Bohrungen2019-08-07T09:48:58+00:00

Alles zur Forschungsbohrung „Silberberg“

Im Rah­men der Bohr­ar­bei­ten wird zuerst eine ver­ti­ka­le Vor-Boh­rung im klas­si­schen Rota­ry­ver­fah­ren bis zum ers­ten Durch­stoß­punkt der “Roten Kamm” Stö­rung in ca. 2 km Tie­fe gebohrt. Im Anschluss danach wird vom sel­ben Bohr­platz die fünf Kilo­me­ter lan­ge und bis zu 90 Grad Nei­gung abge­lenk­te Haupt-Boh­rung in nord­öst­li­cher Rich­tung im Schnee­ber­ger Gra­nit bis zum zwei­ten Durch­stoss­punkt am “Koten Kamm” in ca. 4,5 km Ver­ti­kal­teu­fe mit moderns­ten Bohr­ver­fah­ren und rich­tungs­steu­er­ba­ren Bohr­ge­rä­ten abge­teuft wer­den. Die dafür ein­ge­setz­te Bohr­an­la­ge wird die unter­schied­lichs­ten heu­te in der Indus­trie ver­füg­ba­ren Bohr­ver­fah­ren anwen­den und die­se im Hin­blick auf deren Eig­nung im Gra­nit ver­glei­chen kön­nen.  Luft­bild vom zukünf­ti­gen Bohr­platz nach Süden in Rich­tung Schnee­berg und Bad Schle­ma.

Bohrprogramm

Video: 360° Pan­ora­ma­sicht vom Bohr­platz mit Start in west­li­cher Rich­tung

Der Bohr­stand­ort an der ehe­ma­li­gen Poli­zei­schu­le ist aus wis­sen­schaft­li­cher Sicht der ein­zig geeig­ne­te, den Roten Kamm in der geo­lo­gi­schen Abfol­ge sowohl mit einer Ver­ti­kalboh­rung in 2 km als auch mit einer Ablenk­boh­rung in 4 km Tie­fe zu errei­chen. Das Grund­stück mit dem Bohr­an­satz­punkt liegt auf dem Gelän­de einer ehe­ma­li­gen Poli­zei­schu­le in Bad Schle­ma, OT Wild­bach, direkt an der Schnee­ber­ger Stra­ße (K 9109) und befin­det sich im Eigen­tum des Frei­staa­tes Sach­sen.

Das Ziel des GIGS-Pro­jekts ist die zwei­ma­li­ge Dur­ch­ör­te­rung der „Roten Kamm“ Stö­rung und die damit ver­bun­de­ne Beschaf­fung von wis­sen­schaft­li­chen Erkennt­nis­sen aus Kern­ge­winn, geo­phy­si­ka­li­sche Bohr­loch­mes­sun­gen und För­der­tes­ten. Als Grund­la­ge dafür dien­te das geo­lo­gi­sche Vor­pro­fil des LfULG für den Stand­ort Bad Schlema/Polizeischule sowie die vor­läu­fi­ge Bohr­pfad­aus­le­gung.

StandrohrbohrungIm Rah­men der Bohr­platz­bau­ar­bei­ten wird ein 762 Mil­li­me­ter (30 Zoll) Stand­rohr mit ca. 20 Mil­li­me­ter Wand­stär­ke im Tro­cken­bohr­ver­fah­ren auf eine Tie­fe von 20 Meter ein­ge­bracht. Danach wird es ver­ti­kal mit einer maxi­mal zuläs­si­gen Ablen­kung von 1° über die gesam­te Län­ge bis zuta­ge zemen­tiert. Zusätz­lich wird in cir­ca acht Meter Ent­fer­nung ein 406 Mil­li­me­ter (16 Zoll) Stand­rohr auf die­sel­be Teu­fe eben­falls im Tro­cken­bohr­ver­fah­ren ein­ge­bracht. Die­ses Stand­rohr dient als alter­na­ti­ver Ansatz­punkt für eine ver­ti­ka­le Pilot­boh­rung zu Moni­to­ring­zwe­cken. Die Bohr­an­la­ge kann im auf­ge­bau­ten Zustand im Bedarfs­fall von einem zum ande­ren Stand­rohr hydrau­lisch ver­scho­ben wer­den, ohne dass die Antriebs- und Spü­lungs­ein­hei­ten mit­ver­scho­ben wer­den müs­sen.

Die Bohr­an­la­ge bohrt die­se Sek­ti­on im 610 Mil­li­me­ter Kali­ber (24 Zoll) mit 3-Rol­len-Insert­meis­sel und 297 Mil­li­me­ter (11 Zoll) Bohr­gar­ni­tur im Rota­ry­ver­fah­ren mit regel­mä­ßi­gen Bohr­loch­kon­troll­mes­sun­gen. Gege­be­nen­falls kommt es zu Rich­tungs­kor­rek­tu­ren in die Ver­ti­ka­le die­ser ers­ten Bohr­loch­sek­ti­on bis zur Absetz­teu­fe der 473 Mil­li­me­ter (18,63 Zoll) Anker­rohr­tour bei cir­ca 800 Meter unter Gelän­de. Die­se Rohr­tour wird mit Gestän­ge bis zu Tage zemen­tiert. Es fol­gen nach der Zemen­ter­här­tung die Mon­ta­ge eines Boden­flansch der Druck­stu­fe 103,5 Mega­pas­cal (15.000 psi) zur Auf­nah­me der Absetz­flan­sche für die Auf­nah­me von wei­te­ren tech­ni­schen Rohr­tou­ren und der “Blo­wout” Pre­ven­ter­ein­heit.

Für die dane­ben lie­gen­de und klei­ner dimen­sio­nier­te Pilot­boh­rung wird die­se Bohr­sek­ti­on im Kali­ber 311 Mil­li­me­ter (12 ¼ Zoll) und 203 Mil­li­me­ter (8 Zoll) Gar­ni­tur bis zur sel­ben Absetz­teu­fe der 245 Mil­li­me­ter (9,63 Zoll) Anker­rohr­tour gebohrt. Der auf­zu­schwei­ßen­de Boden­flansch auf die­se Rohr­tour ent­spricht der Druck­stu­fe 34,5 Mega­pas­cal (5.000 psi).


Die nach­fol­gen­den Bohr­loch­sek­tio­nen in den Schie­fern und zum größ­ten Teil auch im Gra­nit wer­den im Rota­ry­ver­fah­ren her­ge­stellt. Hier­zu wer­den richt­bohr­tech­ni­sche Steu­er­werk­zeu­ge (Rota­ry Steera­ble Sys­te­me, RSS) für das Bohr­loch­ka­li­ber 445 Mil­li­me­ter (17,5 Zoll), 311 Mil­li­me­ter (12 ¼ Zoll) und 248 Mil­li­me­ter (9 ¾ Zoll) genutzt. Sie wer­den mit tech­ni­schen Rohr­tou­ren ent­we­der bis über Tage oder als Liner mit Hän­ger ver­rohrt und zemen­tiert. Ein­zel­ne Kern­mär­sche wer­den nach Vor­ga­be der Geo­lo­gie mit 152 Mil­li­me­ter (6 Zoll) Kern­kro­nen an den kon­jun­gier­ten Stö­run­gen ein­ge­plant. Die jewei­li­gen Kern­stre­cken wer­den sich zwi­schen 18 Meter und 50 Meter bewe­gen und wer­den im Anschluss mit Rota­ry Bohr­gar­ni­tu­ren auf den Nomi­nalbohr­durch­mes­ser erwei­tert. In die­sen Sek­tio­nen wer­den auch inno­va­ti­ve und neue am Markt ver­füg­ba­re Bohr­werk­zeu­ge, wie z.B. Bohr­häm­mer zu Test­zwe­cken ein­ge­setzt wer­den.

Kurz vor Errei­chen des zwei­ten Durch­stoß­punk­tes an der Stö­rungs­zo­ne des “Roten Kamm” wird die Bohr­loch­nei­gung im 216 Mil­li­me­ter (8,5 Zoll) Kali­ber unter Bei­be­hal­tung der bis dann erreich­ten nord­öst­li­chen Bohr­loch­rich­tung von 45° Nord in die Hori­zon­ta­le auf­ge­baut. Die­ser Bohr­fort­gang wird eben­falls mit richt­bohr­tech­ni­schen Steu­er­werk­zeu­gen ein­ge­lei­tet und im Bereich des Roten Kamms mit Kern­bohr­gar­ni­tu­ren mit 152 Mil­li­me­ter (6 Zoll) Kern­kro­nen gebohrt.

Zur siche­ren Her­stel­lung der Boh­rung wer­den neben den klas­si­schen geo­phy­si­ka­li­schen Bohr­loch­mes­sun­gen vor jedem Ver­roh­ren am Kabel auch ein Vier-Arm Kali­ber im offe­nen Bohr­loch, sowie ein Zement­bond (CBL) und Tem­pe­ra­tur Log nach erfolg­ter Zemen­ta­ti­on zur Bestim­mung der Zemen­ta­ti­ons­gü­te und des Zement­kop­fes gefah­ren. Wäh­rend der Bohr­ar­bei­ten erfas­sen Mea­su­rement-while-Dril­ling (MWD) Sys­te­me kon­ti­nu­ier­lich die räum­li­chen Koor­di­na­ten der Boh­rung, die zusam­men­ge­fasst am Ende den gesam­ten Bohr­loch­ver­lauf sowie die Koor­di­na­ten ihres End­punk­tes mit einer bestimm­ten Zutreff­wahr­schein­lich­keit dar­stel­len. Bei Diver­gen­zen unter die­sen magne­ti­schen MWD-Mes­sun­gen wird am Ende der Boh­rung eine abschlie­ßen­de Krei­sel­kom­pass End­ver­mes­sung durch­ge­führt.

Für die Bohr­ar­bei­ten soll eine Die­sel-elek­tri­sche Tief­bohr­an­la­ge mit cir­ca 4.000 Kilo­watt Ein­gangs­leis­tung und optio­na­lem Die­sel­an­trieb, aus­ge­stat­tet mit bis zu drei 1.000 Kilo­watt-Die­sel­ge­ne­ra­to­ren, Top­dri­ve, hydrau­li­scher Ver­schrau­b­ein­rich­tung, Triplex-Kol­ben­spül­pum­pen mit einer maxi­ma­len Pump­leis­tung von 4500 l/min und 350 bar Maxi­mal­druck und einem Hebe­werk mit bis zu 400 Ton­nen Haken­re­gel­last zum Ein­satz kom­men. Die Anla­ge wird mit einer voll aus­ge­stat­te­ten Spü­lungs­auf­be­rei­tungs­an­la­ge und ca. 150 Kubik­me­ter Spü­lungs­um­lauf­vo­lu­men aus­ge­stat­tet sein. Sie wird in der Lage sein, die unter­schied­lichs­ten Bohr­ver­fah­ren zur Anwen­dung zu brin­gen. Dar­un­ter fal­len das klas­si­sche Rota­ry­boh­ren, Kern­bohr­ar­bei­ten und hydrau­li­sches Ham­mer­boh­ren mit Spü­lung.

In den ver­ti­ka­len Sek­tio­nen des Schie­fer-Deck­ge­bir­ges sowie in den Ablenk­stre­cken im Gra­nit wer­den moder­ne Ver­ti­kalbohr­sys­te­me und richt­bohr­tech­ni­sche Steu­er­werk­zeu­ge, Unter­ta­ge-Spü­lungs­mo­to­re und hydrau­li­sche Bohr­häm­mer mit Mea­su­rement-while-Dril­ling (MWD) Mess­sys­te­men wäh­rend des Boh­rens  zum Ein­satz kom­men. Die für die Bohr­ar­bei­ten vor­ge­se­he­nen Bohr­mei­ßel wer­den sich in ers­ter Linie auf die vor­herr­schen­den geo­lo­gi­schen Ver­hält­nis­se und dafür aus­ge­rich­te­ten Bohr­pa­ra­me­ter aus­rich­ten. Geplant sind klas­si­sche drei Rol­len-Insert­mei­ßel (IADC Klas­se fünf und höher) sowie mit Poly­kris­tal­li­nen Dia­man­ten (PCD) besetz­te Rol­len und Kom­pakt­mei­ßel sowie für das Ham­mer­boh­ren die klas­si­schen Wolf­ram­kar­bid Ham­mer­mei­ßel.

Zur Ver­schleiss­min­de­rung an den Bohr­werk­zeu­gen, Bohr­stan­gen und Gar­ni­tu­ren wer­den Wolf­ram­ka­bid- und Hart­me­tall­le­gie­run­gen sowie PCD Besatz an den expo­nier­ten Kon­takt­stel­len mit den abra­si­ven Gra­nit vor­ge­se­hen.

Die Boh­rung wird mit einem Dop­pel­pre­venter­sys­tem, wie für Öl & Gas­boh­run­gen üblich, gesi­chert. Die­se sind grund­sätz­lich in der Aus­füh­rung eines Dop­pel­ba­cken-Pre­ven­ters und eines Balg-Pre­ven­ters in der Druck­stu­fe 5.000 psi bis zu einer Bohr­teu­fe von cir­ca 2.000 Meter und 10.000 psi für die tie­fe­ren Sek­tio­nen vor­zu­se­hen.

Wäh­rend der gesam­ten Bohr­ar­bei­ten sowie der nach­fol­gen­den Pro­duk­ti­ons­tests wer­den Gas­spür­ge­rä­te und ein radio­lo­gi­sches Moni­to­ring-Früh­warn­sys­tem zur Über­wa­chung an der Bohr­lo­ka­ti­on instal­liert. Die Sys­te­me wer­den kon­ti­nu­ier­lich mes­sen und mit akus­ti­schen sowie visu­el­len Alarm-Sys­te­men auf der Loka­ti­on und via Inter­net mit dem Pro­jekt­bü­ro in Ver­bin­dung ste­hen.

Wäh­rend der Bohr­ar­bei­ten wird eine Spü­lungs­mess­fir­ma rund um die Uhr die geo­lo­gi­sche Betreu­ung der Boh­rung sowie der Gas­warn­sys­te­me sicher­stel­len.

Mit den Bohr­ar­bei­ten ggf. zu Tage gebrach­te natür­li­che radio­ak­ti­ve Mate­ria­li­en wer­den mit­tels Gei­ger-Mül­ler-Zähl­roh­ren in der Spü­lungs­rin­ne und an dis­kre­ten Posi­tio­nen am Bohr­platz sowie in der Schlamm­gru­be kon­ti­nu­ier­lich gemes­sen. Sämt­li­che abge­schlos­se­nen Räu­me oder Lager­räu­me wer­den regel­mä­ßig auf radio­ak­ti­ve Strah­lung über­wacht.

Als Bohr­spü­lung ist eine Frisch­was­ser-Ben­to­nit-Bohr­spü­lung vor­ge­se­hen. Als Beschwe­rungs­ma­te­ri­al wer­den Koch­salz (NaCl) oder Baryt und als Ver­lust­be­kämp­fungs­ma­te­ri­al Krei­de sowie Muschel­schrot vor­ge­hal­ten. Als pH-Regu­la­tor zur Regu­lie­rung der Fil­trat­ei­gen­schaf­ten sind Natri­um Hydro­xyd (NaOH) und Soda vor­ge­se­hen. Zur Ver­bes­se­rung der Fließ­ei­gen­schaf­ten kön­nen Ver­flüs­si­ger wie Ligno­sul­fo­na­te oder Tan­ni­ne ein­ge­setzt wer­den. Der Ein­satz von Ölen oder Ölemul­sio­nen ist nicht vor­ge­se­hen. Beim Auf­tre­ten von hohen Dreh­mo­men­ten und Schleif­las­ten in den Ablenk­stre­cken kön­nen der Spü­lung Rei­bungs­min­de­rer in klei­nen Men­gen zuge­ge­ben wer­den.

Zur Über­wa­chung des Bohr­loch­aus­trags wird an der Bohr­lo­ka­ti­on ein umfang­rei­ches radio­lo­gi­sches Moni­to­ring­sys­tem rund um die Uhr zum Ein­satz kom­men um einen etwai­gen Zutritt von radio­ak­ti­ven Stof­fen recht­zei­tig zu erken­nen und eine kor­rek­te Ent­sor­gung sicher zu stel­len.

Für die Anker­rohr- und tech­ni­schen Rohr­tou­ren sind fol­gen­de Mate­ri­al­gü­ten vor­läu­fig geplant:

Dimen­si­on Güte Mate­ri­al Ver­bin­der RS Teu­fe
Anker­rohr 18,63 Inch
(473 Mil­li­me­ter)
87,50 lbs/ft K50 API 800 Meter
Techn. Tour 13,38 Inch
(346 Mil­li­me­ter)
61,00 lbs/ft L80 API 2.400 Meter
Techn. Tour 9,63 Inch
(245 Mil­li­me­ter)
43,50 lbs/ft L80 Hydrill 3.600 Meter
Pro­duk­ti­ons­tour 7 Inch
(178 Mil­li­me­ter)
20,00 lbs/ft P110 Hydrill 4.200 Meterer

Die Roh­re wer­den mit klas­si­schen API-Tief­bohr­ze­men­ten ent­we­der mit Gestän­ge und Pack­off oder mit Stop­fen zemen­tiert. Als Abbin­de­ver­zö­ge­rer wer­den Koch­salz (NaCl) und zur Ver­hin­de­rung von Zement­ver­lus­ten in die For­ma­ti­on Glas­fa­ser­frak­tio­nen zuge­ge­ben. Die Dich­te der Schläm­me wird sich im Bereich 1,7 bis 1,85 Kilo­gramm pro Liter bewe­gen. Die­se kann ggf. mit Zusät­zen von iner­ten Frak­tio­nen von Leicht­ge­wicht­fül­lern, wie Gum­mi-, Glas- oder Acryl­ku­geln, noch wei­ter redu­ziert wer­den. Ansons­ten sind kei­ne wei­te­ren Zement­ad­di­ti­ve vor­ge­se­hen. Hoch­tem­pe­ra­tur­ze­men­te sind in die­sen Teu­fen­be­rei­chen noch nicht erfor­der­lich.

Die Boh­rung wird mit einer bis nach ober Tage geführ­ten und zemen­tier­ten Pro­duk­ti­ons­rohr­tour aus­ge­stat­tet sein.

Der Bohr­loch­kopf wird ober Tage auf den letz­ten Casing­hän­gerlansch auf­ge­setzt und hat die Min­dest-Druck­stu­fe von 34,5 Mega­pas­cal (5.000 psi). Er besteht aus einem Tubing­han­ger Dop­pel­flansch, 2 Stück Voll­ab­sperr­ven­ti­le, E-Kreuz Dop­pel­flansch, Instru­men­ten­flansch und E-Kreuz­kap­pe mit Anschlag­muf­fe für eine Druck­schleu­se. Der Kopf schließt mit einer Blind­kap­pe und Mano­me­ter ab.