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Technischer Bericht NTB 99-12
Sondierbohrung Benken Bohrtechnik, Bau- und Umweltaspekte
Das Ziel der Sondierbohrung Benken war, die Eigenschaften des Opalinustons und seiner benachbarten Schichten (Rahmengesteine) abzuklären und die seismischen Daten mit diesen Ergebnissen zu korrelieren.
Nach einem mehrjährigen Bewilligungsverfahren konnte im April 1998 mit der Erschliessung und dem Bau des Bohrplatzes begonnen werden. Die schlechten Baugrundverhältnisse erzwangen dabei eine zusätzliche Pfählung des Bohrgerätefundaments sowie das Setzen einer Hilfsstandrohrtour bis 30 m Tiefe.
Die Bohrarbeiten wurden am 3. September 1998 aufgenommen und dauerten, zusammen mit den in der Bohrung ausgeführten wissenschaftlichen Untersuchungen, bis zum 12. Mai 1999. Mit einer Endtiefe von 1'007.0 m durchteufte die Bohrung 983.3 m neo- und mesozoische Sedimentgesteine und 23.7 m Gneise des kristallinen Grundgebirges.
Mit Ausnahme des Antreffens eines Salzlagerhorizontes und des kristallinen Grundgebirges im untersten Teil der Bohrung konnte die geologische Prognose durch die Bohrungsresultate weitgehend bestätigt werden.
Die Bohrung wurde als kombinierte Meissel- und Kernbohrung ausgeführt, wobei die obersten 394.8 m gemeisselt und die übrige Strecke unter Verwendung der Seilkernbohrtechnik lückenlos gekernt wurde. Als Bohrgerät kam eine hydraulische Kraftdrehkopfanlage des Typs Wirth B5-R zum Einsatz.
Über die Kernstrecken wurden nahezu ausschliesslich Dreifachkernrohre mit Kunststoffinnenrohrlinern verwendet, der Gesamtkerngewinn lag bei knapp 99 %. Der Haupt-Kernbohrdurchmesser sowie der Enddurchmesser der Bohrung betrugen 6 1/4" (158.8 mm).
Insgesamt wurden vier permanente Verrohrungen in der Bohrung gesetzt und mit Ausnahme der Ankerverrohrung jeweils bis zutage zementiert. Auf das Absetzen einer weiteren Reserverohrtour konnte verzichtet werden.
Der obere Bohrlochabschnitt bis zur Basis der Malmkalke sowie der Obere und Mittlere Muschelkalk wurden mit einer Ton-Süsswasserspülung erbohrt. Dabei wurde die Bohrstrecke bis zum Setzen der Ankerverrohrung durch ungünstige geohydraulische Formationseigenschaften geprägt.
Den Opalinuston und seine angrenzenden Formationen erbohrte man unter Verwendung einer Natrium-Silikatspülung, welche erstmalig im Rahmen einer derartigen Sondierbohrung eingesetzt wurde. Trotz ihrer ausgezeichneten Inhibierungswirkung hinsichtlich des Quellens von frischwasserempfindlichen Tonformationen traten Stabilitäts- und Kaliberprobleme auf. Grund dafür waren die zeit- und verfahrensintensiven hydraulischen Bohrlochtests mit teilweise mehrmaligem Spülungsaustausch. Die nicht einfache Bohrlochsituation führte verschiedentlich auch zu längerdauernden Fangarbeiten.
Neben den beiden Bohrspülungstypen Ton-Süsswasser und Natrium-Silikat wurde ab dem Erbohren des Salzlagers zusätzlich eine gesättigte Salzwasserspülung erforderlich, nachdem eine Stabilisierung der Salzzone durch Zementationen keinen Erfolg gebracht hatte.
Nach Erreichen der Endteufe von 1'007.0 m und dem Abschluss der aktiven Bohrlochuntersuchungen wurde die Bohrung bis 827.7 m mit Zement rückverfüllt.
Mit der Perforation der Endverrohrung und dem Vorbereiten der Bohrung zur Aufnahme eines Langzeitbeobachtungssystems waren die Arbeiten nach 250 Arbeitstagen ab Spud-in mit durchgehendem 24-Stundenbetrieb abgeschlossen. Gesamthaft betrug davon der Zeitaufwand für wissenschaftliche Bohrlochuntersuchungsarbeiten rund 44 %, jener für bohrtechnische Arbeiten 56 %.
Nach dem Abzug der Bohrgerätschaften wurde ein System zur Langzeitbeobachtung der Tiefengrundwässer in der Bohrung installiert und das Bohrplatzgelände zum Teil rekultiviert.