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Technical Report NTB 92-01

Analysis and Synthesis of Fluid Logging Data from Wellenberg Boreholes SB1, SB2, SB3, SB4 and SB6

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Dieser Bericht fasst die Methodik und Resultate einer detaillierten Auswertung der Fluid-Logging-Daten zusammen, die in den Wellenberg-Bohrungen SB1, SB2, SB3, SB4 und SB6 gemessen wurden. Sie sind Teil eines Untersuchungsprogramms (Wellenberg Phase 1a) zur Charakterisierung der Valanginienmergel als Wirtgestein für ein potentielles Endlager für schwach- und mittelaktive Abfälle.

Die Fluid-Logging-Methode, wie sie im Rahmen des Nagra-Programms zur Anwendung kommt, ist ein quantitatives hydrogeologisches Bohrlochtestverfahren. Sie beruht darin, zuerst die Flüssigkeit in der Bohrung mit einer Spülung auszutauschen, die eine andere elektrische Leitfähigkeit aufweist als das Formationswasser. Anschliessend werden unter gepumpten Bedingungen eine grössere Anzahl elektrischer Leitfähigkeitslogs gefahren. Im Bereich von durchlässigen Zonen (z. B. Klüften) fliesst Formationswasser in die Bohrung und bewirkt die Ausbildung eines Leitfähigkeitssprungs («peak». Die quantitative Auswertung derart gemessener Leitfähigkeitslogs führt zur Charakterisierung der hydraulischen Parameter jeder einzelnen Zuflussstelle (Transmissivität, Kluftwasser-Leitfähigkeit, u. U. Kluftpotential).

In einem ersten Schritt der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, inwieweit die Parameter und Rahmenbedingungen der gemessenen Leitfähigkeitslogs von Wellenberg mit den Annahmen der verschiedenen zur Verfügung stehenden Auswerteverfahren übereinstimmen. Insbesondere wurde die zeitliche Variabilität der Wasserspiegelabsenkung in der Testbohrung (und damit die zeitliche Variabilität der Zuflussraten), die Tiefenabhängigkeit der Zuflusspotentiale sowie die Zeitabhängigkeit der Zuflusskonzentrationen abgeschätzt. Aus dieser Analyse ergab sich, dass bis auf eine Ausnahme aus jeder Testserie genügend Leitfähigkeitslogs für eine quantitative Auswertung vorlagen.

Im Gegensatz zu früheren Detailauswertungen, bei denen die Zuflussparameter durch ein manuelles Angleichverfahren von simulierten Leitfähigkeitsprofilen an die Messwerte bestimmt wurden, wurde im vorliegenden Bericht zum ersten Mal eine «automatische» Angleichung mit Fehlerabschätzung operationell eingesetzt. Diese inverse ModelIierung geschah mit dem Programm STARBORE, welches eine Verbindung zwischen dem Finite-Differenzen-Simulator BORE (eindimensionaler advektiver dispersiver Elektrolyttransport) und einem Optimierungs- und Fehleranalysealgorithmus (MINUIT) darstellt. Alle mit STARBORE ermittelten Resultate wurden auf ihre Stabilität und Eindeutigkeit hin überprüft und führten zu einem deutlich besseren Verständnis von Parameter-Korrelationen und Sensitivitäten.

Aus den mittels STARBORE bestimmten individuellen Zuflussraten einzelner Zuflussstellen und den aus den Fluid-Logging-Daten abgeschätzten Formationspotentialen wurden individuelle Zufluss-Transmissivitäten berechnet. Neben Unsicherheiten in diesen Transmissivitätswerten wurden zudem auch Minimal- und Maximalwerte nicht quantifizierter oder identifizierter Zuflüsse abgeschätzt.

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