D5 Bohren und Bohren von Bohrlöchern

Thema

Bohrlochmessungen sind die einzigen direkten Informationsquellen über den Untergrund in Tiefen von mehreren zehn bis zu mehreren tausend Metern. Gesteinskerne, die beim Bohren gewonnen werden, ermöglichen die direkte Messung der petrophysikalischen, mineralogischen, strukturellen und geochemischen Eigenschaften des geförderten Gesteins an seinem ursprünglichen Standort. Bohrlochmessungen hingegen sind kontinuierliche Messungen entlang der gesamten Bohrlochlänge, ohne dass Kerne entnommen werden müssen. Diese Messungen erfolgen mit Sonden, die an einem Kabel im Bohrloch befestigt sind. Die Schallmessung erfasst die Laufzeit von Ultraschallwellen (Kompressions- und Scherwellen) zwischen einem Sender und einem Empfänger, die in unterschiedlichen Abständen im Bohrloch angeordnet sind. Diese Messungen liefern ein kontinuierliches Profil der Geschwindigkeit von Kompressions- und Scherwellen entlang der gesamten Bohrlochlänge. Die Dichtemessung nutzt eine Gammastrahlenquelle, um die Dichte der durchbohrten Gesteinsformation direkt zu messen, während die natürliche Gammastrahlenmessung die natürliche Radioaktivität des in derselben Formation vorhandenen Urans, Thoriums und Kaliums erfasst. Dieses natürliche Gammastrahlenlog wird am häufigsten verwendet, um Ton, der eine hohe natürliche Radioaktivität abgibt, von Sandstein oder Kalkstein zu unterscheiden, die deutlich weniger emittieren.

Das Widerstandslog hingegen dient dazu, eine wassergesättigte Formation, die Strom gut leitet und daher einen niedrigen spezifischen Widerstand aufweist, von einer Formation mit Kohlenwasserstoffen oder trockenem Gestein zu unterscheiden, die Strom schlecht leitet und daher einen hohen spezifischen Widerstand aufweist.

Die Temperatur im Bohrloch und der Wärmefluss durch das Gestein sind grundlegend für das Verständnis des Untergrunds: Das entlang der Bohrtiefe gemessene Temperaturprofil ermöglicht die Berechnung des lokalen geothermischen Gradienten. Dieser geothermische Gradient, kombiniert mit der Wärmeleitfähigkeit des durchbohrten Gesteins, die später im Labor an den gewonnenen Bohrkernen gemessen wird, erlaubt die Berechnung des Wärmeflusses, der an diesem Punkt aus dem Erdinneren aufsteigt: Je höher die Wärmeleitfähigkeit des Gesteins und je steiler der Temperaturgradient mit der Tiefe ist, desto größer ist dieser Wärmefluss.

Die tiefsten jemals durchgeführten wissenschaftlichen Bohrungen, wie beispielsweise eine, die in Deutschland eine Tiefe von neun Kilometern erreichte, eine weitere, die direkt über der San-Andreas-Verwerfung gebohrt wurde, und internationale Bohrprogramme auf dem Meeresboden, haben unerwartete Eigenschaften des tiefen Untergrunds offenbart: Porendrücke, die viel höher sind als erwartet, Flüssigkeiten, die in viel größeren Tiefen vorhanden sind als angenommen, und Temperaturen, die viel höher sind als in den Modellen vorhergesagt. Dies bestätigt den einzigartigen Wert von Bohr- und Messbrunnen als direkte Informationsquelle, mit der diese Beschreibung begann.

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