Bohrlochmessung – Storkow GmbHHannover, 07.10.2011

Falk Triller

Tracer – Fluid – Logging (TFL)

Fluoreszierende Tracerin der Praxis

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Falk Triller

Tracer-Fluid-Logging

– Fließgeschwindigkeit des Wassers wird anhand der Ortsveränderung eines gut nachweisbaren Inhaltsstoffes beobachtet

– klassischer Tracer: NaCl– Nachweis erfolgt über die elektr. Leitfähigkeit des Wassers (SAL) – dient dem Nachweis von langsamen Fließbewegungen, welche mit

dem Impellerflowmeter nicht mehr erfasst werden können– Bestandteil des Arbeitsblattes W110 des DVGW

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Falk Triller

Teufe1:200

SAL-0-1

1 6.5mS/cmSAL-2-1

1 6.5mS/cm

SAL [mS/cm]0.7 6.7

Ve rsuchsdauer

0 140min

Lithologienach

Bohrdokumentation

Ausbaunach

Bohrlochgeophysik

40

50

60

70

80

40

50

60

70

80

Teufe1:200

Teufe1:200

SAL-0-1

1 6.5mS/cmSAL-2-1

1 6.5mS/cm

SAL [mS/cm]0.7 6.7

Ve rsuchsdauer

0 140min

Lithologienach

Bohrdokumentation

Ausbaunach

Bohrlochgeophysik

40

50

60

70

80

40

50

60

70

80

NaCl-Zugabe

Teufe1:200

Teufe1:200

SAL-0-1

1 6.5mS/cmSAL-2-1

1 6.5mS/cm

SAL [mS/cm]0.7 6.7

Ve rsuchsdauer

0 140min

Lithologienach

Bohrdokumentation

Ausbaunach

Bohrlochgeophysik

40

50

60

70

80

40

50

60

70

80

NaCl-Zugabe

Teufe1:200

Teufe1:200

SAL

1 6.5mS/cm

SAL [mS/cm]0.7 6.7

Versuchsdauer

0 140min

Lithologienach

Bohrdokumentation

Ausbaunach

Bohrlochgeophysik

40

50

60

70

80

40

50

60

70

80

Teufe1:200

NaCl-Zugabe

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Falk Triller

Berechnung der Durchflussrate aus Verlagerung des Tracers mit der Zeit

m

3

1

-10 min 60

Q = A · v = 1 1 ( ·CAL²)/4 · vπ 1

V =1 m/h1 = ( ·(0,4 m)²)/4 · 1 m/h = 0,125 m³/h = 125 l /h

π

Q = ( ·(0,4 m)²)/4 · 0,7 m/h = 0,082 m³/h = 82 l /h

2 π

V =0,7 m/h2

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Problem bei der Verwendung von NaCl als Tracer: gravitativ gesteuerter Konzentrationsausgleich

1:200SAL

1 6.5mS/cm

SAL [mS/cm]0.7 6.7

Versuchsdauer

0 140min

Lithologienach

Bohrdokumentation

Ausbaunach

Bohrlochgeophysik

10

20

30

10

30

20NaCl-Zugabe

Teufe1:200

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Falk Triller

Anforderungen an alternative Tracer

- nicht toxisch- leicht nachweisbar- allgemein anerkannt - die Wassersäule darf nicht beeinflusst werden

(arbeiten mit möglichst geringen Konzentrationen des Tracers) - nicht reaktiv (im Wasser chemisch weitgehend inert)- wieder entfernbar

Diese Vorgaben erfüllen diefluoreszierenden Tracer Uranin und Eosin

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• Uranin

– Anregung mit UV – Licht => Fluoreszenz im sichtbaren Bereich

Quelle: Wikipedia

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Jährliche Färbung des Chicago Rivers am St. Patrick‘s Day

Bis 2004 wurden dafür noch 45 kg des Farbstoffes verwendet, im Jahr 2005 wurde die Menge auf 18 kg Uranin reduziert. Quelle: Wikipedia

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Anwendung in der Hydrogeologie

1877 gelang der Nachweis der Donauversickerung zwischen Immendingen und Möhringen mit Hilfe von

„ 10 kg Uranin, 20 Tonnen Salz und 1200 kg Schieferöl “

Nach 60 Stunden konnten alle drei Substanzen in der Quelle Aachtopf (11,7 km entfernt) als

„prachtvoll grünleuchtendes Salzwasser mit deutlich kreosotartigem Geschmack“

nachgewiesen werden.

Anwendung in der Hydrogeologie

1877 gelang der Nachweis der Donauversickerung zwischen Immendingen und Möhringen mit Hilfe von

„ 10 kg Uranin, 20 Tonnen Salz und 1200 kg Schieferöl “

A. Knop (1878): Über die hydrographischen Beziehungen zwischen der Donau und der Aachquelle im badischen Oberlande. In: Neues Jahrb. Mineral. Geol. Palaeontol. S. 350–363.

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Optisches Fluoreszenz - Log (OF)

- Nachweis der Farbstoffe Uranin und Eosin im Konzentrationsbereich zwischen : 1 – 200 µg/l

(angestrebt: 1 - 50 µg/l)

- Automatische Messwertkorrektur zur Trennung der Signale der beiden Tracer

- Fahrgeschwindigkeit: 4 m/min

- Voraussetzungen : pH – Wert größer 5,5 nicht zu starke TrübungEs sollten keine ähnlich fluoreszierenden Stoffe im Wasser vorhanden sein!

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Versuchsdurchführung

Wolke 30 min nach Tracerzugabe bei 50 m

Wolke 60 min nach Tracerzugabe bei 50 m

- teufenorientierte Tracereingabe- wiederholte Messungen derTracerkonzentration(im Beispiel in einer Stunde6 Messungen)

Teufe 0 37.5μg/l Teufe

0

10

20

30

40

50

60

70

Zufluss1.9 m³/h

Zufluss1.6 m³/h

3.5

m³/

h1.

6 m

³/h

0

10

20

30

40

50

60

70

artesischerAuslauf: + 0.30 m

Wolke nach Tracerzugabe bei 50 m

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Vorteil der Farbtracer Uranin und Eosin

– Keine gravitativen Effekte

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100μg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100μg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik OF.E-2 (nach 45 min)

0 100μg/l

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100µg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100μg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100μg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik OF.E-2 (nach 45 min)

0 100μg/l

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100µg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik OF.E-2 (nach 45 min)

0 100μg/l

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100μg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100μg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik OF.E-2 (nach 45 min)

0 100μg/l

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

OF.E-3 (nach 21 h)

0 100μg/l

Teufe OF.E-1 (nach Tracerzugabe)

0 100µg/lTeufeAusbau

nachBohrlochgeophysik OF.E-2 (nach 45 min)

0 100μg/l

4

5

6

4

5

6

befindliche Wassersäuleunterhalb von 5.4 m in Ruhe

innerhalb von 21 h um 30 cm aufsteigendes Wasser

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Ausblick

- Bau einer Kombisonde zur Bestimmung der- Konzentration der Farbtracer Eosin und Uranin- spektralen Absorptionskoeffizienten

(SAK bei 436 und 254 nm)- Trübungsmessung

Die Kombisonde befindet sich in der Testphase!

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Falk Triller

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit