Bohrlochmessungen (well logging, borehole logging, wireline logging) sind Messungen physikalischer Größen in einer Tiefbohrung. Erhalten werden die Messwerte als Funktion der Tiefe. Die Messungen werden mit an einem Kabel (wireline) verfahrenen Sensoren durchgeführt. Es werden heute eine Vielzahl von Messungen angeboten. In der Regel sensieren sie nur den Nahbereich der Bohrung (cm bis m). Tiefer ins Gebirge blickende Sensoren werden als 'deep looking' bezeichnet. Erste Messungen (des elektrischen Widerstandes) wurden von Schlumberger Anfang des 19. Jahrhunderts durchgeführt.
Aufgabe der geophysikalischen Bohrlochmessungen ist es, die Bohrlöcher, ihre nächste Umgebung sowie den umgebenden Untergrund zu untersuchen. Bohrlochmessungen gehören zu den wichtigsten Messverfahren bei Tiefbohrungen. In der Bohrlochgeophysik kommen vornehmlich geoelektrische, magnetische und akustische Verfahren sowie Radar und Radioaktivität verwendende Verfahren zum Einsatz. Mit ihrer Hilfe werden in den Bohrlöchern lithologische, petrophysikalische, lagerstättentechnische Eigenschaften sowie gefügekundliche und bohrtechnische Daten aufgenommen.
Zum Teil haben die Bohrlochmessungen das zeit- und kostenintensive Kernen von Bohrstrecken ersetzt bzw. reduziert. Bohrlochmessungen haben auch den entscheidenden Vorteil gegenüber den Untersuchungen im Labor, dass sie unter in-situ Bedingungen in der natürlichen Umgebung durchgeführt werden.
Die Ermittlung hydraulischer und gebirgsmechanischer Charakteristika aus geophysikalischen Bohrlochvermessungen erfordert sensitive Instrumente (Bohrlochmessgeräte), die den hohen Druck- und Temperaturbedingungen in Geothermiebohrungen standhalten.
Diese Messsonden werden in das Bohrloch eingefahren und zeichnen während sie herabgelassen und/oder heraufgezogen werden Messkurven entlang der Bohrachse auf, sog. logs. Die Messsonden sind über ein Kabel mit einer Registrierstation verbunden und können natürlich auch während spezieller Tests oder Untersuchungen in einer bestimmten Tiefe abgehängt werden, um dort die zeitliche Variation der Messwerte aufzunehmen.
Bei den bohrlochphysikalischen Messungen wird zwischen Messungen der physikalischen Größen der Bohrlochumgebung, Messungen zur Bohrlochgeometrie und Messungen der Eigenschaften der Flüssigkeit im Bohrloch (Spülung, Formationswasser) unterschieden. Die physikalischen Größen der Bohrlochumgebung können mit passiven oder aktiven Messsonden auf Einwirkungen von außen, wie z. B. auf das elektrische Eigenpotential, das magnetische Feld oder die natürliche Radioaktivität. Die aktive Messung nutzt künstlich erzeugte Signale, wie z. B. elektrische Ströme, nukleare Teilchen oder seismische Wellen, die in die Gesteine eindringen. Gemessen wird quasi die Wechselwirkung mit dem Gestein.
Zu den Messungen der Bohrlochgeometrie gehören das Bohrlochkaliber, die Bohrlochneigung und der Bohrlochazimut. Zu den wichtigsten messbaren Eigenschaften der Flüssigkeit im Bohrloch gehören die Temperatur, die Salinität oder elektrische Leitfähigkeit, das Redoxpotential und der pH-Wert.
Das Bohrlochmesskabel dient nicht nur der mechanischen Halterung der Sonde, sondern es hat zusätzlich die Aufgabe die Sonde mit Strom zu versorgen, die Messwerte zur übertägigen Registriereinheit zu übertragen und die Tiefenposition der Sonde und damit des Messwertes zu erfassen.
Eine Alternative zu den kabelgeführten Sensoren sind in das Bohrgestänge eingebaute Sensoren (measuring while drilling, borehole shuttle).
Aus der Kohlenwassersoffexploration, aber auch aus der Exploration des Stein- und Braunkohlebergbaus und des Kalibergbaus liegen Bohrlochmessdaten in großer Zahl vor. So hat die Kohlenwasserstoffindustrie über 15.000 Bohrungen vermessen, der Steinkohlenbergbau etwa 1.300 und der Braunkohlebergbau in der ehemaligen DDR sogar mehr als 200.000, alledings meist sehr flache Bohrungen. Weltweit sind es viele Millionen.
Ein Großteil dieser Daten liegt in Analogform, also auf meterlangen Papierstreifen vor. Um diese Daten einer modernen Bearbitung zuführen zu können müssen sie digitalisiert werden. Dies machen Spezialfirmen, wobei die Daten zunächst sorgfältig gescannt und dann mit geeigneter Software in Vektordaten umformatiert werden. Sowohl in Analog- als auch in Digitalform sind sie nach dem Geologiedatengesetz der Allgemeinheit zur Verfügung zu stellen.
In der Geothermie werden heute fast alle aus der Erdöl- Erdgasexploration bereitgestellten Messmethoden eingesetzt.
Parameter | Anwendung | Sonden Bezeichnung | Beispiele typischer Sonden-Abkürzungen | Art |
Bohrlochwand Abbildungen | Bohrlochbedingungen/-stabilität, strukturelle Kennzeichen, Schichtung, Laminierung, Fracs (offen/geschlossen), Bohrlochwandausbrüche, Spannungsfeld Orientierung durch Ausbruchrichtung & induzierte vertikale Brüche | Acoustic Imager (Televiewer) | BHTV, ABI, UBI, CBIL, CAST | d |
Wie oben, aber nur Orientierung des Spannungsfeldes durch induzierte vertikale Brüche | Electric Image | FMS, FMI, STAR, EMI | d | |
wie Acoustic Imager, aber nur einsetzbar in klarem Wasser, nicht Bohrspülungen | Optical Imager | OPTICAL SCANNER | d | |
strukturelle Kennzeichen, Schichtung, Laminierung, Fracs, Spannungsfeld Orientierung durch Ausbruchrichtung (Mehrfacheinfahrten) | Dipmeter | DIP, SHDT, HDT | i | |
Kaliber, Bohrloch Geometrie/ Orientierung | Bohrlochbedingungen: Durchmesser, Form, Volumen, Orientierung/Richtung, Verlauf, Spannungsfeld Orientierung durch Ausbruchrichtung (Mehrfachein-fahrten), technische Bohrlochinspektion | Caliper, Oriented Caliper, Geo-metry Tool, Gyro Survey | BGL, CAL-ORI, DIP | d |
Dichte | Lithostratigraphie, Kern-Log Korrelation, davon abgeleitet:: Porosität, Mineralienerkennung | Density | LDT, DENS, FDC | i |
Elektrischer Widerstand | Lithostratigraphie, Art der Leitfähigkeit, metallisch/elektrolytisch, Fluid Invasion, Porosität, berprüfung von magnetotellurischen & elektromagnetischen Modellen | Laterolog Re-sistivity | DLL, LL3 | d |
Induction Re-sistivity | DIL, IND | d | ||
Micro-Resistivity | SFL, MRS | d | ||
Elemente Ti,Ca,Fe,S, Ti,Cl,H | Mineralische Zusammensetzung von einzelnen Gesteinstypen, Lithostratigraphie | Elemental Sonde | ECS, GLT | i |
Gassättigung | Lagerstättencharakterisierung | Lagererstätten Pa-rameter | RST | i |
Schwerkraft | Groß-maßstäbliches Dichteprofil (auch in verrohrten Bohrlöchern), Bestätigung von gravimetrischen Modellen | Bohrloch Gravimeter | BHG | d |
Magnetische Suszeptibilität | Kern-Log Teufenkorrelation, Ablagerungsstratigraphie, inter- & intra Lavafluss Unterscheidung, Bohrlochschrott Metallerkennung, Lithologie | Sus-Log | MSUS, MagSUS | |
Magnetfeld | Profil des magn. Feldvektors | Magnetometer | BHM | d |
magnetische Gesamtfeldstärke | Bohrloch Geom-etrie | DIP, BGL, CAL-ORI, Imagers | d | |
Natürliche Radioaktivität | Lithostratigraphie, Tonvolumen, Kern-Log Teufenkorrelation | Total Gamma Ray | GR | d |
U, Th & K Konzentration, Lithostratigraphie, thermische Energieproduktion, Klufterkennung | Natural Gamma Spectrum | i | ||
Porosität | Lagerstättencharakterisierung, Kluft/Fließwegerkennung, Lithologie, Oberfläche, Verfestigung | Neutron Porosity | NPOR, PORO | i |
Nuclear Magnetic Resonance | NMR, CMR | i | ||
Schallgeschwindigkeit | Lithostratigraphie, Verfestigung, Lagerstättencharakterisierung, Kluft/Fießwegerkennung, seismische Schallaufzeiten | Sonic | BS, BCS, DS | d |
Spülungsparameter: Temperatur, Druck, Widerstand, Fluß, Fluidproben | Kluft/Fießwegerkennung & Charakterisierung, Fließverhalten, Zirkulationswege tiefer Wässer, Temperaturgradient Fluidfluß, hydr. Transmissibilität & Permeabilität, Spülungsdichte, Zementkopf- Erkennung, Gaserkennung, Fluidproben; oftmals kombiniert mit hydr. Testen | Mud Parameter, Temperature, Salinity Flowmeter | TEMP, MP TEMPSAL, MRES FLOW, FM, MPFM, DIGISCOPE | d |
Gesteinsproben | Gesteinsanisotropie, Strukturanalyse, Auffüllen von Kernlücken | Sidewall Coring Tools, Formation Sampler | MSCT, RFT | d |
d = direkt gemessen, i = indirekt, d.h. der Wert wird z.B. durch Processing errechnet
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Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.
http://en.openei.org/wiki/Well_Log_Techniques
http://www.spektrum.de/lexikon/geowissenschaften/bohrlochgeophysik/2192
https://www.youtube.com/watch?v=ljyI7dcQ7js
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