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Technical Report NTB 87-17
Interpretation of hydraulic testing in the sediments of the Riniken borehole
Die Resultate des in der Bohrung Riniken ausgeführten hydraulischen Versuchsprogramms werden in Form einer Zusammenfassung der Auswertungen der hydraulischen Durchlässigkeit, des Formationswasserdruckes und der äquivalenten Süsswasser-Druckspiegelhöhe präsentiert. In 22 Abschnitten in Perm-, Trias- und Jurasedimenten wurden hydraulische Versuche ausgeführt. Die Bohrung wurde bis 1800.5 m abgeteuft (Tiefenangaben als scheinbare Tiefe, d. h. als Bohrtiefe), die Versuche wurden mit einer Einfachpacker- oder einer Doppelpackeranordnung oder bei offenem Bohrloch ausgeführt. Die angewandten Versuchstechniken und die Auswertungsmethode, vervollständigt durch eine Darstellung des Vorgehens zur Abschätzung der mit der Versuchsanordnung zusammenhängenden Unsicherheiten in der Bestimmung der äquivalenten Süsswasser-Druckspiegelhöhe, werden dargestellt.
Die Tests wurden als eine Kombination eines oder mehrerer der folgenden Versuchstypen ausgeführt: Slug-Injection- oder Slug-Withdrawal-Tests, Pulse-Injection- oder Pulse-Withdrawal-Tests, Pumpversuche. Zur Ermittlung der hydraulischen Durchlässigkeitsbeiwerte der untersuchten Formationen wurden analytische Lösungsansätze und graphische Techniken (Horner) angewandt. In jenen Fällen, in denen durch Störungen der Druckverhältnisse in der Bohrlochumgebung (Bohrloch-Druckgeschichte) und/oder thermische Effekte die Testresultate signifikant beeinflusst wurden, kam das Graph Theoretic Field Model (GFTM) von INTERA zur Simulierung der Druckverhältnisse zur Anwendung.
Der Ruhewasserdruck in den getesteten Formationen wurde für 6 Testintervalle mittels einer Simulation des gemessenen Wiederanstieges des Druckes oder mit den Analysenmethoden von Horner für den Drill-Stem-Test ermittelt. Zwei weitere Formationswasserdrücke wurden aus der sich nach der Durchführung der hydraulischen Versuche im offenen Bohrloch einstellenden statischen Wasserspiegelhöhe bestimmt. Die äquivalenten Süsswasser-Druckspiegelhöhen, die aus dem im Zentrum des Versuchsabschnittes oder in der Gesteinsformation herrschenden Formationswasserdruck berechnet wurden, befinden sich zwischen 460.4 m ü.M. im Schilfsandstein (Bohrtiefe 515 m) und 360.6 m ü.M. im Perm (Bohrtiefe 1200 m). Die Ackersohle der Bohrung Riniken liegt bei 385.07 m ü.M.
In den acht Versuchen, in denen die Bestimmung der Druckspiegelhöhe möglich war, wurde zusätzlich die auf Messfehler an den verschiedenen Messgeräten zurückzuführende Unsicherheit in der Bestimmung der Druckspiegelhöhe analysiert. Bei zwei Versuchen rührt diese Unsicherheit hauptsächlich aus den Ungewissheiten über die Dichte der Bohrflüssigkeit her. In den anderen sechs Versuchen hängt sie hauptsächlich mit den Annahmen über die Messgenauigkeit des Drucknehmers zusammen. Wird die Unsicherheit als Bereich definiert, der zwischen der negativen und positiven doppelten Standardabweichung liegt, so beträgt im Bohrloch Riniken die mittlere Unsicherheit in der Bestimmung der Druckspiegelhöhe 3.1 m. Es ist zu betonen, dass die angeführte Unsicherheit lediglich die Messungenauigkeiten berücksichtigt und dass andere Quellen für Ungenauigkeiten wie z. B. die Abschätzung des repräsentativen Formationswasserdruckes aus den vorhandenen Daten, nicht miteinbezogen wurden.
Hydraulische Durchlässigkeitsbeiwerte konnten für 19 der 22 Versuchsabschnitte, die etwa 40 % der Bohrlochlänge der Bohrung Riniken abdecken, abgeschätzt werden. Die ermittelten hydraulischen Durchlässigkeitsbeiwerte liegen in einem Bereich von 2.0E-14 bis 1.5E-06 m/s. Durchlässigkeitsbeiwerte grösser als 1.0E-09 m/s wurden in fünf Zonen bestimmt (500.3 – 530.5 m, 617.3 – 696.0 m, 793.0 – 820.2 m, 958.4 – 972.5 und 977.0 – 1009.95 m). Die ersten drei Abschnitte liegen im Schilfsandstein, im Oberen Muschelkalk und im Buntsandstein, die restlichen zwei Zonen im Oberen Perm.
Der Variationsbereich des für die Auswertungen verwendeten spezifischen Speicherkoeffizienten liegt zwischen 9.4E-06 und 3.2E-07 m-1. Niedrige Werte für den spezifischen Speicherkoeffizienten wurden gewählt für Versuche in den Karbonatgesteinen und im Anhydrit, die höheren Werte wurden im Sandstein und im Rotliegenden angewandt.
Die mit dem HTT (Hydrologie Test Tool) gemessenen Bohrlochtemperaturen liegen zwischen ungefähr 22°C in 217 m und 63°C in etwa 1513 m Tiefe. Die Temperatur am Bohrlochende konnte im Bottom Hole Test nicht bestimmt werden, da bei diesem Versuch der Temperaturfühler in einer Tiefe von 1500.5 m lag, also 300 m höher als das Bohrlochende. Der Gradient der Temperaturzunahme mit der Tiefe beträgt ungefähr 3.9°C/100 m und ist aus den während den hydraulischen Versuchen durchgeführten Temperaturmessungen und den Resultaten des Loggings der Bohrlochflüssigkeit mit einer HRT-Sonde (High Resolution Temperature) bestimmt worden.