22 | 10 | 2019

Fluid-Logging

Mit dem Fluid-Logging werden Grundwasserzu- und abflusszonen in Grundwassermessstellen wie auch im offenen Bohrloch exakt lokalisiert sowie deren Ergiebigkeit ermittelt. 

prinzip_versuchsaufbau_fluid-logging

Die Anwendung des Fluid-Logging-Verfahrens hat sich besonders bei folgenden Fragestellungen bewährt:

  • Auf Grundwasserzutritte abgestimmter Grundwassermessstellenausbau bei mehrschichtig aufgebauten Grundwasserleitern
  • Abgrenzen unterschiedlich stark mineralisierter Grundwasserzutritte.
  • Nachweis auch von schwach ausgeprägten bohrlochinternen Strömungen.
  • Aufspüren von Undichtigkeiten innerhalb der Vollrohrstrecke einer Grundwassermessstelle.
  • Vorbereitung einer horizontierten Grundwasserbeprobung

Beim Fluid-Logging wird das im Bohrloch befindliche Fluid gegen ein sich in der elektrischen Leitfähigkeit deutlich unterscheidendes Wasser (zum Beispiel aufgesalztes oder entionisiertes Wasser) ausgetauscht. Bei diesem Prozess wird darauf geachtet, dass stets der Ruhewasserspiegel aufrecht erhalten wird, indem die Kontrastfluidzugabe an der Messstellenendteufe durch eine Wasserentnahme unmittelbar unterhalb des Ruhewasserspiegels stets ausgeglichen wird. Damit wird sichergestellt, dass es zu keinen unerwünscheten Abflüssen des Kontrastfluid in das Gebirge kommt oder bereits Zuflüsse von Grundwasser aus dem Gebirge ausgelöst werden, die später die Messergebnisse des Fluid-Logging verfälschen können.

Eine an einen Wegstreckenzähler gekoppelte Leitfähigkeitsmesssonde fährt von oben nach unten durch die Bohrung und misst tiefenabhängig die Leitfähigkeit des Fluids - das Sal-Temp-Ruhelog. Dieses Leitfähigkeitsprofil ist im Idealfall eine nahezu gerade Linie, die genau der Leitfähigkeit des injizierten Wassers entspricht und belegt den vollkommenen Fluidaustausch: das Basis-Log. Dieser Zustand ist der Ausgangspunkt der Fluid-Logging Messung. 

Nach der Messung des Basisprofils wird kurz unterhalb des Ruhewasserspiegels eine Pumpe sowie eine Drucksonde zur kontinuierlichen Messung des Wasserspiegels fixiert. Im nächsten Schritt wird über diese Pumpe mit geringer und konstanter Förderrate der Grundwasserspiegel leicht abgesenkt und ein hydraulisches Gefälle erzeugt, so dass Grundwasser aus dem Aquifer in die Bohrung/Grundwassermessstelle nachfließt. Da das in die Bohrung/Grundwassermessstelle eintretende Grundwasser an seiner von dem Austausch-Fluid deutlich abweichenden Leitfähigkeit erkennbar ist, werden jetzt in dichter Abfolge Leitfähigkeits- und Temperaturprofile aufgezeichnet. 

Die rechte Abbildung zeigt die Entwicklung der Leitfähigkeit im Bohrloch nach einer Pumpzeit von 21 Minuten. Innerhalb dieser Zeitspanne wurden im vorliegenden Beispiel 3 Leitfähigkeitsprofile gemessen. Die Leitfähigkeit auf der Höhe der obersten drei Zuflüsse hat den Ausgangswert von 1000 µS/cm fast erreicht. Die beiden mittleren Grundwasserzutritte beginnen sich zu überlagern. Der unterste Grundwasserzutritt entwickelt sich noch weiter. In der Praxis werden noch weitere Leitfähigkeitsprofile erhoben. Die Dauer der eigentlichen Fluid-Logging-Messungen liegt in der Regel zwischen 2 und 8 Stunden.

Die mit der Zeit eintretenden vertikalen Verlagerungen der durch die Grundwasserzutritte induzierten Leitfähigkeitsanomalien geben Auskunft über die Richtung und Intensität der Vertikalströmung innerhalb des Bohrloches.

An Hand analytischer und numerischer Verfahren lassen sich aus der zeitlichen Entwicklung der Leitfähigkeit in den Sal-Temp-Logs der prozentuale Anteil jedes einzelnen Zuflusses und daraus wiederum die jeweilige Teil­trans­missivität einzelner Zuflussbereich ableiten.

  

Das Fluid-Logging hat sich in Grundwasserleitern in einem Durchlässigkeitsbereich von 5*10-4 bis 10-9 m/s bewährt.