Datum
08.02.2021
Themenbereiche
Anpassung an den Klimawandel
Nachhaltige Energiesysteme
Naturrisiken
Regionen
Georgien
Armenien
Projekte
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KIT-1

DAMAST: Bohrungen und Bohrlochvermessung (Logging)

Die Feldarbeiten von August bis Ende Oktober 2020 umfassten die Erstellung von Bohrungen im Staudammbereich, Messungen zur Spannungsanalyse, die Installation von Seismometern zur Erfassung der tektonischen und induzierten Seismizität, Feldkampagnen zur regionalen Deformationserfassung und vieles mehr.

Am Standort des Enguri-Damms wurden die Bohrungen KIT-1 (Endtiefe 229 m), KIT-2 (Endtiefe 307 m), KIT-3 (25 m), KIT-4 (70 m) und Shtolna (ca. 20 m) niedergebracht. Die Bohrlöcher KIT-1, KIT-2 und KIT-4 wurden vollständig gekernt. Dies ergibt insgesamt mehr als 600 m Bohrkerne, die auf dem Gelände gelagert werden (Vielen Dank an die Eigentümer des Hotels Enguri). Mit der Bohrung KIT-1 wurde die "Zweigstörung" des Enguri-Systems erfolgreich erbohrt. Damit konnte ein wesentliches Ziel zur Bestimmung des Störungsverlaufs am Enguri-Staudamm erreicht werden. Die Kerne innerhalb der Störungszone sind deutlich gebrochen, während aus flacheren und tieferen Abschnitten eher intakte Kerne gewonnen werden konnten.

Schematischer Querschnitt
Schematischer Querschnitt des rechten Ufers des Enguri-Flusses mit der Bohrung KIT-1 (blauer Balken), die eine Störungszone (roter Balken) in ca. 140 m Tiefe durchquert. © Röckel

Die strukturelle Analyse der Bohrkerne im Feld konnte im Oktober 2020 für Bohrung KIT-1 abgeschlossen werden.

Strukturelle Analyse der Bohrkerne
© Röckel

Das Bohren der Bohrlöcher Shtolna, KIT-2 und Kit-4 verlief weitgehend reibungslos. Bei KIT-1 und KIT-3 kam es jedoch zu erheblichen Bohrproblemen (siehe unten), die hauptsächlich auf den Verlust von Bohrspülung aufgrund der Lage des Bohrlochs am Hang des Enguri-Flusses zurückzuführen waren, was auch erwartet wurde. Dies war eine Herausforderung für die Bohrmannschaften, die dort besonderen Einsatz zeigen mussten. 

Zu den eingesetzten Messgeräten gehört ein akustischer Bohrloch-Televiewer. Die Televiewer-Aufzeichnungen konnten in den Bohrlöchern KIT-1, KIT-2 und Shtolna und einigen anderen flacheren Bohrlöchern, die sich am Enguri-Staudamm befinden, in den mit Wasser gefüllten Abschnitten durchgeführt werden. Mit den Televiewer-Aufzeichnungen können sowohl Klüfte und andere Strukturen an der Bohrlochwand und insbesondere spannungsinduzierte Merkmale wie Bohrlochausbrüche und bohrungsinduzierte Risse erfasst werden. Diese sind die Grundlage für die Bestimmung der Spannungsorientierung. Die Bohrung KIT-2 konnte mit dem akustischen Televiewer über den gesamten Tiefenbereich aufgezeichnet werden, die Bohrung KIT-1 in den Tiefenintervallen von 112 - 143 und 160 - 209 m.

Abgewickelte Televiewer-Ansichten
Abgewickelte Televiewer-Ansichten (links Amplituden, rechts Laufzeit) sowie 3D Bohrlochansicht aus einem Tiefenintervall der KIT-2. © DAMAST / Karlsruher Institut für Technologie – Institut für Angewandte Geowissenschaften

Feldarbeit ist spannend und anspruchsvoll. Hier geben wir auch einige Eindrücke von Problemen, die wir erfolgreich bewältigen konnten:

KIT-1 war eine schwer zu bohrende Kernbohrung, weil sie eine Störungszone kreuzt. Manchmal war es schwierig, die Bohrkerne aus dem Kernfänger zu entnehmen, aber trotzdem konnten die Bohrer am Ende die volle Länge der Bohrkerne liefern.

KIT-1 war auch für Bohrlochmessungen und den Einbau des Seismometers problematisch: Zum Zeitpunkt der Messungen zeigten die orientierte Vierarm-Caliper-Sonde und das Televiewer-Tool, dass das Bohrloch KIT-1 nur bis 146 m für die Logging-Tools zugänglich war. Darunter war das Bohrloch aufgrund des Nachfalls der Störungszone blockiert sobald sich kein Bohrgestänge in der Bohrung befand. Um die Schwierigkeit mit der Störungszone zu überwinden, wurde das Bohrgestänge wieder in das Bohrloch eingesetzt und wir durchquerten die Störungszone innerhalb des Bohrgestänges. Darunter war das Bohrloch wieder frei und so konnte der Televiewer unterhalb des Bohrstrangs von 160 m bis 212 m eingesetzt werden.