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Tests, hydraulische

Hydraulische Tests sind Untersuchungsmethoden bzw. -verfahren, die in einem Bohrloch durchgeführt werden und mit denen hydraulische Parameter ermittelt werden können. Zu diesen Parametern zählen vor allem die Transmissivität und der Speicherkoeffizient. Aus der Transmissivität kann in einem homogenen, isotropen Aquifer bei Kenntnis der Aquifermächtigkeit H der Durchlässigkeitsbeiwert kf ermittelt werden. Hydrothermale Nutzungen aus Tiefbohrungen erfolgen fast ausschließlich aus Festgesteins-Grundwasserleitern. In diesen tiefen Aquiferen liegen grundsätzlich gespannte Grundwasserverhältnisse (artesisch) vor. Für die Auswertung der Tests steht in der Regel nur ein Bohrloch, die För­derbohrung, zur Verfügung; ein Beobachtungs-Messstellennetz fehlt daher oft. Es handelt sich daher um sog. Einbohrlochverfahren. Dafür gibt es verschiedene Testkonfigurationen in der Bohrung. Es kommen in Frage:

  • Tests im offenen Bohrloch ohne oder mit Packer (Einfach- oder Doppelpacker)
  • Tests in ausgebauten Beobachtungsbohrungen

Hydraulische Tests sind grundsätzlich dann wenig aussagekräftig, wenn verschiedene geolo­gische Schichten oder Aquifere gemeinsam getestet werden und keine Differenzierung mög­lich ist. Durch den Einsatz von Packern, durch einen sachgerechten Ausbau von Bohrungen oder durch geeignete geophysikalische Bohrlochmessungen ist es möglich, einzelne Hori­zonte oder Schichten separat hydraulisch zu testen, so dass sich die in Folge ermittelten hy­draulischen Parameter bestimmten Gebirgsabschnitten zuordnen lassen.

Hydraulische Tests, die in offenen Bohrlöchern ohne Packer durchgeführt werden, lassen Aussagen über die gesamte getestete Bohrlochstrecke zu. Die ermittelten hydraulischen Parameter wie Durchlässigkeit, Permeabilität oder spezifischer Speicherkoeffizient sind nur dann für das Gebirge repräsentativ, wenn im Untergrund gleich­förmige Bedingungen vorliegen oder wenn durch zusätzliche Informationen, beispielsweise Flowmeter-, Leitfähigkeits- oder Temperatur-Logs, eine Gewichtung für einzelne Gebirgsab­schnitte vorgenommen werden kann.

Für hydraulische Tests in offenen Bohrlöchern mit Packer ist eine Testgarnitur notwendig, die aus einem Testgestänge mit Testventil und ein oder zwei Packern besteht. Ein Packer ist eine 0,5–1 m lange armierte Gummimanschette, die mechanisch oder hydraulisch-pneuma­tisch verformbar ist. Diese soll im eingebauten (verformten) Zustand das zu testende Intervall hydraulisch abdichten.

Einfachpackertests werden häufig dann beim Abteufen einer Bohrung durchgeführt, wenn sich z. B. durch Zutritte von Formationswässern oder durch Spülungsverluste  Wasserwegsam­keiten andeuten. Das Testgestänge mit einem einzelnen Packer wird in den gewünschten Bereich eingebaut und dichtet so das Testintervall zwischen Packer und Bohrlochsohle gegen den Ringraum über dem Packer ab..

Die Durchführung von Doppelpackertests erfolgt normalerweise nach dem Abteufen eines größeren Bohrlochabschnittes. Das Testgestänge ist hierfür mit zwei Packern ausgestattet, die ein Testintervall im Bohrloch von ca. 1,5–5 m gezielt isolieren und testen. Gemessen werden dabei Temperatur und Druck im Testintervall und je nach Testgarnitur auch ober- und unter­halb davon.

Bei Tests in ausgebauten Beobachtungsbohrungen ist die Verwendung von Packern nur dann sinnvoll, wenn die Packer im Bereich eingebauter Dichtungen hinter der Verrohrung installiert und somit durch eine hydraulische Isolation bestimmte Testintervalle separat un­tersucht werden können.

Literatur

www.geotis.de/homepage/sitecontent/info/publication_data/public_relations/public_relations_data/LIAG_Broschuere_Tiefe_Geothermie.pdf

Bartels, J. and Wenderoth, F: Numerische thermisch-hydraulische 3D-Modellierung für den Großraum München, Neubrandenburg and Berlin,. 1st Edn.. Aufl. 2012

Birner, J., Fritzer, T., Jodocy, M., Savvatis, A., Schneider, M. & Stober, I.: Hydraulische Eigenschaften des Malmaquifers im Süddeutschen Molassebecken und ihre Bedeutung für die geothermische Erschließung. In: Z. geologische Wissenschaften : (2012), Nummer 40/2-3, S. 133-156

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Krug, S., Gerling, J., P., Hesshaus, A., Jatho, R., Ochsmann, N., Orilski, J., Tischner, T., Wonik, T.: Geophysikalische und -hydraulische Untersuchungen an der GeneSys Bohrung Hannover. In: Der Geothermiekongress, Karlsruhe Nummer S 1-9 (2010)

Pechan, E., Tischner, T., Krug, S. & Jatho, R.: Fracoperation und hydraulische Tests in der Bohrung Groß Buchholz Gt 1 (GeneSys - Projekt Hannover). In: Schriftenr. dt. Ges. Geowiss. , Heft Nummer 80 (2012), S. 203

Riefenstahl, F., Stober, I.: Hydraulische Auswertung des Absenk- und Injektionstests sowie des Fluid-Logging vom Mai 1989. In: KTB Report Nummer 90-4 (1990), S. 257-263

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Stober, I.: Hydraulische Leitfähigkeit des Kristallinen Grundgebirges. In: bbr - Fachmagazin für Brunnen- und Leitungsbau : (2012), Nummer 04, S. 48-53

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Weitere Literatur siehe unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.