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Bohrlochintegrität

Überwachung der Bohrlochintegrität durch Temperaturmonitoring. Quelle: GFZ.

Im Bohrlochbergbau wird unter Bohrlochintegrität das dauerhafte Intaktsein der Bohrung und des Bohrungsausbaus (Komplettierung) während der gesamten Produktionsphase verstanden. Neben den übertägigen Anlagen und Leitungssystemen spielt Bohrlochintegrität eine entscheidende Rolle für eine sichere Öl- und Gasproduktion und für die Nutzung von Erdwärme.

Die Sicherstellung der Bohrlochintegrität und damit die Vermeidung unkontrollierter Fließwege in oberflächennahe Schichten ist für den Trinkwasserschutz als auch für die öffentliche Akzeptanz eine unabdingbare Voraussetzung.

Zur Herstellung einer ausreichende Bohrlochintegrität sind Maßnahmen bei der Herstellung der Bohrung als auch während des weiteren Betriebs der Bohrung als zentraler Bestandteil des Bohrlochbergbaus (Integritäts-Monitoring) notwendig.

Prinzipiell gibt es vier Bereiche, die bei der Beurteilung und Überwachung der Bohrlochintegrität eine Rolle spielen:

  1. Casing- und Zementauslegung im Hinblick auf die Bohrlochintegrität. Schaffung eines zuverlässiges Multi-Barrierensystem.
  2. Messungen, um eine Bewertung der Bohrlochintegrität während des Abteufens vornehmen zu können und um somit kontrollierte und sichere Verhältnisse zu schaffen. Hierzu zählen insbesondere FIT’s (Formationsgradiententests) und Futterrohrdrucktests. Durch diese Messungen lässt sich eine erste Indikation der Dichtheit der Bohrung ableiten.
  3. Adäquate, indirekte Bohrlochmessungen wie Zementbond- und Kalibermessungen.
  4. Theoretische Ansätze, um Rückschlüsse auf die Zementverteilung im Bohrloch zu erhalten. Simulationen helfen hierbei die realen Druckverläufe während des Pumpens anschließend bewerten zu können. Ergänzend werden die Spülungsdichten herangezogen, um das Risiko der Mikrokanalbildung abschätzen zu können.

Die letzten drei Teile sind integraler Bestandteil einer umfassenden Bohrlochbeschreibung und -bewertung, um während des Bohrprozesses jederzeit Kontrolle und Arbeitssicherheit zu gewährleisten. Insbesondere bei dem Auftreten eines Defektes ist dies unabdingbar, um den Bedarf einer Reparatur unter Berücksichtigung der Risiken nachvollziehbar bewerten zu können. Die Herausforderung für die Bohrtechnik ist hierbei die gesamte Bohrlochsituation zu verstehen, die entsprechenden Methoden zur Evaluierung zu kennen und die folgerichtigen Schlüsse, vor dem Hintergrund einer klaren Priorisierung der Systemkomponenten, zu ziehen.

Die veröffentlichten Zahlen über über mangelnde Bohrlochintegrität im Bohrlochbergau gehen weit auseinander und sind wohl auch vom jeweiligen Land und dessen Aufsichtsorganen abhängig.

In der Tiefengeothermie ist nur das Versagen einer oberflächennahen Dichtung im der Geothermieanlage Landau bekannt geworden. Hierbei ist über einen beschränkten Zeitraum und in einer beschränkten Menge Thermalwasser in eingen hundert Metern Tiefe ins Nebengebirge geflossen und hat vorübergehende Hebungen von einigen cm an der Erdoberfläche verursacht.

Bedeutung in der Geothermie

Tiefbohrungen als Bestandteil von Anlagen der Tiefengeothermie sollen einige Jahrzehnte genutzt werden, sie stellen daher besondere Ansprüche an die Langzeit-Integrität der Bohrung und des Bohrungsausbaus. Andererseist wird in diesen Bohrungen nur Thermalwasser transportiert, was die Ansprüche gegenüber dem Transport von Kohlenwasserstoffen verringert.

Weblink

http://www.dgmk.de/upstream/Abstracts_Celle15/Bierenriede_Klaus.pdf