken Kaliberverschleiss an den Erweiterungswerkzeugen,

- hauptsächlich bei den Fräsern, aber auch an der Diamantkrone - keine

repräsentativen Daten angegeben werden.

6.10.3 Sonstige Werkzeuge

Neben den ROllenmeisseln, die zum Aufbohren der Rohrschuhe und für Nachbohrarbeiten

eingesetzt wurden, benutzte man mehrfach Stirnfräser zum Beseitigen von

Schrott.


- 89 - NAGRA NTB 94-09

6.11 Spezielle Arbeiten

6.11.1 Fangarbeit TI Hilfsverrohrung

Nachdem die 7" Hilfsverrohrung ausgebaut war, zeigte sich, dass nicht nur das untere

Rohr sich abgeschraubt, sondern auch weitere Verbindungen sich schon gelockert

hatten, obwohl die Hilfsverrohrung mit Linksgewinden versehen war, die ein

Entschrauben durch den Bohrvorgang verhindern sollten. Der zweite Fangversuch mit

Rohrkrebs brachte das Rohr zutage, es fehlte aber noch der ca. 50 cm lange Rohrschuh.

Dieser konnte bei einem dritten Fangversuch ebenfalls geborgen werden. Mit

dem erneuten Einbau der Hilfsverrohrung konnten die Fangarbeiten nach 55 h erfolgreich

abgeschlossen werden. Die Beschädigung der Hilfsverrohrung wird in erster Linie

durch die extremen Bohrstrangvibrationen beim Kernen mit Klarwasser entstanden

sein.

6.11.2 Fangarbeit Packergarnitur

Die Packergarnitur war im Hinblick auf die Bohrlochsituation speziell zusammengestellt

worden. Das zu testende Intervall reichte von 1340.0 m bis Sohle. Die Verwässerung

der Spülung durch den Zulauf von Wasser aus den Kalken während der Testarbeiten

musste verhindert werden, um die zu Nachfall neigende Zone von 1101 - 1130 m nicht

instabil werden zu lassen. Es wurde daher ein zweiter Packer bei 1142 m in den Teststrang

aufgenommen. Aufgrund der an der Bohrung vorhandenen Tubinglängen und

Übergänge wurde eine Garnitur gemäss Tabelle 24 eingebaut:

Tabelle 24:

havarierte Testgarnitur SB1

894m 2 7/8 11 EU Tubing ,Stator Moineaupumpe, Übergang

241 m 2 3/8 11 NU Tubing

11 m Probe Carrier, Sicherheitsverbinder, Übergang, Top-Packer, Übergang

192 m 2 7/8 11 EU Tubing

2m

Übergang, Bottom-Packer

30 m 2 3/8 11 EU Tubing

Bei den Versuchen, die Garnitur nach Testende freizuziehen, wurde der untere Übergang

von Packerkörper zum Tubing aus dem Top-Packergehäuse herausgerissen. Als

Fisch verblieben im Bohrloch 192 m 27/8"EU Tubing, der Bottom-Packer und 30 m

2 3/8"EU Tubing, Kopf Fisch damit bei ca. 1120 m. Mit einem aus einem Stück 5 1/2"

Seilkerngestänge hergestellten Fangwerkzeug konnte der Fisch bis 1315.4 m überwaschen

werden. Dann traten hohe Drehmomente und Überlast beim Anfahren auf.

Nach Ausbau der Fanggarnitur zeigte sich, dass die 2 7/8"EU Tubinge und der Übergang

auf den unteren Packer gefischt worden waren. Auch hier war der Übergang aus

dem Packerkörper ausgerissen worden. Weiterhin im Loch verblieben der untere

Packer und die 2 3/8"EU Tubinge, Kopf Fisch damit bei 1310.9 m.

Beim erneuten Einbau der Fanggarnitur musste ab 1120 m nachgebohrt werden, ab

1131 m war kein Fortschritt mehr zu erzielen. Daraufhin wurde das Kernrohr eingebaut

und mit erheblichem Widerstand von 1104 m bis 1310.9 m nachgebohrt, mehrfach

wurde das Innenrohr voll Nachfall gezogen.


NAGRA NTB 94-09 - 90-

Ein Overshot wurde als nächstes Fangwerkzeug eingebaut. Damit bohrte man

zunächst ab 1120 m nach und schob dann ab 1310.9 m den Fisch vor sich her, bis

dieser auf Sohle aufstand und von 1354.2 m bis 1357.2 m überwaschen wurde. Der

Pumpendruckanstieg zeigte, dass der Packer mit dem Overshot verbunden war.

Dieser Fangversuch brachte den restlichen Fisch zutage.

Auch während der Fangarbeiten musste die Bohrspülung laufend behandelt werden,

da die Zuflüsse ständig die Fliesswerte reduzierten und das Gewicht verringerten.

6.11.3 Fangarbeit 3 1/2" Gestänge

Die Fangarbeiten auf den durchgefallenen 3 1/2 11

GWSK Bohrstrang ist im folgenden in

Stichworten kurz aufgelistet:

• An den Bohrstrang, der ca. 230 m weit bis 1388.5 m gefallen war, konnte gesund

verbunden werden

• Zugversuche bis 40 t ohne Erfolg, Bruch eines Gestängeverbinders bei ca. 50 m

• Einbau Rohrkrebs (Bowen L&L), rutscht durch, Ausbau

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), Zugversuche ohne Erfolg, links abgeschraubt,

als Fisch verbleiben Krone, Übergang und Kernrohrstabi = 0.62 m im Bohrloch

• Einbau 1. Stirnfräser (0 104 mm) Fräsen des Fisches in 5.75 h

• anschliessend Erweitern des Bohrlochs mit Fräser auf 104 mm

• bei 1436.7 m schlagartig hohe Drehmomente, Gewindezapfenbruch in der 25.

Stange bei ca. 220 m

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), Fangpunkt ca. 20 m tiefer als Bruchteufe (d.h.

der Strang ist nach dem Bruch durchgefallen; das Bohrloch war in diesem

Bereich stark ausgekesselt)

• Zugversuche bis 40 t ohne Erfolg, bei 50 t Gewindezapfenbruch bei ca. 650 m

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), über den Fisch gespült mit 80 bar und 800 I/min,

Zugversuche bis 40 t ohne Erfolg

• Versuche, durch Linksdrehen den Fisch zu verkürzen, o. E., Ausbau Rohrkrebs

• Gestänge bei 1452.0 m mit Wireline-Cutter abgeschossen

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), Zugversuche 15 - 40 t, nach 45 min. am

Schusspunkt abgerissen, als Fisch im Bohrloch verblieben: Fräser, Übergang,

Stabilisator und Gestängerest = 2.44 m

• Einbau 2. Stirnfräser (0 104 mm), Fräsen bis 1453.3 m, kein Fortschritt mehr,

Ausbau

• Einbau 3. Stirnfräser (0 104 mm), Fräsen bis 1453.7 m, kein Fortschritt mehr,

Ausbau

• Einbau 4. Stirnfräser (0 104 mm), Fräsen bis 1453.8 m, kein Fortschritt mehr,

Ausbau

• Einbau 5. Stirnfräser (0 104 mm), Fräsen bis 1454.4 m (= Unterkante Fisch)

Mit diesem Fräser wurde anschliessend das Bohrloch erweitert.


- 91 - NAGRA NTB 94-09

6.12 Wartung und Reparatur

Bedingt durch die lange Einsatzzeit und die hohe Belastung der Anlage hinsichtlich

Drehmomenten, Hakenlasten und häufigen Ein- und Ausbauten erhöhten sich die

Reparaturarbeiten gegen Ende der Bohrung.

Von den 263.5 h Wartungs- und Reparaturzeit wurden allein 172.75 h für sechs

umfangreichere Reparaturen benötigt (Tabelle 25). Alle anderen Arbeiten konnten

kurzfristig erledigt werden. Folgenschwer war allerdings der Bruch eines Hydraulikzylinders

der Abfangvorrichtung, der die obengenannten Fangarbeiten zur Folge hatte.

Tabelle 25:

Reparaturen SB1

Hebewerkskupplung 23. - 25.01 1991 63 h

Kraftd rehkopf 10. - 11.06.1991 41 h

Hydraulikaggregat 28. - 29.09.1991 31.25 h

Hydrauliksteuerblock 14.11.1991 14.75 h

Kupplungszylinder 28. - 29.01.1992 14.75 h

Getriebelager 30.01.1992 8 h

6.13 Bohrlochverlauf

Die Bohrung zeigt bis ca. 260 m eine Neigung von max. 1 ° aus der Vertikalen, baut

nachfolgend kontinuierlich Neigung in west- südwestliche Richtung auf und erreicht bei

1127 m das erste Neigungsmaximum mit 9.2°.

Mit Durchteufen der kalkigen Formationen verringert sich die Neigung unter leichtem

Abdrehen der Bohrung in südwestliche Richtung bis auf 7.2°, um in der komplexen

Flyschzone einen weiteren Anstieg auf maximal 9.4° zu erfahren.

Auf Endteufe weicht die Bohrung um 156.7 m nach Azimut 244° vom Bohrungsansatzpunkt

ab. Die Vertikalteufe beträgt 1660.4 m.

Der Bohrlochverlauf ist in den Beilagen 6.18 und 6.19 grafisch und tabellarisch dargestellt.

6.14 Zeitaufteilung

Gut ein Drittel der benötigten Gesamtzeit der Bohrung wurde für die wissenschaftlichen

Untersuchungen benötigt.

Mit zunehmender Teufe hat jedoch der Anteil für das Kernen überproportional zugenommen,

da erheblich mehr Zeit für das Kernziehen benötigt wurde, insbesondere

durch vermehrt auftretende Kernklemmer. Bemerkenswert ist der doch relative grosse

Zeitanteil von ca. 10 0 /0 der gesamten Bohrzeit, der durch den Arbeitsunterbruch über

Weihnachten sowie den Stillstand beim Einbau des Langzeitbeobachtungssystems

bedingt ist.

In Beilage 6.20 ist eine grafische Darstellung der Zeitaufteilung beigefügt.


NAGRA NTB 94-09 - 92-


- 93- NAGRA NTB 94-09

7 SONDIERBOHRUNG SB6

7.1 Einleitung

Das Erreichen der geplanten Untersuchungsziele für diese Bohrung stellte an die

Bohrtechnik trotz der geringen Tiefe hohe Anforderungen. Zum einen wurden eingeschaltete

Lockergesteinslagen bis ca. 450 m prognostiziert, zum anderen wurde vollständiger

Kerngewinn gefordert. Insbesondere galt dies gerade für die Lockergesteinslagen,

sowie in der Moräne und der Rutschmasse von Altzellen.

Die Bohrarbeiten für die Sondierbohrung SB6 wurden am 2. September 1991 begonnen.

Nach anfänglich erheblichen Schwierigkeiten in den unverfestigten Moränen- und

Schuttlagen konnte die Bohrung erfolgreich bis auf 430.6 m Endteufe vorgetrieben

werden.

Zur Optimierung der Kerngewinne und -qualität wurden fast ausschliesslich Kernmärsche

von maximal 1.2 - 1.6 m Länge gebohrt. Dies bedeutete zwar einen zeitlichen

Mehraufwand, der jedoch durch die verbesserten Kerngewinne gerechtfertigt war.

Die Bohrung wurde mit einem Kernrohr am Im-Loch-Hammer begonnen, da dieses

Verfahren im Lockergestein den besten Kerngewinn erwarten lässt. Die durch

Wasserzuflüsse bedingten Schwierigkeiten führten zu mehreren Wechseln des Kernsystems,

bis dann ab 73.7 m im Seilkernverfahren weitergebohrt wurde.

Im Gegensatz zu den anderen Sondierbohrungen am Wellenberg wurde diese

Bohrung vor Erreichen der geplanten Endteufe beendet, da das geowissenschaftliche

Ziel erreicht war.

Das Ende der Bohraktivitäten und insbesondere der definitive Entscheid über den

Endausbau der Bohrung erfolgten dadurch sehr kurzfristig.

7.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen

Die Sondierbohrung SB6 sollte die Lockergesteinsfüllung des Engelberger Tals bis auf

den anstehenden Fels erkunden. U.a. sollte durch Pollenanalysen in den einzelnen

Lockergesteinslagen die zeitliche Entstehung der Talfüllung ermittelt werden. Ihr

Bohrstandort wurde daher erst anhand von Auswertungen der Refraktionsseismik

festgelegt.

Das erwartete geologische Profil ist in Tabelle 26 aufgelistet.

Tabelle 26:

bis

Geologisches Profil SB6 (Planung)

Formation

20 m Moräne

60 m Rutschmasse von Altzellen

450 m Valanginien-Mergel, verrutscht oder versackt, mit Quartäreinschaltungen

500 m Quintner Kalk


NAGRA NTB 94-09 - 94-

Als Verrohrungsabschnitte wurden daher Top Mergel für die 9 5/8" Verrohrung, so tief

wie möglich im verrutschten Mergel für die 1" Verrohrung und als Reserve die

5" Verrohrung im Top Quintnerkalk geplant.

Angetroffen wurde in Tabelle 27 und Beilage 7.1 beschriebene geologische Profil.

Tabelle 27:

bis

Geologisches Profil SB6 (angetroffen)

Formation

39.2 m Moräne

67.6 m Hangschutt

262.8 m Rutschmasse

430.6 m anstehender Valanginien-Mergel

Die 95/8" Verrohrung wurde aus technischen Gründen bei 166.4 m abgesetzt, da

während der Bohrarbeiten eine Überarbeitung der seismischen Daten zeigte, dass die

Basis Rutschmasse bis 400 m Tiefe reichen könne, ein Absetzen im Top Mergel war

damit nicht mehr zu erreichen.

Nachdem ab 266.8 m Valanginien-Mergel erbohrt wurde, der bis 430.6 m keine Anzeichen

aufwies, dass es sich dabei um verrutschte oder versackte Mergelpakete

handelt, war das Ziel der Bohrung erreicht, die Lockergesteinsfüllung zu durchbohren.

Ein weiteres Vertiefen war daher nicht mehr erforderlich.

Der Einbau der 7" Verrohrung erfolgte lediglich bis 332.1 m, um den letzten Bohrlochabschnitt

für eine Langzeitbeobachtung unverrohrt stehen zu lassen. Ende Juni

1993 wurde ein Kunststoff-Doppelpackersystem für hydrochemische Wasserprobennahmen

eingebaut.


- 95- NAGRA NTB 94-09

7.3 Technische Daten der Bohrung

Die folgende Tabelle 28 gibt eine Übersicht über die wesentlichen Bohrungsdaten:

Tabelle 28: Bohrungsdaten SB6

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

erster Bohrtag

Endteufe erreicht

Beginn Abbau Bohrgerät

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweichung

nach Azimut

Verrohrung

13 3/8" Schutzrohrtour

9 5/8" Standrohr

T' Verrohrung

671 608

191 976

628.2 m

Wirth B3A

02.09.1991

10.12.1991

15.01.1992

430.6 m

430.2 m

16.0 m

307 0

bis 15.0 m

bis 166.4 m

bis 332.1 m

Das Bohrlochbild ist in Beilage 7.1 mit seinen wesentlichen Daten gezeigt.

7.4 Chronologie der Bohrung

Der Ablauf der Bohrarbeiten ist im Zeit-Teufendiagramm in Beilage 7.1 grafisch dargestellt.

7.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.7 - 166.7 m

02.09.1991 - 17.09.1991 Kernbohrung 146/122 mm , 2.7 -73.5 m, Einbau der

230 mm und 160 mm Hilfsverrohrung, Nachbohrarbeiten,

Tiefersetzen, Aus- und Wiedereinbau der Hilfsverrohrungen,

etc.

(07.09.1991 - 09.09.1991 Unterbruch aufgrund Lärmschutz (Schlaggeräusche des

Im-Loch-Hammers) am Wochenende

11.09.1991 Aufbau Schallschutzwand)

17.09.1991 - 18.09.1991 Fangarbeit auf gebrochenen Kernrohrkopf

18.09.1991 - 29.09.1991 Kernbohrung 146 mm, 73.5 - 166.7 m

29.09.1991 Fluid-Logging, Kaliberlog

29.09.1991 - 06.10.1991 Hydraulischer Test RM1, RM2, RM3, RM4


NAGRA NTB 94-09 - 96 -

06.10.1991 Roundtrip

06.10.1991 - 07.10.1991 Geophysikalische Messungen, CAL, OLL, GR, SP, MSFL,

LOT, CNT, SOT-AS, FMS

07.10.1991 - 09.10.1991 Ausbau 190 mm Hilfsverrohrung, Roundtrips, Spülüngsarbeiten,

Geophysikalische Messungen o.E., Ausbau

230 mm Hilfsverrohrung, Roundtrip

10.10.1991 Erweiterung auf 17 1/2" bis 10.9 m

10.10.1991 - 12.10.1991 Einbau 13 3/8" Rohre und Zementation in mehreren

Etappen

12.10.1991 - 17.10.1991 Erweiterung auf 121/4" bis 166.7 m

17.10.1991 - 18.10.1991 Einbau 95/8" Rohre und Zementation

18.10.1991 - 20.10.1991 Zementerhärtung

20.10.1991 - 21.10.1991 Aufbohren Rohrschuh, Einbau TI Hilfsverrohrung

7.4.2 Bohrlochabschnitt von 166.7 - 430.6 m

21.10.1991 - 23.10.1991 Kernbohrung 146 mm, 166.7 - 180.0 m

23.10.1991 Preventermontage

23.10.1991 - 30.10.1991 Kernbohrung 146 mm, 180.0 - 257.6 m

30.10.1991 - 08.11.1991 Hydraulischer Test RM5, RM6, RM7, RM8

08.11.1991

Roundtrip

09.11.1991 - 16.11.1991

16.11.1991 - 25.11.1991

25.11.1991 - 10.12.1991

10.12.1991 - 16.12.1991

16.12.1991 - 17.12.1991

Kernbohrung 146 mm, 257.6 - 316.8 m

Hydraulischer Test VM1, VM2

Kernbohrung 146 mm, 316.8 - 430.6 m

Hydraulischer Test VM3, VM4

Geophysikalische Messungen, HOLL, SP, NGS, MSFL,

CAL, GR, SOT-AS, LOT, CNT, FMS, VSP

17.12.1991 - 18.12.1991

18.12.1991 - 19.12.1991

19.12.1991

20.12.1991 - 06.01.1992

06.01.1992

Roundtrip mit Spülungsaustausch

Fluid-Logging

Roundtrip

Wei hnachtsu nterbruch

Abbau Preventer, Ausbau 7" Hilfsverrohrung

07.01.1992 - 10.01.1992 Erweiterung auf 8 1/2" bis 333.8 m

10.01.1992 - 11.01.1992 Einbau 7" Rohre und Zementation

11.01.1992 - 13.01.1992 Zementerhärtung

13.01.1992 - 14.01.1992 Aufbohren Rohrschuh, Roundtrip mit Klarspülen der

Bohrung

14.01.1992

15.01.1992

Kaliberlog

Einbau Grundfos-Pumpe, Spiegel absenken, Ausbau

Pumpe

15.01.1992

Beginn Abbau


- 97- NAGRA NTB 94-09

7.5 Bohrvorgang

7.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.7 - 166.7 m

7.5.1.1 Kernen

Die Bohrarbeiten wurden am 2. September 1991 mit einem Kernrohr und druckluftbetriebenem

Im-Loch-Hammer begonnen. Bei diesem Verfahren muss ständig eine

Verrohrung zur Stabilisierung des Bohrloches nachgeführt werden, da eine Bohrspülung

mit Stützwirkung auf die Bohrlochwand fehlt. Die übliche Vorgehensweise,

abwechselnd Kernen und Hilfsverrohrung nachziehen, wurde durch einzelne Blöcke

behindert, sodass die Hilfsverrohrung nicht kontinuierlich nachgeführt werden konnte.

Mehrfach wurde der Einbau von Meisselgarnituren und zum Teil Ziehen der 190 mm

und 229 mm Hilfsverrohrungen erforderlich, um diese Blöcke dann mit Rollenmeisseln

aufzubohren. Dazu musste jeweils die Bohrung wieder mit Spülung gefüllt und nachher

zum Kernen wieder ausgeblasen werden.

In dem aus Gehängeschutt, Moränen und Seebodenablagerungen bestehenden

Lockermaterial traten durch diese wechselnden Bohrlochbedingungen erhebliche

Probleme mit Nachfall auf, verstärkt durch deutliche Wasserzuflüsse. Dies führte dazu,

dass man ab 31.1 m (KM 23) versuchte, mit Seilkernrohr weiterzuarbeiten, eingesetzt

wurde der Typ SK6L. Hohe Kernverluste machten jedoch den erneuten Versuch des

Hammer-Kernens ab 32.2 m (KM 25) notwendig. Aufgrund des instabilen Bohrlochs,

nur Nachfall im Kernrohr, musste ab 39.0 m (KM 29) dann doch mit Seilkernrohr

weitergearbeitet werden.

Weiterhin starke Schwierigkeiten durch Nachfall und Spülungsverluste, aber auch

Wasserzulauf, sowie schlechte Kerngewinne erforderten bei 52.4 m (KM 39) Sanierungsmassnahmen,

d.h. das Tiefersetzen der Hilfsverrohrungen.

Erst nach mehreren Versuchen - letztendlich durch Erweitern des Bohrlochs mit einem

12 1/4" (311 mm) Hole-Opener bis 25 m - konnten die 229 mm Hilfsverrohrung von

14.9 bis 24.0 m und die 190 mm Hilfsverrohrung von 35.0 m bis 52.0 m zur Sicherung

des Bohrlochs tiefer eingebaut werden.

Erneut wurde mit Einfachkernrohr und Im-Loch-Hammer weitergekernt, da hiermit der

Kerngewinn deutlich besser als mit Seilkernrohr war. Bei 63.2 m (KM 47) wurde jedoch

aus technischen Gründen wieder auf das Seilkernrohr umgestellt, denn das ständig

zufliessende Wasser erzeugte in dieser Teufe einen so hohen hydrostatischen

Gegendruck, dass der Hammer nicht mehr genügend Leistung entwickelte. Nachdem

die 190 mm Hilfsverrohrung bis auf 63.0 m nachgedreht worden war und damit durch

den Gehängeschutt bis in den Top Rutschmasse reichte, führten zu hohe Kernverluste

beim Seilkernen dazu, dass ab 71.6 m trotzdem erneut versucht wurde, mit dem

Hammer weiterzukernen. Dabei trat nach dem zweiten Kernmarsch bei 73.5 m (KM

56) ein Bruch im Übergang vom Hammer zum Kernrohr auf und das Kernrohr verblieb

im Bohrloch.

Erst mit dem 5. Fangversuch konnte das Kernrohr geborgen werden, 0.2 m Teufe

waren bei Fangversuchen mit Überwaschrohren zusätzlich erbohrt worden.


NAGRA NTB 94-09 - 98-

Der erneute Versuch, mit Hammer weiterzukernen, schlug fehl, und es wurde ab

73.7 m endgültig auf Seilkernen umgestellt. Mit Kurzkernmärschen konnte dann doch

ein weitgehend vollständiger Kerngewinn bis 166.7 m (KM 166) erreicht werden, da die

Rutschmasse mit zunehmender Teufe besser konsolidiert und standfester wurde.

Dann wurde für das Absetzen der 9 5/8" Verrohrung gestoppt.

Nach zwei Temperatur-Leitfähigkeit-Logs und einem Kaliberlog folgten Hydrotests

(RM1 - RM4). Vor den geophysikalischen Logs wurde noch das Bohrloch bis Sohle

befahren.

7.5.1.2 Erweitern 171/2 11 und 12 1/4 11 ; 133/8 11 und 95/8 11 Verrohrung

Nach dem geophysikalischen Logging von 63 m bis Sohle baute man die 190 mm

Hilfsverrohrung aus und erweiterte das Bohrloch von 24.0 m (Rohrschuh 229 mm

Hilfsverrohrung) bis 83.0 m auf 7 7/8" mit Ro"enmeissel. Ziel dieser Arbeit war es, den

Bereich von 24 m bis 63 m (vorheriger Rohrschuh 190 mm Hilfsverrohrung) ebenfalls

geophysikalisch vermessen zu können.

Da aber auch trotz mehrfachem Befahren und Nachbohren das Bohrloch ständig

wieder kollabierte, konnte das Logging nicht durchgeführt werden. Bei den Nachbohraktivitäten

zeigte sich, dass die 229 mm Hilfsverrohrung bereits hinterspült und

auch der Bohrke"er immer mehr unterspült wurde. Nach dem Ausbau der 229 mm

Hilfsverrohrung und vor dem Erweitern auf 12 1/4" waren daher Massnahmen zum

Schutz gegen weiteres Unterspülen des Bohrke"ers notwendig.

Nach Befahren/Erweitern mit 17 1/2 11

Rollenmeissel bis 10.9 m erfolgte der Einbau

einer 13 3/8" Verrohrung bis 15.0 m ohne Widerstand, die dann massiv aufstand und

auch drehend nicht mehr tiefer einzubauen war. Die Rohre wurden durch einen 1.9 11

Tubing, eingebaut hinter den 13 3/8" Rohren, in mehreren Etappen mit 8.5 m 3

Zementbrühe zementiert.

Erst dann konnte mit dem Erweitern auf 12 1/4" begonnen werden. Die Erweiterungsarbeiten

wurden ebenfalls durch Nachfa" erschwert und erforderten mehrere Roundtrips,

bis mit dem Einbau der 9 5/8" Verrohrung begonnen werden konnte. Die Rohre

wurden bei 166.4 m mit 7.5 m 3 Zementbrühe zementiert. Nach Zementerhärtung und

Aufbohren des Rohrschuhbereichs mit 8 1/2" Rollenmeissel erfolgte der Einbau der 7 11

Hilfsverrohrung bis 166.7 m und die Vorbereitungen für die Preventermontage.

7.5.2 Bohrlochabschnitt 166.7 - 430.6 m

7.5.2.1 Kernen 146 mm

Die Bohrarbeiten wurden mit dem SK6L-Kernrohr wieder aufgenommen und mit Kurzkernmärschen

weitergeführt. Kernqualität und Kerngewinn wurden mit zunehmender

Teufe gut bzw. vollständig. Für die Montage des Preventers wurde bei 180.0 m (KM

191) kurz unterbrochen.

Bei 257.6 m (KM 297) fand ein 8-tägiger Unterbruch für Hydrotests (RM5 - RM8) statt.

Ein Roundtrip mit 5 5/8" Rollenmeissel, mit dem das Bohrloch von 216 m bis Sohle


- 99- NAGRA NTB 94-09

nachgeräumt wurde, erfolgte vor dem Wiedereinbau der Kerngarnitur. Bei Kernmarschlängen

von 1.2 - 1.6 m Länge konnten vollständiger Kerngewinn und gute

Kernqualität erreicht werden. Ein Unterbruch für Hydrotests (VM1, VM2) dauerte 10

Tage ab dem 16. November 1992 bei 316.8 m (KM 361).

Die Absetzteufe für die TI Verrohrung war inzwischen bei ca. 430 m vorgesehen.

Daher kernte man nach Abschluss der Testarbeiten weiter bis 430.6 m (KM 443). In

dieser Teufe lief dann das vorgesehene Test- (VM3, VM4) und Messprogramm ab.

Zusätzlich erfolgte jedoch auch noch eine VSP-Messung, um für das weitere Vorgehen

Entscheidungsgrundlagen zu erhalten.

Ein Roundtrip mit Spülungsaustausch für das Fluid Logging und das Fluid Logging

selbst folgten. Während des Fluid-Loggings wurde an hand der VSP-Auswertung

beschlossen, die Bohrung nicht weiter zu vertiefen, d.h. die 430.6 m stellten die

Endteufe dar. Das Ziel der Bohrung, die Lockergesteinsfüllung des Engelberger Tals

zu durchteufen, war bereits erfüllt. Für eine Langzeitbeobachtung sollte das Bohrloch

mit einem 3-Zonen-Zementpackersystem komplettiert werden.

Am 19. Dezember 1991 waren die Messarbeiten beendet. Nach dem Einzirkulieren

von Spülung legte man die Bohrung für die Weihnachts- und Neujahrszeit still, das

Bohrloch wurde mit Preventer und Kellyhahn eingeschlossen.

7.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung

Am 6. Januar 1992 wurden die Arbeiten mit dem Ausbau der 7" Hilfsverrohrung wieder

aufgenommen, und es begannen die Erweiterungsarbeiten auf 8 1/2" Durchmesser mit

einem Rollenmeissel. Der grössere Durchmesser gegenüber dem 146 mm Kernbohrloch

sollte die Einbaubedingungen für das Zementpackersystem verbessern.

Noch während der Erweiterungsarbeiten wurde als alternativer Ausbau vorgeschlagen:

• nur bis ca. 330 m zu erweitern, bis dahin verrohren und die unteren 100 mohne

weitere Einbauten als offenes Bohrloch bestehen lassen.

Zeitweilig mussten daher beide Ausbauvarianten vorbereitet werden, um den kontinuierlichen

Ablauf der Arbeiten sicherstellen zu können, bis der Entscheid zugunsten der

zweiten Variante fiel.

Bei 333.8 m stoppte man folglich das Erweitern und baute die 7" Verrohrung bis

332.1 m ein. Nach der Zementation wurde der Rohrschuh mit einem 6" Rollenmeissel

aufgebohrt und anschliessend das Bohrloch mit einem 5 7/8" Rollenmeissel bis zur

Sohle befahren und mit getracertem Wasser klargespült.

Als letzte Aktivitäten erfolgten noch ein Kaliberlog im Open hole- Bereich und der

Einbau einer Grundfos-Pumpe bis 153 m, mit der der Wasserspiegel ca. 115 m abgesenkt

wurde.

Am 15. Januar 1992 wurde nach Ausbau der Pumpe die Bohranlage für den Abbau

freigegeben und innerhalb einer Woche abtransportiert.


NAGRA NTB 94-09 - 100-

7.6 Verrohrungen und Zementationen

7.6.1 133/8" Rohrtour

Die 13 3/8" Rohrtour war als mögliche Reserve zur Sicherung des obersten Bohrlochabschnitts

eingeplant gewesen. Ihr Einbau bis 15.0 m wurde erforderlich, da das

weitere Unterspülen des Bohrkellers beim Erweitern auf 12 1/4" für den 95/8" Rohreinbau

verhindert werden musste.

Zwei Rohre wurden ohne weiteres Zubehör eingebaut, unterhalb des Rohrschuhbereichs

eine dicke Bentonitspülung einzirkuliert und dann über Zementierlanzen im

Ringraum zementiert. Die Zementation erfolgte in 6 Schritten, da das erforderliche

Zementvolumen unbekannt war. Statt des theoretischen Volumens (17 1/2" Bohrloch

zu 13 3/8 11

Rohren) von ca. 970 I wurden ca. 8.7 m 3 benötigt, bis der Zement bis

zutage zu stehen kam. Es wurde anfangs PCHS-Sulfacem Zement, später normaler

Bauzement verwendet, angemischt jeweils auf ein Brühegewicht von 1.80 kgll.

Die Verrohrung wurde nach der Zementerhärtung auf Kellersohlenniveau geschnitten.

Ein Zementaufbohren war nicht erforderlich, da aus dem Ringraum kein Zement ins

Bohrloch gelaufen war.

Eine Rohrliste und Zementationsbericht wurden nicht erstellt.

7.6.2 95/8" Standrohr

Das 9 5/8 11

Standrohr wurde bei 166.4 m mit Rohrschuh und Collar eingebaut. Auf den

Einsatz von Zentralizern musste verzichtet werden, da die Bohrlochstabilität zu gering

war. Die Zementation erfolgte mit 7.5 m 3 Zementbrühe (SG 1.84 kg/l) mit Vor- und

Nachstopfen. Obwohl mit gut 40 % Überschuss zementiert wurde, trat nur eine Mischzone

zutage. Der Rohrschuhbereich wurde ab 152 m mit 8 1/2 11

RM aufgebohrt.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 7.2 und 7.3 enthalten.

7.6.3 7" Verrohrung

Die 7" Verrohrung wurde zentriert und, mit Rohrschuh und Anschlag bestückt, ohne

Schwierigkeiten bis 332.1 m eingebaut. Die ersten vier Verbindungen waren nach dem

Verschrauben zusätzlich verschweisst worden.

Die Zementation erfolgte als Zweistopfenzementation mit 6 m 3 PCHS-Sulfacem

Zementbrühe, die im Premixtank vorgemischt wurde. Nach Verpumpen von 1.5 m 3

Wasserspacer, der Zementbrühe und 6.6 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen wurde

der Anschlag passend erreicht. Es traten ca. 0.5 m 3 Zementbrühe als Überschuss

zutage.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 7.4 und 7.5 enthalten.


- 101 - NAGRA NTB 94-09

7.7 Preventeranlage, Bohrlochverflanschung

Nach Einbau der 9 5/8" Verrohrung wurde auf die eingebaute 7" Hilfsverrohrung eine

Preventeranlage aufgebaut. Sie bestand aus einem 7 1/16" x 3000 psi Ringpreventer

mit Manifold, Separator und Fackel.

Mit einem Blindflansch auf dem 1" Bodenflansch wurde das Bohrloch nach Bohrungsende

verschlossen, ein Hahn und ein Manometer waren in die Gewindeanschlüsse

montiert worden.

Anstelle des Blindflansches wurde später ein Flanschdeckel aufgesetzt, in dem die

Doppelpackergarnitur aus Kunststoff abgehängt ist.

7.8 Bohrspülung

7.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Die Bohrung wurde mit einer leichten 2-fach getracerten Tonsüsswasserspülung abgeteuft,

die durch einen Spülungsservice ständig kontrolliert und konditioniert wurde. In

den Bereichen der Hammerbohrstrecken wurde Druckluft beim Kernen als Spülung

verwendet, zum Nachbohren / Erweitern jeweils wieder Tonsüsswasser-Spülung.

Zu Schwierigkeiten führten Wasserzuflüsse vor Einbau der 9 5/8" Verrohrung, die eine

ständige Verdünnung und Verschlechterung der rheologischen Parameter zur Folge

hatten. Bis zur Preventermontage erfolgte der Spülungsrücklauf in den Bohrkeller, aus

dem eine Tauchpumpe die Spülung zum Schüttelsieb förderte, danach über eine

normale Auslaufrinne. Zur Feststoffkontrolle war zusätzlich eine Desandereinheit auf

der Tankanlage installiert.

In Beilage 7.6 sind die Spülungsparameter und der Materialverbrauch aufgelistet.

7.8.2 Spülungsentsorgung

Die alte Spülung wurde mit Saugwagen auf den Platz der Sondierbohrung SB1 beziehungsweise

SB2 gebracht und dort entsorgt.

7.9 Bohrwerkzeuge

Von den 430.6 m Teufe ist bis auf eine Strecke von 2.9 m (2.7 m Bohrkeller, 0.2 m bei

Fangarbeit) alles gekernt worden. Der durchschnittliche Kerngewinn liegt bei 92.5 0/0

über die Kernstrecke, bei 91.8 % für die gesamte Bohrung. Alle Kernmärsche mit ihren

Daten sind in Beilage 7.7 tabellarisch aufgeführt, eine grafische Darstellung der Parameter

ist in Beilage 7.8. enthalten. Alle eingesetzten Werkzeuge sind in Beilage 7.9

chronologisch aufgelistet.


NAGRA NTB 94-09 - 102 -

7.9.1 Kernkronen

Eingesetzt wurden für das Hammerbohren Warzenkronen mit Bohrdurchmessern von

146 mm und 122 mm. Die Seilkernarbeiten erfolgten mit Hartmetall-Stiftkronen

(WIDIA) und oberflächengesetzten Diamantkronen mit 146 mm Durchmesser.

Zum Kernen wurden die Hartmetall-Hammerkronen auf 49.4 m Kernstrecke eingesetzt.

Auf 204.4 m konnte mit Hartmetall-Stiftkronen gearbeitet werden, auf 173.9 m wurden

oberflächen besetzte Diamantkronen verwendet (Tabelle 29).

Tabelle 29:

Kernkronen SB6

Grösse Serien- Typ Sohr- Sohr- Fort- Kern- mittlere Kernnummer

strecke zeit schritt gewinn Kern- marsch

marsch- Anzahl

länge

mm m h m/h % m

146 71460000 HM 3,5 2 1,8 54,3 1,2 3

122 ohne HM 45,9 20,3 2,3 96,9 1,4 34

146 60783067 WIDIA 21,4 14,4 1,5 57,2 1,1 19

146 60783068 WIDIA 104,8 97,4 1,1 91.9 0,8 132

146 607836070 WIDIA 92,6 89,6 1,0 93,8 0,7 132

146 8805023 SV 154,7 256,5 0,6 97,5 1,4 114

146 9109404 SV 3,3 5,1 0,7 71,2 0,6 6

146 ohne SV 1,5 1,9 0,8 30,7 0,5 3

TOTAL 427.7 487.2 0.9 92.5 1.0 443

7.9.2 Sonstige Werkzeuge

Für das Nachbohren und Erweitern der Kernstrecken waren verschiedene Rollenmeissei

im Einsatz, die Durchmesser waren 55/8", 6", 63/4", 77/8", 8 1/2", und

17 1/2", sowie ein 12 1/4" Hole-Opener. Eine Benennung von charakteristischen Bohrparametern

ist aufgrund der kurzen Einsätze nicht sinnvoll.

7.10 Bohrlochverlauf

Die Bohrung dreht gleichmässig aus anfangs westlicher Richtung nach Nordwesten

ab. Nach einem Neigungsanstieg auf 2.7 0

bis ca. 100 m schwankt die gemessene

Neigung (Messgenauigkeit infolge Bohrlochwandausbrüchen) zwischen 2.4 und 3.2 0 ,

um ab ca. 320 m auf 1.3 0

abzunehmen. Auf Endteufe beträgt die Gesamtabweichung

vom Ansatzpunkt 16.0 m nach Azimut 307.6 0

(extrapoliert ab letztem Messpunkt bei

420 m). In Beilage 7.10 ist der Bohrlochverlauf grafisch dargestellt, Beilage 7.11

enthällt die tabellarische Darstellung.


- 103- NAGRA NTB 94-09

7.11 Zeitaufteilung

Die benötigte Zeit für Verrohrung, Zementation und Zementerhärtung hat bei dieser

Bohrung einen höheren Anteil als bei den bisherigen WLB-Bohrungen. Zum einen

erforderte der Ein- und Ausbau der Hilfsverrohrungen beim Hammerbohren grossen

Aufwand. Zum anderen hatte nach dem Einbau der 13 3/8 11

Rohre deren Zementation

in mehreren Etappen erhebliche Wartezeiten zur Folge. Die Stillstandszeit ist zusammengesetzt

aus der Zeit für den Weihnachtsunterbruch und eineinhalb Tagen

Betriebsruhe am 7. und 8. September 1991 aus Lärmschutzgründen. Ein Diagramm in

Beilage 7.12 zeigt die Zeitanteile im Überblick.


NAGRA NTB 94-09 - 104 -


- 105 - NAGRA NTB 94-09

8 SONDIERBOHRUNG SB2

8.1 Einleitung

Auch für diese Bohrung musste aufgrund der grossen Unsicherheiten in der geologischen

Prognose damit gerechnet werden, dass die Endteufe möglicherweise die Zielteufe

von 1600 m deutlich überschreiten könnte.

Mit der am 26. Januar 1993 erreichten Endtiefe von 1870.4 m ist die Sondierbohrung

SB2 die tiefste Bohrung im Standortgebiet Wellenberg. Am 5. März 1993 wurden mit

dem erfolgreichen Einbau des Multipackersystems die bohrtechnischen Arbeiten

abgeschlossen, und die Bohranlage konnte zum Abbau freigegeben werden.

Die gesamte Bohrung war nach 346 Tagen abgeschlossen und blieb damit noch

knapp innerhalb der geplanten Zeitdauer, obwohl für die 9 5/8" Nachzementation und

die Schwierigkeiten mit der TI Hilfsverrohrung rund 28 ausserplanmässige Tage benötigt

wurden und über Weihnachten eine 14-tägige Betriebsruhe eingeschaltet war.

Die eigentlichen Kernbohrarbeiten wurden mit hervorragender Kernqualität bei praktisch

vollständigem Kerngewinn ausgeführt.

Als weitere Besonderheit gegenüber den bisherigen Bohrungen sind die Bohrlocherweiterungen

für den Einbau der 9 5/8" und der 7" Verrohrung mit Spezialwerkzeugen

ausgeführt worden.

8.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen

Die Sondierbohrung SB2 sollte den strukturellen Aufbau der Drusbergdecke im Norden

des Endlagerbereiches erkunden und die lithostratigrafische Identifizierung des auch

hier in der Seismik vorhandenen "Basisreflektors" ermöglichen.

Das erwartete geologische Profil ist in Tabelle 30 genannt.

Tabelle 30:

Geologisches Profil SB2 (Planung)

bis I Formation

60 m Lockergestein

200 m Kieselkalk

230 m Mergel der Kieselkalkbasis

270 m I Valanginienkalk

470 m i Valanginien-Mergel

1100 m Kalke der Drusbergdecke (vermutlich liegende Synklinalstruktur mit der

I Abfolge Val.-Kalk, Kieselkalk-Komplex, Val.-Kalk)

1300 m I Valanginien-Mergel (ev. auch ultrahelvetischer Flysch)

1450 m Nordhelvetischer Flysch (Sandstein-Dachschiefer-Komplex)


NAGRA NTB 94-09 - 106 -

Das vorgesehene Bohrungsschema ist in Tabelle 31 genannt.

Tabelle 31:

Bohrungsschema SB2 (Planung)

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser

70 m 17 1/2" 133/8"

300m 12 1/4" 95/8"

1120 m 81/2" 7"

1450 m 61/4" --

Die 13 3/8" Verrohrung sollte im Top Kieselkalk, die 9 5/8" Verrohrung im Top der

Valanginien-Mergel abgesetzt werden. Je nach Standfestigkeit des Bohrlochs sollte die

7" Verrohrung so tief wie möglich (wieder in Valanginien-Mergeln) eingebaut werden,

um die Endteufe möglichst mit 6 1/4" erbohren zu können (Einsetztbarkeit spezieller

geophysikalischer Mess-Sonden). Bei vorzeitigem Verrohren mit TI stand dann noch

eine 5" Verrohrung als Reserve zur Verfügung.

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 32 und Beilage 8.1 gezeigt.

Tabelle 32:

Geologisches Profil SB2 (angetroffen)

bis

Formation

18.7 m Quartärer Bachschutt

448.4 m Oberer und Unterer Kieselkalk, Kieselkalkschiefer

493.0 m Graue Mergelschiefer

602.4 m Diphyoideskalk

755.0 m Palfris-Formation

822.5 m Diphyoideskalk

833.7 m Äquivalent der Gemsmättli-Schicht

898.9 m Graue Mergelschiefer

904.4 m Palfris-Formation

913.1 m Sichelkalk

934.5 m Palfris-Formation

1021.7 m Sichelkalk

1034.8 m Äquivalent der Gemsmättli-Schicht

1079.9 m Graue Mergelschiefer

1217.7 m Sichelkalk

1250.4 m Äquivalent der Gemsmättli-Schicht

1398.4 m Sichelkalk

1410.2 m Äquivalent der Gemsmättli-Schicht

1496.8 m Sichelkalk

1870.4 m Palfris-Formation

Die 13 3/8" Verrohrung wurde daher bei 55.9 m abgesetzt, als feststand, dass sich die

Bohrung nicht in einem verrutschten Block, sondern im anstehenden Fels befindet.


- 107- NAGRA NTB 94-09

Obwohl der Kieselkalk deutlich mächtiger als erwartet war, konnte die 9 5/8" Verrohrung

doch im Valanginien eingebaut werden - obwohl sich die Absetzteufe fast

verdoppelt hatte -, da keine Bohrlochprobleme auftraten.

Die 7" Verrohrung wurde bei 1151.2 m in den grauen Mergelschiefern des Valanginien

aus sicherheitstechnischen Gründen abgesetzt, nachdem eine laut Seismik erheblich

höher erwartete Störzone (Formationswechsel?) bisher ausgeblieben war, die noch

durch die TI Verrohrung abgedeckt werden sollte.

Der Einbau der 5" Verrohrung bei 1703.5 m wurde ebenfalls aus technischen Gründen

und im Hinblick auf den Einbau des Langzeitbeobachtungssystems erforderlich.

8.3 Technische Daten der Bohrung

Die mögliche Endteufe in Verbindung mit den Erfahrungen aus der Sondierbohrung

SB1 liessen es ratsam erscheinen, für diese Bohrung eine leistungsstärkere Bohranlage

vom Typ Wirth 812 einzusetzen. Hinzu kam, dass aufgrund der notwendigen

Revision der Bohranlage Wirth B8 von SB1 vor einem erneuten Einsatz einige Wochen

zusätzliche Zeitverzögerung für den Beginn der Sondierbohrung SB2 entstanden

wären.

Es wurde daher nur das 80hrgerät selbst ausgetauscht, die gesamte Infrastruktur wie

Spülungstanks, Spülpumpen, Container usw. konnte von der Bohrung SB1 übernommen

werden. Zusätzlich ist die 812 mit einem Gestängemanipulator ausgerüstet, der

den Ein- und Ausbau des Bohrgestänges erheblich erleichterte.

Die folgende Tabelle 33 gibt eine Übersicht über die wesentlichen 8ohrungsdaten:


NAGRA NTB 94-09

- 108-

Tabelle 33:

Bohrungsdaten SB2

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

erster Soh rtag

Endteufe erreicht am

Freigabe für den Abbau

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweich u ng

nach Azimut

Verrohrungen 13 3/8 11 Standrohrtour

9 5/8 11 Ankerrohrtour

7 11 Rohrtour

5 11 Rohrtour

Verfüllung

672245.45

193580.60

532.2 m

Wirth B12

25.03.1992

26.01.1993

05.03.1993

1870.4 m

1865.45 m

116.0 m

bis 55.9 m

bis 575.2 m

bis1151.2 m

1008.2 bis 1703.5 m

1739.1 m - ET

8.4 Chronologie der Bohrung

In der chronologischen Auflistung der Sohrarbeiten sind alle wesentlichen Arbeitsschritte

aufgeführt, nicht enthalten sind nur kurzfristige Unterbrechungen wie kleinere

Reparaturen etc. Einen Überblick über den zeitlichen Ablauf der Bohrung zeigt das

Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 8.1.

8.4.1 Bohrlochabschnitt von 3.0 - 57.7 m

18.03.1992 Antransport

25.03.1992 - 31.03.1992 Kernbohrung 6 1/4 11 ,3.4 - 57.7 m

31.03.1992 Geophysikalische Messungen, RES, Sonic, NN, GR, CAL

31.03.1992 - 01.04.1992 Ausbau 7 11 Hilfsverrohrung

01.04.1992 - 04.04.1992 Erweiterung auf 17 1/2 11 bis 55.9 m

04.04.1992 Einbau 13 3/8 11 Rohre und Zementation

04.04.1992 - 06.04.1992 Zementerhärtung

06.04.1992 - 07.04.1992 Aufbohren Rohrschuh, Erweiterung auf 12 1/4 11 bis 57.7 m

07.04.1992 Verflanschungsarbeiten, Einbau 7 11 Hilfsverrohrung,

Preventer Montage


- 109 - NAGRA NTB 94-09

8.4.2 Bohrlochabschnitt von 57.7 - 577.0 m

08.04.1992 - 13.04.1992 Kernbohrung 6 1/4 11 , 57.7 - 112.6 m

13.04.1992 - 19.04.1992 Hydraulischer Test KK1

19.04.1992 - 05.05.1992 Kernbohrung 6 1/4 11 , 112.6 - 358.2 m

05.05.1992 - 09.05.1992 Hydraulischer Test KK2

09.05.1992 - 23.05.1992 Kernbohrung 6 1/4", 358.2 - 577.0 m

23.05.1992 - 28.05.1992 Hydraulischer Test VK1, VK2

28.05.1992 - 29.05.1992 Roundtrip mit Spülungsaustausch

29.05.1992 - 31.05.1992 Fluid-Logging, Flowmeter-Messung

31.05.1992 Roundtrip

31.05.1992 - 01.06.1992 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, LOT,

CNT, SOT-AS, NGS, FMS

01.06.1992 Ausbau T' Hilfsverrohrung

01.06.1992 - 12.06.1992 Erweiterung mit Masterdriller auf 8 1/2" bis 577.0 m

12.06.1992 - 23.06.1992 Erweiterung mit Masterdriller auf 12 1/4" bis 508.4 m

23.06.1992 - 24.06.1992 Fangarbeit auf Meisselrolle

24.06.1992 - 27.06.1992 Erweiterung mit Masterdriller auf 12 1/4" bis 577.0 m

27.06.1992 - 28.06.1992 Einbau 9 5/8" Rohre und Zementation

28.06.1992 - 29.06.1992 Zementerhärtung

29.06.1992 - 17.07.1992 Gas im Ringraum 9 5/8" x 133/8" Rohre, Sanierungsarbeiten

für 9 5/8" Rohrzementation

17.07.1992 - 20.07.1992 Ourchkernen Rohrschuh mit 6 1/4", Aufbohren Rohrschuh

auf 8 1/2 11

20.07.1992 - 21.07.1992 Einbau 7" Hilfsverrohrung, Preventermontage

8.4.3 Bohrlochabschnitt von 577.0 - 1151.5 m

21.07.1992 - 28.07.1992 Kernbohrung 6 1/4", 577.0 - 707.9 m

28.07.1992 - 10.08.1992 Sanierungsarbeiten 7" Hilfsverrohrung, dabei in Etappen

Kernbohrung 6 1/4", 707.9 - 732.1 m

11.08.1992 Kaliberlog

11.08.1992 - 16.08.1992 Hydraulischer Test VK1, VK2

16.08.1992 - 10.09.1992 Kernbohrung 6 1/4", 732.1 - 1151.5 m

10.09.1992 - 15.09.1992 Hydraulischer Test KK3, VKK1

15.09.1992 - 16.09.1992 Roundtrip, Spülungsaustausch

16.09.1992 - 17.09.1992 Fluid-Logging, Kaliberlog

17.09.1992 - 24.09.1992 Hydraulischer Test KK4, GMS1

24.09.1992 Roundtrip


NAGRA NTß 94-09 - 110 -

25.09.1992 - 26.09.1992 Geophysikalische Messungen, OLL, NGS, SP, MSFL,

GR, LOT, CNT, SOT-AS, FMS, CAL

26.09.1992 - 27.09.1992 Hyd rofrac-Tests

27.09.1992 - 28.09.1992 Ausbau 7" Hilfsverrohrung

28.09.1992 Roundtrip

29.09.1992 - 30.09.1992 FMS-Log, VSP-Messung

30.09.1992 - 09.10.1992 Erweiterung auf 8 1/2" bis 904.7 m

09.10.1992 - 11.10.1992 Fangarbeit auf 6 1/4" Pilotmeissel

11.10.1992 - 17.10.1992 Erweiterung auf 8 1/2" bis 1151 .5 m

17.10.1992 Kaliberlog

17.10.1992 - 19.10.1992 Roundtrip, Spülungsarbeiten

19.10.1992 - 20.10.1992 Einbau TI Rohre und 2-Stufen Zementation

20.10.1992 - 22.10.1992 Zementerhärtung

22.10.1992 - 23.10.1992 Aufbohren Rohrschuh

23.10.1992 CET-Log

8.4.4 Bohrlochabschnitt von 1151.5 - 1703.5 m

23.10.1992 - 09.11.1992 Kernbohrung 6 1/4", 1151.5 - 1420.3 m

09.11.1992 - 17.11.1992 Hydraulischer Test GMS2

17.11.1992 - 13.12.1992 Kernbohrung 6 1/4", 1420.3 - 1703.5 m

13.12.1992 - 18.12.1992 Hydraulischer Test VM3

18.12.1992 - 19.12.1992 Roundtrip

19.12.1992 - 20.12.1992 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, LOT,

PEF, CNT, SOT-AS, NGS, FMS, CAL

20.12.1992 Gestängeeinbau bis 7" Rohrschuh

21.12.1992 - 04.01.1993 Weihnachtsunterbruch

04.01.1993 - 05.01.1993 Roundtrip mit Spülungsaustausch

05.01.1993 - 07.01.1993 Fluid-Logging

07.01.1993 Roundtrip

08.01.1993 - 10.01.1993 Einbau 5" Rohre, Zementation

10.01.1993 - 12.01.1993 Zementerhärtung

12.01.1993 - 13.01.1993 Aufbohren Rohrschuh

8.4.5 Bohrlochabschnitt von 1703.5 - 1870.4 m

13.01.1993 - 23.01.1993 Kernbohrung 96 mm, 1703.5 - 1853.5 m

23.01.1993 - 26.01.1993 Erweiterung auf 108 mm bis 1853.5 m

26.01.1993 - 27.01.1993 Kernbohrung 108 mm, 1853.5 - 1870.4 m


- 111 -

NAGRA NTB 94-09

27.01.1993 - 02.02.1993 Hydraulischer Test VM4, VM5

02.02.1993

03.02.1993

Roundtrip

Fluid-Logging

03.02.1993 - 04.02.1993 Geophysikalische Messungen, DLL, SP, GR, HLDT, PEF,

CNT, NGS, BHC, FMS, CAL

04.02.1993 - 11.02.1993 Hydraulischer Test VM6, VM7

11.02.1993 Roundtrip

12.02.1993 Fluid-Logging, VSP-Messung

12.02.1993 - 21.02.1993 Hydraulischer Test VM8, VM9, VM1 0

(15.02.1993 Gas abgefackelt 4 h lang)

21.02.1993 - 23.02.1993 1. und 2. Rückzementation

23.02.1993 - 24.02.1993 Ausbau 5 11

Rohre oberhalb Linksverbinder

24.02.1993

Perforationen, 675.0 - 678.0 m, 40 Schuss,

680.0 - 683.0 m, 40 Schuss, 965.0 - 971.0 m, 79 Schuss,

1415.0 - 1420.9 m, 80 Schuss

24.02.1993 - 27.02.1993 Scraperruns in TI und 5 11 Rohren, Roundtrip, Klarspülen

der Bohrung

27.02.1993 - 05.03.1993 Einbau Multipackersystem

05.03.1993 Beginn Abbau

8.5 Bohrvorgang

8.5.1 Bohrlochabschnitt von 3.0 - 57.7 m

8.5.1.1 Kernen 6 1/4 11

Da auch hier ab Kellersohle gekernt wurde, begannen die Bohrarbeiten in den Lockergesteinen

der Talsohle mit einem Trockenkernrohr (0 160 mm). Bei 10.9 m (KM 13)

bereitete Nachfall so grosse Schwierigkeiten, dass der Einbau einer Hilfsverrohrung

notwendig wurde. Das Bohrloch musste dazu mit einem 8 1/2 11

Rollenmeissel bis

10.9 m erweitert werden. Die TI Hilfsverrohrung stand bei dem ersten Einbauversuch

zu hoch auf und konnte erst durch Nachbohren mit Rollenmeissel beim zweiten

Versuch bis auf 10.9 m eingebaut werden.

Durch die Hilfsverrohrung war das 160 mm Trockenkernrohr nicht mehr einsetzbar,

sodass mit einem SK6L-Kernrohr mit 146 x 102 mm Hartmetall-Stiftkrone weitergekernt

wurde. Bei 16.1 m (KM 28) erzwang ständiger Nachfall ein Tiefersetzen der

Hilfsverrohrung. Nach Ausbau der Hilfsverrohrung konnte sie mit einer dann angesetzten

Rohrschuhkrone bis auf 15.8 meingebohrt werden. Es erfolgten dann mehrere

Wechsel zwischen verschiedenen Kernsystemen (Doppelkernrohre SK6L und 5 1/2 11

GWSK, 5 1/2 11

Einfachkernrohr), bis ab ca. 19.5 m (KM 43) der anstehende Fels

erreicht wurde. Danach wurde mit dem 5 1/2 11 GWSK Kernrohr mit 6 1/4 x 4 11 Diamantkrone

gekernt.


NAGRA NTB 94-09 - 112 -

Bei 57.7 m wurde die Bohrung gestoppt, um das 133/8" Standrohr abzusetzen. Da

mittlerweile ca. 27 m im anstehenden Kieselkalk erbohrt waren, wurde ein reduziertes

Logging zur Charakterisierung des Felses ausgeführt.

8.5.1.2 Erweitern 17 1/2 11 und 13 3/8 11 Verrohrung

Das Erweitern des Bohrlochs auf 17 1/2 11

erfolgte mit einem Warzenmeissel an einer

Garnitur mit Bitstabilizer, Stringstabilizer, 8 11 und 6 11 Schwerstangen.

Das Bohren der Gerölle und des anstehenden Felses führte zu erheblichen Erschütterungen

des gesamten Bohrgerätes mit entsprechender Lärmemission. Bei 55.9 m

wurde daher Freitag abends um 19.00 Uhr aus Lärmschutzgründen das Erweitern

gestoppt. Diese Teufe reichte für den Rohreinbau aus.

Trotz der ungünstigen Verhältnisse beim Erweitern - bei nur geringer Meisselbelastung

harten Fels bohren zu müssen - konnten im Mittel ca. 0.9 mlh Fortschritt erreicht

werden. Es folgte der Einbau des 13 3/8 11

Standrohrs bis 55.9 m und seine Zementation.

Nach der Zementerhärtung bohrte man mit einem 12 1/4" Warzenmeissel den

Zement auf und erweiterte die restlichen 1.8 m bis zur Kernteufe von 57.7 m.

Als Abschluss dieser Bohrphase wurden die TI Hilfsverrohrung eingebaut, im Rohrschuhbereich

durch Quellton abgedichtet und ein Ringpreventer als Diverter auf dem

13 3/8" Bodenflansch montiert.

8.5.2 Bohrlochabschnitt von 57.7 - 577.0 m

8.5.2.1 Kernen 6 1/4 11

Die Kernbohrarbeiten wurden mit dem 5 1/2" GWSK Kernrohr mit 6 1/4 x 4" Diamantkrone

fortgesetzt. In dem zum Teil sehr klüftigen Kieselkalk traten stetig Spülungsverluste

von rund 15 - 20 m 3 , max. 30 m 3 pro Tag auf. Bei 112.6 m (KM 99) erfolgte ein 7-

tägiger Unterbruch für einen hydraulischen Test (KK1) und Wasserprobennahme.

Das Weiterkernen geschah mit rund 12 - 20 m Fortschritt pro Tag bei ungefähr

gleichbleibenden Spülungsverlusten bis 358.2 m (KM 243). Die steilstehende Klüftung

des Kieselkalkes und eine Störungszone bei 182.3 - 183.4 m verursachten häufig

Kernklemmer. Die vorgesehene Absetzteufe für die 9 5/8 11

Ankerrohrtour von 300 m

war aufgrund der geologischen Prognosen im Top der Valanginienmergel festgelegt

worden. Da die Bohrung jedoch immer noch im Kieselkalk stand und auch weiterhin

Kieselkalk zu vermuten war, wurde bei diesem Unterbruch ebenfalls nur ein hydraulischer

Test (KK2) mit Wasserprobe auf die frisch erbohrten klüftigen Bereiche ausgeführt

und danach weitergebohrt.

Ab ca. 448 m zeigte sich dann, dass man aus dem Kieselkalk in die grauen Mergelschiefer,

die zum Valanginien gehören, kam. Die Kernbohrarbeiten wurden bis

577.0 m (KM 331) fortgesetzt, ohne dass der Valanginienmergel erreicht war. Da

aufgrund des Schichteinfallens ein Erreichen des Valanginienmergels nicht zu prognostizieren

war, wurde bei dieser Tiefe endlich die Ankerrohrtour abgesetzt. Die

Spülungsverluste hielten sich bisher immer noch auf einem Niveau von ca. 10 -

20 m 3 /d.


- 113 - NAGRA NTB 94-09

Die vorgesehenen hydraulischen Tests (VK1, VK2), das Fluid Logging und die

geophysikalischen Messungen wurden ausgeführt. In dieser Test- und Messphase

erfolgten zwei Roundtrips, einmal für das Einzirkulieren von Spülung für das Fluid

Logging, zum anderen, um das durch Nachfall bei ca. 200 m zugegangene Bohrloch

für die Messungen wieder zu öffnen.

8.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 12 1/4" und 95/8" Verrohrung

Nach Abschluss der Mess- und Testarbeiten in diesem Bohrlochabschnitt wurden die

Vorbereitungen für das Erweitern des 6 1/4" Kernbohrlochs auf 12 1/4" getroffen. Dazu

mussten der Preventer demontiert, die 7" Hilfverrohrung ausgebaut und die Spülungsrinne

neu installiert werden. Um der Gefahr vorzubeugen, auf dieser langen Erweiterungsstrecke

in hartem Gebirge mit einem Schichteinfallen von ca. 25 - 30° ein neues

Bohrloch anzuschneiden, wurde das Erweitern nicht wie bisher mit normalen Rollenmeisseln,

sondern mit speziellen Erweiterungswerkzeugen ausgeführt. Es waren keine

Werkzeuge verfügbar, die von 6 1/4" auf 12 1/4" in einem Arbeitsgang aufweiten,

daher musste in zwei Durchgängen zuerst auf 8 1/2" und dann auf 12 1/4" erweitert

werden. Zur Reduzierung der lärmintensiven Erschütterungen des Bohrgerätes und

zur Schonung der Werkzeuge wurden Stossdämpfer zwischen Werkzeug und

Schwerstangen eingebaut.

Die Erweiterung auf 8 1/2" erfolgte mit durchschnittlich 2.4 mlh in 11 Tagen, die Erweiterung

auf 12 1/4" mit 2.1 mlh dauerte 14 Tage.

Bei 504.8 m wurde eine Rolle des 12 1/4" Erweiterungswerkzeugs verloren. Nach zwei

erfolglosen Fangversuchen mit einem Trockenkernrohr konnte sie im dritten Versuch

mit einem (inzwischen angelieferten) 8 3/8 11

Schrottkernrohr gefangen werden.

Während der Erweiterung waren anfangs unwesentliche, später überhaupt keine

Spülungsverluste mehr festzustellen.

Da für die erforderliche Spül rate die 6 3/4" x 12 11

Spülpumpe mit voller Leistung benötigt

wurde, ergaben sich Lärmprobleme durch den Antriebsdieselmotor trotz der schon

vorhandenen Kapselung. Durch eine weitere Abschirmung von Pumpenmotor und

Pumpe mit Lärmschutzwänden wurde dieses Problem behoben.

Am 27./28. Juli 1992 konnte die 9 5/8 11

Ankerrohrtour eingebaut werden. Die Zementation

erfolgte als Gestängezementation bis zutage und war ihrem Ablauf nach als

erfolgreich anzusehen.

Bei Brennarbeiten am Standrohr kam es am 29. Juli 1992 zu zwei Verpuffungen. Es

zeigte sich, dass aus dem Ringraum 13 3/8 11

x 9 5/8" Gas entwich. Eine Messung

ergab Methan mit Konzentrationen von 3 - 5 Vol 0/0.

Die danach eingeleiteten erfolgreichen Massnahmen zur Sanierung der Zementation

sind im Abschnitt 18.10.1 Nachzementation 9 5/8 11

Rohre l beschrieben.

Zuletzt erfolgten für diesen Bohrlochabschnitt noch der Einbau der TI Hilfsverrohrung

und die Preventermontage.


NAGRA NTB 94-09 - 114 -

8.5.3 Bohrlochabschnitt von 577.0 - 1151.5 m

8.5.3.1 Kernen 6 1/4 11

Am 21. Juli 1992 konnten die Kernbohrarbeiten mit 6 1/4" x 4" Diamantkrone wieder

aufgenommen werden. Mit guten Bohrfortschritten, zum Teil über 20 mld wurde bis

707.9 m (KM 377) gekernt.

Die laufend vorgenommenen Neigungsmessungen zeigten aber, wie schon im vorherigen

Bohrlochabschnitt, eine aufbauende Tendenz, sodass man bei 707.9 m zum

Umstabilisieren des Kernrohrs am 28. Juli 1992 das Bohrgestänge ausbaute.

Dabei wurde das Gestänge bei 386 m in der 7" Hilfsverrohrung fest und musste mit bis

zu 22 t Überlast drehend nach oben freigefahren werden. Nachdem der Strang 3 m

höher wieder frei war, stand man nach unten voll auf. Da nur eine Beschädigung der

Hilfsverrohrung als Ursache in Frage kam, musste die Hilfsverrohrung zur Kontrolle

ausgebaut werden.

Die daraus resultierenden Fang- und Fräsarbeiten und ihre Folgeprobleme konnten

erst - nach zwischenzeitlichen Kernarbeiten - mit einem letzten Roundtrip mit Sedimentrohr

und Fangmagnet am 10. August 1992 als abgeschlossen angesehen

werden. Diese Arbeiten sind im Abschnitt 8.10.2.1 'Fangarbeiten 7" Hilfsverrohrung'

erläutert.

In der zu diesem Zeitpunkt erreichten Teufe von 732.1 m (KM 391) fanden dann

hydraulische Testarbeiten ( VM 1, VM2) statt.

Ab dem 16. August 1992 konnte der reguläre Kernbohrbetrieb wieder aufgenommen

werden. Die gewählte Stabilisierung des Bohrstranges brachte jedoch nicht den

gewünschten Erfolg, statt abzunehmen baute die Neigung bis 877.8 m von ca. 4.9 0

am

9 5/8" Rohrschuh bis auf 6.3 0 weiter auf, so dass ein Roundtrip zum Umstabilisieren

vorgenommen wurde. Auch danach baute die Neigung bis 933.6 m bis auf ca. 7.2 0

weiter auf, so dass ein erneuter Roundtrip zum Kronenwechsel und Umstabilisieren

erfolgte. Es kam eine Krone mit verkürzter Räumkante und verringertem Besatz zum

Einsatz. Mit dieser Garnitur wurde dann bis zur 7" Verrohrungsteufe von 1151.5 m (KM

505) auch ein Abbau der Neigung auf ca. 4.7 0 erreicht.

Im gesamten Intervall von 732.1 m bis 1151.5 m konnte mit sehr guten Bohrfortschritten

von 15 - 22 mld hervorragende Kernqualität und vollständiger Kerngewinn erzielt

werden.

Für die Absetzteufe der 7" Verrohrung war als Ziel vorgesehen, eine prognostizierte

Überschiebungszone möglichst noch mit dieser Verrohrun9. zu überdecken. Diese

ursprünglich ab ca. 850 m (gemäss. Geophysik) erwartete Uberschiebungszone war

aber bis ca. 1150 m noch nicht im Kernbefund feststellbar. Die auftretenden Drehmomente

waren trotz Beigabe eines Reibungsminderers inzwischen so hoch, dass keinerlei

Sicherheitsreserv~. mehr bestand. Besonders der Umstand, dass die Mächtigkeit

und Ausbildung der Uberschiebungszone und die darin eventuell auftretenden bohrtechnischen

Schwierigkeiten ein erhebliches Risiko darstellten, führten zum

Entschluss, die Bohrung bei 1151.5 m im Sichelkalk zum Verrohren anzuhalten.


- 115 - NAGRA NTB 94-09

Nach einem Checktrip bis zum 9 5/8" Rohrschuh wurde das Bohrgestänge am 10.

September 1992 für die programmgemässen Test- und Messarbeiten ausgebaut.

Auf die ersten hydraulischen Packertests (KK3, VKK1) folgte ein Roundtrip, um die

Bohrspülung im Bohrloch und im Ringraum (9 5/8" Verrohrung zu 7" Hilfsverrohrung)

gegen ca. 40 m 3 getracertes Klarwasser auszutauschen. Das Fluid Logging und

weitere Doppelpackertests (KK4, GMS1) wurden ausgeführt. Ein weiterer Roundtrip

wurde vor den bohrlochseismischen und geopyhsikalischen Messungen und den

Hydrofrac-Versuchen gefahren. Nach dem Ausbau der 7" Hilfsverrohrung und einem

Roundtrip zum Austausch des Wassers gegen Spülung wurden als letztes nochmals

Messungen mit dem Formation Micro Scanner (FMS) ausgeführt.

8.5.3.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung

Am 30. September 1992 konnte mit dem Erweitern des Bohrlochs von 6 1/4" auf 8 1/2 11

begonnen werden.

Da auch bei dieser Erweiterung das Bohrloch auf keinen Fall verlassen werden durfte,

wurde ebenfalls mit einem im Kernbohrloch geführten Erweiterungswerkzeug gearbeitet.

Die weniger guten Erfahrungen hinsichtlich Standzeiten aus dem ersten Erweiterungsabschnitt

von 57.7 m - 577.0 m mit Rollenwerkzeugen - im Gegensatz zu den

guten Standzeiten der Kernbohrkronen - führten zu dem Entschluss, diesmal ein

diamantbesetztes Erweiterungswerkzeug einzusetzen.

Mit durchschnittlich 1.75 mlh Fortschritt konnte mit einem Werkzeug die 574.4 m lange

Bohrlochstrecke erweitert werden. Unterbrechungen traten nur durch einen Roundtrip

zur Werkzeugkontrolle (bei 806.3 m wegen schlechten Fortschritts) und durch eine

Fangarbeit auf den Pilotmeissel (bei 904.7 m, siehe Kapitel 8.10.2.2, 6 1/4" Pilotmeissel)

auf.

Während der Erweiterungsarbeiten und nach ihrem Abschluss wurden jeweils einmal

Leak-Off-Tests gefahren, um für die Zementationsplanung das Druckverhalten des

Bohrlochs zu prüfen, da die aus den Hydrofrac-Tests gewonnenen Daten eine geringe

Druckstabilität erwarten liessen.

Nach einem Kaliberlog erfolgte ein letztes Befahren des Bohrlochs. Dabei wurde ein

Schrottkernrohr eingesetzt, um eventuell noch vorhandene Reste des gefischten

Meissels und der beim letzten hydraulischen Test verlorenen zwei Stahlbänder fangen

zu können. Es wurde jedoch nur Nachfall zutage gebracht. Gleichzeitig konnten so die

letzten 0.6 m 6 1/4" Bohrloch aufgeweitet werden.

Der Einbau der 7" Verrohrung und ihre Zementation in zwei Stufen konnten trotz

Schwierigkeiten durch Festwerden der Rohrtour und zum Teil totalen Spülungsverlusten

beim Spülen und Zementieren erfolgreich ausgeführt werden, wie sich in dem

aufgrund der Schwierigkeiten sicherheitshalber umgehend gemessenen CET-Log

(Cement Evaluation Tool) zeigte. Das Aufbohren der Packerstufe und des Rohrschuhbereichs

erfolgte in zwei Etappen, zuerst mit einem 6 1/4" Rollenmeissel bis 1149.3 m,

um das CET-Log fahren zu können, anschliessend von 1149.3 m mit der 6 1/4" x 4"

Kerngarnitur, um den Übergang vom Zement zur Formation zu erhalten. Dabei wurde

ein Teufenunterschied von 0.7 m (= 0.06 % der Bohrteufe) zwischen letzter Kernteufe

(1151.5 m) und Formationsoberkante festgestellt.


NAGRA NTB 94-09 - 116 -

8.5.4 Bohrlochabschnitt 1151.5 - 1703.5 m

8.5.5 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung

Die Kernbohrarbeiten konnten mit durchschnittlich 18 mld bei hervorragender Kernqualität

und vollständigem Kerngewinn bis 1420.3 m fortgesetzt werden, wobei teilweise

Schwierigkeiten dadurch auftraten, dass auch mit 6 t Zug der Kern im Sichelkalk

nur nach vielfachen Versuchen von Sohle abgerissen werden konnte.

Ein Teststop für einen Packertest (GMS2) wurde nach deutlichen Spülungsverlusten

auf wenigen Metern und gleichzeitig grossen offenen Klüften im Kern bei 1420.3 m

(KM 557) eingelegt und am 16. November 1992 beendet.

Bei der Wiederaufnahme der Kernbohrarbeiten mit einer 6 1/4" x 4" Krone traten

anfänglich Spülungsverluste von ca. 6 - 10 m 3 /d auf, von denen ein Teil beim Kernziehen

wieder aus dem Bohrloch zurückfloss. Nach etwa 4 Tagen stellte sich ein Zustand

ein, bei dem während des Kernmarsches anfangs 1 - 3 m 3 Spülung verlorengingen,

dann aber voller Umlauf bestand und der Tankstand konstant blieb. Beim Ziehen des

Innenrohrs nach Abschluss des Kernmarsches lief dann die verlorene Spülung fast

vollständig aus dem Bohrloch wieder zurück (mit z.T. mehr als 100 Ilmin.). Dieses

Zurückfliessen der Spülung im Bohrloch erfolgte naturgemäss durch den grossen

Gestängequerschnitt und nicht durch den im Verhältnis dazu sehr viel kleineren Ringraum.

Der dabei auf das Innenkernrohr wirkende Druck führte zu Problemen beim

Entriegeln und Ziehen des Innenkernrohrs. Ausserdem wurde Bohrklein zwischen

Aussen- und Innenrohr gespült, wodurch ein Festklemmen des Innenrohres verursacht

wurde. Eine für das Kernseil angefertigte Stopfbuchse (zur Erzeugung eines Gegendruckes

im Gestänge während der Kernrohrentriegelung) konnte nur teilweise Abhilfe

schaffen.

Vielfach musste das Gestänge zur Kernentnahme ausgebaut werden, so dass die

Tagesleistungen oft nur wenige Meter betrugen. Dieses Phänomen nahm mit zunehmender

Bohrteufe immer mehr ab, da sich die für dieses Verhalten ursächliche

Verlustzone (ca. 1420 m) wahrscheinlich langsam durch Bohrklein zusetzte und

zusätzlich der Abstand zwischen Bohrkrone und Verlustzone grösser wurde.

Trotz Einsatz von Reibungsminderer und der Reduktion von Drehzahl und Andruck

stieg das Gestängedrehmoment bis auf das vertretbare Maximum an. Ein Weiterbohren

mit diesem Durchmesser musste daher als nicht vertretbares Risiko abgelehnt

werden, so dass am 13. Dezember 1992 bei 1703.5 m (KM 619) die Bohrarbeiten

gestoppt wurden. Der längst erwartete Basisreflektor war noch immer nicht im Kernbefund

erkennbar. Nachdem man aus wissenschaftlicher Sicht ein weiteres Vertiefen der

Bohrung als notwendig erachtete, wurde der Entscheid für den Einbau der

5" Verrohrung gefällt und eine Vertiefung um 150 m festgelegt, um zu versuchen,

unter der Palfris-Formation doch noch das Liegende identifizieren zu können. Der Einbau

der 5" Verrohrung bedeutete zugleich für das zu installierende Langzeitbeobachtungssystem

deutliche Vorteile.

Vom 13. bis 19. Dezember 1992 erfolgten Test (VM3), geophysikalische Messungen

und Roundtrips. Anschliessend wurde das Gestänge bis zum 7" Rohrschuh eingebaut 1

das Bohrloch eingeschlossen und die Bohranlage für den Weihnachtsunterbruch vom

21. Dezember 1992 bis 4. Januar 1993 stillgelegt.


- 117 - NAGRA NTB 94-09

Nach dem Unterbruch erfolgte am 4. Januar 1993 das Einzirkulieren von ca. 50 m 3

getracertem Wasser für das Fluid Logging. Am 8. Januar 1993 wurde ein Roundtrip

zum Einzirkulieren der Spülung gefahren und danach mit dem Einbau der

5" Verrohrung begonnen. Die Verrohrung wurde bis 1703.5 m eingebaut und bis in den

TI Rohrschuh zementiert. Während der Zementerhärtung wurde das 5 1/2" GWSK

gegen das 3 1/2" GWSK Seilkerngestänge ausgetauscht. Die Zementierstufe und der

Rohrschuhbereich wurden mit einem Fräser bis 1701.0 m aufgebohrt.

8.5.6 Bohrlochabschnitt von 1703.5 - 1870.4 m

Mit einer gebrauchten Erweiterungskrone (104 x 57 mm) durchkernte man den Rohrschuh

und die anschliessende Formation bis 1704.5 m (KM 621), bevor mit einer

neuen Krone (96 x 57 mm) der reguläre Kernbohrbetrieb am 14. Januar 1993 wieder

aufgenommen wurde. Mit sehr guten Bohrfortschritten (max. 22.8 m/d) waren am 23.

Januar 1993 die 150 m zugebohrt, das heisst 1853.5 m (KM 648) erreicht.

Die Kerngarnitur wurde ausgebaut und mit einer Erweiterungskrone der Grösse 108 x

57 mm wieder eingebaut, um die 150 m Bohrlochstrecke für das FMS-Logging auf

108 mm aufzubohren.

Da sich nach dem Kernbefund auf den letzten Metern ein Formationswechsel anzukündigen

schien, wurde kurzfristig entschieden, mit der Erweiterungsgarnitur im

Anschluss an das Erweitern noch einige Meter hinzuzukernen. Nach dem Erweitern

(37.5 h) konnten mit 3 Kernmärschen in 24 h weitere 16.9 m zugebohrt werden, sodass

die Endteufe von 1870.4 m am 26. Januar 1993 erreicht war. Der vermutete

Formationswechsel hatte sich nicht bestätigt.

8.5.7 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe

Als nächstes erfolgten Packertests (VM4, VM5), ein Roundtrip, Fluid Logging,

geophysikalisches Logging und weitere Packertests (VM6, VM7).

Mehrmals traten Packerprobleme auf, da sich die Packer nur ungenügend entspannten

und dadurch beim Umsetzen auf das nächste Testintervall beziehungsweise beim

Ausbau beschädigt wurden und nur mit Überlast gezogen werden konnten.

Nach einem Roundtrip wurden am 12. Februar 1993 die bohrlochseismischen

Messungen ausgeführt, denen weitere Packertests (VM8, VM9, VM10) bis zum 21.

Februar 1993 folgten. Bei mehreren Tests wurde auch Gas produziert, aber nur am 15.

Februar 1993 so viel, dass ein freies Aussträmenlassen (wie bisher praktiziert) aus

Sicherheitsgünden nicht mehr vertretbar war und für etwa 4 h Gas abgefackelt werden

musste.

Ebenfalls aus Sicherheitsüberlegungen hinsichtlich der Langzeitbeobachtung wurde

eine Verfüllung des Bohrlochs bis ca. 1740 m nach Abschluss der Testarbeiten gefordert.

Diese Verfüllung musste in zwei Zementationsschritten durchgeführt werden, da

nach der ersten Zementation der Zementkopf bei 1759.5 m zu tief stand. Nach der

zweiten Zementation lag der Zementkopf in 1739.1 m Teufe.


NAGRA NTB 94-09 - 118 -

Das Abschrauben und Ausbauen der 5 11

Verrohrung konnte erst nach einem Back-Off­

Schuss im Linksverbinder ausgeführt werden, nachdem vorherige Entschraubversuche

erfolglos waren.

Das Perforieren der 7 11

und 5" Verrohrung, ein 7" und ein 5" Scrapermarsch und ein

letztmaliges Befahren des Bohrlochs bis 1739.1 m (= Sohle) sowie ein Klarspülen mit

getracertem Wasser und der Abbau der Preventeranlage bildeten die letzten Vorbereitungen

für den Einbau des Langzeitbeobachtungssystems.

Das System konnte ohne Schwierigkeiten innerhalb von 6 Tagen eingebaut werden,

sodass die Bohranlage ab dem 5. März 1993 zum Abbau freigegeben werden konnte.

Da der nächste Bohrplatz für die Bohranlage jedoch noch nicht bezugsbereit war,

wurde die Anlage erst zwischen dem 15. und 23. März 1993 abgebaut und abtransportiert.

8.6 Verrohrungen und Zementationen

8.6.1 13 3/8 11 Standrohr

Das 13 3/8" Standrohr wurde mit Rohrschuh bis 55.9 m eingebaut. Die Zementation

erfolgte mit 6.7 m 3 Zementbrühe. Es trat kein Zement zutage, sodass der Ringraum

vom Keller aus nachzementiert werden musste.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 8.2 und 8.3 aufgeführt.

8.6.2 9 5/8 11 Ankerrohrtour

Die 9 5/8" Ankerrohrtour wurde bei 575.2 m abgesetzt, fast doppelt so tief wie in der

Planung mit ca. 300 m vorgesehen. Die Rohre wurden mit Zangenservice verschraubt

und zentriert mit Anschlag und Rohrschuh eingebaut. Zur besseren Einbindung der

ersten zwei Rohre in den Zementstein wurden diese mit 12 Scratchern bestückt. Nach

dem Einbau wurde in die Rohre ein 2 7IB"EU Tubingstrang bis 556 mals Zementierstrang

eingelassen.

Die hohen Spülungsverluste, die hauptsächlich im stark geklüfteten Kieselkalk bis ca.

230 m begründet sind, mussten für die Zementation berücksichtigt werden, auch wenn

bei den Erweiterungsarbeiten praktisch keine Spülungsverluste mehr festzustellen

waren.

Daher wurde diese Zementation als Gestängezementation mit Spezialzementierkopf

anstelle einer Stopfenzementation ausgeführt. Bei dieser Technik muss nicht ein definiertes

Zementvolumen (z.B. nach Kaliber ermittelt) vorgegeben werden, sondern es

kann so lange Zementbrühe angemischt und verpumpt werden, bis die Zementbrühe

zutage tritt beziehungsweise der Zementvorrat aufgebraucht ist.

Mit den auf der Bohrstelle im aufgestellten Drucksilo bereitgestellten 40 t PCHS­

Sulfacem-Zement standen daher (abhängig vom spez. Zementgewicht) ca. 35 m 3

Brühevolumen zur Verfügung. Das entspricht etwa dem zweifachen des theoretisch


- 119 - NAGRA NTB 94-09

benötigten Volumens, und so hätten mit dieser "Reserve" auch Verluste bis ca. 15 m 3

während der Zementation ausglichen werden können. Noch grössere Verluste standen

nicht zu erwarten beziehungsweise wären mit einfachen Mitteln sowieso nicht mehr zu

kontrollieren gewesen.

Die Zementation erfolgte mit 5 m 3 Wasser als Spacer, 21 m 3 Zementbrühe (SG

1.83 kg/I) und 2 m 3 Wasser als Nachpumpvolumen bei normalem Druckverlauf ohne

erkennbare Zirkulationsverluste. Die Zementbrühe wurde beim Zementieren kontinuierlich

im Premixtank vorgemischt und verpumpt, bis die Mischzone zutage trat. Dann

wurden das Anmischen gestoppt und der Restinhalt aus dem Premixtank sowie das

Wasser noch nachgepumpt, sodass nach der Mischzone ca. 2 m 3 Zementbrühe als

Überschuss zutage traten.

Als etwa 1 h nach Zementationsende das Standrohr über der Kellersohle geöffnet

wurde, stellte man fest, dass der Zementspiegel unter das Kellersohlenniveau abgefallen

war. Dies ist jedoch als Setzungseffekt durchaus normal.

Bei Vorbereitungen für die Verflanschungsarbeiten wurde einen Tag später der Gaszutritt

durch eine Verpuffung festgestellt. Die Sanierungsarbeiten, welche 3 Perforationen,

5 Nachzementationen und mehrere CET/CBL-Messungen umfassten, dauerten

vom 29. Juni bis zum 17. Juli 1992. (Kapitel 8.10.1)

Als wesentliche Ursache für den Gasdurchbruch sind die lange Versteifungszeit, starkes

Sedimentationsverhalten und ein zu hoher Freiwassergehalt (während des Abbindens

freigesetzter Wasseranteil) des verwendeten PCHS-Sulfacem-Zements zu

vermuten. In der Zeitspanne, in der der Zement anfängt zu vergelen und abzubinden,

wird der hydrostatische Druck der Zementsäule durch diese Versteifung bis auf Null

reduziert. Ist die Zeitspanne zwischen einsetzendem Versteifen und komplettem

Abbinden zu lang, haben Formationsfluide (Wasser, Gas) aufgrund ihres jetzt nicht

kompensierten Formationsdruckes die Möglichkeit, sich Wegsamkeiten durch den sich

bildenden Zementstein zu schaffen, insbesondere dann, wenn durch Freiwasserbildung

und Sedimentation die Zementschlämme inhomogen geworden ist.

In diesem Fall trafen

• zementspezifische Eigenschaften

• relativ starke Gasführung trotz geringer Teufe

• geringe Gebirgstemperatur aufgrund der geringen Teufe und damit

• langsames Abbinden des Zements

so ungünstig zusammen, dass sich das Gas Wegsamkeiten bis zutage schaffen

konnte.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 8.4 und 8.5 aufgeführt.

8.6.3 7" Verrohrung

Die 7" Verrohrung wurde bei 1151.2 m abgesetzt. Neben dem üblichen Zementierequipment

wie Zentrierung, Anschlag und Rohrschuh ist eine Packerstufe in den

Rohrstrang eingebaut. Beim Betätigen einer solchen Packerstufe wird zuerst ein


NAGRA NTB 94-09 - 120 -

Packer im Ringraum gesetzt, bevor die oberhalb des Packers befindlichen Zirkulationsöffnungen

freigegeben werden.

Die mit Zangenservice kraftverschraubten Rohre konnten ohne Schwierigkeiten bis ca.

1 m über Sohle eingebaut werden. Danach wurde spülend (900 Ilmin, 12 bar) die

Sohle abgetastet und passend angetroffen. Überlast bis 40 t, Pumpendruckanstieg auf

ca. 50 bar und totale Spülungsverluste traten auf, als versucht wurde, die Rohre um

ca. 0.5 m wieder auf die Absetzteufe anzuheben. Nur millimeterweise gelang es, die

Rohre wieder hochzufahren, während bei wechselnden Pumpraten zum Teil normaler

Umlauf, aber auch teilweise und volle Verluste auftraten.

Nachdem mit ca. 400 I/min und 8 bar stabile Zirkulationsverhältnisse herrschten, wurde

mit der Zementation begonnen.

Um die bei der 9 5/8 11

Zementation aufgetretenen Schwierigkeiten ausschliessen zu

können, wurden bei dieser Zementation spezielle Tiefbohrzementrezepturen eingesetzt.

Die Druckfestigkeit des Gebirges hatte sich bei den Leak-Off-Tests als gering erwiesen.

Nach den Ergebnissen der Hydrofrac-Tests musste dieser druckschwache

Bereich noch unterhalb von ca. 1000 m liegen.

Die anfangs geplante Einstufenzementation mit einem leichteren Standardzement im

Bereich der 9 5/8 11

Verrohrung und einem speziellen Expanding-Zement im offenen

Bohrloch musste daher auf eine Zweistufen-Zementation geändert werden, um den

hydrostatischen Sohlend ruck während der Zementation in vertretbaren Grenzen zu

halten.

Dazu wurde die 7 11 Packerstufe bei 570.6 m - 571.7 m knapp oberhalb des 9 5/8 11

Rohrschuhs eingebaut.

Die Zementation der ersten Stufe erfolgte mit 10m 3 Wasser als Spacer, 14 m 3

Expanding-Zement SG 1.83 kg/l und 23 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen. Während

des Verpumpens war der Spülungsrücklauf anfangs wechselnd, teilweise nur noch

gering, dann wieder schwallweise sehr stark, stabilisierte sich aber nach ca. 10m 3

Nachpumpen. Bei den letzten ca. 2 m 3 traten dann schlagartig wieder totale Verluste

auf. Der Druckverlauf zeigte jedoch den erwarteten Anstieg durch das Umsteigen des

Zements in den Ringraum; der Enddruck betrug 110 bar.

Es wurde dann der Freifallstopfen zum Betätigen der Packerstufe eingeworfen. Der

Packer wurde gesetzt und die Stufe geöffnet. Beim Abzirkulieren traten ca. 5 m 3

Wasser und ca. 2 m 3 Mischzone Wasser- Zement (SG 1.3 kg/I) zutage.

Dann konnte die zweite Stufe mit 9 m 3 Wasser als Spacer, 10m 3 Zementbrühe SG

1.72 kg/l und 11.7 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen zementiert werden. Es traten

1.5 m 3 Überschuss zutage.

Nach 48 h Zementerhärtung wurden die Stopfen der Packerstufe und der Rohrschuhbereich

bis 1149.3 m mit Rollenmeissel aufgebohrt. Das dann gefahrene CET zeigte

für die erste Stufe sehr guten Zementbond bis zum Zementkopf bei ca. 630 m, das

heisst, der Zement war zwar nicht bis zur gewünschten Teufe, aber angesichts der

Verlustsituation dennoch weit genug hochgestiegen.


- 121 - NAGRA NTB 94-09

Für die zweite Stufe ist der gemessene Zementbond schlecht, obwohl unter den hier

vorhandenen Zementationsbedingungen - zwischen zwei Verrohrungen, mit Wasser

gespült und Überschuss zutage - ein kompakter Zementstein im Ringraum besteht.

Der Rohrschuh selbst wurde kernend aufgebohrt.

Die Rohrliste und die Zementationsberichte sind in den Beilagen 8.6 bis 8.8 aufgeführt.

8.6.4 5" Endverrohrung

Die ursprünglich als Reserve bei maximal ca. 1500 meingeplante 5" Verrohrung

musste nun bis 1703.5 m eingebaut werden. Da der Entscheid über den Einbau der

Rohre erst wenige Arbeitstage vor dem Verrohren erfolgte, mussten zu den langfristig

vorbestellten und daher vorhandenen Rohren kurzfristig 200 m weitere Rohre (15 Ibs/ft

Rohre mit Omega-Verbinder) beschafft werden.

Weil auch in dieser Bohrung für die Installation des Langzeitbeobachungssystems ein

Wiederausbau der Verrohrung ab ca. 1000 m verlangt wurde, waren nur ca. 150 m

Überlappung zwischen der 7" und der 5" Verrohrung vorgegeben. Deshalb mussten

zusätzlich zum Rohrschuh und Anschlag wiederum ein External-Casing-Packer (ECP)

und eine Zementierstufe unterhalb eines Linksverbinders eingebaut werden. Dies

ergab eine zuverlässige Abdichtung des Ringraums innerhalb der Überlappung bei

gleichzeitig unzementierten Rohren oberhalb des Linksverbinders.

Bis zum Linksverbinder wurden die Rohre mit Zentralizern bestückt, danach ohne

Zentrierung eingebaut. Das Kraftverschrauben erfolgte durch einen Zangenservice mit

optimalen Verschraubmomenten. Dennoch wurde bei der Zementation eine Verbindung

bei ca. 350 m im Gewinde abgestreift. Die kombinierte Zug- und Innendruckbelastung

lag jedoch noch mehr als 20 % unter dem Sollwert, so dass als Ursache nur

eine fehlerhafte Verschraubung oder ein nicht einwandfreies Muffen- oder Zapfengewinde

in Frage kommen konnte, da sonst eine der obersten Verbindungen mit den

höchsten Zugbelastungen hätte versagen müssen. Nach dem späteren Wiederausbau

der Rohre waren am betreffenden Gewinde keine abnormen Beschädigungen erkennbar.

Das Entschrauben der Rohre am 23. März 1993 im Linksverbinder gelang erst nachdem

ein Back-Off-Schuss im Linksverbinder vorgenommen wurde. Mit Rücksicht auf

den bei der Zementation abgestreiften Verbinder waren die Entschraubversuche

vorher nur mit mässiger Überlast und geringem Drehmoment vorgenommen.

Nach den guten Erfahrungen mit einem Expanding-Zement in der ersten Stufe der

1" Zementation wurde auch hier dieser Zementtyp, angepasst an die höhere Bohrlochtemperatur,

eingesetzt. Bei der Ermittlung des benötigten Brühevolumens wurde

zu den nach Kaliberlog ermittelten 5.5 m 3 für Openhole und 1 m 3 zwischen den

Rohren für die Verlustzone bei 1420 m ein Zuschlag von weiteren 3.5 m 3 eingerechnet,

so dass 10m 3 Zementbrühe eingesetzt wurden. Der Zement wurde durch den

Zementierservice trocken verblendet mit Silowagen angeliefert und im Premixtank

angemischt.

Für die Zementation wurden 10m 3 Wasser als Spacer vorweg, die 10m 3 Zementbrühe

(SG 1.83 kg/I) und 17.3 m 3 Spülung zum Nachpumpen eingesetzt. Das Landen

des Indicating-Plug erfolgte passend. Nach kurzer Druckkontrolle wurde der Druck


NAGRA NTB 94-09 - 122 -

langsam auf den maximal notwendigen Setzdruck für den ECP von ca. 180 bar aufgepumpt.

Bei 178 bar kam es zu einem schlagartigen Druckabfall. Es zeigte sich, dass eine

Verbindung der 5" Verrohrung bei ca. 350 m abgestreift worden war. Die Rohre liessen

sich wieder "gesund verbinden" , so dass der Freefall-Plug eingeworfen, die Zementierstufe

geöffnet und der Überschusszement , ca. 1 m 3 , abgespült werden konnten. Um

weitere Manipulationen an der Rohrtour und damit weitere Belastungen für die kritische

Rohrverbindung zu vermeiden, solange der Zement in der Abbindephase war,

wurde ca. 10 h abgewartet, bis der Zement abgebunden hatte. Anschliessend wurden

10m 3 neu angesetzte Bentonitspülung in den Ringraum der 5" x 7" Verrohrung einzirkuliert

und mit dem Closing-Plug die Zementierstufe wieder verschlossen.

Das später gefahrene CET-Log zeigte jedoch entgegen den Erwartungen auf mehreren

Strecken sehr schlechten Bond, insbesondere in den Bereichen 1673 - 1629 m,

1561 -1434 mund 1229 - 1078 m (ECP). In den anderen Streckenabschnitten zeigte

sich überwiegend sehr guter Bond. Auch die 18 m oberhalb des ECP bis zur Stufe

wiesen guten Bond auf, so dass für die "schlechten" Abschitte formationsbedingte

Einflüsse - zum Beispiel einmigriertes Gas - als Ursache zu vermuten sind.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 8.9 und 8.10 aufgeführt.

8.6.5 Verfüllungszementationen

Einige Packertests im letzten Bohrlochabschnitt unterhalb ca. 1750 m zeigten eine

deutliche Gasführung. Diese gasführenden Bereiche sollten vom letzten Beobachtungsintervall

der Langzeitüberwachung abgetrennt werden, um Sicherheitsrisiken

durch möglicherweise starken Gaszutritt beim Einbau und späterem Wiederausbau

des Multipackers oder bei Packerdefekten während der Langzeitbeobachtung zu

vermeiden.

Dazu forderte man die Verfüllung des Bohrlochs von Endteufe bis etwa 1740 m. Ca.

1.8 m 3 Zementbrühe wurden mit einem Zementierstrang ins Bohrloch einzirkuliert, der

Zementierstrang bis 1740 m ausgebaut und dann der Überschuss abgespült, wobei

einige 100 I Überschuss zutage traten. Nach ca. 12 h wurde der Zementkopf abgetastet

und bei 1759.5 m angetroffen. Das bedeutete, dass der Zement um etwa 20 m

abgefallen war. Aus diesem Grund wurden nochmals 0.5 m 3 Zementbrühe eingepumpt

und bei 1739 m abgespült, wobei eine Mischzone zutage trat. Der später abgetastete

Zementkopf stand bei 1739.1 m.

Eingesetzt wurde beide Male PCHS Sulfacem-Zement unter Zugabe von 2 %

und einem spezifischen Gewicht der Zementbrühe von 1.82 kg/1.

Bentonit

8.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung

Der erste Bohrabschnitt bis 57.7 m wurde ohne Preventeranlage gebohrt.

Nach Einbau des 13 3/8" Standrohrs wurde ein Ringpreventer (13 5/8"-3000 psi) als

Diverter für die Kernbohrphase auf dem 13 3/8" STC x 13 5/8"-3000 psi Bodenflansch


- 123 - NAGRA NTB 94-09

installiert. Während des Erweiterns wurde kein Preventer eingesetzt, da die Kernbohrung

keine Gefahr durch überhydrostatische Zuflüsse oder Gas gezeigt hatte. Die

13 3/8" Rohre wurden nach Einbau der 9 5/8" Rohre auf Kellersohle abgeschnitten.

Auf die 9 5/8"Ankerrohrtour wurde ein 9 5/8 11

L TC x 11"-5000 psi Bodenflansch

geschraubt, darauf ein Spool, ein Doppelbackenpreventer mit Gestänge- und Totalabschluss

und ein Ringpreventer montiert, alles in der Grösse 11"-5000 psi. Mit dieser

Ausrüstung wurde bis zum Ende der Bohrung weitergearbeitet.

Die TI Verrohrung wurde im Bodenflansch mit einem Keil abgesetzt. Die 5" Verrohrung

war temporär mit einem angeschweissten Ring auf den 7" Rohren abgehängt worden.

Die Schliessanlage, Chokemanifold, Gasseparator und Fackel vervollständigten

jeweils die Preventeranlagen.

8.8 Bohrspülung

8.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Auch diese Bohrung wurde in gleicher Art wie die anderen WLB- Bohrungen mit einer

Bentonit-Polymer-Süsswasserspülung abgeteuft. Zusätzlich wurde ab ca. 900 m zeitweise

ein Reibungsminderer der Spülung zugesetzt. Die Spülungsüberwachung und

-konditionierung erfolgte durch einen Spülungsservice. Zur Spülungsbehandlung konnten

Schüttelsieb, Mudcleaner und Zentrifuge eingesetzt werden.

Die Spülungsdaten und -materialverbräuche sind in Beilage 8.11 aufgeführt.

8.8.2 Spülungsentsorgung

Die Entsorgung alter Spülung erfolgte mit Hilfe der vorhandenen Zentrifuge, einem

50 m 3 Stapeltank und einer Flockmitteldosiereinrichtung. Die Spülung wurde im

Stapeltank durch Zugabe von Schwefelsäure im pH-Wert reguliert und unter Zudosierung

von Flockmittel zentrifugiert. Das Zentrat konnte in die Kanalisation abgeleitet

werden, die Feststoffe wurden in eine Inertstoffdeponie verbracht.

8.9 Bohrwerkzeuge

Eine Liste aller Kernmärsche ist in Beilage 8.12 enthalten, eine grafische Darstellung

der Bohrparameter zeigt die Beilage 8.13. Alle Werkzeugeinsätze sind chronologisch

in Beilage 8.14 aufgeführt (ausgenommen Werkzeugeinsätze während der Sanierung

der 9 5/8" Zementation).

8.9.1 Kernkronen

Die Kernbohrarbeiten (Tabelle 34) wurden hauptsächlich mit oberflächenbesetzten

Diamantkronen der Dimension 6 1/4" x 4" an dem 5 1/2" GWSK Kernrohr ausgeführt.

In den oberflächennahen Geröllen wurden zusätzlich verschiedene Stiftkronen und


NAGRA NTB 94-09 - 124-

hartmetallbelegte Kronen mit dem SK6L-Kernrohr eingesetzt. Mit drei oberflächen besetzten

Diamantkronen wurde im letzten Bohrlochabschnitt ab 1703.5 m gekernt.

Dabei wurden eine gebrauchte 104 mm x 57 mm Krone zum Durchkernen des Rohrschuhs

und für 1.0 m Gebirge eingesetzt, mit einer 96 mm Krone der Hauptteil erbohrt

und mit der 108 mm Erweiterungskrone letztlich noch 16.9 m zugekernt.

Die Kronen Nr. 51 322 und 51 323 waren gegenüber den anderen Kronen mit einer

verkürzten Räumkante und mit reduziertem Diamantenbesatz in der Schneidlippe

gefertigt. Damit wird einerseits die Richtungsstabilität der Krone verringert, andererseits

kann bei konstantem spezifischem Andruck (N/Diamant) die Kronenbelastung

verringert werden. Allerdings ist dadurch auch die Standzeit einer solchen Krone

gegenüber einer normal besetzten reduziert.

Die gesamte Kernbohrung SB2 erreichte einen Kerngewinn von 99.6 % bei 6.7 m

Kernverlust.

Tabelle 34:

Kernkronen SB2

Grösse Serien- Typ Sohr- I Sohrzeit I Fort- Kern-n mittlere I Kernnummer

strecke i I schritt gewin Kern- i marsch

marsch-I Anzahl

länge

"/ mm m h m/h 0/0 m

61/4 51 165 I SV 396.5 I 363.3 I 1.1 99.6 2.1 186

61/4 51 166 I

SV 83.5 I 107.7 0.8 98.0 1.7 49

6 1/4 51 199 I BV 133.7 115.0 1.2 99.7 2.6 51

61/4 51 322 SV 329.7 289.5 1.1 99.9 4.6 71

61/4 51 323 SV 494.2 427.8 1.2 99.8 4.7 105

61/4 876713 BV 47.2 63.4 0.7 98.7 1.2 40

61/4 9601-1 SV I 168.9 150.5 1.1 100.1 2.8 61

6 1/4 9601-2 BV 33.6 I 30.3 1.1 98.8 1.5 23

96 I 51 485 I SV 149.0 I 98.3 1.5 99.8 5.5 27

104 50890 SV 1.0 1.0 1.0 100.0 0.5 2

I

108 I 51 495 SV 16.9 I 16.3

I

1.0 100.0 I 5.6 3

146 Hartmet.1 I

0.2 I 0.5 i 0.4 I 100.0

I

0.1 I 2

146 i Stift I

i

1 70.6

!

0.3 18

160 I

Stift I I 7.9

! 5.1 I 4.4 1.2 I

I

I

! 2.8 I 2.82 i 100.0

I 0.6 I 13

TOTAL 1867.4 I 1670.7 I 1.1 99.6 2.9 I 651

I

8.9.2 Erweiterungswerkzeuge

Für Nachbohr- und Erweiterungsarbeiten auf den ersten Metern wurden gebrauchte

Rollenmeissel der Grössen 8 1/2" und 6 1/4" eingesetzt.

Das Erweitern auf 17 1/2" bis 55.9 m und bis 57.7 m auf 12 1/4" erfolgte mit neuen

Warzenmeisseln.


- 125 - NAGRA NTB 94-09

Für das Erweitern von 57.7 m - 577.0 m wurden spezielle Werkzeuge eingesetzt, um

sicherzustellen, dass das Kernbohrloch nicht verlassen wird. Da keine Werkzeuge

lieferbar waren, die von 6 1/4 11 auf 12 1/4 11 in einem Arbeitsgang aufweiten, musste in

zwei Durchgängen zuerst auf 8 1/2 11 und dann auf 12 1/4 11 erweitert werden. Die eingesetzten

"Masterdriller ll

(Beilage 8.15) haben drei feste Arme mit Warzenmeisselrollen

auf einem Grundkörper. Unten wird ein Rollenmeissel als Pilot angesetzt, der das

Werkzeug im vorhanden Bohrloch zentrisch führt. Die Arme selbst sind auswechselbar,

für die Grösse 12 1/4 11

auf der Bohrstelle durch das Lösen von Bolzen, für die

Grösse 8 1/2" allerdings nur beim Hersteller, da diese Arme verschweisst sind.

Die Standzeiten (Tabelle 35) der Meisselrollenlager erforderten für die Erweiterung von

jeder Grösse jeweils 4 Satz Rollenarme, die bei der Grösse 8 1/2" mit drei, bei der

Grösse 12 1/4 11

mit zwei verschiedenen Körpern eingesetzt waren. Bei 504.8 m wurde

eine Rolle (für 12 1/4") durch Lagerverschleiss verloren und musste gefangen werden.

Als Pilotmeissel wurden jeweils gebrauchte Rollenmeissel der Grösse 6 1/4", beziehungsweise

8 1/2 11

eingesetzt. Aufgrund des Pilotmeissel wurden die letzen 0.4 m

jeweils nicht erweitert.

Tabelle 35:

Rollenerweiterungswerkzeuge, SB2

Rollenarm-Satz Grösse m h

1 121/4" 68.4 37.5

2 12 1/4" 244.5 118.5

3 12 1/4" 134.2 53.5

4 I 12 1/4" 72.2 42.3

Total I 12 1/4" 518.7 I 251.8

1 81/2" 83.4 39.5

2 8 1/2" 163.7 72.5

3 8 1/2" 97.9 40.0

4 8 1/2" 173.7 67.8

Total 8 1/2" 518.7 219.8

m/h

1.8

2.1

2.5

1.7

2.1

2.1

2.3

2.4

2.6

2.4

Die Erweiterungsgarnituren bestanden aus:

6 1/4" Rollenmeissel 8 1/2" Rollenmeissel

8 1/2 11 Erweiterungswerkzeug 12 1/4" Erweiterungswerkzeug

6 1/4 11 Stossdämpfer

Bit-Stabilisator

6" Schwerstangen (8 Stück) 9" Stossdämpfer

5 1/2" Gestänge

8 11 Schwerstangen (5 Stück)

6 1/4" Stossdämpfer (zeitweise)

6" Schwerstangen (10 Stück)

5 1/2 11 Gestänge

Für die Erweiterung von 577.0 m - 1151.5 m wurde ein speziell angefertigtes diamantbesetzes

Werkzeug eingesetzt, das aus einem Körper und einer darübergeschraubten,

auswechselbaren Hülse mit der diamantbesetzten konischen Schneidfläche

besteht (Beilage 8.15).


NAGRA NTB 94-09 - 126 -

Unterhalb wird ebenfalls ein Rollenmeissel als Pilot angeschraubt. Eine Fangarbeit

beim Erweitern wurde durch den Pilotmeissel verursacht (Kapitel 8.4.4.2.), ansonsten

erfüllte dieses Erweiterungswerkzeug die Erwartungen hinsichtlich Standzeit und

Bohrfortschritt, der bei ca. 1.75 mlh lag.

Die Erweiterungsgarnitur bestand aus:

6 1/4" Rollenmeissel

8 1/2 11 Erweiterungswerkzeug

6" Schwerstangen (14 Stück)

5 1/2 11 Gestänge

8.10

Spezielle Arbeiten

8.10.1 Nachzementation 9 5/8 11 Rohre

Der Gaszutritt im Ringraum 13 3/8" x 9 5/8" Rohre machte Sanierungsarbeiten erforderlich.

Diese erfolgten in einem ersten Schritt durch zwei Perforationen, deren Position

anhand der CET/CBL-Messungen festgelegt wurden. Über dieses Intervall konnte

Zirkulation hergestellt und Zement in den Ringraum verpresst werden. Danach war der

Gaszutritt gestoppt. Um weitere Bereiche des Ringraums abzudichten, erfolgte eine

dritte Perforation. Alle Perforationen wurden so lange durch Druckzementationen

behandelt, bis sie einem Kopfdruck von 100 bar standhielten. Die Zementationen

erfolgten über das Bohrgestänge mittels RTTS-Packer (Retrievable-Test-Treat­

Squeeze Packer) bzw EZSV-Packer (Drillable-Squeeze Packer) ausgeführt. Die letzten

5 m Zement im Rohrschuh wurden durchkernt, um die Qualität des Zements im

Rohrschuhbereich feststellen zu können. Dabei war ein deutliches Entgasen des

Zements bei der Kernentnahme festzustellen. Unter dem Rohrschuhventil war ein

deutlicher Hohlraum (faustgross) vorhanden, aus dem der Zement durch eine Gasansammlung

in der Abbindephase verdrängt worden war.

Der Ablauf der wichtigen Arbeitsschritte ist im Folgenden in Stichworten aufgelistet:

• Bei Brennarbeiten am Standrohr traten zwei Verpuffungen in Ringraum 13 3/8" x

9 5/8" auf, brennbares Gas im Ringraum, Gasmessungen ergeben 3 bis 5 0/0

Methan, im Ringraum ist eine deutliche Entgasung durch Blasenaufstieg erkennbar

• 1. CET-Messung durch Zementreste in den 9 5/8" Rohren beeinflusst, Klarspülen

der 9 5/8 11

Rohre mit Wasser, 1. CBL-Messung

• Verflanschungsarbeiten, RR 13 3/8 11 zu 9 5/8" abgedichtet, Hydril-Preventer auf

die 9 5/8 11

Rohre montiert

• 1. Perforation 501.4 - 502.0 m, 2. Perforation 426.0 - 426.6 m mit je 8 Schuss

• Abdrückversuche und Injektionstests mit RTTS-Packer auf Rohrschuh und

Perforationsstrecken, Zirkulation durch das Perforationsintervall mit Waschflüssigkeit,

Setzen eines EZSV-Packer bei 432.3 m

• 1. Druckzementation, 6.4 m 3 Zementbrühe (verflüssigt), SG 1.91 kg/l,

Zementüberschuss bei 409.6 m abgespült


- 127 - NAGRA NTß 94-09

• kein Gas mehr im Ringraum festzustellen, Zementkopf bei 426.6 m abgetastet,

Abdrückversuche und Injektionstests auf 2. Perforation

• 2. Druckzementation mit 5 m 3 Zement (SG 1.85 kg/l), 2.5 m 3 Zement (SG

1.85 kg/l) mit 2 % CaCI 2 beschleunigt, 3 Steps zu 3 m 3 Zement (SG 1.85 kg/l)

und 1.3 m3 Wasser, Maximaldruck beim Squeeze 156 bar

• Temperaturlog von 0 - 386 m (Zementkopf), ohne Aussagekraft über Zement

hinter den Rohren

• Injektionsversuch überkopf auf Ringraum 13 3/8 11 x 9 5/8 11

• Zementaufbohren von 386.5 - 429.0 m, Drucktests auf 2. Perforation, Druckabfall

auf 60 bar

• 3. Druckzementation mit 0.9 m 3 Zementbrühe (SG 1.91 kg/l) verflüssigt

• Zement aufgebohrt von 419.8 m bis 429.8 m, Abdrückversuch auf 2. Perforation

mit 100 bar LO.

• Zement und EZSV-Packer aufbohren von 429.8 m bis 570.0 m

• 9 5/8" Scraperrun mit Sedimentrohr bis 570.0 m

• drucktest auf Rohrschuh mit 100 bar LO.

• Abdrückversuche auf 1. Perforation, Druckabfall ab 30 bar

• 2. CET und 2. CBl, teilweise deutliche Verbesserung der Ringraumzementation

erkennbar

• 4. Druckzementation mit 4 m 3 Zementbrühe (SG 1.87 kg/l) verflüssigt, Abspülen

des Zements bei 417.7 m

• 3. Perforation bei 405.0 - 405.6 m mit 8 Schuss

• Abdrückversuche auf 3. Perforation

• 5. Druckzementation mit 7 m 3 Zementbrühe (SG 1.84 kg/l)

• Zement aufgebohrt von 260.7 m bis 417.0 m, Drucktest auf 3. Perforation mit

100 bar, i.O.

• 9 5/8 11 Scraperrun bis 417.0 m, Bohrloch klargespült

• 3. CET Messung, teilweise weitere deutliche Verbesserung der Ringraumzementation

• Zement aufbohren von 417.0 m bis 501.9 m, weiter eingebaut bis 570.0 m

• Abdrückversuch auf 1. Perforation mit 100 bar, LO.

• Vorbereitung Einbau 5 1/2" GWSK mit Kernrohr, Rohrschuh kernend aufgebohrt

Damit waren die Sanierungsarbeiten abgeschlossen.

Die eingesetzten Zementrezepturen und der jeweilige Materialverbrauch sind in der

Beilage 8.16 enthalten:


NAGRA NTB 94-09 - 128 -

8.10.2 Fangarbeiten

8.10.2.1 7" Hilfsverrohrung

Als Hilfsverrohrung waren auf dieser Bohrung wie auf den vorhergehenden Wellenbergbohrungen

Rohre mit einem Trapez-Linksgewinde eingesetzt. Das Linksgewinde

verhindert ohne zusätzliche Sicherungsmassnahmen, dass die Rohre durch das sich

darin rechts drehende Bohrgestänge auseinander geschraubt werden.

Da die 95/8" Verrohrung erheblich tiefer als erwartet abgesetzt worden war, mussten

zu den eingeplanten ca. 300 m neuen Linksrohren zusätzlich gute gebrauchte Rohre

aus den anderen Bohrungen eingesetzt werden. Ausserdem wurden 6 Stück IInormale"

Rechtsgewinderohre erforderlich, um auf die notwendige Gesamtlänge zu kommen.

Dies stellte jedoch kein Risiko dar, da diese Rohre zuoberst eingebaut wurden und der

axiale Zug in den Gewinden ein Entschrauben verhinderte.

Nachdem bei einem Gestängeausbau eine Beschädigung der Hilfsrohrtour festgestellt

wurde, begannen Fangarbeiten mit einem 7" FC- Spear. In 5 Versuchen konnten die

Rohre bis auf das unterste Rohr ausgebaut werden.

Das Schadensbild der geborgenen Rohre zeigte dann auch, dass die Beschädigung

schrittweise von unten nach oben aufgetreten war, indem einzelne Verbindungen der

Hilfsverrohrung sich überschraubt hatten und anschliessend abgestreift wurden.

Ob dieses Überschrauben durch das Zusammenwirken von

• zu hohen Reibkräften zwischen Gestänge und Rohren aufgrund der Neigung,

• schwingenden Beanspruchungen der mit Zentralizern eingebauten Hilfsverrohrung,

• geringem Gewindeverschleiss an den gebrauchten Rohren

verursacht wurde, lässt sich nicht eindeutig klären.

Da das letzte Rohr bei Fangversuchen nicht freigezogen werden konnte, musste es

durch Fräsen beseitigt werden. Die dabei im Bohrloch verbliebenen Eisenreste und

Frässpäne führten jedoch kurz darauf erneut zu Problemen.

Als Ersatz für die Hilfsverrohrung standen so kurzfristig nur die bereits im Nagra-Lager

vorhandenen 7 11

Rohre für den permanenten Einbau zur Verfügung.

Diese Rohre mit Rechtsgewinde mussten daher gegen ein Entschrauben der Rohre im

Schuhbereich gesichert werden. Dazu wurden bei den ersten 14 Rohren (100 m) die

Muffen verschweisst und die Gewinde beim Einbau verklebt. Die weiteren Verbindungen

sollten durch die axiale Zugbelastung genügend gegen ein Entschrauben

geschützt sein. Alle Rohre wurden durch einen Zangenservice mit optimalem

Drehmoment verschraubt.

Dass trotzdem gerade die oberste Verbindung, das heisst die mit der höchsten axialen

Belastung, kurz darauf entschraubt hat, kann durch folgenden Umstand begründet

sein:


- 129 - NAGRA NTB 94-09

Beim Nachbohren mit Diamantkrone beziehungsweise Fräser wurden Eisenreste

durch die Spülung bis in den Preventer hinaufgetragen. Dort vergrössert sich der

Fliessquerschnitt konstruktionsbedingt sehr stark, so dass die bis hierhin hochgespülten

Schrottreste nicht mehr weiter ausgetragen wurden. Beim Abstellen der Zirkulation

zum Nachsetzen oder Kernrohrziehen sind diese Eisenteile wieder einige Meter

zwischen Rohre und Gestänge zurückgefallen. Beim Weiterbohren führte diese

Anhäufung von scharfkantigen Eisenteilen zu so hohen Reibkräften zwischen Rohren

und Gestänge, dass die Verschraubung zwischen erstem Rohr (im Bodenflansch

abgehängt) und zweitem Rohr gelöst wurde.

Die starken Verschleissspuren in den ersten Rohren, erkennbar in dem Kaliberlog vom

5. August 1992 erhärten diese Vermutung.

Zusätzliches Bespülen des Preventers und Einsätze von speziellen Magnetwerkzeugen

(Chipcatcher) konnten in der Folge Abhilfe schaffen.

Der Ablauf der wichtigen Arbeitsschritte ist nachfolgend in Stichworten aufgelistet:

• Kernen bis 707.9 m mit 6 1/4 11 Krone und 5 1/2 11 GWSK ohne erkennbare

Probleme hinsichtlich Drehmoment etc., beim Ausbauen schlagartig Überlast bei

386 m, fest in den 7 11 Rohren, mit Drehen und Ziehen (bis 22 t Überlast) nach

3 m nach oben frei, nach unten steht der Strang auf

• mit 1. - 5. Fangversuch bis auf das 1. Rohr die Hilfsverrohrung zutage gebracht

• 6. Fangversuch, ohne Erfolg, 7. Fangversuch, Ziehversuche bis 62 t und Drehversuche

ohne Erfolg, Ausbau, Wartezeit auf Fang- und Fräswerkzeuge

• Einbau Fräsgarnitur Spez. Piranha Mill, Fräsen von 570.0 m bis 577.0 m in

7.25 h, Ausbau, Einbau 8 1/2 11 RM, ca. 0.5 m gebohrt, Ausbau

• Einbau 6 1/4 11 Krone, Versuch, in das 6 1/4 11 Bohrloch zu kommen ohne Erfolg,

Ausbau

• Einbau Fräsgarnitur Spez. Piranha Mill, Fräsen von 577.0 m bis 577.8 m,

Ausbau, am Fräser wird ein Teil der T' Rohrschuhkrone zutage gebracht

• Einbau neue T' Hilfsverrohrung, die ersten 14 Rohre verschweisst bzw. verklebt,

Rohre im Keil abgesetzt

• Nachbohren mit 6 1/8" Tapermill, von 577.8 m bis 583.0 m

• Einbau 6 1/4" Krone, nachgebohrt von 583.0 m bis 705.8 m, Eisenstück im Kernrohr,

Versuche tiefer zu kommen ohne Erfolg, Ausbau, ein Eisenstück klemmt in

der Krone

• Einbau 6 1/4 11 Stirnfräser, nachgebohrt von 705.8 m bis 707.9 m, teilweise hohe

Drehmomente und kurzfristiges Festwerden, Ausbau

• Beim Ausbau der drittletzten Bohrstange wird ein 7 11 Rohr im Preventer sichtbar,

Gestänge fertig ausgebaut, T' Rohr mit Krebs ausgebaut, dieses Rohr war aus

der Muffe des 2. Rohrs entschraubt, leichte Abstreifspuren im Gewinde, Rohrkrebs

eingebaut und volles Stranggewicht der 7 11 Rohre gefangen, 7 11 Rohre

hochgezogen, abgefangen, Rohrmuffe ausgetauscht

• Kaliberlog, alle Rohre noch miteinander verschraubt


NAGRA NTB 94-09 - 130 -

• Einbau neues TI Rohr, Absetzen der Rohre mit Rohrkrebs auf Sohle mit ca. 6 t,

Nachverschrauben der Rohre mit Nennmoment nicht möglich, TI Rohre 0.5 m

angehoben und im Keil abgefangen

• 6 1/4" Krone spülend eingebaut, gekernt von 707.9 m bis 709.2 m (KM 378 -

380), immer wieder Eisenteile im Kernrohr, Ausbau

• 3 x Roundtrip mit 2 St. 5 7/8" Chipcatcher (Magnet) bis Sohle, Eisenteile bis ca.

25 mm 0 zutage

• Einbau 6 1/4" Krone, gekernt von 709.2 m bis 710.7 m (KM 381, 382), Eisenteile

im Kernrohr, hohe Drehmomente und Überlast

• Roundtrip mit Fangmagnet, Sedimentrohr und Chipcatcher, Eisenteile bis 20 mm

Durchmesser zutage

• Einbau 6 1/4" Krone, nachgebohrt ab 605 m, gekernt von 710.7 m bis 732.1 m

(KM 381 - 391), anfangs hohe Drehmomente und Überlast beim Fahren, langsam

geringer werdend, Bohrloch gespült, hochviskose Pille durchzirkuliert,

Checktrip bis in den TI Rohrschuh ohne Widerstand

• Roundtrip mit 6 1/4" RM, Sedimentrohr und Chipcatcher, Ausbau

• Kaliberlog für Packersitzbestimmung, Bohrloch im Open hole mit z.T. starken

Ausbrüchen, TI Hilfsverrohrung in Ordnung

• Beginn Einbau Testgarnitur

Bei den in dieser Hilfsverrohrung gefahrenen beiden Kaliberlogs wurde eine Längendifferenz

von ca. 2.5 m gegenüber der Rohrliste festgestellt. Eine Überprüfung des

Teufenzählwerks der Winde deutete auf einen Fehler in der Rohrliste hin. Das Nachmessen

der wieder ausgebauten Hilfsverrohrung zeigte, dass beim Ausmessen der

Rohre mit stark verschlissenem Bandmass der Längenfehler entstanden war.

8.10.2.2 61/4" Pilotmeissel

Bei dem Erweitern mit dem Diamant-Erweiterungswerkzeug wurde im Abstand von

einigen Metern jeweils das Bohrloch drehend befahren, indem man den Bohrstrang

hochgezogen und dann wieder abgesenkt hat. Nach einem solchen Befahren war kein

Bohrfortschritt mehr zu erzielen und gleichzeitig war der Pumpendruck geringfügig

gefallen. Zur Werkzeugkontrolle musste daher ausgebaut werden. Dabei stellte man

fest, dass sich der Pilotmeissel entschraubt hatte und im Loch verblieben war.

Beim Erweitern läuft der 6 1/4" Rollenmeissel als Pilot im vorhandenen Bohrloch und

wird nur durch seitliche Belastungen, Vibration und Schläge, beansprucht. In den

immerhin 171 h Erweitern bis zum Verlust muss sich die anfangs ordnungsgemäss

gekonterte Verbindung losgerüttelt haben. Solange der Meissel im 6 1/4" Loch gelaufen

ist, wurde ein Abschrauben durch die Reibung im Bohrloch verhindert, beim Befahren

des Bohrlochs kam der Meissel jedoch in den 8 1/2" Bereich, so dass durch die

Strangvibration die Verschraubung gelöst wurde, der Meissel abgefallen ist und sich im

Übergang vom 8 1/2" zum 6 1/4" Loch verklemmt hatte.

Es wurden mit einem umgebauten Trockenkernrohr, einem Magnet und nochmals mit

dem Trockenkernrohr Fangversuche gefahren, bis ein 8 3/8" Schrottkernrohr eingetroffen

war. Mit diesem konnte der Meissel dann gefangen und zutage gebracht werden.

Der Zeitaufwand für die Fangarbeit betrug insgesamt 38.25 h.


- 131 - NAGRA NTB 94-09

8.11 Bohrlochverlauf

Die Bohrung dreht von anfangs ca. 330° Azimut bis zu einer Tiefe von etwa 350 m

kontinuierlich nach rechts bis auf 52° ~ wobei sich die Neigung relativ konstant zwischen

1.0 0 und 1.7° hält (der im Anhang erkennbare anfängliche Verlauf in südlicher Richtung

ist durch magnetische Beeinflussung des ersten Messpunkts durch das Standrohr

bedingt).

Ab ca. 350 m dreht die Bohrung dann nach links auf ziemlich gen au nördliche Richtung.

Erst auf den letzten 100 m dreht sie leicht nach Nordwesten ab. Der Richtungswechsel

und ein gleichzeitig einsetzender Neigungsaufbau deckt sich mit einem

Absinken des Schichtungsfallwinkels von 0 bis 40° (von der Vertikalen) in den Kalken

ab 365 m.

Nach Einbau der 9 5/8" Rohre verringert sich zwar die Aufbaurate, die Neigung nimmt

aber bis auf 7.2° bei 937 m zu. Erst mit Einsatz der Kronen mit verkürzter Räumkante

und verringertem Diamantenbesatz sowie einer geänderten Stabilisation konnte ab

950 m die Neigung wieder abgebaut werden. Sie ist bis Endteufe auf 1.9 0 zurückgegangen.

Die Gesamtabweichung ist mit 116.0 m nach Azimut 5.0° geringer als es der anfängliche

Neigungsaufbau der Bohrung erwarten liess. Der Teufenverlust beträgt nur 5.0 m.

Der Bohrlochverlauf ist in Beilage 8.16 grafisch dargestellt, Beilage 8.17 enthält die

tabellarische Auflistung.

8.12 Zeitaufteilung

Die reinen Kernbohrarbeiten liegen mit 38 % der Gesamtzeit im vergleichbaren

Rahmen zu den anderen Sondierbohrungen im Standortgebiet Wellenberg. Der Zeitaufwand

für die Mess- und Testzeiten sowie für den Einbau des Langzeitbeobachungssystems

ist mit 24.8 0;0 geringer als bei den anderen Bohrungen. Verursacht

wird dies einerseits durch den geringen Aufwand an Tests während der Bohrarbeiten,

andererseits durch den schnellen Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. Deutlich

höherer Zeitaufwand wurde für das Erweitern benötigt, da die Erweiterungsstrecken

erheblich länger waren und das Erweitern auf 12 1/4" in zwei Etappen erfolgte.

In Beilage 8.18 ist eine Aufschlüsselung des Zeitbedarfs dargestellt.


NAGRA NTß 94-09 - 132 -


- 133- NAGRA NTB 94-09

9 SONDIERBOHRUNG SB4a/v (vertikales Bohrloch)

9.1 Einleitung

Die Bohrung SB4a war die 6. Tiefbohrung am Wellenberg, die erst in der 11. Phase der

Oberflächenuntersuchungen ausgeführt wurde. Die Zielsetzung für diese Bohrung

basierte auf der Auswertung der vorherigen Bohrungen. So sollten zum einen weitere

geologische und hydrologische Daten erhoben werden. Andererseits war ein wesentliches

Ziel, steilstehende Störzonen zu durchörtern, die ungefähr parallel zum Eggeligrat

verlaufend vermutet wurden. Da mit einem Bohrloch nicht alle Ziele erfasst

werden konnten, wurde die Bohrung SB4a mit 2 Bohrlöchern abgeteuft. Eines vertikal

bis auf 735 m und eines bis auf 858 m mit 45° Neigung nach Azimut 65° gerichtet.

Der Bohrplatz wurde entsprechend mit zwei Bohrkellern und Fundamenten für die

Aufstellung des Bohrgerätes hergestellt.

Das eingesetzte Bohrgerät war eine Wirth 85R der Foralith AG (SG), die auch die

Bohrarbeiten als Auftragnehmer ausführte. Dieser Anlagentyp war bereits auf der S84

und der SB3 eingesetzt worden. Das verwendete Gerät verfügte über einen speziell

ausgerüsteten zweiten Mast für das Bohren mit 45° Neigung.

Das Tubex-Bohrverfahren mit Drucklufthammer und direkt nachgezogener Verrohrung

für die oberflächen nahen Lockergesteine im schrägen Bohrloch wurde von der Nagra

erstmals eingesetzt und hat sich ausgezeichnet bewährt.

Im Unterschied zu den bisherigen Bohrungen am Wellenberg wurde hier mit einem

Dreifachkernrohr gekernt, d.h. in das Innenkernrohr war ein zusätzliches Kunststoffrohr

(Liner) eingesetzt. Der Kern wurde bei der Entnahme in einem Stück in diesem

Liner aus dem Innenrohr entnommen und lag dann nach Aufschneiden des Liners

zusammenhängend vor. So konnten auch stark gestörte Zonen praktisch unversehrt

aus dem Kernrohr entnommen werden.

Grosse Schwierigkeiten bereitete in dieser Bohrung die Basis der Rutschmasse, die

aus völlig instabilem sandig-, siltig-, tonigem Material bestand. Diese Zone war zudem

stark wasserführend und mit ca. 8 bar artesisch.

9.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema

Anhand der nur ca. 140 m entfernten SB4 wurde für das vertikale Bohrloch ein geologisches

Profil gemäss Tabelle 36 erstellt.

Tabelle 36:

Geologisches Profil SB4a/v (Planung)

bis

Formation

50 m Gehängeschutt und Moräne,

130 m Rutschmasse von Altzellen

740 m I Valanginien-Mergel evt. mit Fremdgesteinseinschlüssen


NAGRA NTB 94-09 - 134-

Die Bohrung sollte durch Hangschutt und Moräne als 12 1/4 11

Meisselbohrung bis in die

Rutschmasse gebohrt und dann mit 9 5/8 11

Durchmesser verrohrt werden. Nach Einbau

einer TI Hilfsverrohrung war mit 6 1/4" Bohrdurchmesser bis in den anstehenden Fels

zu kernen, dann auf 8 1/2 11

zu erweitern und mit Ti zu verrohren. Mit 6 1/4" Bohrdurchmesser

war bis zur Endteufe zu kernen, die Endteufe sollte minimal ca. 550 m,

max. ca. 740 m betragen. Der Ausbau hatte als Pegel mit zwei Beobachtungszonen zu

ertolgen. Das vorgesehenes Bohrungsschema ist in Tabelle 37 gezeigt.

Tabelle 37:

Bohrungsschema SB4a/v (Planung)

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser

60 m 12 1/4" 9 5/8"

140 m 8 1/2"

I

7 11

740 m 61/4" -

Die Tabelle 38 zeigt das angetroffene geologische Profil.

Tabelle 38:

Geologisches Profil SB4a/v (angetroffen)

bis

Formation

43.0 m Gehängeschutt

104.4 m Rutschmasse

426.1 m Palfris-Formation

441.5 m Palfris-Formation, Vitznau-Mergel

461.6 m Melange (Palfris-Formation,Vitznau-Mergel, Schimberg Schiefer)

I

500.3 m I Schimberg Schiefer

630.4 m I G lobigeri nenmergel

630.5 m I Melange

735.0 m Palfris-Formation


- 135 - NAGRA NTB 94-09

9.3 Technische Daten der Bohrung

Die folgende Tabelle 39 gibt eine Übersicht über wesentliche Bohrungsdaten.

Tabelle 39: Bohrungsdaten SB4a/v

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

Erster Bohrtag

Letzter Bohrtag

Beginn Umbau

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweich u ng

nach Azimut

Verrohrung 9 5/8"

7"

Pegelzonen 1.

2.

Standrohrtour

Ankerrohrtour

Filterrohr

Filterkies

Filterrohr

Filterkies

673249.3

192218.2

942.3 m

Wirth B5-R

22.10.1994

28.02.1995

03.05.1995

735.0 m

734.6 m

19.5 m

191 0

bis 71.2 m

bis 112.5 m

712.4 - 715.5 m

699.5 - 735.0 m

433.5 - 436.5 m

429.5 - 441.5 m

Das schematische Bohrlochbild mit wichtigen Daten ist in Beilage 9.1 gezeigt.

9.4 Chronologie der Bohrung

Alle wesentlichen Arbeitsabschnitte sind in der folgenden Chronologie aufgeführt, der

zeitliche Ablauf der Bohrung ist im Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 9.1 dargestellt.

9.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.2 - 71.3 m

22.10.1994 - 25.10.1994 Meisselbohrung 12 1/4",2.2 -71.3 m

25.10.1994 - 26.10.1994 Einbau 9 5/8" Rohre und Zementation

26.10.1994 - 28.10.1994 Wartezeit auf Zementerhärtung

28.10.1994 Aufbohren Rohrschuh, Einbau 7" Hilfsverrohrung


NAGRA NTB 94-09 - 136 -

9.4.2 Bohrlochabschnitt von 71.3 - 114.0 m

29.10.1994 - 05.11.1994 Kernbohrung 6 1/4", 71.3 - 114.0 m, ab 95 m Schwierigkeiten

durch Zuflusszone, Beschweren der Spülung bis

max. SG 1 .51 kg/I

05.11.1994 Kaliberlog (71.2 - 101.7 m)

05.11.1994 - 06.11.1994 Roundtrip

06.11.1994 - 07.11.1994 Hydraulischer Test RM1

07.11.1994 - 08.11.1994 Roundtrip, Spülungsaustausch

08.11.1994 Fluid-Logging

08.11.1994 Ausbau 7" Hilfsverrohrung

08.11.1994 - 10.11.1994 Erweiterung auf 8 1/2" bis 114.0 m

10.11.1994 Geophysikalisches Logging o.E.

10.11.1994 - 11.11.1994 Spülung beschwert auf SG 2.0 kg/I, Bohrloch nachgebohrt

11.11.1994 Geophysikalisches Logging NGS, FMS, GR, SDT-AS

11.11.1994 - 19.11.1994 Bohrloch mehrfach nachgebohrt, 6 Zementationen zur

Stabilisierung der Zuflusszone, Spülung zum Schluss

SG 2.0 kg/l

19.11.1994 - 20.11.1994 1. Einbau 7" Rohre, Rohre zweimal fest, 88.2 mund

102 m, Ausbau bis 71 m

20.11.1994 - 22.11.1994 Spülung auf SG 2.05 kg/l beschwert, Bohrloch mit 6 1/4"

Rollenmeissel nachgebohrt bis 114 m

22.11.1994 2. Einbau 7" Rohre und Zementation

22.11.1994 - 24.11.1994 Zementerhärtung, Zulauf aus Ringraum 9 5/8" zu 7",

Beginn Preventermontage

24.11.1994 Zementinjektion in den Ringraum

24.11.1994 - 26.11.1994 Zementerhärtung, Preventermontage

26.11.1994 Rohrschuh aufgebohrt

9.4.3 Bohrlochabschnitt von 114.0 - 735.0 m

26.11.1994 - 30.11.1994 Kernbohrung 6 1/4",114.0 - 149.9 m,

Spülungsverluste bis 20 m3/d

30.11.1994 - 04.12.1994 Hydraulischer Test VM1, VM2

04.12.1994 CET-GR, CBUVDL-Messung

04.12.1994 - 05.12.1994 Temperaturangleich-Messung

05.12.1994 - 06.12.1994 Einsatz Verstopfungsmaterial

06.12.1994 - 15.12.1994 Kernbohrung 6 1/4", 149.9 - 295.0 m

15.12.1994 - 22.12.1994 Hydraulischer Test VM3, VM4, VM5 (Wasserprobe)

22.12.1994 - 03.01.1995 Wei hnachtsu nterbruch


- 137 - NAGRA NTB 94-09

04.01.1995 - 12.01.1995 Kernbohrung 6 1/4 11 ,295.0 - 400.0 m,

Spülungsverluste 4 - 8 m3/d, bei 317.1 m Verstopfungsmaterial

eingesetzt.

12.01.1995 - 18.01.1995 Hydraulischer Test VM6, VM7, VM8

19.01.1995 - 20.01.1995 Kernbohrung 101 mm, 400.0 - 409.0 m

20.01.1995 Kaliberlog, Oilatometermessungen

21.01.1995 - 22.01.1995 Erweiterung auf 6 1/4 11 von 400.0 - 409.0 m

22.01.1995 - 29.01.1995 Kernbohrung 6 1/4 11 , 409.0 - 520.0 m,

Spülungsverluste 4 - 8 m3/d

29.01.1995 - 05.02.1995 Hydraulischer Test Ti, T2, VMT1

06.02.1995 - 12.02.1995 Kernbohrung 6 1/4",520.0 - 620.0 m,

Spülungsverluste 4 - 6 m3/d

12.02.1995 - 20.02.1995 Hydraulischer Test T3, T 4, T5

20.02.1995 - 28.02.1995 Kernbohrung 6 1/4", 620.0 - 735.0 m, Endteufe,

Spülungsverluste 2 - 4 m3/d

28.02.1995 - 08.03.1995 Hydraulischer Test VM9, VM1 0, VM11

9.4.4 Mess- und Testphase auf Endteufe und Ausbau als Pegel

08.03.1995 Roundtrip

09.03.1995 - 10.03.1995 Geophysikalisches Logging UBI, NGS, FMI, GR,

SOT-AS, LOT, CNT, SAS

10.03.1995

11.03.1995

Roundtrip bis Endteufe, Spülungsaustausch bei 503 m

Fluid-Logging, Mess-Serie 1

11.03.1995 - 12.03.1995 Einbau PIP und Setzen bei 381.3 m

12.03.1995 - 15.03.1995 Fluid-Logging, Mess-Serie 2, Wasserprobennahme mit

Sam pier

15.03.1995 Ausbau PI P

15.03.1995 - 16.03.1995 Roundtrip

16.03.1995 - 24.03.1995 Hydraulischer Test T6

24.03.1995 Roundtrip

24.03.1995 - 26.04.1995 HydraulischerTestT7, VM12, VM13, VM14

26.04.1995 - 27.04.1995 Roundtrip

27.04.1995 - 29.04.1995 Hydro-Frac-Tests, FMI-Log

29.04.1995 Roundtrip, Bohrloch klargespült

30.04.1995 - 04.05.1995 Ausbau der Bohrung mit 2 Pegelzonen

1. Zone: 735.0 - 699.5 m,

2. Zone: 441.5 - 429.5 m


NAGRA NTB 94-09 - 138 -

9.5 Bohrvorgang

9.5.1 Bohrlochabschnitt von 2.2 - 71.3 m

Der Antransport der Bohranlage begann am 17. Oktober 1994. Die Bohrarbeiten

wurden am 22. Oktober 1994 mit einer 12 1/4 11

Rollenmeisselgarnitur aufgenommen.

Bereits ab ca. 30 m setzten Spülungsverluste ein, die durch den Einsatz von Verstopfungsmaterialien,

bestehend aus Glimmer und Celloflakes reduziert werden konnten.

Da der Wasserzulauf aus dem Wasserreservoir nicht ausreichte, musste zusätzlich

Wasser mit Tankwagen aus dem Tal antransportiert werden. Nachdem der langzahnige

Rollenmeissel auf einem Felsblock keinen Bohrfortschritt mehr erzielte, wurde ab

43.9 m ein gebrauchter Warzenmeissel mit Erfolg eingesetzt.

Die gleichzeitig laufenden Seismikmessungen erforderten dreimal mehrstündige

Unterbrechungen der Bohrarbeiten.

Anhand der Spülproben und des Bohrfortschritts wurden der Übergang vom Gehängeschutt

zur Rutschmasse bei ca. 50 m festgestellt, die Bohrarbeiten daraufhin bei

71.3 m für den 9 5/8" Rohreinbau gestoppt und die Verrohrung eingebaut und zementiert.

Nach der Zementerhärtung wurde der Rohrschuh mit einem 8 1/2 11

Rollenmeissel

aufgebohrt und eine 7 11

Hilfsverrohrung bis 71.2 meingebaut.

9.5.2 Bohrlochabschnitt von 71.3 - 114.0 m

9.5.2.1 Kernen 6 1/4 11

Am 29. Oktober 1995 begannen die Kernbohrarbeiten mit dem 5 1/2" GWSK-System

und Dreifachkernrohr (Bohrdurchmesser 6 1// bzw. 159 mm, Kerndurchmesser

94 mm). Anfangs konnte mit Kurzkernmärschen weitgehend vollständiger Kerngewinn

erzielt werden. Aufgrund starker Spülungsverluste von 4 - 10 m 3 /d musste mehrmals

Verstopfungsmaterial eingesetzt werden, gleichzeitig waren weitere Wassertransporte

erforderlich, da das Wasserreservoir nicht genügend Zulauf hatte.

Während des Kernmarsches 30 von 96.0 - 97.1 m traten hohe Drehmomente und

Pumpendrücke auf, der Strang wurde mehrmals kurzzeitig fest. Nach der Kernentnahme

(27 % Kerngewinn) traten beim Versuch, die Bohrlochsohle wieder zu erreichen,

erneut hohe Drehmomente und Pumpendrücke auf, und es setzte Zufluss ein.

Da kein Preventer installiert war, konnte erst nach dem Ausbau des Gestänges das

Bohrloch mit einem provisorischen Kopf eingeschlossen werden. Von anfänglich

25 Ilmin ging der Zulauf in einer Stunde auf ca. 12 Ilmin zurück. Nach Einschliessen

des Bohrlochs wurde ein maximaler Druck von 3 bar registriert, der dann in 2 h auf

Null abfiel. Beim anschliessenden Gestängeeinbau musste ab 95 m erneut mit hohen

Drehmomenten und hohem Pumpendruck nachgebohrt werden. Beim Abbohren des

nächsten Kernes (KM 31, 97.1 - 98.2 m, KG 180/0) setzte erneut Zulauf bis ca. 30 Ilmin

ein und das Gestänge wurde mehrfach fest. Der Versuch, durch das bis vor Sohle

eingebaute Gestänge eine Probe des zufliessenden Wassers zu nehmen, scheiterte

jedoch, da bei stehendem Gestänge der Zulauf versiegte.


- 139 - NAGRA NTB 94-09

Nachdem erneut erst nach mehreren Stunden Nachbohren der nächste Kernmarsch

(KM 32, 98.2 - 100.2 m, KG 75%) abgebohrt werden konnte bei Zuflussraten bis

501/min, wurde das Gestänge ausgebaut und das Bohrloch eingeschlossen. Mit

Schwerspat wurde das Spülungsgewicht auf 1.4 kg/l angehoben und nach Einbau des

Gestänges die beschwerte Spülung einzirkuliert. Wie bisher musste nachgebohrt

werden, bevor der KM 33 (100.2 - 101.2 m, KG 10 % ) ohne erkennbaren Zufluss abgebohrt

werden konnte. Weitere 2 h Nachbohren waren notwendig l um erneut auf Sohle

zu kommen. KM 34 (101.2 - 101.7 m) erbrachte keinen Kerngewinn. Beim Kernen und

Nachbohren verdünnte die Spülung und das Gewicht sank, gleichzeitig setzte wieder

Zulauf ein. Durch weiteren Schwerspateinsatz wurde das Spülungsgewicht auf

1.51 kgll angehoben, ohne dadurch jedoch den Zulauf stoppen zu können. Nach dem

Gestängeausbau wurde das Bohrloch wieder eingeschlossen und baute bis 5.2 bar

Kopfdruck auf.

Ein Weiterkernen mit akzeptablem Kerngewinn war unter diesen Umständen nicht

möglich. Es wurden daher Vorbereitungen getroffen, das 5 1/2" Gestänge als temporäre

Schutzverrohrung einzusetzen und mit dem 3 1/2" System weiterzukernen, bis die

Bohrung den anstehenden Fels und damit die Absetztiefe für die T' Verrohrung erreichen

würde, evtl. nach wenigen Metern, oder aber auch erst nach einigen 10 Metern.

Nachdem jedoch alle beteiligten Parteien damit einverstanden waren, ohne Rücksicht

auf einen Kerngewinn bis zur Erreichung der Felsoberfläche zu bohren, baute man das

5 1/2" Kernsystem wieder ein. Die Bohrspülung wurde nicht aufbereitet. Nur mit

Wasser unter ständigem Zulauf bohrte man erst nach und dann weiter. Bereits bei

104.2 m musste man jedoch das Kernrohr ziehen, da aufgrund eines Kernklemmers

kein Fortschritt mehr erzielt wurde (Kerngewinn ca. 250/0). Erneut musste 5 h lang

nachgebohrt werden, bevor man von 98.8 m wieder bis auf Sohle (104.2 m) kam und

weiterkernen konnte. Mit weiteren 4 Kernmärschen (KG jeweils 100%) wurde bis

114.0 m weitergekernt, wobei jedesmal längeres Nachbohren zwischen den einzelnen

Märschen nötig war. Der Kernbefund zeigte, dass ab 104 m die anstehenden Valanginien-Mergel

erbohrt und damit das Absetzkriterium für die 7" Verrohrung erfüllt war.

Die Zulaufraten betrugen zum Schluss bis zu 65 Ilmin.

Ein Kaliberlog von 102 m bis zum Rohrschuh zeigte Auskesselungen bis zu 43 cm

Durchmesser im Bereich 94 - 99 m. Nach einem Befahren und Nachbohren bis Sohle

begann der erste Packertest. Ein Packerschaden erforderte einen Packerwechsel,

bevor der Test ausgeführt werden konnte.

Für das anschliessende Fluid Logging konnte das Bohrloch nur mit umfangreichem

Nachbohren bis 106 m befahren werden und Wasser - in der Leitfähigkeit mit Ätznatron

verändert - einzirkuliert werden. Nach dem Ausbau des Gestänges bis zum 9 5/8"

Rohrschuh wurden durch das Gestänge die ersten Messungen gefahren, weitere folgten

nach vollständigem Gestängeausbau.

9.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung

Die Erweiterung von 6 1/4" auf 8 1/2" erfolgte mit einem von der Bohrung SB2 noch

vorhandenen Diamantwerkzeug, durch einen Pilotmeissel im 6 1/4" Bohrloch geführt.

Als Spülung wurde nur Wasser eingesetzt, wobei beim Erweitern anfangs zeitweise

Spülungsverluste auftraten, aber ab ca. 90 m wieder Zulauf einsetzte. Den Bereich von

102 - 107 m bohrte man dabei mehrfach nach.


NAGRA NTB 94-09 - 140-

Der anschliessende Versuch, das geophysikalische Logging auszuführen, musste

abgebrochen werden, da bereits bei der ersten Einfahrt die Sonde bei 86 m aufstand.

Die Spülung wurde auf ein Gewicht von 2.0 kgll beschwert und nach Einbau eines

8 112" Rollenmeissels einzirkuliert. Nach längerem Nachbohren erreichte man die

Sohle wieder, ohne dass dabei Spülungsverluste oder Zulauf auftraten.

Das geophysikalische Logging konnte in reduziertem Umfang bis ca. 108 m gefahren

werden. Gegen Ende des Loggings setzte erneut Zufluss ein, der bis auf 701/min

anstieg.

Es wurde wieder schwere Spülung einzirkuliert und das Bohrloch mit 8 1/2" Rollenmeissel

bis Sohle nachgebohrt.

Um die Zuflusszone und das in ihr ständig nachfallende bzw. nachdrückende Gebirge

unter Kontrolle zu bringen und den Einbau der 7" Verrohrung zu ermöglichen, war die

Behandlung des Bohrlochs durch Zementationen beschlossen worden.

Das Gestänge wurde daher nach Ausbau des Rollenmeissels mit einer Zementierkrone

bis 106 m eingebaut. Man verpumpte 3 m 3 Zementbrühe (SG 1.9 kgll,

beschleunigt), baute bis 71 m aus und spülte den Überschuss ab. Nach vollständigem

Ausbau wurde das Bohrloch mit 3 bar Druck für die Zementerhärtung eingeschlossen.

Bereits nach dem Öffnen des Bohrloches setzte erneut Zufluss ein; der Zementkopf

wurde bei 74 mangetroffen.

Als 2. Zementation wurden dann 3 m 3 Wasser vorweg und 3 m 3 Zementbrühe über

Kopf bis 69 m verpumpt mit max. 150 Ilmin und 4.5 bar.

Nach der Zementerhärtung wurde der Zement aufgebohrt, bis bei 98.4 m hohe

Drehmomente und kurzfristiges Festwerden auftraten, wobei ab 95 m bereits wieder

Zulauf einsetzte.

Es folgte die 3. Zementation, wieder über Kopf mit 3 m 3 Zementbrühe (beschleunigt)

und max. 4.8 bar. Nach dem Aufbohren des Zementes von 72 - 97 m setzte wieder ab

95 m Zulauf ein, so dass die 4. Zementation über Kopf mit 2.9 m 3 Zementbrühe

erfolgte.

Erneut wurde von 81 - 99 m aufgebohrt, bis wieder hohe Drehmomente und kurzfristiges

Festwerden bei gleichzeitig geringem Zulauf auftraten.

Für die 5. Zementation wurden 9 m 3 Zementbrühe, unter Zusatz von Verstopfungsmaterial

in den letzten 3 m 3 , mit max. 11 bar verpresst. Beim Zementaufbohren traten ab

95 m bis 97.5 m wieder die bereits bekannten Schwierigkeiten mit Festwerden und

Zulauf auf.

Für die 6. Zementation wurde ein Injektionspacker an 2 3/8" Tubing bis 70.5 m eingebaut

und gesetzt. Durch den Packer wurden 4.5 m 3 Zementbrühe mit einer Pumprate

von ca. 15 - 20 Ilmin injiziert. Bei einem maximalen Kopfdruck von 25 bar wurde abgebrochen

und der Packer ausgebaut. Auch diesmal traten beim Aufbohren ab 97.3 m

die gleichen Schwierigkeiten auf.


- 141 - NAGRA NTB 94-09

Da sich die Zuflusszone auch durch das mehrfache Zementieren nicht stabilisieren

liess, wie die Versuche gezeigt hatten, wurde ein anderes Vorgehen erforderlich. Als

Alternative blieb nur der Versuch, mit einer auf ein Gewicht von mindestens 2 kg/I

beschwerten Spülung die Zuflusszone soweit unter Kontrolle zu bringen, dass der

Einbau der 7" Rohre möglich wurde. Nach dem Beschweren der Spülung konnte dann

das Bohrloch bis 114 m nachgebohrt werden, wobei jedoch im Teufenbereich von 97 -

104 m mehrfach nachgebohrt werden musste, bis sich das Bohrloch mit der Meisselgarnitur

frei befahren liess.

Der Einbau der 7" Rohre und ihre Zementation war mit grossen Schwierigkeiten

verbunden, die in Kapitel 19.6.2 TI Verrohrung l

im Detail beschrieben sind. Die Zementation

der Rohre erfolgte bis zutage. Allerdings führten die stark artesischen Verhältnisse

zu einem Wasserdurchbruch durch den Zementmantel, der erst mit einer weiteren

Zementinjektion beseitigt werden konnte.

In der daran anschliessenden Zementerhärtungsphase wurde die Preventeranlage

installiert.

Mit einem 6 1/4 11

Rollenmeissel wurde von 75 - 92 meine Zementmischzone aufgespült

und dann bis 110m Zement aufgebohrt. Eine alte Krone setzte man zum Durchkernen

des Rohrschuhs ein. Die alte Spülung wurde abgefahren, die Tankanlage

komplett gereinigt und eine neue Spülung angesetzt und einzirkuliert.

9.5.3 Bohrlochabschnitt von 114.0 - 735.0 m

9.5.3.1 Kernen 6 1/4 11

Der Bohrlochabschnitt von 114.0 m bis Endteufe konnte ohne nennenswerte bohrtechnische

Schwierigkeiten abgeteuft werden. Nachdem die ersten 0.8 m zusammen

mit dem Aufbohren des Rohrschuhs mit einer 6 1/4 11 x 4 11 Krone gekernt worden waren,

wurde ab 114.8 m wieder die 6 1/4 11

x 94 mm Krone und das Dreifachkernrohr bis zur

Endteufe eingesetzt.

Eine Ausnahme bildete nur der Abschnitt von 400.0 - 409.0 m für die Dilatometermessungen.

Nachdem mit einer gebrauchten 104 mm x 57 mm Krone und Übergang

3 1/2 11 auf 5 1/2 11 GWSK Gestänge 0.1 m lang zentrisch die Sohle angebohrt worden

war, kernte man mit einer 101 mm x 57 mm Krone und einem 3 1/2 11

GWSK- Kernrohr

am kombinierten 3 1/2 11 /5 1/2 11 Bohrstrang bis 409.0 m.

Nach Abschluss der Dilatometermessungen erfolgte das Erweitern auf 6 1/4 11

Kernkrone mit anschliessender Fortsetzung der Kernbohrarbeiten.

mit der

Schon wenige Meter unterhalb der TI Verrohrung hatten beim Kernen erneut

Spülungsverluste eingesetzt, die bei ca. 123 m bis auf 17 I/min, resp. ca. 20 m 3 /d als

Maximum anstiegen. Bei 149.9 m wurde daher für hydraulische Tests und Messungen

unterbrochen. Nach Durchführung der Packertests zur hydraulischen Charakterisierung

der Formation und einer Wasserprobennahme wurden noch Messungen ausgeführt,

die die Qualität der TI Rohrzementation überprüfen sollten. Es galt sicherzustellen,

dass keinerlei Wasserzirkulation hinter den Rohren aus der Hochdruckzone in die

subartesiche Zone erfolgt.


NAGRA NTB 94-09 - 142 -

Zuerst wurden CBL und CET -Messungen in der T' Verrohrung gefahren. Als weitere

Messung wurde eine Temperatur-Angleichungsmessung ausgeführt. Dazu baute man

PVC-Pegelrohre (0 75 mm) bis 101.5 m ein. Im Ringraum zwischen den 7" Rohren

und den PVC-Rohren war ein Lichtleiter-Temteratursensorkabel installiert. Auf etwa

30°C erwärmtes Wasser zirkulierte man ca. 6 h lang durch den Tubing. Mit Hilfe des

Sensorkabels konnte sowohl in der Aufheizphase als auch in der anschliessenden

Abkühlphase die BOhrlochtemperatur quasi kontinuierlich gemessen und als Temperaturprofil

zeit- und teufenabhängig aufgezeichnet werden.

Die Auswertung der Messungen zeigte eine gute Zementationsqualität in den

entscheidenden Teufenabschnitten, bzw. liess die Temperaturmessung keinen Rückschluss

auf eine Wasserzirkulation zu.

Weitere Unterbrechungen für hydraulische Tests fanden bei 295.0 m, 400.0 m,

520.0 m 620.0 mund 735.0 m statt, wobei meistens drei Singlepackertests mit ca.

20 m, 50 mund 100 m Testintervallen ausgeführt wurden.

Der Stop bei 735.0 m stellte auch gleichzeitig das Erreichen der Endteufe dar.

Direkt nach dem Erreichen der Endteufe fanden die drei vorgesehenen Singlepackertests

statt. Eine Wasserprobennahme war aufgrund der geringen Durchlässigkeit nicht

möglich.

Die Endteufe war im Arbeitsprogramm minimal auf Kote 390 m und maximal auf Kote

200 m, resp. mit 552 m bzw. 742 m Bohrteufe, vorgegeben worden. Abhängig von den

angetroffenen geologischen und hydrogeologischen Verhältnissen sollte in diesem

Intervall die Bohrung dann angehalten werden. Die verschiedenen Hydrotests hatten

das Bohren bis zur maximal vorgesehenen Tiefe notwendig werden lassen. Der

Abbruch wenige Meter vor der Maximaltiefe war dadurch begründet, dass mehrere

potentiell wasserführende Klüfte ab 727.7 m angetroffen wurden und versucht werden

sollte, mit einem möglichst kurzen Testintervall eine Wasserprobenentnahme durchzuführen.

9.5.3.2 Arbeiten nach Abschluss der Bohrphase

Nach einem Roundtrip, bei dem ab 622 m drehend und spülend eingebaut werden

musste, konnten die geophysikalischen und bohrlochseismischen Messungen erfolgreich

ausgeführt werden.

Der nächste Roundtrip wurde damit abgeschlossen, dass ab 503 m die Spülung gegen

Wasser für das Fluid Logging ausgetauscht wurde. Der erste Messabschnitt umfasste

einen Messrun, den Einbau einer Grundfosspumpe an 2 3/8" Tubing bis 101 mund

weitere Runs zwischen 110 und 500 m mit abgesenktem Wasserspiegel.

Nach dem Ausbau der Grundfosspumpe und Ausfahren der TL-Sonde (Temperatur­

Leitfähigkeit) erfolgte der Einbau eines PIP (Produktion-Injektion-Packer) am 5 1/2"

Bohrgestänge. Für den zweiten Fluid Logging-Abschnitt sollte das Bohrloch ab 381 m

mit dem Packer unterteilt werden, um das bereits geloggte, stärker durchlässige,

obere Intervall von dem geringer durchlässigen, unteren Intervall abzutrennen. Um

auch im unteren Bohrlochbereich die Spülung noch auszutauschen, wurde der PIP

zuerst bis Sohle eingebaut. Bei dem Versuch, die Spülung auszutauschen, wurde der


- 143 - NAGRA NTB 94-09

Packer allerdings vorzeitig gesetzt. Nach Entspannen des Packers konnte zwar der

Austausch erfolgen, dann musste aber noch einmal komplett ausgebaut und der

Packer für das erneute Setzen vorbereitet werden, bevor der Packer auf Setzteufe

gebracht und ordnungsgemäss gespannt werden konnte.

Die TL-Sonde wurde durch das Gestänge und den Packer eingefahren und ein erster

Messrun ausgeführt.

Beim Einbau des Drucksensors (Triple-Probe) und der Moineau-Pumpe am 23/8"

Tubing in das 5 1/2" Bohrgestänge wurde durch den zu gering kalkulierten Sicherheitsabstand

zwischen der Unterkante des Drucksensors und dem Übergang auf den

Packer das Messkabel an dieser Stelle gequetscht und beschädigt. Man musste daher

die Tubinggarnitur wieder ausbauen und die TL-Sonde ausfahren, um das Messkabel

reparieren zu können. Nach dem Wiedereinfahren der Sonde und dem Einbau der

Tubinggarnitur konnte dann die Messung erfolgreich ausgeführt werden.

Eine schematische Darstellung der Untertage-Installation für das Fluid Logging ist in

Beilage 9.2 gezeigt. Um zu verhindern, dass der Tubingstrang durch den Betrieb der

Moineau-Pumpe innerhalb des 5 1/2" Gestänges schlagen konnte und Triple-Probe,

Messkabel oder Flat-Pack dadurch beschädigte, wurden die drei Zentralizer in diesem

Bereich eingesetzt.

Nach Abschluss der Messungen, dem Ausbau der Tubinggarnitur und dem Ausfahren

der Sonde nahm man noch durch zwei Einfahrten mit einem Kuster-Sampler eine

Wasserprobe im Bereich der grössten Zuflussstelle. Der PI P konnte ohne

Schwierigkeiten gelöst und ausgebaut werden. Beim anschliessenden Roundtrip

musste ab 721 m bis Sohle nachgebohrt werden.

Nach dem Abschluss des Fluid Loggings wurden hydraulische Doppelpackertests auf

markanten Anomalien des Fluid Loggings ausgeführt.

Beim Umsetzen der Doppelpackergarnitur vom Test T6 auf T7 traten Schwierigkeiten

beim Lösen des unteren Packers auf, so dass die Garnitur ganz ausgebaut werden

musste. Ein weiterer Roundtrip erfolgte vor dem erneuten Packereinbau. Stellenweise

musste bei diesem Roundtrip drehend und spülend eingebaut werden.

Die anschliessenden Doppelpackertests T7, VM12, VM13 und VM14 wurden mit einer

speziell zusammengestellten Testgarnitur ausgeführt, um für die Gasinjektion zur

Messung das Testintervall entleeren zu können. Unterhalb der Doppelpacker wurden

30 m 4 1/2" NU-Tubing als 'Auffangbehälter', eingebaut, um über ein Shut-in-Tool und

entsprechende 1/4" Leitungen exakt kontrolliert das zwischen den Packern eingeschlossene

Wasservolumen ablassen zu können.

Technische Probleme (Kurzschluss in der Datenübertragung durch eingedrungenes

Wasser, Leckage der Gas-Injektionsleitung) erforderten den zweimaligen Aus- und

Wiedereinbau der Garnitur während dieser Testphase.

Bei dem sich an dieser fast 5 Wochen dauernden Testperiode anschliessenden

Roundtrip musste ab 377 m drehend und spülend eingebaut werden. Hohe Pumpendrücke

erforderten ab 480 m den Ausbau des Gestänges. Ein abgerissenes Stück

Packergummi hatte sich zwischen Innen- und Aussenkernrohr gesetzt. Danach konnte

der Roundtrip erfolgreich bis 735 m gefahren werden,


NAGRA NTB 94-09 - 144-

Als letztes Messprogramm wurden die Hydrofrac-Messungen ausgeführt, wobei eine

entsprechende Doppelpackergarnitur am 2 3/8" Tubing eingebaut wurde. Nach

Durchführung der 15 Tests fand eine abschliessende FMI-Messung statt, die die

Orientierung der erzeugten Fracs ermöglichte. Gleichzeitig wurde dabei ein abschliessendes

Kaliberlog mitgemessen.

9.5.3.3 Ausbau zum Pegel

Der Ausbau der Bohrung erfolgte als Pegel mit 2 Beobachtungszonen. Abweichend

von der ursprünglichen Planung im Arbeitsprogramm wurden diese Zonen aufgrund

der hydraulischen Testergebnisse mit tieferen Intervallen eingerichtet.

Mit einem letzten Roundtrip wurde das Bohrloch befahren und anschliessend mit

getracertem Wasser klargespült. Die Beilage 9.1 zeigt den fertigen Ausbau der

SB4a/v, Beilage 9.2 enthält die Daten der Pegelrohre. Die Arbeitsschritte zum Ausbau

sind in der folgenden Zusammenstellung kurz beschrieben:

• Einschütten von 400 kg Quarzsand (0 2-3 mm), Einbau des ersten Filterrohrs an

1.315" Tubing, Einschütten von 550 kg Quarzsand (0 2-3 mm) sowie 50 kg

Quarzsand (0 0.3-0.9 mm) als Stützfilter und 25 kg Duranit Tonpellets (0 11-

13 mm)

• Einbau 23/8" NU-Tubing als Zementierstrang mit speziellem Spülübergang bis

695 m, Zementation mit 3 m 3 PCHS-Sulfacem Zementbrühe (SG 1.83 kg/l),

Ausbau Tubing bis 543.9 m, Zementation mit 3 m3 PCHS-Sulfacem Zementbrühe

(SG 1.85 kg/l), Ausbau Tubing bis 440.5 m, Überschuss abspülen und

nach Einwurf eines Stopfens radiales Bespülen der Bohrlochwand von 440 -

430 m zum Säubern von Zementresten, Ausbau Tubing, Zementerhärtung

• Einbau zweites Filterrohr an 1.315" Tubing, Einschütten von 300 kg Quarzsand

(0 2-3 mm) sowie 50 kg Quarzsand (0 0.3-0.9 mm) als Stützfilter und 25 kg

Duranit Tonpellets (0 11-13 mm)

• Einbau 23/8" NU-Tubing als Zementierstrang bis 424 m, Zementation mit 2.5 m 3

PCHS-Sulfacem Zementbrühe (SG 1.85 kg/l), Ausbau Tubing, Zementerhärtung

• Einschütten von 3525 kg Duranit Tonpellets (0 11-13 mm) und 2775 kg

Compactonit-Tonpellets (08-20 mm), Tonschüttung zutage

Der Versuch, mit Hilfe einer Berstscheibe die Tubingstränge nach dem Einbau auf

Dichtigkeit hin abdrücken zu können, schlug fehl. Ursache war die praktisch nicht

vorhandene Belastbarkeit der Berstscheibe entgegen ihrer eigentlichen Druckrichtung.

Die 'Scheibe' ist eine Metallfolie I Membrane, die kuppelförmig in Druckrichtung vorgewölbt

ist (Nennbelastung ca. 40 bar, Berstdruck ca. 70 bar). Beim ersten Tubingeinbau

fiel der Druck bei einem Abdrückversuch nach Einbau der ersten 40 Tubinge

(aufgefüllt alle 5 Tubinge) bei 27 bar schlagartig ab. Es zeigte sich nach dem Ausbau

der Tubinge, dass die Wölbung der 'Membran' mehrfach hin- und hergesprungen war

und dadurch der Nennbelastung nicht mehr widerstehen konnte. Beim Wiedereinbau

mit einer neuen Berstscheibe wurde daher jeder Tubing nach dem Einbau aufgefüllt,

um die Druckdifferenz auf die 'Membrane l

so gering wie möglich zu halten. Dennoch

brach diese 2. Scheibe von selbst nach dem Einbau von 46 Tubingen, auf ein Abdrükken

musste daher verzichtet werden.


- 145 - NAGRA NTB 94-09

Die Schütthöhe der jeweiligen Ausbauabschnitte wurde durch Abtasten mit den Filtersträngen

und dem Zementiertubing bzw. durch Kabellotungen jeweils kontrolliert und

ergab sehr gute Übereinstimmungen. Auch der Einbau des Zementiertubings auf

695 m neben den ersten Pegel, bzw. auf 425 m neben beide Pegelrohre, verlief

absolut problemlos.

9.6 Verrohrungen und Zementationen

9.6.1 9 5/8 11 Standrohr

Die 9 5/8" Rohre konnten problemlos bis 71.2 m eingebaut werden. Sie waren mit

6 Zentralizern bestückt, auf ein Rohrschuhventil wurde verzichtet. Die Zementation

erfolgte mit 3 m 3 Zementbrühe PCHS Sulfacem, SG 1.9 kgll, bis zutage. Nach 48 h

Zementerhärtung wurde der Rohrschuh mit einem 8 1/2" Rollenmeissel aufgebohrt.

Die 9 5/8" Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 9.4 und 9.5

gezeigt.

9.6.2 TI Verrohrung

Für den Einbau der 7" Rohre war mit Schwierigkeiten zu rechnen. Das erste Rohr

wurde mit einer Zackenkrone versehen und auf die Verwendung von Zentralizern

verzichtete man, um die Rohrtour notfalls Iieinbohren" zu können.

Beim Einbau der Rohre wurde man bei 88.2 m während des Nachsetzens fest und

konnte die Rohrtour auch mit 55 t (Ausnahmelast) nicht freiziehen. Die Anzeichen

liessen "differential sticking" als Ursache des Festwerdens vermuten, d.h. die Rohre

wurden im Bereich der Verlustzone bei ca. 75 - 85 m durch die schwere Spülung und

die daraus resultierende Druckdifferenz zwischen Bohrloch und Formation in den

Filterkuchen an der Bohrlochwand gepresst. Um die Rohre wieder frei zu bekommen,

wurde Wasser anstelle der schweren Spülung einzirkuliert. Damit sollte zum einen die

Druckdifferenz verringert und zum anderen der vorhandene Filterkuchen weggespült

werden. Dies war auch erfolgreich, da nach einiger Zeit die Rohre nach Dreh- und

Ziehversuchen wieder frei wurden. Allerdings setzte auch wieder der Zulauf ein.

Da die Rohre ab ca. 95 m nur noch drehend und spülend eingebaut werden konnten

und der Zulauf deutlich stärker geworden war, wurde schwere Spülung einzirkuliert,

um die Zuflusszone wieder zu stabilisieren. Die deutlich grössere Tragfähigkeit der

Spülung setzte dann jedoch soviel Material im Ringraum in Bewegung, dass der

Ringraum sich zusetzte. Es kam zu totalen Verlusten bei ca. 18 bar Pumpendruck und

gleichzeitigem Festwerden. Nach längeren Zug- und Drehversuchen konnte die Zirkulation

wieder hergestellt und die Rohrtour wieder freigefahren werden. Da die

Schwerspatvorräte aufgebraucht waren und die Spülung durch den Wassereinsatz und

das zugelaufene Formationswasser nur noch ein Gewicht von etwa 1.3 kgll besass,

war ein Weitereinbau der Rohre unter diesen Bedingungen nicht möglich. Die Rohre

wurden daher bis 71 m (Rohrschuh 9 5/8") wieder ausgebaut.

Der vollständige Ausbau der Rohre wurde aus zwei Gründen nicht vorgenommen:

• Die ersten Rohre hatten kurzes API-Rundgewinde, dass mehrfache Verschrauben

mit dem Kraftdrehkopf des Bohrgerätes lies die Gefahr von Gewindeschä-


NAGRA NTB 94-09 - 146 -

den zu gross werden, insbesondere, da die Rohre bei den Freifahrversuchen mit

maximal zulässigem Drehmoment nachgekontert worden waren.

• Beim erneuten Einbau der Rohre kann die Zeitspanne zwischen dem Zirkulationsende

beim Nachbohren und dem Erreichen der kritischen Tiefe mit den

Rohren stark verkürzt werden, damit ist ein Verwässern der Spülung durch zutretendes

Formationswasser deutlich reduziert.

Nachdem die Spülung auf ein Gewicht von 2.05 kgll beschwert und in ihrem Filtratverhalten

optimal konditioniert war, wurde ein 6 1/4" Rollenmeissel an 3 1/2 11

GWSK

Gestänge durch die 7" Rohre hindurch eingebaut bis 94.4 m. Nach erfolgtem

Spülungsaustausch im Bohrloch wurde dann bis 114 m nachgebohrt und anschliessend

das Bohrloch mehrfach befahren, wobei zwischen 102 und 105 m mehrmals

starker Widerstand auftrat.

Bei dem Nachbohren traten weder Spülungsverluste noch Zulauf auf, es wurden aber

grosse Mengen an Zementcuttings und -brocken (z.T. faustgross) und Formationsmaterial

ausgetragen.

Nach Ausbau des 6 1/4" Rollenmeissels wurde erneut mit dem Einbau der Rohre

begonnen, die bis 102 m ohne Widerstand, ab da aber nur noch drehend und spülend

eingebaut werden konnten. Ab 104 m musste man die Rohre regelrecht einbohren, der

Fortschritt lag zum Schluss bei ca. 5 cm I 15 min. Es konnte jedoch die vorgesehene

Tiefe von 112.5 m erreicht werden.

Die Zementation der Rohre erfolgte dann mit 6 m 3 Zementbrühe (SG 1.85 kg/l) unter

Zugabe von 2% CaCI 2 als Beschleuniger und 2 m 3 Wasser vorweg. Mischzone und

Zement traten zutage. Etwa 1 h nach Zementationsende begann das Bohrloch überzulaufen,

zuerst trat ein Gemisch Zement I Spülung aus dem Ringraum zwischen 9 5/8"

und 7" Rohren zutage, dass immer mehr mehr verwässerte. Nach einer halben

Stunde kam nur noch Wasser mit ca. 70 Ilmin.

Ein solcher Wasserdurchbruch war als wahrscheinlich angesehen worden. Als

Gegenmassnahme wurde während der Zementerhärtung im Keller an das 9 5/8"

Standrohr ein 2" Abgang mit Schieber angeschweisst und der Ringraum darüber mit

einem Blechring zugeschweisst. Nach dem Schliessen des Schiebers baute sich bis zu

8 bar Druck auf. Durch diesen Anschluss wurden nach der Zementerhärtungszeit für

die eigentliche Rohrzementation 4.5 m 3 Zementbrühe mit einem Enddruck von 40 bar

injiziert, um den Zuflusskanal aufzufüllen und abzudichten.

Das später gemessene CET-Log und die Temperaturangleichsmessung zeigten, dass

eine dichte Ringraumzementation erreicht worden war. Die Rohrliste und der Zementationsrapport

sind in den Beilagen 9.6 und 9.7 enthalten.

9.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung

Der Einsatz eines Preventers erfolgte nach Einbau der T' Verrohrung. Es wurden ein

9" x 3000psi Doppelbackenpreventer und ein 7 1/16" x 2000psi Ringpreventer mit

entsprechendem Adapterspool auf den T' Bodenflansch montiert. Schliessanlage,

Manifold, Gasseparator und Fackel vervollständigten die Ausrüstung.

Nach Abschluss der Bohrarbeiten wurden die Rohre über der Kellersohle geschnitten.


- 147 - NAGRA NTB 94-09

9.8 Bohrspülung

9.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Wie bei allen Bohrungen wurde auch hier wieder eine Bentonit-Süsswasser-Spülung

verwendet, der CMC zugesetzt wurde. Die Spülungsüberwachung und -konditionierung

wurde durch einen Service-Ingenieur vorgenommen. Neben Schüttelsieb und DesiItereinheit

war zeitweise eine Zentrifuge an der Bohrung aufgestellt. Sie konnte aber

nur wenig genutzt werden und wurde daher nach ca. 2 Monaten wieder abgebaut.

9.8.2 Spülungsentsorgung

Zur Spülungsentsorgung wurden auf dem noch bestehenden Teil des Bohrplatzes SB2

Stapeltanks aufgestellt. In diesen Tanks wurde die mit Saugwagen abgefahrene

Altspülung zwischengelagert. War die Lagerkapazität erschöpft, wurde mit mobilen

Zentrifugenanlagen die Spülung aufgearbeitet. Die anfallende Flüssigphase konnte

über den bestehen Kanalanschluss abgelassen werden, die Feststoffe wurden in eine

Deponie entsorgt.

9.9 Bohrwerkzeuge

9.9.1 Kernkronen

Bis auf die Dilatometerbohrstrecke und dem Meter nach Durchkernen des

7" Rohrschuhs wurde die gesamte Bohrung mit einer Krone (Tabelle 40) gekernt. Da

ein Dreifachkernrohr eingesetzt wurde, war die Schneidlippe verbreitert, bzw die

Schneidfläche um 90/0 gegenüber den bisher eingesetzten Kronen vergrössert. Der

durchschnittliche Bohrfortschritt reduzierte sich dadurch deutlich von 1.1 m/h in SB4

auf 0.8 m/h in SB4a/v. Zur Schonung des Kerns vor Anspülung war die Krone mit

Spüllöchern in der Schneidlippe ausgestattet. Die Kernmarschtabelle ist als

Beilage 9.8 beigefügt.

Tabelle 40:

Kernkrone SB4a/v

Grösse Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer

strecke schritt gewinn Kern- marsch

marsch- Anzahl

länge

";mm m h m/h 0/0 m

6 1/4 60021 BV 663.7 829.5 0.8 98.8 3.9 164

9.9.2 Rollenmeisselbohrung

Nur der 12 1/4" Bohrabschnitt war als Meisselbohrung geplant. Er wurde mit einem

Zahnmeissel begonnen. Aufgrund der geringen Teufe und damit ungenügender

Meisselbelastung konnte mit dem grobzahnigen Meissel auf einem Block kein Fortschritt

mehr erzielt werden. Ein noch vorhandener Warzenmeissel (V527) löste dieses


NAGRA NTB 94-09 - 148 -

Problem. Aufgrund der geringen Einsatzdauer ist eine Angabe von repräsentativen

Werten für diesen Bohrlochabschnitt nicht sinnvoll.

9.9.3 Erweiterungswerkzeug

Für die Erweiterung des 6 1/4 11 Kernbohrlochs auf 8 1/2 11 wurde das bereits in SB2

verwendete Dia-Werkzeug benutzt. Für die Erweiterung sind ebenfalls keine repräsentativen

Werte anzugeben, da aufgrund der schlechten Bohrlochstabilität ein häufiges

Befahren und Nachbohren erforderlich war.

9.10 Bohrlochverlauf

Die Bohrlochverlaufsmessungen zeigen bis 113 m eine nördliche, danach eine südliche

Richtung. Dieser IISprungll ist dadurch bedingt, dass das Bohrloch bei den

Messungen in dem oberen Abschnitt in sehr schlechtem Zustand war und noch die

umfangreichen Nachbohrarbeiten anschliessend stattfanden. (Bei einer Neigung von

ca. 1 0

aus der Vertikalen ist die Bestimmung des Azimutes sehr ungenau, da bereits

geringste Exzentrizität des Messgeräts zu grossen Azimutschwankungen führt.) Die

repräsentativen Messwerte ab 114 m zeigen einen sehr geradlinigen Bohrlochverlauf,

wobei die Bohrung ganz leicht Neigung in südliche Richtung aufbaut. Die

Gesamtabweichung der Bohrung beträgt 19.5 m nach Azimut 191 0 (Beilagen 9.10

und 9.11).

9.11 Zeitaufteilung

Deutliche Zeitverzögerungen entstanden durch die Schwierigkeiten mit der Zuflusszone,

die Weihnachtspause und die erheblich verlängerten Testarbeiten nach Erreichen

der Endteufe. Die Bohrarbeiten im 3. Abschnitt haben durch den entgegen der

Planung geringeren Bohrfortschritt rund 10 Tage zusätzlich beansprucht. Insgesamt

dauerte die Bohrung rund 7 Wochen länger als geplant, die Zeitverteilung für die

einzelnen Arbeiten ist in Beilage 9.12 gezeigt.


- 149 - NAGRA NTB 94-09

10 SONDIERBOHRUNG SB4a/s (schräges Bohrloch)

10.1 Einleitung

Das Umsetzen des Bohrgerätes und der Austausch des Vertikal- gegen den Schrägbohrmast

erfolgte unmittelbar nach dem Abschluss der Ausbauarbeiten am vertikalen

Bohrloch. Alle anderen Bohrplatzinstallationen konnten praktisch unverändert bleiben.

Aufgrund der besonderen Situation, mit 45° Neigung in Hangschutt und Rutschmasse

bohren zu müssen, wurde hier auf das Tubex-Bohrverfahren zurückgegriffen, anfangs

war es nur für den ersten Abschnitt geplant. Später wurde es aber auch für den zweiten

Verrohrungsabschnitt erforderlich.

Die Schwierigkeiten beim Erbohren der Basis der Rutschmasse waren auch hier

wieder zu erwarten. Die ursprüngliche Planung, nach Einbau der ersten Verrohrung

(im Top der Rutschmasse) bis in den anstehenden Fels zu kernen und die Strecke

anschliessend für den Rohreinbau zu erweitern, wurde vor Bohrbeginn geändert.

Die wissenschaftlichen Untersuchungen im Bereich der Rutschmasse liess man entfallen,

um die Bohrung möglichst schnell und unter bohrtechnisch optimierten Parametern

bis in den Fels mit Rollenmeissel bohren und verrohren zu können, unter Einsatz

einer entsprechend beschwerten Spülung. Die hier angetroffenen Verhältnisse, gleiche

artesische Druckhöhe bei geringerer vertikaler Teufe und fünffache Zulaufrate bereiteten

jedoch sehr grosse Schwierigkeiten. Mit dem Tubex-Verfahren konnte jedoch

erfolgreich weitergearbeitet und die Bohrung bis in den anstehenden Fels verrohrt

werden.

Die weiteren Bohrarbeiten verliefen störungsfrei, die Richtungsstabilität der Bohrung

erforderte nur einmal ein Umstabilisieren zur Neigungskorrektur.

Aufgrund ihrer Lage wurde in dieser Bohrung erstmalig eine abschliessende

Bohrungsversiegelung nach den Kriterien einer minimalen Nuklidfreisetzung aus einem

potentiellen Endlagergebiet bzw. einer Endlagerzone realisiert.

Die intensiven Planungs- und Konzeptionsarbeiten sowie die diesbezügliche behördliche

Prüfung (Hauptabteilung für die Sicherheit der Kernanlagen HSK) verliefen parallel

zur Vorbereitung und dem Abteufen der Bohrung, sodass bereits einen Tag nach der

behördlichen Bewilligung die Ausführungsarbeiten zur Versiegelung begonnen werden

konnten

10.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema

Aufgrund der Hanglage und Neigung wurde das geologische Profil der vertikalen

Bohrung teufenmässig angepasst (Tabelle 41).


NAGRA NTB 94-09 - 150-

Tabelle 41:

Geologisches Profil SB4a/s (Planung)

bis

Formation

55 m Gehängeschutt und Moräne,

140 m Rutschmasse von Altzellen

850 m Valanginien-Mergel evtl. mit Fremdgesteinseinschlüssen

Das ursprünglich vorgesehene Bohrungsschema ist in Tabelle 42 genannt.

Tabelle 42:

Bohrungsschema SB4a/s (Planung)

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser

65 m 306 mm (12 1/16") 273 mm ( 10 3/4")

150 m 9 7/8" 7 5/8"

427 m 6 3/4" 51/2"

851 m 123 mm --

Mit dem Tubex-Verfahren sollte die 273 mm Verrohrung bis in den Top der Rutschmasse

eingebaut werden. Nach dem Kernen bis in den Fels wäre anschliessend für

den Einbau einer 7 5/8" Verrohrung mit 9 7/8" Bohrdurchmesser erweitert worden.

Ebenfalls auf maximal mögliche 6 3/4" wollte man das Kernbohrloch des nächsten

Abschnitts erweitern für den Einbau der 5 1/2" Verrohrung, um dann mit 123 mm bis

Endteufe zu kernen.

Die aufgetretenen Schwierigkeiten in der vertikalen Bohrung erzwangen jedoch eine

Änderung des Programms. Die Tubex-Verrohrung sollte so tief wie möglich eingebracht

werden, um zumindest den subartesischen Hangschuttbereich damit verrohrt zu

haben. Mit entsprechend beschwerter Spülung wollte man dann nur mit 9 7/8" Rollenmeissei

bis in den anstehenden Fels bohren und ohne irgendwelche wissenschaftlichen

Untersuchungen die 7 5/8" Rohre so schnell wie möglich einbauen.

Die angetroffenen Probleme erzwangen im Ablauf der Arbeiten eine weitere Abänderung

des Programms, wie sie in Kapitel 10.3.2 beschrieben ist.

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 43 gezeigt.

Tabelle 43:

bis

geologisches Profil SB4a/s (angetroffen)

Formation

115.0 m Hangschutt und Rutschmasse

579.3 m Palfris-Formation, Vitznau-Mergel

599.1 m Melange (Palfris-Fm., Vitznau-Mgl., Schimberg-Sch., Wildflysch-Komp.)

624.1 m Schimberg-Schiefer

809.2 m Globigerinenmergel

810.9 m Melange

858.2 m Palfris-Formation


- 151 - NAGRA NTB 94-09

10.2.1.1 Technische Daten der Bohrung

Die folgende Tabelle 44 gibt eine Übersicht über wesentliche Bohrungsdaten:

Tabelle 44: Bohrungsdaten SB4a/s

Koordinaten

Höhe über dem Meer

Bohranlage

Erster Bohrtag

Letzter Bohrtag

Beginn Abbau

Endteufe Bohrteufe

Vertikalteufe

Gesamtabweichung

nach Azimut

Verrohrung 273 mm Verrohrung

219 mm Verrohrung

5 1/2" Endverrohrung

Versiegelung

673251.8

192213.1

942.3 m

Wirth B5-R

10.05.1995

27.09.1995

22.11.1995

858.2 m

609.6 m

603.5 m

64.5 0

bis 84.4 m

bis 178.3 m

bis 416.0 m

ab 365.6 m

Das schematische Bohrlochbild mit wichtigen Daten ist in Beilage 4.1 gezeigt.

10.3 Chronologie der Bohrung

Alle wesentlichen Arbeitsabschnitte sind in der folgenden Chronologie aufgeführt, der

zeitliche Ablauf der Bohrung ist im Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 4.1 bildlich dargestellt.

10.3.1 Bohrlochabschnitt von 3.5 - 84.6 m

10.05.1995 - 13.05.1995 Hammer-Bohrung von 3.5 m - 84.6 m, Bohrdurchmesser

306 mm, Verrohrung 273 mm (Tubex-Systemgrösse 240)

13.05.1995 Gamma-Ray-Log, Kaliberlog

13.05.1995 - 14.05.1995 Aufbau Schieber, Spülungsrinne und Arbeitsbühne

14.05.1995 9 7/8" Stirnfräse eingebaut, Tubex-Schuh abgetastet,

Fräse ausgebaut

14.05.1995 - 17.05.1995 Einbau Injektionspacker, 0.6 m3 Zementbrühe verpresst,

Wartezeit auf Zementerhärtung, Wasserzulauf 2 I/min,

Druckaufbau bis 8.5 bar in 20 h


NAGRA NTB 94-09 - 152 -

10.3.2 Bohrlochabschnitt von 84.6 - 178.9 m

17.05.1995 Orientierungskernen 6 1/4", 83.2 - 87.9 m

17.05.1995 - 20.05.1995 Spülung SG 2.3 kg/l angemischt, Meisselbohrung 9 7/8"

von 84.6 - 95.6 m, schlagartig einsetzender Zulauf mit ca.

400 Ilmin, Ausbau Garnitur, Bohrloch eingeschlossen,

Kopfdruck baut auf bis 6 bar, Spülung abgefahren, Einbau

Garnitur, Meisselbohrung 9 7/8" von 95.6 - 120.7 m

mit Wasser unter Zulauf, Checktrip, LO., wieder auf Sohle

fest, Bohrstrang in 14 h freigefahren, ständiger Zulauf

20.05.1995 - 22.05.1995 Wartezeit und Vorbereitung für Weiterbohren mit Tubex­

System 190, Bohrdurchmesser 237 mm, Verrohrung

219 mm

22.05.1995 - 26.05.1995 Oruckluft-Hammerbohrung bis 178.5 m, ständiger Zulauf

26.05.1995 Gammy-Ray-log

26.05.1995 - 01.06.1995 Einbau Injektionspacker, 1.7 m3 Zementbrühe verpresst,

Wartezeit auf Zementerhärtung, weiterhin Wasserzulauf

400 I/min im Ringraum 273 mm zu 219 mm Verrohrung,

Oruckzementation auf Ringraum (1.8 m3 Zementbrühe

mit max. 18 bar), Wartezeit auf Zementerhärtung, Ringraum

läuft mit ca. 0.1 I/min, Oruckaufbau bis 8 bar

01.06.1995 - 03.06.1995 Einbau 7 5/8" Rollenmeissel, Zement aufgebohrt bis

174.2 m, Ausbau, Einbau Fräser, Tubex-Rohrschuh aufgefräst,

Bohrloch dabei vertieft bis 178.9 m, Ausbau,

Einbau 7" HV bis 178.0 m, Preventermontage

10.3.3

Bohrlochabschnitt von 178.9 - 417.4 m

- 13.06.1995

- 18.06.1995

03.06.1995

13.06.1995

19.06.1995

Kernbohrung 6 1/4" von 178.9 - 332.2 m

Hydraulischer Test VM 1, VM2

Oruckzementation auf RR 273 mm zu 219 mm

Verrohrung mit 150 I Zementbrühe

19.06.1995

26.06.1995

03.07.1995

- 26.06.1995

- 03.07.1995

- 05.07.1995

Kernbohrung 6 1/4" von 332.2 - 417.0 m

Hydraulischer Test VM3, VM4

Abbau Preventer, Ausbau 7" HV, Roundtrip mit

6 1/4" RM, fest in 390 m, mit 22 t Überlast freigezogen,

Roundtrip beendet, eine Meisselrolle mit lagerzapfen

abgebrochen und im loch verblieben, Einbau 6 1/4"

Kernrohr, 0.4 m gekernt, Meisselrolle mit Kern zutage,

Ausbau Kernrohr

05.07.1995 - 06.07.1995 Spülungsaustausch, Fluid-logging

06.07.1995 - 07.07.1995 Geophysikalisches logging, Oll, SP, NGS, MSFl, GR,

lOT, CNT, OSI, FMI, CET, CCl

07.07.1995 - 09.07.1995 1. Temperatur-Angleichsmessung 0 -170 m


- 153 - NAGRA NTB 94-09

09.07.1995 - 17.07.1995 Wartungsarbeit am Bohrgerät. Wartezeit auf Erweiterungswerkzeug

und Erweiterung von 6 1/4" auf 7 5/8"

von 178.6 - 417.0 m

17.07.1995 - 21.07.1995 Einbau und Zementation 5 1/2" Verrohrung, Zementerhärtung,

Preventermontage, Zement und Rohrschuh

aufgebohrt

10.3.4 Bohrlochabschnitt von 417.4 - 858.2 m

21.07.1995 - 28.07.1995 Kernbohrung 123 mm von 417.4 - 532.6 m

28.07.1995 - 09.08.1995 Hydraulischer Test VM5, VM6, VM7, VM8

09.08.1995 - 10.08.1995 2. Temperatur-Angleichsmessung 0 - 170 m

10.08.1995 - 14.08.1995 Hydraulischer Test VM9

14.08.1995 - 20.08.1995 Kernbohrung 123 mm von 532.6 - 617.3 m

20.08.1995 - 29.08.1995 Hydraulischer Test T1, VMT1, VMT2

29.08.1995 - 08.09.1995 Kernbohrung 123 mm von 617.3 - 740.0 m

09.08.1995 - 19.09.1995 Hydraulischer Test T2, T3, T 4

19.09.1995 - 27.09.1995 Kernbohrung 123 mm von 617.3 - 858.2 m, Endteufe

10.3.5 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe

27.09.1995 - 07.10.1995 HydraulischerTestVM10, VMT3, VMT4

07.10.1995 - 08.10.1995 Roundtrip

08.10.1995

08.10.1995

09.10.1995

Geophysikalisches logging, ohne Erfolg

Roundtrip

Geophysikalisches logging, MSFl, NGS, SOT -AS, FMS,

09.10.1995

10.10.1995

12.10.1995

13.10.1995

14.10.1995

15.10.1995

16.10.1995

17.10.1995

18.10.1995

08.11.1995

08.11.1995

08.11.1995

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

10.10.1995

12.10.1995

13.10.1995

14.10.1995

15.10.1995

16.10.1995

17.10.1995

18.10.1995

08.11.1995

10.11.1995

SAS, GET, GGl, GR

Roundtrip

Fluid-logging

3. Temperatur-Angleichsmessung 0 - 170 m

Roundtrip

Fluid-Logging

Roundtrip

Geophysikalisches Logging, SlT, GR, SBTI, Oll

Roundtrip

Hydraulischer Test VM11 - VM16

Roundtrip

Kaliberlog

Roundtrip, Bohrloch klargespült


NAGRA NTB 94-09 - 154 -

10.11.1995 - 12.11.1995 1. Verfüllungszementation 858.2 - 667.0 m, Zementerhärtung,

Zement aufgekernt bis 680.0 m

12.11.1995 - 13.11.1995 1. Tonschüttung 680.0 - 645.0 m

14.11.1995 - 15.11.1995 2. Verfüllungszementation 645.0 - 510.8 m, Zementerhärtung

15.11.1995 - 19.11.1995 Schwerspat-Sedimentbett 510.8 - 453.0 meingebracht,

Sedimentationszeit, aufgespült bis 456.9 m,

19.11.1995 2. Tonschüttung 456.9 - 429.2 m

19.11.1995 - 21.11.1995 3. Verfüllungszementation 429.2 - 354.6 m, Zementerhärtung,

Zement aufgekernt bis 366.0 m

21.11.1995 Bridge Plug 365.6 - 365.9 m gesetzt, Perforation von

357.0 - 363.0 m mit 122 Schuss

10.4 Bohrvorgang

10.4.1 Bohrlochabschnitt von 3.5 - 84.6 m

Der erste Abschnitt dieser Bohrung wurde als Druckluft-Hammerbohrung mit dem

Tubex-Verfahren abgeteuft. Das Nachsetzen und Verschweissen, bzw. Verschrauben

der ca. 8.5 m langen Rohre (0273 mm) mit eingeschobenem Gestängerohr war nach

kurzer Lernphase ohne Probleme möglich.

Die erwarteten Vorteile dieses Verfahrens haben sich dabei voll und ganz bestätigt. In

Hangschutt und Rutschmasse konnten die Richtung und Neigung exakt eingehalten

werden, die inhomogene Formation mit Blöcken und Geröllen bereitete keine bohrtechnischen

Schwierigkeiten. Bis zum Erreichen des Grundwasserspiegels trat aber

eine erhebliche Staubentwicklung auf.

Bei 84.4 m Tubex-Rohrschuhteufe fiel das Werkzeug schlagartig um ca. 0.2 m durch,

ohne die Rohre nachzuziehen. Als Ursache waren entweder ein durchgeschlissener /

durchgeschlagener Hammerschuh oder der Bruch einer Schweissnaht anzunehmen.

Nach Ausbau des Hammers erfolgte eine Gamma-Ray-Messung, um Informationen

über das durchbohrte Gebirge zu erhalten, da die Cuttingprobennahme praktisch nicht

möglich gewesen war. Allerdings ergab diese Messung keine sichere Korrelation zur

vertikalen Bohrung.

Im Anschluss an diese Messung erfolgte ein Kaliberlog zur Kontrolle, ob eine der

Schweissverbindungen gebrochen sei. Es ergab keine diesbezüglichen Anzeichen. Es

konnte jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass der ganze Schlagschuh abgerissen

war. Die für das Ausfräsen des Tubex-Rohrschuhs vorhandene Fräse (0 256 mm)

wurde daher eingebaut, um die Sohle abzutasten. Das Fräsen / Bohren vor Sohle gab

keinen Hinweis auf einen abgerissenen Schlagschuh. Man muss daher annehmen,

dass der Schlagschuh durch den Hammer durchgeschliffen worden war. Nach

Auskunft des Tubex-Lieferanten stellte die erreichte Teufe mit 45° Neigung einen

neuen Tiefenrekord für diese Systemgrösse dar.


- 155 - NAGRA NTB 94-09

Der Wasserspiegel in den 273 mm Rohren stand bei ca. 75 m, dies entspricht etwa

52 m vertikaler Teufe. Das stimmte auch mit dem in der Pegelbohrung gemessenen

Spiegel inetwa überein.

Zur Zementation der Rohre wurde ein Injektionspacker am 2 3/8 11

Tubing bis 80 m

eingebaut und gesetzt. Der Wasserspiegel im Tubing fiel nach dem Auffüllen sofort ab,

ein Zeichen dafür, dass entlang der Rohre noch eine Verbindung zum subartesischen

Aquifer bestand.

Nach Injektion von ca. 660 I Zementbrühe (max. 6 bar Druck) wurde der Tubing

geschlossen. Nach Lösen und Ausbau des Packers 10 h später setzte geringer Zulauf

mit ca. 2 Ilmin ein, nach Einschliessen des Bohrlochs baute sich in 20 h ein Druck von

8.5 bar auf.

Damit war davon auszugehen, dass die Kommunikation in den subartesischen Aquifer

zwischen Rohren und Bohrloch durch die Zementation abgedichtet worden war, da

ansonsten kein Druckaufbau hätte stattfinden können. Andererseits zeigte sich damit,

dass die im vertikalen Bohrloch angetroffene Hochdrucksituation auch hier bestand

und im nächsten Bohrabschnitt zu bewältigen war.

10.4.2 Bohrlochabschnitt von 84.6 - 178.9 m

In vier Kernmärschen mit dem 6 1/4 11

x 4" Equipment wurde versucht, einen Hinweis

auf das anstehende Gebirge zu erhalten. Nur einige faustgrosse Mergelbrocken mit

Tonresten konnten gewonnen werden und zeigten, dass man auf alle Fälle noch nicht

den Fels erreicht hatte.

Um die zu erwartende Hochdruckzone durchbohren und verroh ren zu können, wurde

die Bohrspülung mit Schwerspat auf ein spezifisches Gewicht von 2.3 kgll beschwert.

Eine 9 718" Rollenmeisselgarnitur mit Bitstabilisator, 6 11

Schwerstange, Stringstabilisator

und weiteren Schwerstangen wurde eingebaut. Nach Aufbohren des Zementes

konnte bis 95.6 m ohne Zulauf oder Verluste vertieft werden. Schlagartig einsetzender

Zulauf von mindestens 400 Ilmin machte ein Weiterbohren jedoch unmöglich. Die

Spülungstanks liefen nach wenigen Minuten über, die Spülung verwässerte. Um ein

Überfluten des Bohrplatzes und der angrenzenden Weiden durch Spülung zu verhindern,

mussten die Bohrarbeiten abgebrochen werden. Schon kurz nach Ende der

Spülungszirkulation kam praktisch klares Wasser aus dem Bohrloch, das direkt in das

in der Nähe befindliche Bachbett abgeleitet werden konnte. Nach Ausbau des Gestänges

wurde das Bohrloch mit dem auf 2 m Tiefe gesetzten Injektionspacker eingeschlossen.

Sofort stellte sich ein Kopfdruck von 5.2 bar ein, der in 2 h bis auf 7 bar

aufbaute, mit weiter steigender Tendenz. Bei 96 m Bohrtiefe, d.h. ca. 67 m Vertikalteufe

war ein solcher Kopfdruck bei gleichzeitig dermassen grosser Zuflussrate

spülungstechnisch nicht mehr zu beherrschen.

Da u.U. nur noch wenige Meter Bohrstrecke bis in den anstehenden Fels fehlten,

wurde versuchsweise die Garnitur (ohne Stringstabilisator) wieder eingebaut. Bei stetigem

Zulauf konnte man die Bohrlochsohle problemlos anfahren und bohrte mit Klarwasser

weiter. Mit z. T. extremen Bohrfortschritten von 4 minlm erreichte man ohne

Probleme 120.7 m. Auch ein dann gefahrener Checktrip verlief einwandfrei. Als man

danach jedoch wieder vor Sohle stand, wurde der Strang schlagartig fest, eine Zirkulation

war ebenfalls nicht mehr möglich. Der Ringraum lief jedoch konstant mit den ca.

400 I/min weiter.


NAGRA NTB 94-09 - 156 -

In rund 14 h gelang es, die Garnitur mit extremen Drehmomenten, Überlast und nur

teilweise möglicher Zirkulation (ab 110m volle Zirkulation) bis in den Rohrschuh rückwärts

freizubohren. Die bohrtechnischen Anzeichen, Bohrfortschritt und Art des

Festwerdens, deuteten noch nicht darauf hin, dass schon der anstehende Fels erreicht

war.

Da unter diesen Bedingungen ein Erreichen der Felsoberfläche und ein erfolgreicher

Rohreinbau ausgeschlossen waren, musste als Ausweichlösung wieder auf das

Tubex-System zurückgegriffen werden, in diesem Fall auf die Grösse 190 mit 219 mm

Verrohrung und 237 mm Bohrdurchmesser.

Nach leichten Verzögerungen beim Antransport des Tubex-Equipments wurden die

ersten Rohre bis 84 m eingebaut und der Hammer am 5 1/2" Seilkerngestänge eingefahren.

Es bestand die Gefahr, dass sich der Ringraum Bohrloch I 219 mm Rohre bzw.

zwischen beiden Verrohrungen zusetzen könnte, und sich dann der gesamte Zulauf

innerhalb der 219 mm Rohre hochdrücken würde. Ein Anschweissen des nächsten

Rohres wäre dann unmöglich gewesen. Man liess daher drei Paar Zapfen- und

Muffenvorschweissverbinder anfertigen und bestückte damit die nächsten drei Tubex­

Rohrverbindungen, um auch unter Zulaufbedingungen nachsetzen und die kritische

Zone so abdecken zu können.

Mit einigen Anfangsschwierigkeiten beim Durchörtern der bereits mit der Meisselgarnitur

gebohrten Strecke konnte die Bohrung dann in zwei Tagen (59.9 und 34.0 m/d) bis

178.3 m vertieft werden. Während auf den ersten Metern noch grosse Mengen an

schlammigem, tonigen Material in dem durch die Druckluftspülung mitgeförderten

Wasser vorhanden waren, traten ab ca. 130 m nur noch klares Wasser und splitförmige

Mergelcuttings zutage, Anzeichen dafür, dass der anstehende Fels erreicht war.

Nach wie vor hatte die Bohrung eine Schüttung von ca. 400 Ilmin.

Ein Gammy-Ray-Log bestätigte die Vermutung, dass man ab ca. 130 m sicher im

anstehenden Fels gebohrt hatte. Die Auswertung der später noch gefahrenen

geophysikalischen Logs lies jedoch nur den Schluss zu, dass die Felsoberfläche

bereits bei ca. 115 m liegen muss.

Mit Injektionspacker am 2 3/8 11

Tubing erfolgte anschliessend die Zementation der

Rohre mit 1.7 m3 Brühe (bei max. 20 bar Pumpendruck), entsprechend mehr als 60 m

Steighöhe im Ringraum. Nach der Zementerhärtung und Ausbau des Packers war kein

Zulauf innerhalb der Rohre festzustellen, der Ringraum lief jedoch unverändert. Mit

einem speziellen Zementierkopf, der auf die 273 mm Rohre geschraubt wurde, konnten

überkopf in einem zweiten Versuch 1.8 m3 mit max. 18 bar in den Ringraum injiziert

werden.

Nach der Zementerhärtung wurde der Zementierkopf abgenommen, mit ca. 0.1 /Imin

produzierte der Ringraum noch. Der Ringraum wurde mit einer Manschette

verschweisst und ein Manometeranschluss angebracht. Der Druckaufbau innerhalb

von 5 h betrug 7 bar, aufgrund der geringen Rate wurde der Zulauf erst später abgedichtet.

Der Zement im Rohrschuhbereich wurde mit einem 7 5/8 11

Rollenmeissel von 174.2 m

bis 178.0 m aufgebohrt. Anschliessend baute man eine Fräse ein, mit der der restliche

Zement gebohrt, der Tubex-Rohrschuh aufgefräst und bauartbedingt dabei das Bohrloch

bis auf 178.9 m vertieft wurde. Der Einbau der 7 11

Hilfsverrohrung und die Montage

der Preventeranlage beendeten diesen Bohrabschnitt.


- 157 - NAGRA NTB 94-09

10.4.3 Bohrlochabschnitt von 178.9 - 417.4 m

10.4.3.1 Kernen 6 1/4 11

Die ab 178.9 m beginnenden Kernbohrarbeiten mit dem 6 1/4" x 94 mm Dreifachkernrohr

verliefen störungsfrei mit fast vollständigem Kerngewinn bei bester Kernqualität.

Es wurden Tagesleistungen von ca. 15 m/d erreicht. Bei 332.2 m erfolgte ein Unterbruch

für Hydrotests. Mit Singleshot-Messungen erfolgte laufend eine Kontrolle auf

Neigung und Richtung der Bohrung. Da die Neigung mit 42 bis 43 Grad zwar geringfügig

unter dem Soll von 45 Grad lag, aber praktisch konstant blieb, wurden keine

Korrekturversuche durch Umstabilisieren vorgenommen.

Bei 417 m Bohrtiefe war die Absetzteufe für die 5 1/2" Verrohrung erreicht, die gemäss

Verrohrungsplan bis Kote 640 m (= 100 m über Endlagerniveau) eingebaut werden

sollte.

Nach ersten Hydrotests erfolgte der Abbau des Preventers und der Ausbau der

TI Hilfsverrohrung. Bei dem danach gefahrenen Roundtrip mit 6 1/4" Rollenmeissel

wurde der Bohrstrang beim drehenden und spülenden Einbau auf 390 m schlagartig

fest. Mit 22 t Überlast konnte der Strang wieder freigezogen und nachfolgend der

Roundtrip zuende gefahren werden. Nach dem Ausbau zeigte sich, dass eine Meisselrolle

samt Lagerzapfen abgebrochen war. Zum Fangen der Rolle wurde das Kernrohr

eingebaut und 0.4 m zugekernt, die Rolle konnte so zutage gebracht werden.

Anschliessend erfolgte der Einbau des 2 3/8" Tubings bis Sohle, der Spülungsaustausch

für das Fluid-Logging und der Ausbau des Tubings bis 70 m. Durch den Tubing

konnte dann die TL-Sonde für die ersten Messruns ins Bohrloch eingefahren werden.

Für das Absenken des Spiegel montierte man eine 4" Grundfoss-Pumpe aussen am

Tubing und baute wieder bis auf 150 m ein. Das Stromkabel der Pumpe und ein

1 1/4" PE-Rohr als Steigleitung wurden aussen am Tubing befestigt, die TL-Sonde

wurde weiterhin durch den Tubing gefahren.

Als nächster Schritt erfolgte nach dem Fluid-Logging das geophysikalische Logging.

Zur Kontrolle der Ringraumabdichtung zwischen der artesischen und subartesischen

Zonen wurde auch hier eine Temperatur-Angleichsmessung bis 170 mausgeführt.

Nachdem keine eindeutige der Auswertung dieser Messung möglich war, wurden zwei

weitere Kontrollmessungen vorgesehen, eine kurz nach Einbau der 5 1/2" Rohre, eine

letzte nach Abschluss der Bohrarbeiten.

10.4.3.2 Erweitern 7 5/8 11 und 5 1/2 11 Verrohrung

Für die Erweiterung war für einen bereits vorhandenen Werkzeugkörper eine neue

diamantbesetzte Hülse mit entsprechenden Abmessungen angefertigt worden. Mit

durchschnittlich 35 - 40 mld konnte das 6 1/4" Bohrloch bis 417 m auf 7 5/8" Durchmesser

aufgeweitet werden.

Der anschliessende Einbau der 5 1/2" Rohre und die Zementation erfolgten problemlos.

Während der Zementerhärtung fand die erneute Preventermontage und der

Austausch des 5 1/2" GWSK gegen den 4 1/2" GWSK- Bohrstrang statt. Mit einem

4 3/4" Rollenmeissel bohrte man den Zement im Rohrschuhbereich bis 416.2 m auf.


NAGRA NTB 94-09 - 158 -

10.4.4 Bohrlochabschnitt von 417.4 - 858.2 m

10.4.4.1 Kernen 123 mm

Mit dem 4 1/2 11

GWSK Seilkernsystem, ebenfalls mit 3-fach Kernrohr, wurden mit

123 mm Bohr- und 74 mm Kerndurchmesser die Bohrarbeiten fortgesetzt. Bei 617.3 m

änderte man erfolgreich die Stabilisierung des Kernrohrs, um den geringfügigen, aber

stetigen Neigungsaufbau der Garnitur zu beenden. Durch diesen Einsatz eines Stabis

bei 3 m im Aussenkernrohr kam es anfangs zum Mitdrehen des Innenrohres. Der

dadurch im Durchmesser verringerte Kern konnte mit der gleichfalls starkem

Verschleiss ausgesetzten Kernfangfeder nicht gehalten werden. KM 93 wurde

komplett verloren und musste überbohrt werden. Der dadurch aufgetretene Kernverlust

betrug ca. 1.7 m. Mit dem Austausch der vor Ort angefertigten 3 m Aussenkernrohrteile

gegen Neuteile war das Problem behoben.

In dem Bohrabschnitt fanden bei 532.6 m, 617.3 m, und 740.0 m Unterbrechungen für

Hydrotests statt. Der erste Stop wurde ebenfalls genutzt, um die zweite Temperatur­

Angleichsmessung (0 - 170 m) auszuführen.

Bei durchschnittlich 14 - 16 mld Fortschritt konnte die Bohrung ohne bohrtechnische

Schwierigkeiten bis auf 858.2 m vertieft werden. Mit dieser Tiefe war die Forderung,

die Kote 340 m zu erreichen, sicher erfüllt. Beim Ein- und Ausbau des Bohrgestänges

oder der Packergarnituren waren keinerlei Probleme mit Überlast oder Aufstehen

aufgetreten.

10.4.4.2 Abschlussarbeiten

Nach Erreichen der Endteufe erfolgten wie in der Bohrphase zuerst Singlepackertests.

Nach einem einwandfreien Befahren des Bohrlochs traten dennoch grosse Schwierigkeiten

beim geophysikalischen Logging auf. Das Tool stand mehrfach auf, bei 578 m

wurde man fest und konnte nur mit 6 t Überlast die Sonde wieder freiziehen. Ein

Roundtrip brachte einige faustgrosse Nachfallbrocken zutage. Auch beim zweiten

Loggingversuch standen die verschiedenen Tools vielfach auf: MSFL I NGT bei 616 m,

SCT/NGT bei 705 m, FMS/NGT Pass1 bzw. 2 bei 705 m bzw. 598 m. Nur die Checkshot-Messung

konnte ab Endteufe durchgeführt werden. Ein CET-Log für die 5 1/2"

Rohrzementation schloss die Messserie ab.

Ein weiterer Roundtrip erfolgte vor dem Einbau des 2 3/8" Tubings, mit dem auch der

Spülungsaustausch für das Fluid-Logging stattfand. Anschliessend baute man den

Tubing bis 400 m aus und versuchte den ersten Messrun. Elektronikprobleme mit dem

TL-Tool verzögerten den Messablauf. Vor dem zweiten bzw. dritten Messrun wurde der

Wasserspiegel durch Schwappen auf 80 bzw. 350 m abgesenkt. Weitere Toolprobleme,

evtl. mitverursacht durch Nachfall im Bohrloch, konnten nicht behoben werden.

Darauf brach man die Messung ab und führte zunächst die dritte Temperatur­

Angleichsmessung (0 - 170 m) erfolgreich aus.

Ein Roundtrip mit teilweisem Spülungsaustausch bildete den Anfang für einen weiteren

Versuch, das Fluid-Logging auszuführen. Nach dem ersten Run, aufgestanden bei

525 m, baute man den Tubing bis 400 m zum Schwappen ein. Mit 50 m bzw. 329 m

Absenkung wurden die Runs 2, 3 und 4, bzw. 5 und 6 bis jeweils ca. 585 m gemessen.


- 159 - NAGRA NTB 94-09

Nach einem Roundtrip, bei dem wieder Spülung einzirkuliert wurde, und einem Checktrip

erfolgten geophysikalische Messungen mit Slim-Hole-Tools. Das BHC-GR und der

Slimhole-Televiewer konnten ab Sohle, das OLL ab 525.6 m gemessen werden.

Vor dem Einbau der Doppelpackergarnitur für die abschliessenden Packertests wurde

das Bohrloch nochmals befahren.

Die Bohrlochstabilität bereitete entgegen den Problemen bei den Loggingarbeiten

keine Schwierigkeiten für die Doppelpackertests, die noch einmal rund 3 Wochen

dauerten.

10.5 Bohrlochversiegelung

Mit der Wellenberg-Bohrung SB4a/s wurde erstmals eine Nagra-Bohrung nach den

Kriterien einer minimalen Nuklidfreisetzung aus dem Wirtgestein eines vorgesehenen

Endlagergebietes versiegelt. Dazu wurden ein bohrungsspezifisches Versiegelungskonzept

und ein Versiegelungsprogramm erarbeitet und von der Aufsichtsbehörde

bewilligt. Die Versiegelung basiert auf einem redundanten Mehrkomponentensystem,

bestehend aus sieben hintereinandergeschalteten Einzelbarrierezonen. Ihre Gesamtlänge

beträgt 492.6 m und überdeckt den offenen Bohrlochbereich ab Sohle (858.2 m)

bis in den verrohrten Bereich (365.6 m). Als Materialien kamen Quellzement, Ton,

Schwerspat sowie ein mechanischer Packer zum Einsatz. Vor ihrem Einsatz wurden

die Materialien intensiv auf ihre Eigenschaften, Kennwerte und ihre erzeugende

Dichtwirkung im Labor unter in situ Bedingungen getestet. Die Ausführungsarbeiten

nahmen insgesamt 14 Tage in Anspruch und konnten programmgemäss sowie ohne

grössere Schwierigkeiten durchgeführt werden.

Ein Roundtrip mit anschliessendem Kaliberlog (nur bis 550 m) leitete die Arbeiten zur

Versiegelung der Bohrung ein. Dabei wurden je nach Arbeitsschritt entweder das

4 1/2" Kerngestänge oder der 2 3/8" Tubingstrang eingesetzt.

Nach dem Klarspülen der Bohrung mit Bohrgestänge erfolgte durch den Tubingstrang

die erste Zementation mit Quellzement von Sohle bis 667 m. Nach Aufkernen des

Zements bis 680 m brachte man eine erste Quelltonschüttung bis 645 m ein. Das

Einbringen und Abtasten der Tonschüttung konnte nach Wechseln der Kernkrone

gegen eine glatte Rohrschuhkrone und dem Einsatz eines unten verschlossenen

Innenrohrs in mehreren Etappen erfolgreich ausgeführt werden. Eine weitere Zementation

erfolgte von 645.0 - 510.8 m. Als nächste Zone wurde ein Schwerspat-Sedimentbett

von 510.8 - 456.9 meingebracht. Aufgrund der Schwierigkeiten beim

Abtasten der Schwerspatoberkante wartete man 3 Tage, bevor die 2. Tonschüttung

von 456.9 - 429.2 m eingebracht wurde. Die letzte Zementation erfolgte von

429.2 - 354.6 m. Der Zement wurde bis 366 m aufgekernt, bevor der abschliessende

Bridge Plug von 365.9 - 365.6 m am Wireline gesetzt wurde. Für die Langzeitbeobachtung

erfolgte noch die Perforation der 5 1/2" Rohre von 363.0 - 357.0 m mit 122

Schuss in 2 Runs.

Nach der Demontage von Preventer und 7" Bodenflansch wurde ein Normflansch an

die 5 1/2" Rohre geschweisst und mit einem Blindflansch verschlossen. Mit einem

Flanschrohr erfolgte bei der Rekultivierung die Verlängerung bis zum Geländeniveau.

Damit waren die Arbeiten an der Bohrung SB4a/s abgeschlossen, nur 4 Tage später

war die Bohranlage mit Zubehör komplett abtransportiert.


NAGRA NTB 94-09 - 160-

10.6 Verrohrungen und Zementationen

10.6.1 273 mm Standrohr

Die ursprünglich nur bis Top Rutschmasse vorgesehenen 273 mm Tubex-Rohre

wurden aufgrund der Probleme mit der Rutschmasse im vertikalen Bohrloch so tief wie

möglich eingebaut. Mit 84.4 m war aufgrund des ausgeschliffenen Hammerschuhs die

Maximaltiefe erreicht. Die Rohre wurden beim Einbau gemäss der Einbauanweisung

für das Tubex-Verfahren mit Wurzel- und Decknaht verschweisst.

Die Zementation der Rohre erfolgte mit ca. 660 I Zementbrühe (PCHS-Sulfacem), SG

1.9 kgll mit Hilfe eines Injektionspackers am Tubing. Aufgrund des Ringrauminhalts

von ca. 15 11m kann von einer Steighöhe von mindestens 25 m ausgegangen werden.

Damit ist im It. Gamma-Ray-Log tonigen Bereich eine sichere Abdichtung erreicht. Die

Rohrliste und der Zementationsrapport sind in den Beilagen 10.2 und 10.4 enthalten.

10.6.2 219 mm Zwischenverrohrung

Die vorgesehene 7 5/8" Verrohrung konnte, bedingt durch die im Kapitel 10.3.2

beschriebenen Bohrlochverhältnisse, nicht eingesetzt werden. Das eingesetzte Tubex­

System führte zum Einbau von Rohren mit 219 mm (8 5/8") Durchmesser. Diese

Rohre wurden ebenfalls grossenteils nach Einbauanweisung verschweisst. Für drei

Verbindungen setzte man speziell gefertigte Vorschweiss-Gewindeverbinder

(Beilage 10.3) ein, um auch unter potentiell möglichem Wasserzufluss nachsetzen zu

können. Über die Gewindeverbindung wurde anschliessend ebenfalls eine Schweissnaht

gelegt.

Die erste Zementation erfolgte auch hier mit Injektionspacker am Tubing. Es wurden

1.7 m3 Zementbrühe (PCHS-Sulfacem), SG 1.90 kgll, mit max. 30 bar verpresst.

Als 2. Zementation wurden mit Hilfe einer spezielle Abdichtung überkopf 4 m3 in den

Ringraum 273 mm zu 219 mm Rohre verpresst. Durch das Platzen der Abdichtung

wurden sie weitgehend wieder durch den Zufluss ausgefördert. In einem weiteren

Versuch konnten dann 1.8 m3 mit max. 18 bar in dem Ringraum verpresst werden.

Nach der Zementerhärtung trat ein Zulauf von 0.1 I/min auf, der nach Einschliessen bis

7 bar Druck aufbaute. Da sich dieser Zulauf bis zum nächsten Teststop auf ca.

2.5 I/min erhöht hatte, erfolgte eine Injektion von 150 I Zementbrühe bei max. 20 bar

Druck. Danach war der Ringraum dicht.

Das CET zeigt für den unteren Abschnitt von 110 - 170 m sehr guten Bond, im Bereich

110 - 95 m keinen und darüber mässigen Bond an.

Eine zusätzliche Überprüfung der Zementationen auf die sichere Abdichtung zwischen

dem artesischen Aquifer und dem subartesischen Hangschutt erfolgte durch eine

1. Temperatur-Angleichsmessung vor Einbau der 5 1/2" Verrohrung. Da diese

1. Messung noch gewisse Fragen offen lies, erfolgte beim ersten Teststop nach

Einbau der 5 1/2" Rohre eine 2. Messung und nach Abschluss der Bohrarbeiten eine

3. Messung. Die Auswertung der drei Messungen bestätigte dann, dass kein Wasserfluss

über den kritischen Bereich erfolgte, Die Rohrliste und der Zementationsrapport

sind in den Beilagen 10.5 und 10.6 enthalten,


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10.6.3 5 1/2 11 Endverrohrung

Die 5 1/2 11

Endverrohrung konnte mit Rohrschuh und Anschlag bis auf 416 m eingebaut

werden. Aufgrund der dichten Zentralizerbestückung mussten die Rohre auf den

letzten 50 m ins Bohrloch geschoben werden, da die Schleiflast zu hoch wurde. Zur

besseren Einbindung des Rohrschuhs waren die ersten drei Rohre zusätzlich mit

Scratchern besetzt. Bis einschliesslich des sechsten Rohres waren die Verbindungen

zusätzlich verschweisst. Das Verschrauben der Rohre erfolgte mit optimalem

Drehmoment durch das Bohrgerät.

Die Zementation führte eine Servicefirma aus. Der Zement wurde trocken verblendet

im Silowagen angeliefert und im Premixtank vorgemischt. Es wurden 10.8 m 3 Zementbrühe

(SG 1.75 kg/I) mit 4 m3 Wasserspacer vorweg und 4.9 m 3 Nachpumpmenge

eingesetzt. Der Überschuss trat zutage.

Das später gefahrene CET zeigt weitgehend sehr guten Bond ab Rohrschuh bis ca.

170 m, darüber praktisch gar keinen mehr. Die Temperatur-Angleichsmessungen

können hierfür die Ursache sein, die genau über diesen Bereich ausgeführt wurden.

Die durch die Temperaturwechsel entstandenen wärmebedingten Materialausdehnungen

können eine Mikroringraumbildung hervorgerufen haben.

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in Beilage 10.7 und 10.8 gezeigt.

10.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung

Auf die 273 mm Verrohrung wurde ein Plattenschieber (DN 400, PN 25) montiert, der

als Absperrorgan bei ausgebautem Gestänge genutzt werden sollte. Aufgrund der

Einbaulage mit 45° Neigung hakte beim Gestängeeinbau die Rollenmeisselgarnitur im

Schiebergehäuse und die Schieberplatte wurde beschädigt. In der Zufluss-Situation

war der Schieber daher nicht mehr funktionsfähig, ersatzweise wurde der Injektionspacker

am Tubing auf ca. 5 m Teufe als Absperrorgan genutzt.

Ein Doppelbackenpreventer (9" x 3000psi) und ein Ringpreventer (7 1/16" x 2000psi)

waren im dritten Bohrabschnitt während der Kernbohrphase montiert. Der

7" Bodenflansch war dafür auf die Hilfsverrohrung gesetzt und mit einem Adapter an

die 219 mm Verrohrung geschweisst. Für die Erweiterung wurde auf eine Preventeranlage

verzichtet. Nach Einbau der 5 1/2" Verrohrung bis zum Abschluss der Bohrarbeiten

war die Preventeranlage wieder installiert, ebenfalls wieder mit Übergang auf die

5 1/2" Rohre und verschweisst mit den 219 mm Rohren. Düsenmanifold, Degasser

und Fackel waren jeweils an die Preventeranlage angeschlossen.

10.8 Bohrspülung

10.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung

Für die Bohrarbeiten wurde wie bisher eine Bentonit-CMC-Süsswasserspülung eingesetzt,

die jedoch mit einem Polymer (Alcomer 60) zusätzlich konditioniert wurde. Die

Filtratwerte und der Filterkuchen konnten dadurch bei verringertem Bentonit- und

CMC-Einsatz deutlich verbessert werden, zusätzlich wurde eine Reduktion der

Gestängereibung im Bohrloch erzielt. Die Spülungsüberwachung und -konditionierung

erfolgte durch einen Spülungsservice.


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10.8.2 Spülungsentsorgung

Die 8pülungsentsorgung geschah wie bisher durch den Transport mit 8augwagen in

die 8tapeltanks auf dem Bohrplatz 8B2, Hier wurde bei Bedarf wieder eine mobile

Zentrifuge zur Aufarbeitung eingesetzt und die Entsorgung in Kanalnetz bzw. Deponie

ermöglicht.

10.9 Bohrwerkzeuge

10.9.1 Kernkronen

Für die Kernbohrarbeiten mit 6 1/4 11

Bohrdurchmesser wurde die bereits im vertikalen

Bohrloch eingesetzte Krone weiter benutzt. Der 123 mm Kernbohrabschnitt konnte

ebenfalls mit einer Krone abgebohrt werden. Die Leistungsdaten beider Kronen sind in

der folgenden Tabelle genannt. Beide Kronen wurden jeweils mit Dreifachkernrohren

eingesetzt. Für die Kernmärsche 1 - 4 (die Orientierungskerne 83.2 - 87.9 m) und 50

(die Fangarbeit auf die Meisselrolle 417.0 - 417.4 m) gelangte eine gebrauchte

6 1/4 11 x 4" Krone mit Doppelkernrohr zum Einsatz. Für diese Einsätze können keine

repräsentativen Werte angegeben werden. Die Kernmarschliste ist in Beilage 10.10

enthalten.

Tabelle 45:

Kernkronen 8B4a1s

Grösse Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kern-

00 nummer strecke schritt gewinn Kern- marsch

10 marsch- Anzahl

länge

m h m/h % m

61/4 11 60021 BY* 238.1 324.3 0.73 99.8 5.3 45

94mm

123 mm 60334 BY 440.8 545.0 0.86 99.4 5.3 83

74mm

TOTAL 678.9 869.3 0.78 99.6 5.3 128

* mit Spüllöchern in der Lippe

Im Vergleich mit der Bohrung 8B4 zeigt sich deutlich, dass der mittlere Bohrfortschritt

durch die breitere Kronenlippe von 1.1 m/h auf 0.8 m/h zurückgegangen ist, d.h. der

Einsatz des Dreifachkernrohrs den Bohrfortschritt um rund 20% reduziert hat.

10.9.2 Meisselbohrung

10.9.2.1 306 mm und 237 mm Hammerbohrung

Die ersten beiden Abschnitte wurden jeweils mit einem Tubex-Hammer mit Meissel

und exzentrischem Räumer gebohrt. Die Bohrparameter waren 0.5 - 2 t Andruck bei

10 - 15 U/min. Als Hammer waren die Typen 80-8 bzw, 80-6 eingesetzt worden. Für

den Antrieb der Imlochhämmer und als 8pülmedium wurde Druckluft eingesetzt, die

von zwei, bzw. einem Kompressoren geliefert wurde, mit ca. 20 Nm3/min bei 14 -


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16 bar pro Kompressor. Als Hammergestänge wurde das 5 1/2" Seilkerngestänge

eingesetzt, zwischen Hammer und Gestänge war im ersten Abschnitt zusätzlich ein

Stossdämpfer eingebaut.

10.9.2.2 9 7/8" Rollenmeisselbohrung

Der Versuch, den zweiten Abschnitt als Rollenmeisselbohrung abzuteufen, musste

aufgrund der geologisch-hydrologischen Schwierigkeiten aufgegeben werden. Eingesetzt

worden war ein 9 7/8" Rollenmeissel mit Bit-Stabilisator, 6" Schwerstange,

Stringstabilisator (nur anfangs) und weite rn 5 Stück 6" Schwerstangen. Mit der

Schwerspülung konnte ein Fortschritt von 2 mlh erreicht werden. Das Weiterbohren

unter Wasserzufluss erfolgte zeitweise mit 6 m/h.

10.9.3 Erweiteru ngswerkzeuge

Eine Bohrlocherweiterung wurde nur für den Einbau der 5 1/2" Rohre erforderlich.

Dazu benutzte man den bereits vorhanden Körper mit einem neuen diamantbesetzten

Erweiterungselement, das von 6 1/4" auf 7 5/8" aufweitete. Als Pilot wurde wiederum

ein 6 1/4" Rollenmeissel eingesetzt.

10.10 Bohrlochverlauf

Der gewünschte Bohrlochverlauf konnte mit aussergewöhnlich guter Genauigkeit

eingehalten werden. Die 6 1/4" Kerngarnitur baute zwar geringfügig Neigung ab, aber

ein Korrigieren war nicht erforderlich. Mit der 4 1/2" Kerngarnitur konnte die Neigung

wieder aufgebaut und nach Umstabilisieren dann gehalten werden. Eine Richtungskorrektur

war nicht erforderlich.

Der Durchstosspunkt der Bohrungsachse durch die Ebene auf Kote 340 m ist nur um

rund 8 m vom geplanten Zielpunkt entfernt.

In Beilagen 10.13 und 10.14 sind die Vertikal- und Horizontalprojektion der Bohrung

und die Verlaufsdaten enthalten

10.11 Zeitaufteilung

Ziemlich genau die Hälfte der Gesamtzeit der Bohrung SB4aJs wurde von den wissenschaftlichen

Mess- und Testarbeiten in Anspruch genommen. Eine Darstellung der

Zeitverteilung auf die unterschiedlichen Arbeitsschritte ist in Beilage 10.15 gezeigt.


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11 AUFSICHTSKOMMISSION UND BERICHTERSTATTUNG

11.1 Regelung der Aufsicht

Als Aufsichtsbehörden wurden mit der Bundesratsbewilligung vom 31. August 1988

bezeichnet:

• Bundesamt für Energiewirtschaft (BEW), vertreten durch die Hauptabteilung für

die Sicherheit der Kernanlagen (HSK) für die Beurteilung der Sicherheit eines

allfälligen Endlagers,

• Bundesamt für Umweltschutz (BUS, heute BUWAL) für die Einhaltung der auferlegten

Gewässer- und Immisionsschutzvorschriften.

Vorbehalten blieben die Befugnisse der Aufsichtsbehörden gemäss Artikel 19 der

Verordnung über vorbereitende Handlungen, sowie die Befugnisse der kantonalen und

kommunalen Aufsichtsbehörden.

Zur Koordination und Sicherstellung der gegenseitigen Information bildeten Vertreter

der Aufsichtsbehörden des Bundes und der Kantone Obwalden und Nidwalden eine

Aufsichtskommission. Ihre Leitung und Sekretariat oblagen der HSK.

11.1.1 Zusammensetzung der Aufsichtskommission Wellenberg

Diese gemäss der Bundesbewilligung gebildete Aufsichtskommission setzte sich

zusammen aus höchstens vier Vertretern des BEW und BUS/BUWAL, einem der KNE,

dreien des Kantons Nidwalden und einem aus dem Kanton Obwalden, wobei die

Kantone auch Vertreter der Gemeinden oder Talschaften benennen durften. Zur

Unterstützung konnten weitere Experten hinzugezogen werden. Die Aufsichtsbefugnisse

standen nicht der Aufsichtskommission als solcher zu, sondern den einzelnen

Aufsichtsbehörden nach Massgabe der für sie geltenden Rechtsvorschriften.

11.1.2 Tätigkeit der Aufsichtsbehörden

Neben der Berichterstattung zuhanden der Bundesbehörden umfasste die Tätigkeit

der Aufsichtskommission die Genehmigung von Arbeitsprogrammen und allfälligen

Programmänderungen, die Beaufsichtigung der Bohrungen durch Besuche und

Besprechungen und die Abnahme der Bauarbeiten bei Erstellung und Rekultivierung

der Bohrplätze.

11.2 Berichterstattung

Die Berichterstattung über den Stand der Arbeiten erfolgte auf den regelmässig stattfindenden

Aufsichtskommissionssitzungen, bei denen durch Nagra-Vertreter über den

aktuellen Stand berichtet und zu allfälligen Fragen Stellung genommen wurde.


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11.2.1 Zwischenberichte

Zuhanden der Aufsichtskommission wurden ebenfalls die halbjährlichen Zwischenberichte

durch die Nagra erstellt, die folgende Zeiträume umfassten:

Tabelle 46:

Zwischenberichte Wellenberg

Zwischenbericht von bis

NZB WLB 90-01 31.05.1990

NZB WLB 90-02 01.06.1990 17.11.1990

NZB WLB 91-01 18.11.1990 31.05.1991

NZB WLB 91-02 01.06.1991 15.11.1991

NZB WLB 92-01 16.11.1991 31.05.1992

NZB WLB 92-02 01.06.1992 15.11.1992

NZB WLB 93-01 16.11.1992 31.05.1993

NZB WLB 95-01 01.06.1995 30.04.1995

NZB WLB 95-02 01.05.1995 21.11.1995

11.2.2 14-Tage-Berichte

Auf Wunsch der Gemeinde Wolfenschiessen wurden ab 20. Juni 1990 alle 14 Tage

erscheinende Kurzberichte über den Stand der Arbeiten an die Gemeinde und betroffene

kantonale Behörden versandt, solange die Feldarbeiten ausgeführt wurden.

11.2.3 Schlussbericht und weitere technische Berichte

Weitere Informationen zu den jeweiligen Fachgebieten wurden sowohl in internen

Berichten als auch in Nagra Technischen Berichten (NTB), insbesondere in den jeweiligen

Schlussberichten zur Geologie und zu hydraulischen Testen, zusammengefasst

und dokumentieren die wissenschaftlichen Ergebnisse dieser Bohrungen.

11.2.4 Orientierung der Gemeindebehörden und der Bevölkerung

Neben den oben genannten 14-Tage-Berichten fanden eine Reihe von Informationsveranstaltungen

auf den Bohrplätzen und in den Gemeinden für die Behörden und die

ansässige Bevölkerung statt. Für interessierte Besuchergruppen wurden eine Vielzahl

von Führungen durchgeführt.

In den Nagra Publikationen "Nagra Aktuell" bzw. "Nagra Report" und "Nagra Informiert"

sowie durch Pressemitteilungen wurden die Arbeiten ebenfalls dargestellt.

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