Technical Report NTB 91-09

Der vorliegende Bericht beinhaltet die theoretischen Grundlagen und die Auswertung von hydrogeologischen Versuchen, welche durch COLENCO (im Auftrag der NAGRA) und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) am Standort «Bohrlochkranzversuch» (BK) des Felslabors Grimsel (FLG) im Januar bis März 1990 durchgeführt worden sind. Die Feldversuche im stark zerklüfteten kristallinen Gebirge beinhalten sowohl hydraulische Mehrbohrloch-Packerversuche wie ein Fluid-Logging Mehrbohrloch-Versuch über eine Distanz von wenigen Dekametern. Die Zielsetzung der Versuche bestand darin, mit relativ begrenztem Aufwand einen Überblick über die grundlegenden Fliessverhältnisse im Bereich einer komplizierten Störungszone im zentralen BK-Bereich zu erhalten.

Die hydraulischen Tests bestanden aus mehrstündigen Ein- und Mehrbohrloch-Injektionsversuchen mit der Bohrung BK 85.004 als aktiver Bohrung, und längeren Druckerholungsphasen vor und nach der aktiven Testserie. Die neu zur Anwendung gekommene (und in Teil II hergeleitete) Auswertungs-Philosophie beruht auf diagnostischen Plots der Messdaten, welche Hinweise auf das wirksame Fliessregime und das für die Parameterbestimmung zu verwendende Fliessmodell ergeben. Die Auswertung der Druck/­ Fliessdaten der aktiven Bohrung BK 85.004 deuten auf ein heterogenes Fliessfeld mit radialen 2-dimensionalen Fliessverhältnissen zu frühen Zeiten (Bohrloch-Nahbereich) und linearen 1-dimensionalen, beziehungsweise berandeten Fliessverhältnissen zu späteren Zeiten. Die Druckreaktionen in den Beobachtungsbohrungen deuten auf die Existenz von diskreten, sehr hochdurchlässigen Fliesswegen (Kurzschlüssen) und bestätigen die Schlussfolgerungen, welche auf den Daten der aktiven Bohrungen beruhen.

Der Fluid-Logging-Mehrbohrlochversuch stellt in seiner Art einen Pilotversuch dar, da die Fluid-Logging-Methode bisher ausschliesslich als Einbohrloch-Methode eingesetzt wurde. Zu diesem Zweck wurden in der Bohrung BK 85.004 kontinuierlich Salzlauge injiziert und in verschiedenen Beobachtungsbohrungen eine Serie von kombinierten Salinitäts/Temperatur-Logs der Bohrlochflüssigkeit gefahren. Jede frei ausfliessende Beobachtungsbohrung wurde zu Beginn einer Log-Serie mit Frischwasser klargespült uns anschliessend während etwa 10 Stunden gelogt, während alle anderen Bohrungen mit Packern verschlossen waren. Der Versuch ergab sehr erfolgreiche Resultate, indem innerhalb von 9 Tagen 7 Bohrung detailliert hydraulisch charakterisiert werden konnten. Aus der Art der Zuflüsse (mit/ohne Salztracer) konnten Fliesswege mit schnellen und langsamen Verbindungen zur Injektionsbohrung bestimmt werden und mittels analytischen (Momenten-Methode) und numerischen Verfahren (BORE Simulator) bezüglich der Fliessraten und Durchbruchskonzentrationen quantifiziert werden. Die Zuflussstellen (Klüfte) mit hoch-mineralisierten Zuflüssen (wahrscheinlich direkte Fliessverbindungen) entsprechen genau denjenigen Packerintervallen der hydraulischen Versuche, welche sehr hohe hydraulische Verbindungen (Kurzschlüsse) aufweisen.