Deutsch (10.2 MB) - Nagra

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1I I 

nagra 

Nationale Genossenschaft für 

die lagerung radioaktiver Abfälle 

TECHNISCHER 

BERICHT 94-09 

8ondierbohrungen Wellenberg 

8B1, 8B2, 8B3, 8B4, 8B4a/v, 

8B4a/s und 8B6 

Bau- und Umweltaspekte, 

Bohrtechnik 

Textband 

w. Gassler 

H. Karsch 

Juli 1996 

Hardstrasse 73 CH-5430 Wettingen Telefon 056-1,.37 11 11

"Copyright © 1996 by Nagra, Wettingen (Schweiz) / Alle Rechte vorbehalten. 

Das Werk einschliesslich aller seiner Teile ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung ausserhalb 

der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung der Nagra unzulässig und strafbar. 

Das gilt insbesondere für Uebersetzungen, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen 

und Programmen, für Mikroverfilmungen, Vervielfältigungen usw. 11

- I - NAGRA NTB 94-09 

ZUSAMMENFASSUNG 

Im Rahmen ihrer Aufgabe, Endlager für radioaktive Abfälle zu planen und zu erstellen, 

untersuchte die Nagra verschiedene Gesteinsformationen im Hinblick auf ihre 

Eignung als Wirtgestein für die Endlagerung schwach- und mittelradioaktiver kurzlebiger 

Abfälle. An vier ausgewählten Standorten, Piz Pian Grand (GR), Oberbauenstock 

(NW), Bois de la Glaive (VD) und Wellenberg (NW) wurden intensivere Untersuchungsprogramme 

ausgeführt. Am Standort Wellenberg sollen Valanginien-Mergel 

auf ihre Eignung als Wirtgestein untersucht werden. Die Valanginien-Mergel weisen 

eine bedeutende Anzahl von Eigenschaften auf, die sie als Wirtgestein geeignet 

erscheinen lassen, nämlich ihre Sorptionseigenschaften, ihr plastisches Verhalten bei 

mechanischer Beanspruchung und insbesondere ihre geringe Wasserdurchlässigkeit. 

Für den Wellenberg ersuchte die Nagra am 17. Juni 1987 mit dem Sondiergesuch 

NSG 18 um die Bewilligung zur Durchführung eines umfangreichen Sondier- und 

Untersuchungsprogramms, um die Machbarkeit eines Endlagers für schwach- und 

mittelradioaktive Abfälle für diesen Standort abklären zu können. Der Bundesratsentscheid 

vom 31. August 1988 erlaubte von dem Untersuchungsprogramm denjenigen 

Teil der Untersuchungsphase I, der ohne Verletzung der potentiellen Endlagerzone 

durchgeführt werden kann. Dies umfasste sowohl Untersuchungen von der Oberfläche 

aus - z.B. seismische Messungen und Tiefbohrungen- als auch den Bau eines 

Sondierstollens. Aus bewilligungstechnischen Gründen musste der Bau des Sondierstollens 

zurückgestellt werden, die Untersuchungen von der Oberfläche aus konnten 

jedoch aufgenommen werden. 

Die Fortsetzung der ersten Kartierungsarbeiten und Weiterführung des hydrogeologischen 

Katasters leiteten die Phase I der Standortuntersuchungen ein. Sie wurden mit 

der Ausführung des geophysikalischen Untersuchungsprogramms, bestehend aus 

Reflexions- und Refraktionsseismik und Geoelektrik, in der Zeit vom 18. September bis 

27. November 1989 fortgesetzt. Vom 21. November 1989 bis 12. Januar 1990 ertolgten 

Erstellung und Ausbau von sechs Piezometerbohrungen im Engelberger Tal 

zwischen Dörfli und Mattli. 

Den Kern des Untersuchungsprogramms der Phase I bildeten jedoch die ersten fünf 

Sondierbohrungen. Mit dem Baubeginn der Bohrplätze Schwandrain (SB4) und 

Wilershöchi (8B3) am 20. November 1989 wurde die Ausführung der Sondierbohrungen 

in Angriff genommen. Die Bohrarbeiten selbst begannen am 15. Mai 1990 auf 

SB4 und endeten am 5. März 1993 mit der Fertigstellung der Bohrung Allmend (SB2), 

deren Bohrplatz an der späteren Portalzone anschliessend noch teilrekultiviert wurde. 

Der Einbau eines Packersystems in SB6 im Sommer 1993 schloss die Arbeiten dieser 

ersten Untersuchungsphase bis auf die noch laufende Langzeitbeobachtung ab. 

Basierend auf den Ergebnissen der Phase I wurde im Sommer 1994 ein weiterer 

Schritt zur Erkundung des Wellenbergs begonnen. Diese Phase 11 umfasste eine 

weitere Oberflächenseismik-Kampagne, mehrere Piezometerbohrungen und untiefe 

Kernbohrungen sowie die Sondierbohrung SB4a, die mit einem vertikalen und einem 

mit 45 Grad geneigten Bohrloch abgeteuft wurde. Mit der Versiegelung des schrägen 

Bohrlochs endete diese Untersuchungsphase im November 1995. 

Im ersten Kapitel dieses Berichts werden allgemeine Grundlagen zur regionalen 

Geologie, zur Zielsetzung der Untersuchungen und zum zeitlichen Ablauf genannt. Die 

bautechnischen Bewilligungsfragen und Auflagen sowie die Umweltschutzbelange sind

NAGRA NTB 94-09 

-" - 

im Kapitel 2 enthalten, wobei neben generellen Bau- und Betriebsaspekten auch die 

speziellen Lärmschutzmassnahmen beschrieben sind. Zu bohrungsübergreifenden 

Themen der Bohrtechnik und Ausführung der Bohrungen ist in Kapitel 3 Stellung 

genommen. Die Kapitel 4 bis 10 beinhalten jeweils die Ausführung einer Bohrung im 

Detail. Das Kapitel 11 spricht die Aufsichtsgremien und Berichterstattung an. 

Diese Tiefbohrungen umfassen insgesamt rund 7869 Bohrmeter, die zu 96 % als Seilkernbohrung 

abgeteuft wurden und davon einen Kerngewinn von 97% erreichten. Das 

umfangreiche erdwissenschaftliche Untersuchungsprogramm in den Bohrungen hatte 

die Aufgabe, die geologische Charakterisierung des Wellenbergs und als Folge eine 

Aussage über die Eignung dieses Standortes für den Endlagerbau zu ermöglichen. 

Die Resultate der ersten Sondierkampagne haben die Prognosen in allen Belangen 

erreicht, z.T. sogar übertroffen. Sie bilden die Grundlage für den Standortentscheid 

zugunsten des Wellenbergs und für die Einleitung des Rahmenbewilligungsverfahrens. 

Die zeitlichen Verzögerungen in den Bewilligungsverfahren für die untertägige Erkundung 

wurden in der zweiten Kampagne genutzt, um mit ergänzenden Untersuchungen 

die bisherigen Erkenntnisse zu verifizieren und zusätzliche Informationen zu erhalten.

- III - NAGRA NTB 94-09 

RESUME 

Une partie de la responsabilité générale de la Cédra consiste à trouver des moyens 

sûrs de stockage pour toutes les catégories de déchets radioactifs. Dans ce but, la 

Cédra a analysé plusieurs roches d'accueil susceptibles de convenir à l'aménagement 

d'un dépôt final pour déchets de faible et moyenne activité. De vastes programmes 

d'exploration ont été réalisés sur quatre sites - Piz Pian Grand (GR), Oberbauenstock 

(NW), Bois de la Glaive (VD) et Wellenberg (NW). Les marnes valanginiennes du 

Wellenberg possèdent un certain nombre de propriétés qui en font une formation 

d'accueil adaptée à la construction d'un dépôt final. On peut noter leurs propriétés de 

sorption, leur comportement plastique sous contrainte mécanique et, en particulier, 

leur faible perméabilité à l'eau. 

Le 17 juin 1987, la Cédra a présenté une demande d'autorisation (NSG 18) pour 

l'exécution d'un programme d'exploration intensif au Wellenberg, en vue de démontrer 

l'adéquation du site à la construction d'un dépôt final pour déchets de faible et 

moyenne activité. La décision du Conseil fédéral du 31 août 1988, a accordé 

l'autorisation d'effectuer des études ne perturbant pas la zone potentielle de dépôt 

final. En complément des investigations réalisées à partir de la surface, c'est-à-dire 

sondages sismiques et forages profonds, ces études comprennent la construction 

d'une galerie de sondage. A cause des délais d'obtention des autorisations, la 

construction de la galerie a dû être suspendue, mais les investigations réalisées à 

partir de la surface ont été poursuivies. 

Les activités initiales de la phase d'exploration 1 du programme prévoyaient aussi la 

poursuite des études de cartographie et des relevés hydrogéologiques. Des analyses 

géophysiques (sismique reflexion, sismique réfraction et géoélectricité) ont été 

effectuées entre le 18 septembre et le 27 novembre 1989. Dans la vallée d'Engelberg, 

entre Oërfli et Mattli, six forages piézométriques ont été réalisés et équipés entre le 21 

novembre 1989 et le 12 janvier 1990. 

Les investigations de la phase d'exploration 1 ont été concentrées sur les cinq premiers 

forages d'exploration. La première étape, commencée le 20 novembre 1989, a été la 

construction des sites de forage de Schwandrain (8B4) et Wilershôchi (883). Les 

travaux de forage actuels, commencés le 15 mai 1990 à 8B4, se sont terminés le 5 

mars 1993, avec le forage de Allmend (SB2). Ce dernier se situe dans la zone du 

portail du futur dépôt final et était en partie recultivé. A part les programmes 

d'observation à long terme encore en cours, les travaux de la première phase 

d'exploration se sont achevés par l'installation, en été 1993, d'un système 

d'obturateurs dans SB6. 

Basée sur les résultats de la phase d'exploration l, la seconde étape du programme 

d'analyse au Wellenberg a débuté en été 1994. La phase d'exploration Il comprend 

une campagne ultérieure d'études sismiques en surface, plusieurs forages 

piézométriques et des forages carottés peu profond. Le forage SB4a consiste en 

réalité en deux forages, l'un vertical et l'autre incliné à 45 degrés. La fermeture du 

forage incliné a clos cette phase d'exploration en novembre 1995. 

Le premier chapitre de ce rapport décrit la géologie régionale, les objectifs du 

programme d'exploration et le déroulement des opérations dans le temps. La 

procédure d'autorisation et les conséquences sur l'environnement sont présentés dans 

le chapitre 2. Ce dernier traite, à la fois, des aspects généraux de la construction et de


- IVl'opération, 

et des mesures spécifiques prise en matière de protection contre le bruit. 

Le chapitre 3 décrit les techniques de forage utilisées. Les chapitres 4 à 10 présentent 

chaque forage en détail. Le chapitre 11 fournit la liste des organismes de contrôle et la 

documentation sur le programme. 

Au total, pour les six sites de forage, 7869 mètres ont été forés, dont 960/0 en utilisant 

la technique de carottage par cable. La récupération de carotte a été de 970/0. Le large 

éventail d'investigations réalisées dans les forages avait pour but de préciser la 

géologie du Wellenberg, ainsi que de déterminer son adéquation comme roche 

d'accueil pour la construction d'un dépôt final. 

Les résultats de la première campagne de forage ont rempli tous les objectifs et, dans 

quelques cas, les ont même dépassé. Ils forment la base de décision en faveur du 

Wellenberg et pour l'engagement de la procédure générale d'autorisation. Les délais 

impartis par la procédure d'autorisation pour l'exploration souterraine ont été mis à 

profit, dans le but d'obtenir, grâce à la seconde campagne de forage, la confirmation 

des résultats existants, ainsi que quelques informations supplémentaires.

-V- NAGRA NTB 94-09 

SUMMARY 

As part of its overall responsibility for finding a safe means of disposal for all 

categories of radioactive waste, Nagra has investigated a range of potential host rocks 

for a repository for low- and intermediate-level waste. Comprehensive investigation 

programmes were carried out at four sites - Piz Pian Grand (GR), Oberbauenstock 

(NW), Bois de la Glaive (VD) and Wellenberg (NW). The Valanginian Marls at 

Wellenberg have a number of properties which make them suitable as a host 

formation, namely their sorption properties, their plastic behaviour under mechanical 

loading and, in particular, their low water permeability. 

On 17th June 1987, Nagra submitted an application (NSG 18) for permission to carry 

out an extensive exploration programme at Wellenberg, with a view to assessing the 

suitability of the site for construction of a repository for low- and intermediate-level 

waste. The decision of the Federal Council of 31 st August 1988 granted permission to 

carry out investigations which would not disturb the potential disposal zone. As well as 

investigations from the surface, i.e. seismic surveys and deep boreholes, this included 

construction of an exploratory drift. For licensing reasons, construction of the drift had 

to be put on hold but the surface-based investigations went ahead. 

Initial activities in Phase I of the programme included continuation of mapping studies 

and hydrogeological surveying. Geophysical investigations (reflection and refraction 

seismics and geoelectrics) were then carried out between 18th September and 27th 

November 1989. In the Engelberg Valley, between Dorfli and Mattli, six piezometer 

boreholes were drilled and equipped between 21 st November 1989 and 12th January 

1990. 

The first five exploratory boreholes formed the focal point of the Phase I investigations. 

The programme began, on 20th November 1989, with construction of the drillsites at 

Schwandrain (SB4) and Wilershochi (SB3). Actual drilling started on 15th May 1990 at 

SB4 and was completed on 5th March 1993 with the Allmend borehole (SB2). The 

latter site is located in the future repository portal zone and was partly recultivated. 

Apart from ongoing long-term monitoring programmes, the installation of a packer 

system in SB6 in summer 1993 completed the work in this first investigation phase. 

Building on the results from Phase I, a second stage in the Wellenberg site 

characterisation programme was initiated in summer 1994. Phase II included a further 

surface seismics campaign, several piezometer boreholes and shallow cored 

boreholes. Borehole SB4a consisted of both a vertical and an inclined (45 degrees) 

hole and sealing of the inclined hole brought this stage of investigations to an end in 

November 1995. 

The first chapter of this report discusses regional geology, the aims of the investigation 

programme and the timetable which was followed. Licensing and environmental issues 

are discussed in chapter 2, which deals both with general aspects of construction and 

operation and with the specific measures taken for noise protection. Chapter 3 

describes the drilling techniques used and chapters 4 to 10 each discuss one borehole 

in detail. Chapter 11 addresses supervisory bodies and documentation of the 

programme. 

The total number of metres drilled from the six sites was around 7869, of which 96% 

were drilled using the wire line coring technique. Core recovery was 97%. The aim of

NAGRA NTB 94-09 - VI - 

the wide range of investigations carried out in the boreholes was to characterise the 

geology of the Wellenberg site, with a view to assessing its suitability as a host 

formation for construction of a repository. 

The results from the first drilling campaign fulfilled, and in some cases even 

surpassed, all expectations. They formed the basis for the siting decision in favour of 

Wellenberg and for initiation of the general licensing procedure. Positive use was 

made of the time delays encountered in the licensing procedure for underground 

exploration by aiming the second drilling campaign at confirming existing results and 

providing additional information.

- VII - 


INHALTSVERZEICHNIS 

ZUSAMMENFASSUNG 

RESUME 

ABSTRACT 

INHAL TSVERZEICHNIS 

VERZEICHNIS DER TABELLEN 

VERZEICHNIS DER BEILAGEN 

1 EINLEITUNG 

1 .1 Ausgangslage 

1 .2 Geologische Situation 

1.3 Untersuchungsziele der Bohrungen 

1.4 Zeitlicher Ablauf der Arbeiten 

2 BAU- UND UMWELTASPEKTE 

2.1 Einleitung 

2.1.1 Bewilligungsverfahren 

2.1.2 Behördliche Auflagen 

2.2 Bauarbeiten 

2.2.1 Grundsätze der Arbeitsvergaben 

2.3 Verkehrsaufkommen 

2.3.1 Einleitung 

2.3.2 Verkehrsübersicht 

2.4 Lärmsituation 


2.4.2 Übersicht 

2.4.2.1 SB4 "Schwandrain" 

2.4.2.2 SB3 "Wilershöchi" 

2.4.2.3 SB1 "Oberrickenbach" 

2.4.2.4 SB6 "Büel" 

2.4.2.5 SB2 "Allmend" 

2.4.2.6 SB4a "Ried" 

2.5 Entsorgung 


2.5.2 Entsorgungskonzept 

2.5.2.1 Häusliche Abwässer 

2.5.2.2 Meteorwasser 

2.5.2.3 Bohrspülung 

2.5.2.4 Wasser-Öl-Gemisch, Öischlamm 

2.5.2.5 Feststoffe 

2.6 Rekultivierung 

2.6.1 Ausgangslage 

2.6.2 Grundsätze 

111 

V 

VII 

XV 

XVII 

1 

1 

2 

2 

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5 

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6 

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NAGRA NTB 94-09 - VIII - 

2.6.3 Übersicht 15 

2.6.3.1 SB4 IISchwandrain li 15 

2.6.3.2 SB3 IIWilershöchi li 15 

2.6.3.3 SB1 IIOberrickenbach li 15 

2.6.3.4 SB6 11 Büel li 16 

2.6.3.5 SB2 "Allmend" 16 

2.6.3.6 SB4a IIRied li 17 

2.6.4 Schlussfolgerungen 17 

2.7 Grundwasserüberwachung 17 

2.7.1 Einleitung 17 

2.7.2 Überwachung der Bohrstandorte 17 

2.7.3 Feststellungen und Schlussfolgerungen 18 

3 BOHRTECHNIK 19 

3.1 Einleitung 19 

3.2 Organisatorische Aspekte 19 

3.3 Bohrverfahren 20 

3.3.1 Einleitung 20 

3.3.2 Sei/kernen 20 

3.3.3 Hammerkernen 22 

3.3.4 M eisselboh ren 22 

3.3.5 Tubex-Bohren 22 

3.3.6 Erweitern 23 

3.4 Bohrgeräte 23 

3.5 Verrohrungen 24 

3.5.1 Permanente Verrohrungen 24 

3.5.2 Hi/fsverrohrungen 24 

3.6 Preventeranlagen 24 

3.7 Zementationen 25 

3.8 Bohrspülungen 25 

3.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 25 

3.8.2 Klarwasser-Spülung 26 

3.8.3 Spülungsentsorgung 26 

3.9 Mess- und Testarbeiten 27 

3.9.1 Packertests 27 

3.9.2 Fluidlogging 28 

3.9.3 Geophysikalische Messungen 28 

3.9.4 Bohrlochseismische Messungen 28 

3.9.5 Dilatometermessungen 28 

3.9.6 Hyd rofractests 29 

3.9.7 Boh rlochverlaufsmessu ngen 29 

3.9.8 Temperatur-Angleichsmessungen 29 

3.10 Spezielle Arbeiten 29 

3.11 Zeitauftei/ung 30

- IX- NAGRA NTB 94-09 

4 SONDIERBOHRUNG SB4 31 


4.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 31 

4.3 Technische Daten der Bohrung 32 

4.4 Chronologie der Bohrung 33 

4.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.4 - 60.3 m 33 




4.5 Bohrvorgang 36 


4.5.1.1 Meisseln 12 1/4 11 und 9 5/8 11 Rohreinbau 36 


4.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 36 

4.5.2.2 Erweitern 8 1/2 11 und 7 11 Verrohrung 37 


4.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 und 5 11 Verrohrung 38 


4.5.4.1 Kernen 96 mm 39 

4.5.4.2 Erweitern 104.8 mm 39 

4.5.5 Abschlussarbeiten 40 

4.6 Verrohrungen und Zementationen 40 

4.6.1 9 5/8 11 Standrohr 40 

4.6.2 7 11 Zwischenverrohrung 41 

4.6.3 5 11 Endverrohrung 41 

4.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 42 

4.8 Bohrspülung 42 




4.9 Bohrwerkzeuge 43 

4.9.1 Kernkronen 43 

4.9.2 Rollenmeisselbohrung 44 

4.9.3 Erweiterungswerkzeuge 44 

4.10 Boh rlochverlauf 44 

4.11 Zeitaufteilung 44 



5.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema 46 







5.4.5 Bohrlochabschnitt von 11 06.3 ~ 1546.7 m 50

NAGRA NTB 94-09 - X- 



5.5.1.1 Kernen 6 1/4 11 51 

5.5.1.2 Erweitern 17 1/2 11 und 13 3/8 11 Verrohrung 52 


5.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 52 

5.5.2.2 Erweitern 12 1/4 11 und 9 5/8 11 Verrohrung 53 


5.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 und 101 mm 53 

5.5.3.2 Erweitern 8 1/2 11 und TI Verrohrung 54 


5.5.4.1 Kernen 6 1/4 11 54 

5.5.4.2 Unterschneiden 8 1/2 11 und 5 11 Verrohrung 55 


5.5.5.1 Kernen 96 mm 55 

5.5.6 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe 56 


5.6.1 13 3/8 11 Standrohr 59 

5.6.2 9 5/8 11 Ankerrohrtour 59 

5.6.3 7 11 Zwischenrohrtour 59 

5.6.4 5 11 Endverrohrung 60 

5.7 Preventeran lagen I Boh rlochverflanschung 61 








5.9.3 Sonstige Werkzeuge 63 

5.10 Wartung und Reparatur 63 

5.11 Bohrlochverlauf 64 




6.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema 65 










6.5.2 Kernen 6 1/4 11 72 

6.5.2.1 Erweitern 17 1/2 11 und 13 3/8 11 Verrohrung 72

- XI - NAGRA NTB 94-09 


6.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 73 

6.5.3.2 Erweitern 12 1/4" und 9 5/8" Verrohrung 73 


6.5.4.1 Kernen 6 1/4" 73 

6.5.4.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung 74 


6.5.5.1 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung 75 


6.5.6.1 Kernen 96 mm 77 


6.5.8 Einbau des Multipackersystems 81 


6.6.1 13 3/8" Standrohrtour 82 

6.6.2 9 5/8" Ankerrohrtour 82 

6.6.3 TI Zwischenrohrtour 83 

6.6.4 5" Endverrohrung 84 

6.7 Verfüllungszementation 85 

6.8 Preventeranlagen und Bohrlochverflanschung 85 







6.10.2 Erweiterungswerkzeuge 88 



6.11.1 Fangarbeit 7" Hilfsverrohrung 89 

6.11.2 Fangarbeit Packergarnitur 89 

6.11.3 Fangarbeit 3 1/2 11 Gestänge 90 

6.12 Wartung und Reparatur 91 



7 SONDIERBOHRUNG SBS 93 


7.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen 93 







7.5.1.1 Kernen 97 

7.5.1.2 Erweitern 17 1/2" und 12 1/4 11 ; 133/8 11 und 95/8" 

Verrohrung 98

NAGRA NTB 94-09 - XII - 

7.5.2 Bohrlochabschnitt 166.7 - 430.6 m 98 

7.5.2.1 Kernen 146 mm 98 



7.6.1 13 3/8" Rohrtour 100 

7.6.2 9 5/8" Standrohr 100 

7.6.3 7" Verrohrung 100 

7.7 Preventeranlage, Bohrlochverflanschung 101 


7.8.1 Ton-Süsswasser-Spü lu ng 101 









8.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen 105 










8.5.1.1 Kernen 6 1/4" 111 

8.5.1.2 Erweitern 171/2" und 133/8" Verrohrung 112 


8.5.2.1 Kernen 6 1/4" 112 

8.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 12 1/4" und 9 5/8" Verrohrung 113 


8.5.3.1 Kernen 6 1/4" 114 


8.5.4 Bohrlochabschnitt 1151.5 - 1703.5 m 116 

8.5.5 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung 116 




8.6.1 13 3/8" Standrohr 118 

8.6.2 9 5/8" Ankerrohrtour 118 


8.6.4 5" Endverrohrung 121 

8.6.5 Verfüllungszementationen 122 

8.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 122

- XIII - NAGRA NTB 94-09 








8.10.1 Nachzementation 9 5/8" Rohre 126 

8.10.2 Fangarbeiten 128 

8.10.2.1 7" Hilfsverrohrung 128 

8.10.2.2 6 1/4" Pilotmeissel 130 

8.11 Boh rlochverlauf 131 


9 SONDIERBOHRUNG SB4a/v (vertikales Bohrloch) 133 


9.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 133 



9.4.1 Bohrlochabschnitt von 2.2 - 71 .3 m 135 



9.4.4 Mess- und Testphase auf Endteufe und Ausbau als Pegel 137 




9.5.2.1 Kernen 6 1/4" 138 

9.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und TI Verrohrung 139 


9.5.3.1 Kernen 6 1/4" 141 

9.5.3.2 Arbeiten nach Abschluss der Bohrphase 142 

9.5.3.3 Ausbau zum Pegel 144 


9.6.1 9 5/8" Standrohr 145 








9.9.2 Rollenmeisselbohrung 147 

9.9.3 E rweiteru ngswerkzeug 148 


9.11 Zeitaufteilung 148


- XIV- 

10 SONDIERBOHRUNG SB4a/s (schräges Bohrloch) 


10.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 

10.2.1.1 Technische Daten der Bohrung 

10.3 Chronologie der Bohrung 

10.3.1 Bohrlochabschnitt von 3.5 - 84.6 m 




10.3.5 Arbeiten nach Erreichen der Endteufe 

10.4 Bohrvorgang 




10.4.3.1 Kernen 6 1/4 11 

10.4.3.2 Erweitern 7 5/8" und 5 1/2" Verrohrung 


10.4.4.1 Kernen 123 mm 

10.4.4.2 Abschlussarbeiten 

149 

149 

149 

151 

151 

151 

152 

152 

153 

153 

154 

154 

155 

157 

157 

157 

158 

158 

158 

10.5 Bohrlochversiegelung 159 

10.6 Verroh rungen und Zementationen 160 

10.6.1 273 mm Standrohr 160 

10.6.2 219 mm Zwischenverrohrung 160 

10.6.3 5 1/2" Endverrohrung 161 







10.9.2 Meisselbohrung 162 

10.9.2.1 306 mm und 237 mm Hammerbohrung 162 

10.9.2.2 9 7/8 11 Rollenmeisselbohrung 163 




11 AUFSICHTSKOMMISSION UND BERICHTERSTATTUNG 165 

11.1 Regelung der Aufsicht 165 

11.1.1 Zusammensetzung der Aufsichtskommission Wellenberg 165 

11.1.2 Tätigkeit der Aufsichtsbehörden 165 

11.2 Berichterstattung 165 

11.2.1 Zwischenberichte 166 

11 .2.2 14-Tage-Berichte 166 

11.2.3 Schlussbericht und weitere technische Berichte 166 

11.2.4 Orientierung der Gemeindebehörden und der Bevölkerung 166

-xv- NAG RA NTB 94-09 

VERZEICHNIS DER TABELLEN IM TEXT 

Tabelle 1: Kernboh rü be rsicht 21 

Tabelle 2: Seilkernsysteme 22 

Tabelle 3: Geologisches Profil SB4 (Planung) 31 

Tabelle 4: Bohrungsschema SB4 (Planung) 32 

Tabelle 5: Geologisches Profil SB4 (angetroffen) 32 

Tabelle 6: Bohrungsdaten SB4 33 

Tabelle 7: Kernkronen SB4 43 






Tabelle 13: Erweiterung mit ROllenmeissel, SB3 63 

Tabelle 14: Erweiterung mit Diamantkrone, SB3 63 

Tabelle 15: Unterschneiden, SB3 63 

Tabelle 16: Wartung- und Reparatur, SB3 64 






Tabelle 22: Nicht gekernte Abschnitte in SB1 88 

Tabelle 23: Erweiterungswerkzeuge SB 1 88 

Tabelle 24: havarierte Testgarnitur SB1 89 

Tabelle 25: Reparaturen SB1 91 









Tabelle 34: Kernkronen SB2 124


- XVI- 

Tabelle 35: Rollenerweiterungswerkzeuge, SB2 125 

Tabelle 36: Geologisches Profil SB4a/v (Planung) 133 

Tabelle 37: Bohrungsschema SB4a/v (Planung) 134 

Tabelle 38: Geologisches Profil SB4a/v (angetroffen) 134 

Tabelle 39: Bohrungsdaten SB4a/v 135 

Tabelle 40: Kernkrone SB4a/v 147 

Tabelle 41: Geologisches Profil SB4a/s (Planung) 150 

Tabelle 42: Bohrungsschema SB4a/s (Planung) 150 

Tabelle 43: geologisches Profil SB4a/s (angetroffen) 150 

Tabelle 44: Bohrungsdaten SB4a/s 151 

Tabelle 45: Kernkronen SB4a/s 162 

Tabelle 46: Zwischenberichte Wellenberg 166

- XVII - NAGRA NT8 94-09 

VERZEICHNIS DER BEILAGEN IM BEILAGENBAND 

Beilage 1.1 

Beilage 1.2 

Beilage 1.3 

Beilage 2.1 

Beilage 2.2 

Beilage 2.3 

Beilage 2.4 

Beilage 2.5 

Beilage 3.1 

Beilage 3.2 

Beilage 4.1 

Beilage 4.2 

Beilage 4.3 

Beilage 4.4 

Beilage 4.5 

Beilage 4.6 

Beilage 4.7 

Beilage 4.8 

Beilage 4.9 

Beilage 4.10 

Beilage 4.11 

Beilage 4.12 

Beilage 4.13 

Beilage 4.14 

Beilage 4.15 

Beilage 5.1 

Beilage 5.2 

Beilage 5.3 

Beilage 5.4 

Beilage 5.5 

Beilage 5.6 

Beilage 5.7 

Beilage 5.8 

Anzahl Seiten 

Bohrstandorte Wellenberg 

1 

8chnitt durch den Wellenberg 

1 

Zeitliche Abfolge 

1 

Bohrplatzsituation 8B4, 8B4a 

1 

Bohrplatzsituation 8B3 

1 


1 


1 


1 

Tabelle der Bohrgerätedaten 

1 

Prozentuale Zeitaufteilung 

1 

8B4, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1 

8B4, Rohrliste 9 5/8" 

1 

8B4, Zementationsrapport 9 5/8" 

1 

8B4, Rohrliste TI 

1 

8B4, Zementationsrapport 7" 

1 

8B4, Rohrliste 5" 

2 

8B4, Zementationsrapport 5" 1. 8tufe 

1 

8B4, Zementationsrapport 5" 2. 8tufe 

1 

8B4, 8pülungsparameter und 8pülungsmaterialverbrauch 

2 

8B4, Kernmarschliste 

3 

8B4, Kernbohrparameter 

1 

8B4, Werkzeugeinsätze, chronologisch 

1 

8B4, Horizontal- und Vertikalprojektion 

1 

8B4, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 

3 

884, Zeitaufteilung 

1 

883, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, 8ohrlochbild 1 

883, Rohrliste 13 3/8" 

1 

883, Zementationsrapport 13 3/8" 

1 

883, Rohrliste 9 5/8" 

1 

883, Zementationsrapport 9 5/8" 

1 

883, Rohrliste 7" 

2 

8B3, Zementationsrapport 7" 

1 

8B3, Rohrliste 5" 

3

NAGRA NTB 94-09 - XVIII - 

Beilage 5.9 SB3, Zementationsrapport 5" 1. Stufe 1 


Beilage 5.11 SB3, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 5 

Beilage 5.12 SB3, Kernmarschliste 10 

Beilage 5.13 SB3, Kernbohrparameter 1 

Beilage 5.14 SB3, Werkzeugeinsätze, chronologisch 2 

Beilage 5.15 SB3, Horizontal- und Vertikalprojektion 1 

Beilage 5.16 SB3, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 3 

Beilage 5.17 SB3, Zeitaufteilung 1 

Beilage 6.1 SB1, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1 

Beilage 6.2 SB 1, Schema Zementierstufe 2 

Beilage 6.3 SB1, Sonic-Televiewer-Darstellung 1 

Beilage 6.4 SB 1, Rohrliste 13 3/8" 1 

Beilage 6.5 SB 1 , Zementationsrapport 13 3/8" 1 

Beilage 6.6 SB1, Rohrliste 9 5/8" 1 

Beilage 6.7 SB1, Zementationsrapport 9 5/8" 1 

Beilage 6.8 SB1, Rohrliste 7" 3 

Beilage 6.9 SB 1, Zementationsrapport TI 1. Stufe 1 

Beilage 6.10 SB 1 , Zementationsrapport TI 2. Stufe 1 


Beilage 6.12 SB1, Zementationsrapport 5" 1 

Beilage 6.13 SB1, Zementationsrapport Verfüllung 1 

Beilage 6.14 SB1, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 7 












Beilage 7.6 SB6, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 2

- XIX- NAGRA NTB 94-09 

















Beilage 8.11 SB2, 8pülungsparameter und 8pülungsmaterialverbrauch 5 


Beilage 8.13 8B2, Kernbohrparameter 1 

Beilage 8.14 8B2, Werkzeugeinsätze, chronologisch 1 

Beilage 8.15 SB2, Erweiterungswerkzeuge 1 

Beilage 8.16 8B2, Nachzementation 9 5/8" 1 

Beilage 8.17 8B2, Horizontal- und Vertikalprojektion 1 

Beilage 8.18 8B2, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 5 


Beilage 9.1 8B4a/v, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1 

Beilage 9.2 8B4a/v, Fluid-Logging, schematische Darstellung 1 

Beilage 9.3 SB4a/v, Pegelrohrdaten 1 

Beilage 9.4 SB4a/v, Rohrliste 9 5/8" 1 

Beilage 9.5 SB4a/v, Zementationsrapport 9 5/8" 1 

Beilage 9.6 SB4a/v, Rohrliste 7" 1 

Beilage 9.7 SB4a/v, Zementationsrapport 7" 1 

Beilage 9.8 SB4a/v, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 2 

Beilage 9.9 SB4a/v, Kernmarschliste 3 

Beilage 9.10 SB4a/v, Kernbohrparameter 1


- XX- 

Beilage 9.11 SB4a/v, Werkzeugeinsätze, chronologisch 

Beilage 9.12 SB4a/v, Horizontal- und Vertikalprojektion 1 

Beilage 9.13 SB4a/v, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 2 

Beilage 9.14- SB4a/v, Zeitaufteilung 1 

Beilage 10.1 SB4a/s, Geologisches Profil, Zeit-Teufen-Diagramm, Bohrlochbild 1 

Beilage 10.2 SB4a/s, Rohrliste 273 mm 

Beilage 10.3 SB4a/s, Tubexrohrschuh und Vorschweissverbinder 1 

Beilage 10.4 SB4a/s, Zementationsrapport 273 mm 1 

Beilage 10.5 SB4a/s, Rohrliste 219 mm 

Beilage 10.6 SB4a/s, Zementationsrapport 219 mm 1 

Beilage 10.7 SB4a/s, Rohrliste 5 1/2 11 1 

Beilage 10.8 SB4a/s, Zementationsrapport 5 1/2" 

Beilage 10.9 SB4a/s, Spülungsparameter und Spülungsmaterialverbrauch 2 

Beilage 10.10 Kernmarschliste 2 

Beilage 10.11 SB4a/s, Kernbohrparameter 1 

Beilage 10.12 SB4a/s, Werkzeugeinsätze, chronologisch 1 

Beilage 10.13 SB4a/s, Horizontal- und Vertikalprojektion 1 

Beilage 10.14 SB4a/s, Tabelle Bohrlochverlaufsdaten 2 

Beilage 10.15 SB4a/s, Zeitaufteilung

- 1 - NAGRA NTB 94-09 

1 EINLEITUNG 

1.1 Ausgangslage 

Im Rahmen ihrer Aufgabe, Endlager für radioaktive Abfälle zu planen und zu erstellen, 

untersuchte die Nagra an vier verschiedenen Standorten Gesteinsformationen im 

Hinblick auf ihre Eignung als Wirtgestein für die Endlagerung schwach- und mittelradioaktiver 

kurzlebiger Abfälle. 

Diese Standorte sind Piz Piand Grand (GR), Oberbauenstock (NW), Bois de la Glaive 

(VD) und Wellenberg (NW). 

Für den Wellenberg ersuchte die Nagra am 17. Juni 1987 mit dem Sondiergesuch 

NSG 18 um die Bewilligung zur Durchführung eines Sondier- und Untersuchungsprogramms, 

um die Realisierbarkeit eines Endlagers für schwach- und mittelradioaktive 

Abfälle für diesen Standort abklären zu können. Das Untersuchungsprogramm 

umfassfe sowohl Untersuchungen von der Oberfläche - z.B. Seismische Messungen 

und Tiefbohrungen- , als auch den Bau eines Sondierstollens. 

Der Bundesratsentscheid vom 31. August 1988 erlaubte von dem Untersuchungsprogramm 

denjenigen Teil der Untersuchungsphase I, der ohne Verletzung der potentiellen 

Endlagerzone durchgeführt werden kann. 

Ein wichtiges Element dieser Untersuchungsphase I waren die ersten fünf Sondierbohrungen, 

deren Bohrstandorte in Beilage 1.1 "Standort Wellenberg" gekennzeichnet 

sind und in der Zeit von Mai 1990 bis März 1993 abgeteuft wurden. 

Aufgrund der zeitlichen Verzögerungen in den verschiedenen Genehmigungsverfahren 

für Sondierstollen und Endlager wurden weitere Oberflächenuntersuchungen für die 

Standorterkundung möglich. Von Oktober 1994 bis November 1995 wurden 

8 Piezometerbohrungen, 3 untiefe Kernbohrungen und eine zweite Seismik-Messkampagne 

ausgeführt. Die Sondierbohrung SB4a mit ihren beiden Bohrlöchern SB4a/v und 

SB4a/s bildete den Hauptbestandteil der Phase 11. 

Die bohrtechnischen Aspekte der gesamten Sondierbohrungen mit rund 7869 m 

Bohrmetern und die dazugehörigen bautechnischen Belange - Baugesuche, Bohrplatzbau 

und -rekultivierung und Umweltschutzmassnahmen - sind in diesem Bericht 

zusammenfassend dargestellt. 

In den ersten drei Kapiteln des Berichts werden für alle Bohrungen zutreffende Bereiche, 

geologische Grundlagen, Bau- und Umweltschutzaspekte und bohrtechnische 

Grundlagen dargestellt, in den Kapiteln 4 bis 10 wird dann zu den einzelnen Bohrungen 

jeweils detailliert Stellung genommen. 

Auf die Berichterstattung und die Tätigkeit der Aufsichtskommission wird in Kapitel 11 

eingegangen. 

Die Beiträge in diesem Bericht zu Bau- und Umweltaspeken hat W. Gassier, Projekt 

Ieiter Tiefbau verfasst, die übrigen Kapitel wurden von H. Karseh, Projektleiter Bohrtechnik 

geschrieben.

NAGRA NTB 94-09 - 2- 

1.2 Geologische Situation 

Das zu untersuchende Wirtgestein sind die Valanginien-Mergel, die bei der helvetischen 

Deckenbildung an der Basis der Drusbergdecke auf die Axendecke aufgeschoben 

wurden. Das Untersuchungsgebiet liegt auf der Ostseite des Engelbergertals 

zwischen Wolfenschiessen und Grafenort. Seine Grenzen ergeben sich weitgehend 

aus den vorhandenen topographischen Strukturen. Die Westgrenze wird durch die 

Westflanke des Engelberger Tals zwischen Mettlen und Wolfenschiessen bestimmt. 

Im Norden verläuft die Grenze über den Haldigrat zum Hoh Brisen. Als Südgrenze wird 

eine Linie von Mettlen über die Walenstöcke zum Bannalpsee gezogen, die Ostgrenze 

folgt dem SE-NW Richtung verlaufenden Grat an der Sinsgäuer-Schonegg. In der 

Mitte dieses Areals liegt der Wellenberg, nach dem der Standort benannt ist, obwohl 

der Wellenberg selbst aus den Kalken der Drusbergdecke besteht und die eigentliche 

Endlagerzone unter dem Eggeli-Grat liegt. 

Für diese Region lagen bisher nur Oberflächenkartierungen vor, sodass über die 

untertägigen Begrenzungen des Wirtgesteins und den Tiefgang des Mergelvorkommens 

keine gesicherten Angaben existierten. Nach Ausführung der Oberflächenseismik 

und ihrer ersten Auswertungen zeigte sich unter dem gesamten Untersuchungsareal 

ein Reflektionsband, das als IIBasisreflektor ll 

bezeichnet wurde und eine Art 

untere Abgrenzung bildet. Die Ergebnisse der Bohrungen der Phase I führten zu 

verbesserten geologischen Modellen des Untersuchungsgebietes. 

Gleichzeitg konnte festgestellt werden, dass das Tertiär der Axendecke, (Schimbergschiefer 

und Globigerinnenmergel) ebenfalls den Kriterien als Wirtgestein 

entsprach. Als Wirtgestein wird heute daher nicht nur der Valanginienmergel, sondern 

auch das Tertiär der Axendecke berücksichtigt. 

Mit den Untersuchungen der Phase" sollten für die optimale Planung von Sondierstollen 

und Enlagerlayout zusätzliche Erkenntnisse gewonnen werden. 

In Beilage 1.2 sind für das Profil längs des Eggeligrates die Wirtgesteinsgrenzen dargestellt, 

wie sie z.Z. aus der Interpretation aller Daten erwartet werden. Das Tertiär der 

Axendecke wird ebenfalls dem Wirtgestein zugerechnet. 

Der Name IIValanginien-Mergel ll ist eine veraltete chronostratigrafische Bezeichnung 

und wurde 1981 durch die lithostratigraphischen Begriffe Palfris-Formation und 

Vitznau-Mergel ersetzt, wird aber im vorliegenden Bericht aus Usanzgründen im Text 

und den Prognoseprofilen weiter verwendet. In der Darstellung der erbohrten Profile 

werden durchwegs die heutige Bezeichnungen benutzt. 

1.3 Untersuchungsziele der Bohrungen 

Aufgrund der oben genannten geologischen Situation hatten die Bohrungen die 

Aufgabe, sowohl die ausreichende geometrische Ausdehnung als auch die Eignung 

des Valanginienmergels als Wirtgestein für ein Endlager nachzuweisen. 

Die Ziele dieser Bohrungen waren daher Angaben über 

• die räumliche Ausdehnung des Wirtgesteins 

• den strukturgeologischen Aufbau

- 3 - NAGRA NTB 94-09 

• die Charakterisierung des Basisreflektors 

• die lithologische und petrografische Beschaffenheit 

• die physikalischen Eigenschaften 

• die hydraulischen Potentiale und Durchlässigkeiten und 

• die geochemischen Kennwerte für den Valanginienmergel selbst und seine 

Nebengesteine zu erhalten. 

Die dazu notwendigen Untersuchungsarbeiten der Pase I sind in den Arbeitsprogrammen 

NTB 89-12 und 90-47 dokumentiert, die als Bestandteile das Abteufen der 

Sondierbohrungen 1, 3, und 4, bzw. 2 und 6 und die in den Bohrungen vorgesehenen 

wissenschaftlichen Untersuchungen beschreiben. Die Untersuchungsprogramme 

mussten vor Beginn der Bohrungen z.T. noch neuen Randbedingungen - z.B. erste 

Ergebnisse des geophysikalischen Messprogramms und verschobener Baubeginn 

eines Sondierstollens - angepasst werden. 

In dem Arbeitsprogramm NTB 94-12 wurden die weiterführenden ersten Untersuchungen 

der Phase II definiert, zu denen auch die Bohrung SB4a gehörte. 

Auch während der Bohrarbeiten mussten die Arbeitsprogramme naturgemäss laufend 

entsprechend den angetroffenen geologischen und hydrologischen Verhältnissen 

überarbeitet werden. Das erzwang vielfach sehr kurzfristige Änderungen im Arbeitsablauf. 

1.4 Zeitlicher Ablauf der Arbeiten 

Für die Phase I wurden in einem ersten Untersuchungsabschnitt - gestützt auf die 

Bewilligung des Bundesrates - die jeweiligen Baugesuche für die Bohrungen SB1 

"Oberrickenbach", SB3 "Wilershöchi" und SB4 "Schwandrain" im Oktober 1988 eingereicht, 

die für SB3 und SB4 im Oktober 1989, für SB1 im Februar 1990 rechtsgültig 

wurden. Gegen das Baugesuch für SB2 "Allmend", bereits eingereicht im Dezember 

1988, erfolgten aufgrund der Kombination des Bohrplatzes mit dem späteren Installationsplatz 

für den Stollenbau Einsprachen. Erst nachdem hier eine Einigung erfolgt 

war, wurde im Juni 1991 die Baugenehmigung erteilt. Nach Festlegung der genauen 

Bohrlokation für SB6 "Büel" wurde das Baugesuch im Mai 1990 eingereicht und bereits 

im August rechtsgültig. 

Aus logistischen Gründen wurden die Bohrarbeiten mit SB4 am 15. Mai 1990 begonnen 

und mit dem selben Bohrgerät im Anschluss dann die Bohrung SB3 ab September 

1990 abgeteuft. Mit einem zweiten Bohrgerät begann die Bohrung SB1 im November 

1990. Da für die SB6 Teile der Infrastruktur der SB3 benötigt wurden, konnte diese 

Bohrung mit einem anderen Bohrgerät erst mit Abschluss der SB3 ab September 1991 

ausgeführt werden. Die SB2 wurde im Anschluss an die SB1 ab März 1992 abgeteuft, 

wobei zwar ein leistungsstärkeres Bohrgerät eingesetzt wurde, die übrigen Installationen 

- Spülpumpen, Tankanlage, Container etc. - jedoch von SB1 übernommen 

wurden. Die Bohrarbeiten der Phase I endeten mit dem Abschluss der SB2 am 7. März 

1993. 

Die Phase 11 begann 7. Juni 1994 mit der Einreichung des Baugesuchs für den Bohrplatz 

SB4a "Ried". Nach Erhalt der Bewilligung konnte mit dem Bohrplatzbau ab

NAGRA NTB 94-09 - 4- 

August 1994 begonnen werden. Die Bohrarbeiten wurden im Oktober 1994 für das 

vertikale Bohrloch SB4aJv aufgenommen. Mit der Fertigstellung des schrägen Bohrlochs 

endeten die Arbeiten am 22. November 1995. Die Rekultivierung des Platzes 

wurde sofort begonnen, witterungsbedingt aber erst im Frühjahr 1996 abgeschlossen. 

Die Beilage 1.3 stellt diese zeitliche Abfolge in einer Übersicht zusammenhängend dar.

- 5 - NAGRA NTB 94-09 

2 BAU- UND UMWELTASPEKTE 


In diesem Kapitel wird ein Überblick gegeben über die Auswirkungen der Bauarbeiten 

während der Erstellung und Rekultivierung der Bohrplätze sowie über die Einhaltung 

der gesetzlichen Anforderungen bezüglich Raumplanung und Umwelt während der 

Betriebsphasen. Die Aussagen betreffend grundsätzlicher Aspekte werden für alle 

Bohrungen zusammengefasst. Wo nötig werden jedoch ausführlichere Angaben über 

spezielle Vorkommnisse oder Besonderheiten für jede einzelne Bohrung gemacht. 

2.1.1 Bewilligungsverfahren 

Mit dem Sondiergesuch NSG 18 wurde am 17. Juni 1987 beim Bund die Bewilligung 

zur Durchführung eines umfassenden Sondier- und Untersuchungsprogramms für den 

Standort Wellenberg beantragt. Das Gesuch umfasste sowohl Untersuchungen von 

der Oberfläche aus wie seismische Messungen, Sondierbohrungen, untiefe Piezometerbohrungen 

als auch den Bau eines Sondierstollens in den potentiellen Endlagerbereich. 

Die in diesem Bericht abgehandelten sechs Sondierbohrungen waren Teil der 

Bundesbewilligung vom 31. August 1988 für die Untersuchungsphase I. 

In einem ersten Paket wurden daraufhin am 21. Oktober 1988 die Gesuche um die 

baupolizeiliehe Bewilligung der drei Bohrungen SBl "Oberrickenbach", SB3 

"Wilershöchi" und SB4 "Schwandrain" bei der Gemeinde Wolfenschiessen eingereicht. 

Für die Bohrungen SB3 und SB4 wurde die Baubewilligung mit Datum vom 1. Okober 

1989 ausgestellt, während bei der SBl eine durch Einsprachen bedingte Projektänderung 

schliesslich am 19. Februar 1990 zur Bewilligung führte. 

Für die SB2 "Allmend" erfolgte die Baueingabe am 5. Dezember 1988 zusammen mit 

dem Gesuch für den unmittelbar danebenliegenden Installationsplatz des Sondierstollens. 

Aufgrund dieser Kombination erfolgten zwei Einsprachen, die erst durch eine 

leichte seitliche Verschiebung des Bohrplatzes zurückgezogen wurden und somit zur 

Baubewilligung vom 7. Juni 1991 führten. 

Die Sondierbohrung SB6 diente vor allem der Erkundung der Lockergesteinsfüllung 

des Engelbergertales. Die Standortfestlegung erfolgte erst aufgrund der Resultate der 

flachseismischen und geoelektrischen Messungen, die im Anschluss an die 

Reflexionsseismik-Kampagne im November 1989 durchgeführt worden waren. Die 

Baueingabe für den gewählten Standort "Büel", Altzellen erfolgte am 15. Mai 1990, die 

Baubewilligung datiert auf den 24. August 1990. 

Aufgrund der Auswertung der ersten fünf Tiefbohrungen ergab sich für die SB4a 

"Ried" eine neue Zielsetzung, was auch zu einer Verschiebung des ursprünglich im 

NSG 18 festgelegten Bohransatzpunktes um ca. 1.6 km in nord-östlicher Richtung 

führte. Gleichzeitig wurde festgelegt, diese Bohrung in einen senkrechten Ast und 

einen mit 45 Grad in Richtung Ost-Nordost geneigten Ast aufzuteilen. Für die SB4a 

erfolgte die Baueingabe am 7. Juni 1994 und bereits mit Datum vom 22. August 1994 

wurde die baupolizei liehe Bewilligung ausgestellt.

NAGRA NTB 94-09 - 6 - 

2.1.2 Behördliche Auflagen 

Die wichtigste umweltrelevante Auflage in der Bundesbewilligung für die Bohrplätze 

betraf die Lärmimmissionen, wo die Grenzwerte in bewohnten Gebäuden tagsüber mit 

55 dB(A) und nachts mit 45 dB(A) festgelegt wurden. 

In den baupolizei lichen Bewilligungen der Gemeinde Wolfenschiessen sind auch die 

Auflagen aus der kantonalen Bewilligung bezüglich Umweltschutz enthalten. Die wichtigsten 

Punkte waren: 

• Baulicher Gewässerschutz 

Obwohl die Bohrstellen nur temporär in der Grössenordnung von einem Jahr in 

Betrieb waren, wurden strenge Auflagen festgelegt und der Ausführung der 

Entwässerungsanlagen für Platzwasser wie auch häusliche Abwässer grösste 

Aufmerksamkeit geschenkt. So wurde für die abschliessende Bohrung SB4a 

nebst dem für die Ableitung des Meteorwassers üblichen Schlammabscheider 

erstmals ein Koaleszenzfilter zur noch besseren Ausscheidung der Kohlenwasserstoffe 

verlangt. Die strikte Einhaltung der Gewässerschutzbestimmungen 

wurde durch eine Abnahme der Anlagen vor Bohrbeginn und periodische Kontrollen 

während der Bohrarbeiten überprüft. 

• Entsorgungskonzept 

Für sämtliche zu entsorgenden flüssigen und festen Stoffe wie Regenwasser, 

häusliche Abwässer, Bohrspülung, Bohrklein und Hauskehricht wurde in enger 

Zusammenarbeit mit dem damaligen Amt für Umweltschutz und Planung ein 

Konzept erarbeitet, welches in den Bewilligungen als Auflage vorgeschrieben 

wurde. Dabei sind auch die möglichen Zusätze zur Bohrspülung und die Markierstoffe 

bewilligt worden. 

• Lagerung gefährlicher Stoffe 

Für die Lagerung umweltgefährlicher Stoffe wie Dieseltreibstoff und das als 

möglicher Spülungszusatz bereitsgestellte Ätznatron wurden die nötigen fachspezifischen 

Bewilligungen eingeholt und die Auflagen durch Kontrollen überwacht. 

2.2 Bauarbeiten 

2.2.1 Grundsätze der Arbeitsvergaben 

Die Bauarbeiten für Bohrplatzerstellung und -rekultivierung wurden jeweils im 

Amtsblatt des Kt. Nidwalden öffentlich ausgeschrieben. 

Die Vergabekriterien waren: 

• Preis 

• Leistungsfähigkeit 

• regionale Ansässigkeit

- 7- NAGRA NTB 94-09 

Unter Berücksichtigung dieser Punkte konnten für die sechs Bohrplätze insgesamt an 

sieben verschiedene Unternehmungen oder Arbeitsgemeinschaften Aufträge im 

Gesamtbetrag von über 2.5 Mio. Franken erteilt werden. 

Die jeweils in kleinerem Rahmen anfallenden Handwerkeraufträge wurden zu Konkurrenzpreisen 

möglichst an lokale Betriebe vergeben. 

Das vorstehend beschriebene Vorgehen hat sich sehr bewährt. Nicht nur ist das investierte 

Geld direkt der Region zugeflossen, sondern zu vernünftigen Bedingungen 

wurde zudem ausnahmslos sehr gute und fachmännische Arbeit geleistet. 

2.3 Verkehrsaufkommen 


Im Rahmen der Baubewilligungsverfahren für die verschiedenen Bohrplätze wurde 

teilweise von Seiten der Bevölkerung grosse Besorgnis geäussert. Dies vor allem auch 

im Wissen um die nicht speziell ausgebauten Verkehrswege, besonders im Raum 

Grafenort-Altzellen. Die Absichterklärungen der Nagra wie Berücksichtigung der 

einheimischen Unternehmungen (mit ortskundigen Chauffeuren) und der nachträglichen 

Instandstellung der Strassen (unabhängig vom Beschädigungsgrad) konnten die 

Bedenken punkto Verkehrssicherheit wie auch Schadenspotential zum grössten Teil 

zumindest stark mindern. 

So sind denn auch während der ganzen beschriebenen Untersuchungsphase keine 

nennenswerten Unfälle vorgefallen, und die sanierten Strassenabschnitte konnten in 

einem durchwegs guten Zustand den Eigentümern zurückgelassen werden. 

2.3.2 Verkehrsübersicht 

Das Verkehrsaufkommen ist sehr stark abhängig von der jeweiligen Arbeitsphase. 

Nachstehend wird es während der drei Hauptphasen "Bohrplatzerstellung", 

IIBohrbetrieb" und "Bohrplatzrekultivierung ll kurz erläutert. 

Die Phase der BOhrplatzerstellung unterscheidet sich betreffend LKW-Verkehr nicht 

von einer konventionellen Baustelle mit ähnlichem Charakter wie zum Beispiel einem 

Strassenausbau. Das Transportaufkommen ist vor allem bedingt durch die Materiallieferung 

wie Wandkies für den Koffer, Mischgut für den Belagseinbau und Beton für 

Bohrkeller und Bohrgerätefundament. Die Transportfrequenz ist ausschliesslich beeinflusst 

durch den vorgesehenen Arbeitsablauf der beauftragten Bauunternehmung und 

ist daher zum voraus durch das Terminprogramm festgelegt. 

An zwei Standorten konnte durch Materialentnahmen vor Ort zumindest ein Teil der 

Lastwagenfahrten eingespart werden: 

Bei der SB1 in Oberrickenbach wurde im Einvernehmen mit der GewässerschutzsteIle 

des Kantons zur Austiefung des Bachbettes gegen 1000 m3 Kies und Geröll aus dem 

Haldibach entnommen, was zu einer Reduktion von je über 100 Hin- und Rückfahrten 

von Lastwagen auf der Kantonsstrasse nach Oberrickenbach führte.

NAGRA NTB 94-09 - 8- 

Bei der SB4a "Ried" wurde das kurze Zeit vorher durch ein Unwetter im Bachbett und 

auf den Weiden angeschwemmte Kiesmaterial für die Kofferung der Bohrplatzfläche 

verwendet. Damit konnte auf den Antransport von rund 2/3 des Koffermaterials 

verzichtet werden, was eine Einsparung von je ca. 60 Hin- und Rückfahrten von Lastwagen 

auf der Altzellerstrasse bedeutete. 

Beim Bohrbetrieb sind die Transporte zu einem grossen Teil nicht von vornherein 

absehbar. Sie hängen sehr stark von den angetroffenen Verhältnissen im Bohrloch ab 

und betreffen vor allem Materialtransporte für das Bohrgerät (Bohrgestänge, Stahlrohre 

für Bohrlochverrohrung sowie Spülungszusätze) und dienen der Entsorgung von 

Bohrspülung, Abwasser und übrigen Abfallstoffen. 

Auf allen fünf Bohrplätzen sind sämtliche Transporte in der Pförtnerloge registriert 

worden. Die Auswertung zeigt bei allen Bohrungen eine mittlere Transportfrequenz von 

10 bis 12 LKW-Fahrten pro Woche. Bedingt durch die Entsorgung einer grossen 

Spülungsmenge lag der mit Abstand grösste Maximalwert bei 37 LKW-Fahrten pro 

Woche bei der im Talboden liegenden SB2 "Allmend". 

Während der Bohrplatzrekultivierung fallen die LKW-Fahren für die Abtransporte in 

einer z.T. geringeren Anzahl an als bei der Bohrplatzerstellung, wird doch üblicherweise 

ein Teil des eingebrachten Kiesmaterials an Ort und Stelle zur Ausgleichung 

lokaler Bodenunebenheiten direkt verwendet. 

2.4 Lärmsituation 


In der Bundesbewilligung vom 31. August 1988 für die Sondierbohrungen am Wellenberg 

sind für bewohnte Gebiete um die Bohrplätze die Belastungsgrenzwerte mit 

45 dB(A) nachts von 19:00 bis 07:00 Uhr und mit 55 dB(A) tagsüber festgelegt worden. 

Durch die Lage der Bohransatzpunkte in der Landwirtschaftszone sind keine eigentlichen 

Wohnzonen sondern jeweils nur einzelne, den Bohrplätzen am nächsten gelegene 

Liegenschaften durch die Lärmimmissionen betroffen worden. 

Bei den Sondierbohrungen SB3 "Wilershöchi", SB1 "Oberrickenbach" und SB2 

"Allmend" sind vor Bohrbeginn zur Festlegung des Ausgangszustandes sogenannte 

Null-Messungen durchgeführt worden. 

Dabei haben sich sehr unterschiedliche Werte ergeben. Während sich der Raum 

Altzellen/Grafenort (SB3) mit 32 - 35 dB(A) als ausgesprochen ruhig herausstellte, lag 

der Wert im Bereich der SB2 "Allmend" mit 43/44 dB(A) knapp unterhalb des Grenzwertes. 

Überschritten wurde dieser Wert beim Messpunkt der SB1 "Oberrickenbach ll , 

bei dem durch den Geräuschpegel des Haldibach verursacht, ein Wert von 48 dB(A) 

gemessen wurde. Je nach Wasserführung dürfte die Lärmvorbelastung hier in der 

Bandbreite zwischen 45 bis 50 dB(A) liegen.

- 9 - NAGRA NTB 94-09 


In der nachfolgenden Auflistung der Bohrungen in der Reihenfolge ihrer zeitlichen 

Ausführungen werden die Messresultate dargelegt, evtl. nötige zusätzliche Schutzmassnahmen 

kommentiert und der Endzustand der Lärmsituation festgehalten. Die 

behördliche Überwachung der Lärmsituation erfolgte innerhalb der monatlich tagenden 

Aufsichtskommission mit Vertretern von Bund, Kanton und Gemeinde, wo auch die 

Umsetzung der Lärmschutzauflagen bezogen auf die einzelnen Objekte diskutiert und 

im einzelnen festgelegt wurde. Die Lage der Messpunkte ist jeweils in den Lageplänen 

der Bohrplätze markiert. 


Die Bewohner der einzigen im Einflussbereich der Bohrung befindenden Liegenschaft 

Schwandrain - im Abstand von 180 m vom Bohrplatz und durch die topographische 

Lage leicht abgedeckt - erachteten den Bohrlärm nachts als durchaus tragbar. Trotzdem 

wurde vor Abschluss der Bohrung, vor allem auch im Hinblick auf mögliche 

Voraussagen für die SB3 nach dem Umsetzen des Bohrgerätes, in der Nacht vom 17. 

Juli eine Messung durchgeführt, die Werte von 45 bis 48 dB(A) erbrachten. Aufgrund 

der teilweise nur leicht über dem Grenzwert liegenden Messwerte ergab sich keine 

Veranlassung für weitere Massnahmen. 

2.4.2.2 SB3"Wilershöchi" 

An zwei Messpunkten wurden ca. 6 Wochen nach Bohrbeginn in der Nacht vom 

7. November 1990 Immissionsmessungen durchgeführt. Die Messwerte schwankten 

beim Messpunkt 1 (Liegenschaft Neu-Matt, ca. 170 m nördlich der Bohrung) zwischen 

45 bis 50 dB(A) und beim Messpunkt 2 (Liegenschaft Ennetbachs, ca. 220 m südöstlich 

der Bohrung) zwischen 46 bis 50 dB(A). Es wurden umgehend seitlich des 

Antriebsaggregates zwei zusätzliche Lärmschutzwände aufgebaut und deren Wirksamkeit 

mit einer Kontrollmessung beim Messpunkt 2 überprüft. Die gemessenen 

Werte lagen nun zwischen 37 bis 43 dB(A), was einer Reduktion um ca. 8 dB(A) 

entsprach. Der Grenzwert von 45 dB(A) wurde nun klar unterschritten. Somit drängten 

sich keine weiteren Massnahmen mehr auf. 

2.4.2.3 SB1 "Qberrickenbach" 

Der Messpunkt lag in der ca. 120 m östlich am nächsten zur Bohrung gelegenen 

Liegenschaft Rosenfels, die zudem im Gegensatz zu den übrigen Wohnhäusern in 

Oberrickenbach in direkter Sicht zum Bohrplatz lag. 

Eine erste Messung bei Bohrbeginn am 4. Dezember 1990 brachte überhöhte Werte 

von 56/57 dB(A). Zu diesem Zeitpunkt liefen auf dem Bohrplatz als Folge der sehr 

tiefen Temperaturen sämtliche Pumpen, um ein Einfrieren zu verhindern. Mit organisatorischen 

Massnahmen einerseits und dem Einbau weiterer Elektroheizungen, der zum 

Abschalten der nicht direkt benötigten Pumpen führte, andererseits wurde versucht, 

raschmöglichst eine Lärmreduktion herbeizuführen. Zudem wurden bei diesen tiefen 

Temperaturen nachts die Fenster geschlossen gehalten. Dies im Gegensatz zu den 

Lärmmessungen, die bei offenem Fenster durchgeführt werden müssen. Eine erneute

NAGRA NTB 94-09 - 10 - 

Messung am 5. März 1991 zeigte nur eine geringe Wirkung der getroffenen Massnahmen. 

Die Messwerte lagen noch immer mit 53/55 dB(A) weit über dem Grenzwert 

von 45 dB(A). Durch die umgehende Montage von zwei freistehenden Lärmschutzwänden 

wurden die beiden wichtigsten Abstrahlrichtungen der Hauptlärmquelle, 

nämlich der Hydraulikpume abgeschirmt. Dies brachte schliesslich eine verbleibende 

Lärmimmission von 50/52 dB(A) was mit einer dritten Messung vom 28. März 1991 

festgestellt wurde. In Absprache mit den direkt betroffenen Anwohnern und nach 

Diskussion in der Aufsichtskommission konnte auf weitere Lärmschutzmassnahmen 

verzichtet werden. Nach Aussage des neutralen Lärmschutzexperten hätten erstens 

weitere Massnahmen am Bohrplatz einen unverhältnismässig grossen Aufwand 

bedeutet, und zweitens wäre durch die Lärmvorbelastung durch den Haldibach je nach 

Wasserstand sowiso ein Immissionspegel zwischen 45 bis 50 dB(A) übrig geblieben, 

wie die Nullmessung vor Bohrbeginn klar gezeigt hatte. 

2.4.2.4 SB6 I Büel" 

Die Sondierbohrung SB6 IIBüel" war konzipiert als kurze Bohrung zur Erkundung der 

Schotterfüllung des Engelbergertals und daher lediglich auf einen Zeitraum von 3 - 4 

Monaten Dauer ausgelegt. Aufgrund des subjektiven Lärmempfindens der Bewohner 

wurde kurz nach Bohrbeginn zum Schutz der in südlicher Richtung, mit 120 m Abstand 

zum Bohrplatz nächstgelegenen Liegenschaft Eltschbüel vom Bohrunternehmer eine 

leichte Lärmschutzwand mit Abmessungen von 15 m Länge und 3.60 m Höhe provisorisch 

aufgestellt. Eine am 24. Oktober 1991 durchgeführte Kontrollmessung ergab bei 

dieser Liegenschaft den Immissionswert von 47 dB(A), beim weiteren Messpunkt, 

Liegenschaft Büel, in 220 m Abstand nördlich der Bohrung einen Wert von 44 dB(A) 

und bei der 170 m östlichen, leicht überhöht mit direktem Blick zum Bohrgerät vorhanden 

Liegenschaft Schlag den höchsten Wert mit gegen 52 dB(A). Trotz beträchtlicher 

Überschreitung des Grenzwertes von 45 dB(A) beim letztgenannten Messpunkt konnten 

auf weitere Lärmschutzmassnahmen verzichtet werden. Dazu gab es vor allem 

zwei Gründe: Erstens wären weitere Lärmschutzmassnahmen auf dem Bohrplatz in 

die betreffende Richtung nur mit einem unverhältnismässig grossen Aufwand möglich 

gewesen, und zweitens mussten die Messungen aus Auslegungsgründen bei offenem 

Fenster stattfinden, wogegen die betroffenen Bewohner in der kommenden Winterszeit 

die Fenster sowieso mehrheitlich geschlossen hielten. Die betroffenen Bewohner 

hatten zudem die Lärmsituation als tragbar empfunden. 


Hier wurden vor Bohrbeginn an zwei Messpunkten (MP1 und MP2) Null-Messungen 

vorgenommen mit folgenden Resultaten: 

Beim MP1, der Liegenschaft Ferienhaus Bitzi, ca. 150 m südlich vom Bohrplatz, teilweise 

abgedeckt durch eine Militärbaracke wurden Werte zwischen 42 und 44 dB(A) 

gemessen, beim MP2, der Liegenschaft Oberst Ey ca. 150 m nördlich der Bohrung 

(mit direktem Blick zum Bohrplatz), Werte zwischen 40 und 44 dB(A). An beiden 

Messpunkten lagen die Werte also teilweise nur knapp unter dem vorgegeben Grenzwert 

von 45 dB(A). 

Eine erste intensive Lärmphase ergab sich während 3 Tagen anfangs April 1992 bei 

der Erweiterung des Bohrlochs von 6 1/4" auf 17 1/2". Durch die zu geringe Gestänge-

- 11 - NAGRA NTB 94-09 

länge war es nicht möglich, den nötigen Anpressdruck auf den Meissel zu bringen, so 

dass die gesamte Bohranlage mitvibrierte. Die betroffenen Anwohner wurden direkt 

informiert, und ob der noch sehr kurzen Zeit dieses Betriebszustandes haben sie der 

Situation das nötige Verständnis entgegengebracht. 

Die ersten Kontrollmessungen fanden am 11. April 1992 statt. Während beim MP2 mit 

44/45 dB(A) der Grenzwert eingehalten wurde, lagen die Messwerte beim MP1 mit 

48/50 dB(A) darüber. Als Massnahme zur Reduktion der Lärmimmissionen in Richtung 

MP1 ergab sich in gemeinsamer Diskussion mit der Bohrunternehmung und mit dem 

mit den Messungen beauftragten Ingenieurbüro als einfachste Möglichkeit eine direkt 

am Kraftdrehkopf montierte Lärmschutzplatte. 

Die grösste Lärmimmission in der gesamten Betriebsphase der Bohrung SB2 ergab 

sich zu Beginn der zwischen 60 und 577 m Teufe durchgeführten Bohrlocherweiterung 

anfangs Juni 1992. Obwohl aus Lärmschutzgründen, und dem bedingt durch das 

kurze Gestänge noch immer zu geringen Anpressdruck, diese Erweiterung in zwei 

Etappen von zuerst 6 1/4 11 auf 8 1/2 11 und nachher auf 12 1/4 11 vorgenommen wurde, 

brachte die nun auf Vollast laufende, nur für die Erweiterungsstrecken benötigte 

grosse Spülpumpe mit Dieselantrieb eine von allen nicht erwartete Lärmemission. 

Sofort wurden durch die Bohrunternehmung im Bereich der dieselbetriebenen Spülpumpe 

provisorische Lärmschutzwände aufgestellt. Als zusätzliche betriebliche Massnahme 

wurde die Drehzahl des Bohrgestänges reduziert und die der Bohrspülung 

laufend Feststoffe entziehende Desander-Anlage über Nacht abgestellt. Nach Aussagen 

der Anwohner haben diese Sofortmassnahmen eine beträchtliche Verbesserung 

der Lärmsituation erbracht. 

Die zweiten Kontrollmessungen konnten am 22. Juni 1992 noch in der erwähnten 

Erweiterungsphase durchgeführt werden. Die Messungen bestätigten die Wirksamkeit 

der getroffenden Sofortmassnahmen und führten im Messbericht des Ingenieurbüros 

vom 24. Juni 1992 an das BUWAL zu folgendem Kommentar: 

• Die Pegelwerte geben das gesamte gemessene Geräusch wieder. Beim MP1 

wurde anlässlich der Nullmessung vor Inbetriebnahme der Bohrstelle ein Grundgeräusch 

(L90-Wert) von ca. 41 - 42 dB(A) gemessen. Dieses wurde vor allem 

durch das Bachrauschen bestimmt. Nimmt man dasselbe Grundgeräusch für die 

Messung vom 22. Juni 1992 an, so ergibt sich ein Immissionspegel infolge der 

Bohrstelle allein von unter 45 dB(A). Der Grenzwert von 45 dB(A) wird somit hier 

eingehalten. 

• Beim MP2 betrug das Grundgeräusch vor Inbetriebnahme der Bohrstelle 38 - 

39 dB(A). Die gemessenen Werte liegen mit 48 - 49 dB(A) deutlich über dem 

damaligen Grundgeräusch und auch über dem Grenzwert von 45 dB(A). 

• In den nächsten Tagen wird der Normalbetrieb mit Kernbohrung wieder aufgenommen 

werden. Es ist vorgesehen, auch diesen Zustand so rasch als möglich 

zu messen. 

Die dritten Kontrollmessungen wurden am 24. Juli 1992 vorgenommen und zeigten 

überraschenderweise höhere Werte als die vergleichbare erste Messung vom 11. April 

1992. Die Werte lagen beim MP1 zwischen 47/48 dB(A) und beim MP2 zwischen 

50/52 dB(A). Hier zeigte sich eindeutig (vor allem beim MP1) die Beeinflussung durch 

den auf der linken Talseite rauschenden Wasserfall. Bei einem durch einen Kernmarsch 

bedingten Unterbruch der Bohrarbeiten mit relativer Ruhe auf dem Bohrplatz

NAGRA NTB 94-09 - 12 - 

fiel der Lärmpegel beim MP1 lediglich um ca. 2 dB(A) auf 46 dB(A) während er im gleichen 

Zeitraum beim MP2 um 6 dB(A) auf 44 dB(A), also unter den Grenzwert fiel. 

In Absprache mit dem Ingenieurbüro wurden umgehend die folgenden weiteren Lärmschutzeinrichtungen 

abgesprochen und errichtet: Zur Senkung des allgemeinen Lärmpegels 

auch bei Phasen der Bohrlocherweiterungen wurde die Diesel-Spülpumpe mit 

zusätzlichen Lärmschutzwänden abgeschirmt, über der Zentrifuge wurde eine Holzverschalung 

mit innen liegenden Schalldämmatten errichtet, und die Seiltrol)1mel des 

Bohrturms wurde mit Lärmschutzmatten eingepackt. Zusätzlich wurde die Lüftungsöffnung 

des Haupt-Hydraulikaggregates mit einer Schallschutzwand abgeschirmt. Als 

spezifische Schutzeinrichtung zur Reduktion der Lärmabstrahlung durch den Kraftdrehkopf 

in Richtung MP2 wurde an zwei Führungsseilen ein in der Höhe verstellbarer 

Schallschutzvorhang von 4 m Breite und 5 m Länge montiert. Dies als Ersatz der 

früher montierten, aber offensichtlich zu klein ausgefallenen Schutzplatte. 

Die vierten Kontrollmessungen wurden am 19. August 1992 durchgeführt. Mit Messwerten 

von 44/46 dB(A) beim MP1 und 47/48 dB(A) beim MP2 kann dem Messbericht 

vom 24. August 1992 folgender Kommentar entnommen werden: 

• Die Wirkung des Schallvorhangs beträgt ca. 2 - 3 dB(A). 

• Der Grenzwert von 45 dB(A) wird beim MP2 aber immer noch überschritten. 

• Eine geringfügige Verbesserung um 1 - 2 dB(A) kann durch eine Vergrösserung 

bzw. Verbreiterung des Schallvorhangs erreicht werden (U-förmige Anordnung 

um Bohrkopf). 

• Der Bohrkopf überträgt Schall energie auf andere Teile der Anlage, die ihrerseits 

wiederum Luftschall abstrahlen. Die Wirkung eines Schallvorhangs dieser Art ist 

deshalb auf ca. 4 - 5 dB(A) begrenzt. 

Aufgrund obiger Aussage wurde der Schallvorhang nun seitlich schräg um je ein 

Element auf nunmehr 6 m Breite erweitert und damit eine zusätzliche Reduktion des 

Lärmpegels beim MP2 bewirkt. 

Die direkt betroffenen Anwohner waren über die Lärmsituaiton und die ergriffenen 

Massnahmen laufend orientiert worden. Im Einvernehmen mit der Aufsichtskommission 

ist man so verblieben, dass auf weitere Messungen verzichtet werden kann, 

sofern von den Direktbetroffenen keine zusätzlichen Massnahmen gewünscht werden. 

Dies war bis zum Ende der Bohrphase nicht der Fall. 

2.4.2.6 SB4a "Ried" 

Aufgrund der Lage unmittelbar neben der früheren Bohrstelle SB4 18chwandrain" und 

der vergleichbaren topographischen Verhältnisse bezüglich der nächsten Liegenschaft 

8chwandrain sowie der bekannten Lärmsituation aus der Bohrung SB4 konnte im 

Einvernehmen mit den Behörden und den direkt Betroffenen auf Lärmmessungen 

verzichtet werden.

- 13 - NAGRA NTB 94-09 

2.5 Entsorgung 


Während der Betriebsphasen der Sondierbohrungen fielen verschiedene Arten von 

Flüssig- und Feststoffen an, die alle umweltgerecht im Rahmen der Gesetzgebung 

entsorgt werden mussten. Dabei konnte grösstenteils auf vorhandene Einrichtungen 

zurückgegriffen werden. Eine Ausnahme bildete die Bohrspülung, zusammengesetzt 

aus normalem Leitungswasser und diversen Spülungszusätzen (vor allem Bentonit) 

und Markierstoffen, die aber alle toxisch unbedenklich sind und zudem vom kantonalen 

Amt für Umweltschutz einzeln bewilligt wurden. Die anfängliche Variante mit Zwischenlagerung 

in einem Absetzbecken zeigte nicht die erwartete Wirkung, da erstens die 

Volumenreduktion durch den sehr langsamen Absetzungsvorgang nur sehr bescheiden 

war und zweitens für die noch relativ grosse Menge an vor allem bentonithaltigem 

Bohrschlamm nach diversen Versuchen keine Ablagerungsmöglichkeit mit der nötigen 

Kapazität gefunden werden konnte. 

Schliesslich gelangte für alle Stoffkategorien das nachstehend umschriebene Entsorgungskonzept 

zur Anwendung. 

2.5.2 Entsorgungskonzept 

Dieses wurde zusammen mit dem kantonalen Amt für Umweltschutz erarbeitet und 

beinhaltete die nachstehenden Stoffkategorien und deren Entsorgungswege: 

2.5.2.1 Häusliche Abwässer 

Diese wurden bei der SB1 1I0berrickenbach ll mittels Abwasserpumpwerk und bei der 

SB2 IIAllmend" im freien Gefälle direkt an die vorhandenen Kanalisationsleitungen 

angeschlossen. Im Raum Altzellen bei den Bohrungen SB4, SB3 und SB6 wurde ein 

dichter Stapeltank installiert und dieser periodisch mindestens einmal pro Woche in die 

Kanalisationsleitung bei der Parketterie entsorgt. 

2.5.2.2 Meteorwasser 

Entsprechend der befestigten Platzgrösse wurde dieses Wasser über ausreichend 

dimensionierte Schlamm- und Mineralölabscheider in die jeweils vorhandenen Vorfluter 

geleitet. Bei der SB4 IISchwandrain ll war dies ein teilweise allerdings trockenes Bachbett, 

bei der SB3 IIWilershöchi" der Eltschenbach, bei der SB1 1I0berrickenbach ll der 

Seklisbach, bei der SB6 "Büel ll 

das bestehende Drainagenetz und bei der SB2 

"Allmend ll eine separate Meteorwasserleitung, die beide in die Engelberger Aa führten. 

Für die SB4a IIRied ll diente das gleiche Bachbett wie bei der SB4 als Vorfluter. 

2.5.2.3 Bohrspülung 

Auf der SB1 1I0berrickenbach ll und später auf der SB2 IIAllmend" wurden der Spülung 

die Feststoffe entzogen, diese in stichfester Form mit Mulden in eine Inertstoffdeponie

NAGRA NTB 94-09 - 14 - 

gebracht, während das mechanisch klare Wasser in die Kanalisation analog den häuslichen 

Abwässern entsorgt wurde. Diese Art Spülungsbehandlung war sehr arbeitsintensiv, 

musste doch vorerst in einem grossen Rührbecken die sehr basische Spülung 

unter Zumischen von technischer Schwefelsäure zur besseren Reaktion mit dem 

Flockungsmittel neutralisiert werden. Die Trennung der Flüssig- und Feststoffe erfolgte 

schliesslich in einer Zentrifuge, welche mit einer konstanten Menge Spülung beschickt 

wurde. Dieser Spülung wurde mittels einer kleinen Dosierpumpe die aufgrund von 

Versuchen richtige Menge an Flockungsmitteln zugeführt. 

2.5.2.4 Wasser-ÖI-Gemisch, Öischlamm 

Rückstände aus den Mineralölabscheidern sowie anderweitige mit Kohlenwasserstoffen 

verunreinigte Wässer, z.B. in den Bohrkellern, wurden gemäss kantonalem 

Konzept einer offiziellen Ölschlammentsorgungsstelle übergeben. 

2.5.2.5 Feststoffe 

Die in verschiedenen Mulden gesammelten Sperrgutabfälle, wie auch das anfallende 

Bohrklein, wurden gemäss dem Muldenkonzept des Kantons Nidwalden in die jeweiligen 

Deponien entsorgt. Der Hauskehricht wurde jeweils der ordentlichen Kehrichtabfuhr 

der Gemeinde Wolfenschiessen übergeben. 

2.6 Rekultivierung 

2.6.1 Ausgangslage 

Die für die Bohrplätze benötigten Flächen, mit Ausnahme von SB1 "Oberrickenbach", 

befinden sich alle auf landwirtschaftlich intensiv genutztem Wiesen- oder Weideland. 

Der allgemein gute Ertrag dieser Flächen, die teilweise nur auf einer minimalen 

Humusschicht gründeten, war nur Dank sorgfältiger Aufwendungen durch die jeweiligen 

Bewirtschafter erreicht worden. 

Die baulichen Eingriffe und vor allem die Wiederherstellungsarbeiten hatten somit, um 

möglichst keinen nachhaltigen Schaden zu hinterlassen, mit grösster Sorgfalt zu erfolgen. 

Zur Feststellung des Ist-Zustandes und damit auch möglicher Veränderungen nach der 

Wiederherstellung wurden vor Aufnahme jeglicher Bauarbeiten bei der SB4 

"Schwandrain", SB3 "Wilershöchi" und SB2 "Allmend", unter Beizug eines Fachmannes 

des Schweiz. Bauernsekretariates in Brugg, Bodenprofile und eine Bewertung im 

Feld vorgenommen. Die Resultate sind den Bewirtschaftern zur Verfügung gestellt 

worden. Sie sind auch in die Weisungen betreffend Humusabtrag, Zwischenlagerungen 

und Wiederherstellungsarbeiten an die jeweiligen Bauunternehmer eingeflossen. 

2.6.2 Grundsätze 

Ziel der Rekultivierungsarbeiten war, die benutzten Flächen ertragsmässig und auch 

im Hinblick auf die Bewirtschaftung in einem mindestens ebenbürtigen, wenn möglich 

noch verbesserten Zustand als bei Antritt, an die Eigentümer zurückzugeben.

- 15 - NAGRA NTB 94-09 

Alle Betonfundamente, eingebauten Betonfertigteile und Stahlbehälter sowie die oberflächennahen 

Werkleitungen wurden herausgerissen, in die entsprechenden Deponien 

entsorgt oder zur Wiederverwendung eingelagert. Das Koffermaterial wurde grösstenteils 

zur Auflockerung des vielfach schweren und nassen Bodenmaterials und zum 

Ausplanieren von Geländeunebenheiten ohne grossen Transportaufwand an Ort und 

Stelle wiederverwendet. 

Die eigentlichen Erdarbeiten durften nur bei genügend trockener Witterung durchgeführt 

werden. 

Die Feinarbeiten, wie Vorbereitung Saatbeet und Ansaat, sollten nur durch den Bewirtschafter 

selber oder durch von ihm bestimmte Personen erledigt werden. 

Zur Sicherstellung der weiteren Langzeitbeobachtung wurden die mit Geräten bestückten 

Bohrkeller mittels Betonplatten, versehen mit Einstiegsöffnung, abgedeckt. Eine 

eingekiester Weg zum Bohrkeller soll die Zugänglichkeit jederzeit gewährleisten. Zur 

Speisung der Registriergeräte sowie für Heizung, Luftentfeuchtung und Beleuchtung 

wurde jeder Bohrkeller mit einem Elektroanschluss versehen. 



Am 26. September 1990 begannen die Abbrucharbeiten. Mit einer Mischung aus 

Koffer- und deponiertem Erdmaterial wurden die benutzten Flächen ausplaniert und 

unter Zufuhr von zusätzlichem Humusmaterial bis Ende Oktober 1990 zur Wiederansaat 

roh hergerichtet. Die Ansaat erfolgte im Frühling 1991 durch den Eigentümer 

selber, sodass ab Sommer 1991 wieder die normale Bewirtschaftung aufgenommen 

werden konnte. 

2.6.3.2 SB3 "Wilershöchi" 

Die Abbrucharbeiten wurden hier am 16. September 1991 aufgenommen. Die bereits 

vorgängig begonnene Betonabdeckung über dem Bohrkeller erlaubte eine speditive 

Abwicklung der Erdarbeiten. Auch hier wurde unter Verwendung des Kieskoffers und 

durch Verschieben von Erdmaterial eine kleine Geländemulde zur Verbesserung der 

maschinellen Bewirtschaftung ausplaniert. Einzelne früher vorhandene Drainageleitungen 

wurden ergänzt und z.T. verlängert. Die Ansaat durch den Eigentümer erfolgte 

bereits am 28. September 1991. Das für die späte Jahreszeit eingegangene Risiko hat 

sich aber teilweise gelohnt, mussten doch im Frühjahr 1992 nur noch einige wenige 

Stellen nachbehandelt werden. Zusätzlich wurden an einer kritischen Stelle zu diesem 

Zeitpunkt auch die Drainageleitungen noch etwas erweitert. 

2.6.3.3 SB1 "Qberrickenbach" 

Hier ging es nicht um eine Wiederherstellung des früheren Zustandes, denn die Zeit 

der Bohrbetriebsphase wurde von der Gemeinde genutzt, um für dieses Gebiet in 

einem Zonenplanänderungsverfahren eine neue Nutzung zu ermöglichen. Das raum-

NAGRA NTB 94-09 - 16 - 

planerische und baupolizeiliche Bewilligungsverfahren konnte Mitte Oktober 1992 

abgeschlossen werden. In enger Zusammenarbeit zwischen der Gemeinde, der Uertekorporation 

Oberrickenbach als Grundeigentümerin und der Nagra konnte so mit der 

Erstellung eines kleinen Sportplatzes und einer Forsthütte der ehemalige Bohrplatz 

umgestaltet und einer sinnvollen und bleibenden Nutzung für die Oberrickenbacher 

Einwohner zugeführt werden. An diesen neuen Anlagen hat sich die Nagra in dem 

Masse beteiligt, als ihr bei einer Rekultivierung sowieso Kosten entstanden wären. 

Der grösste Teil der Bauarbeiten wurde noch vor Ende 1992 ausgeführt. Nach dem 

Winterunterbruch folgten im Frühjahr noch die Umgebungsarbeiten mit der Bepflanzung 

und Anfang Sommer die Fertigstellung der Belagsarbeiten mit Montage der 

Sporteinrichtungen. Mit einer schlichten Einweihungsfeier am 29. August 1993 wurde 

die gesamte Anlage definitiv ihrer Zweckbestimmung übergeben. 

2.6.3.4 SB6 I Büel" 

Sofort nach Abtransport der Bohranlage und der übrigen Einrichtungen wurde Anfang 

März 1992 mit den Abbrucharbeiten begonnen. Parallel dazu wurde auf dem BohrkeIler 

die übliche Betondecke, versehen mit Revisionsöffnung und Einstiegsmöglichkeit, 

erstellt. Ein Zugang zum Bohrkeller blieb eingekiest, die übrigen benutzten Flächen 

sind mit dem Kieskoffer und deponiertem Erdmaterial ausplaniert und mit zusätzlichem 

Humus zur Wiederansaat hergerichtet worden. Diese konnte bereits Ende April 1992 

erfolgen und damit auch die Bohrplatzfläche dem Eigentümer wieder zurückgegeben 

werden. Im Laufe des Sommers 1993 folgten noch die Kabelzuführung und die elektrischen 

Installationen im Bohrkeller. 


Ein Teil des Bohrplatzes inklusive der Zufahrt von der Kantonsstrasse fällt flächenmässig 

zusammen mit dem Installationsplatz für den Sondierstollen, dessen Baugesuch 

zusammen mit der Sondierbohrung SB2 eingereicht wurde. Die Bearbeitung 

dieses Gesuches war bei den kantonalen Amtsstellen aus bekannten Gründen bei 

Drucklegung dieses Berichtes noch sistiert. 

Anfang Mai 1993 wurde von der Nagra ein Gesuch um Änderung der Rekultivierungsauflagen 

eingereicht. Es sollten nur die später für den Installationsplatz nicht 

mehr benötigen Flächen rekultiviert werden. Damit sollte vermieden werden, dass bei 

einer evtl. Bewilligung für den Installationsplatz des Sondierstollens nicht die selben 

Flächen kurz nach ihrer Instandstellung wieder in den gleichen Zustand wie während 

der Bohrung zurückversetzt werden mussten. Nach Erhalt der Bewilligung Ende 

August 1993 wurden die Bauarbeiten für die Teilrekultivierung, ca. die Hälfte der 

Bohrplatzfläche umfassend, umgehend aufgenommen. Bereits zwei Wochen später 

konnte die Ansaat erfolgen und diese Fläche damit wieder dem Bewirtschafter zurückgegeben 

werden. 

Der Bohrkeller mit den üblichen Einrichtungen zur Langzeitbeobachtung liegt auf der 

nicht rekultivierten Teilfäche des Bohrplatzes. Damit ist der Zugang über die noch 

vorhandene frühere Zufahrt zum Bohrplatz weiterhin gewährleistet. Der Bohrkeller 

selber wurde mittels Betondecke, versehen mit Revisions- und Einstiegsöffnung, 

verschlossen und mit den nötigen elektrischen Installationen ausgerüstet. Die Entwässerung 

der restlichen Belagsfläche geschieht aus Gründen des Gewässerschutzes

- 17 - NAGRA NTB 94-09 

nach wie vor über den im Boden belassenen, seinerzeit für den ganzen Bohrplatz 

installierten Mineralöl- und Schlammabscheider. 

2.6.3.6 SB4a "Ried" 

Die Abbrucharbeiten begannen am 1. Dezember 1995 mit dem Ausgraben der 

verschiedenen Stahltanks und der der Entwässerung dienenden Abscheideanlagen. 

Mit dem Erstellen der Betondecke über dem Bohrkeller der Vertikalbohrung und der 

Elektrozuleitung zum Bohrkeller wurden die Arbeiten Mitte Dezember infolge Wintereinbruch 

eingestellt. Erst nach Drucklegung dieses Berichtes, im Frühling 1996 bei 

trockener Witterung, sollen die Rekultivierungsarbeiten auf der SB4a mit dem Ausplanieren 

des seilich deponierten Aushub- und Humusmaterials und der Ansaat durch den 

Eigentümer abgeschlossen werden. Sichtbar bleiben wird ein Schachtdeckel Durchmesser 

60 cm bei der Schrägbohrung und ein Einstiegdeckel Durchmesser 80 cm in 

den Bohrkeller der Vertikalbohrung. 

2.6.4 Schlussfolgerungen 

Die der landwirtschaftlichen Nutzung für die Erstellung der Bohrplätze entzogenen 

Bewirtschaftungsflächen sind mit Ausnahme der jeweiligen Bohrkeller und deren 

Zufahrten sowie (z.Zt. noch) einer Teilfläche von SB2 "Allmend" wieder rekultiviert und 

landwirtschaftlich genutzt. Alle betroffenen Flächen zeigen sich in einem mindestens 

so guten Zustand wie früher, die Bewirtschaftbarkeit konnte teilweise klar verbessert 

werden. Die Art und Weise der Rekultivierungsarbeiten hat sich somit bewährt. 

2.7 Grundwasserüberwachung 


Zur Erfassung des Ist-Zustandes vor Beginn und zur Registrierung allfälliger Veränderungen 

während jeglicher Sondierarbeiten am Wellenberg wurde ein hydrogeologisches 

Untersuchungsprogramm erarbeitet. Als erster Schritt wurde der hydrogeologische 

Kataster mit Inventarisierung von Quellen, Bachwasser- und GrundwasserbeobachtungssteIlen 

aufgenommen. Das grosse Untersuchungsgebiet wurde in drei Zonen 

unterteilt. Dabei interessiert für den vorliegenden Bericht nur die Zone 1 a, die den Kern 

des Untersuchungsgebietes mit allen geplanten Sondierbohrungen erfasst. Die Überwachung 

der Beobachtungsstellen erfolgte durch periodische Kontrollmessungen, 

mehrheitlich im Monatszyklus, teilweise auch alle zwei Monate. Die Ergebnisse der 

Untersuchungen über das gesamte Einzugsgebiet werden jährlich zusammengefasst 

und den betroffenen Gemeinden, Kantonen und andere rn interessierten Stellen zur 

Verfügung gestellt. 

2.7.2 Überwachung der Bohrstandorte 

Für jede Bohrstelle wurde ein entsprechendes Überwachungskonzept erarbeitet, 

welches für ausgewählte Quellen und Oberflächengewässer während des Abteufens 

der Sondierbohrungen eine intensivere Überwachung vorsah. Bei diesen Kontrollmessungen 

wurden vor allem auch Proben genommen, um das Wasser auf spezifi-

NAGRA NTB 94-09 - 18 - 

sche Tracer, namentlich Uranin und m-TFMBA, die der Bohrspülung beigemischt 

wurden, zu untersuchen. Im Falle der Sondierbohrung SB2 "Allmend" und auch im 

Hinblick auf den geplanten Sondierstollen wurden im Einzugsgebiet der SB2 im Talboden 

der Engelberger Aa sechs Flachbohrungen abgeteuft und als Piezometer 

ausgebaut und somit zusätzliche KontrollsteIlen geschaffen. 

Die Resultate der Messkampagnen während der einzelnen Bohrungen und deren 

Aussagen betreffend festgestellter Beeinträchtigungen wurden in den zu Handen der 

Aufsichtskommission Wellenberg erstellten halbjährlichen Zwischenberichten detailliert 

dokumentiert und beschrieben. Nachstehend werden die Schlussfolgerungen aus 

diesen Berichten als Übersicht zusammengefasst. 

2.7.3 Feststellungen und Schlussfolgerungen 

In Abhängigkeit der Zeitdauer der Bohrarbeiten wurden für die SB4 "Schwandrain" 9 

Probennahmekampagnen, für die SB1 "Oberrickenbach" deren 13 und für die SB6 

"Büel" deren 6 durchgeführt. Bei keiner dieser erwähnten Probennahmen konnte ein 

Anzeichen von Beeinträchtigung durch die Bohrarbeiten festgestellt werden. 

Bei der SB3 "Wilershöchi" mit total 13 Probennahmekampagnen kam es zu zwei 

allerdings erklärbaren Feststellungen. Ende Oktober 1990 konnten bei der Quelle 301 

(Mattli) die beiden der Bohrspülung beigegebenen Tracer in schwacher Konzentration 

nachgewiesen werden, was aber bei einer ca. 1000-fachen Verdünnung als unbedenklich 

bezeichnet werden konnte. Das Auftreten der Tracer im Quellwasser war wahrscheinlich 

auf die hohen Spülungsverluste vom 8./9. Oktober 1990 in 108 - 114 m 

Teufe zurückzuführen. Dieser Streckenabschnitt wurde bald danach verrohrt und bei 

den folgenden Probenahmen konnte keine Beeinflussung mehr festgestellt werden. 

Anfang Februar 1991 gelangte über die Bohrplatzentwässerung eine begrenzte Menge 

Spülungsreste in den Eltschenbach, was bei der Kontrollmessung von Mitte Feburar 

1991 prompt beim Bachwasser selber und auch bei der vermutlich teilweise durch 

Bachwasser gespeisten Quelle W 163, aufgrund der Traceranalyse festgestellt wurde. 

Die Beeinträchtigung des Quellwassers lag im absolut unbedenklichen Bereich und bei 

der folgenden Probenahme Mitte März 1991 konnte keine Beeinflussung des Quellwasser 

mehr festgestellt werden. 

Die Überwachung in der SB2 "Allmend" erfolgte mit 9 Probenahmekampagnen in den 

eigens dafür errichteten sechs Piezometer-Bohrungen PBo1 bis PBo6. Bei der ersten 

Probenahme nach Bohrbeginn wurde in allen BeobachtungssteIlen der Tracer aus der 

Bohrspülung nachgewiesen. Die höchste Konzentration wurde in der PBo1, welche 

sich direkt auf dem Bohrplatz befand, verzeichnet. Talabwärts war in den übrigen 

Piezometern PBo2 - PBo6 eine rasche Verdünnung festzustellen. Der Grund für die 

Beeinflussung des Grundwassers dürfte auf die Spülungsverluste vor dem Setzen des 

Standrohres bei 57.7 m Teufe zurückzuführen sein. Ab Mai 1992 nahmen die festgestellten 

Werte der Tracerkonzentration stetig ab, bis sie Anfang September 1992 nur 

noch in zwei Piezometern festzustellen waren und Mitte November 1992 nur noch in 

der auf dem BOhrplatz gelegenen PBo1. Eine weitere Kontaminierung des Grundwassers 

hat also nicht mehr stattgefunden. 

Zusammenfassend darf festgestellt werden, dass bei keiner der fünf beschriebenen 

Wellenberg-Bohrungen eine massgebliche Beeinträchtigung des Quell- und Grundwasservorkommens 

stattgefunden hat. Die dazu eingesetzen Schutzmassnahmen 

hatten sich bewährt.

- 19 - NAGRA NTB 94-09 

3 BOHRTECHNIK 


In diesem Kapitel zur Bohrtechnik soll ein Überblick über die grundsätzlichen Aspekte, 

die auf alle Bohrungen zutreffen, gegeben werden. Ausführlichere Angaben sind dann 

jeweils in den Kapiteln der einzelnen Bohrung enthalten. 

Für die Bohrungen war die Zielsetzung die umfassende Charakterisierung der Valanginien-Mergel 

am Wellenberg hinsichtlich seiner geologischen und hydrogeologischen 

Eignung als Wirtgestein und die geometrische Ausdehnung des Gesteinskörpers für 

ein Endlager nachzuweisen. 

Diese wissenschaftliche Zielsetzung der Sondierbohrungen stellte besondere Anforderungen 

an ihre bohrtechnische Ausführung. So galt es nicht nur einen möglichst vollständigen 

Kerngewinn zu erzielen, sondern auch für die Durchführung der geplanten 

Test- und Messarbeiten in den Bohrungen die jeweils notwendigen Rahmenbedingungen 

zu schaffen. Dazu zählten z.B. die Spülungsaustausche für Fluidlogging, 

möglichst geringer und artmässig limitierter Einsatz von Spülungsmaterialien, zeitweilige 

Klarwasserspülung und besondere Anforderungen bei der Zementation einzelner 

Verrohrungen hinsichtlich zementierter und unzementierter Abschnitte. 

Alle geologischen Prognosen für diesen Standort beruhten nur auf Kartierungen der 

Oberfläche und waren daher mit grossen Unsicherheiten behaftet. Die jeweils geplanten 

Bohr- und Verrohrungsabschnitte mussten daher vielfach den angetroffenen 

Bedingungen angepasst werden. 

Durch den Bau des Seelisberg-Tunnels und die Nagra-Sondierungen am Oberbauenstock 

waren die hier zu untersuchenden Valanginien-Mergel in ihren Grundeigenschaften 

bekannt. So musste in den feingeschichteten Tonmergeln mit wechselndem Tonund 

Karbonatanteil mit mächtigen stark tektonisch beanspruchten Strecken und eingelagerten 

Malmkalkschuppen gerechnet werden. Ausserdem waren die Valanginien 

Mergel als Methangas führendes Gestein bekannt. 

Ebenfalls als potentiell gasführend war das helvetische Tertiär im Liegenden einzustufen, 

so dass hierfür geeignete Sicherheitsmassnahmen zu treffen waren. 

3.2 Organisatorische Aspekte 

Für die Bohrungen SB4, SB3 und SB1 lagen die Ansatzpunkte frühzeitg fest. Die 

notwendigen Baugesuche konnten zügig abgewickelt und die Ausführung dieser 

Bohrungen angegangen werden. Die genaue Bohrlokation der SB6 wurde aufgrund 

von Ergebnissen der geophysikalischen Messungen festgelegt, erst dann konnte das 

definitive Baugesuch eingereicht werden. Für SB2 brachte die Kombination des Bohrplatzes 

mit dem Installationsplatz vor dem geplanten Tunnelportal durch Einsprachen 

Verzögerungen im Baubewilligungsverfahren mit sich. 

Noch während der Ausschreibungs- und Evaluationsphase für die Vergabe der Bohrarbeiten 

SB4, SB3 und SB1 zeigten die ersten Erkenntnisse aus den geophysikalischen 

Messungen, dass die SB3 statt bis auf ca. 600 m auf ca. 1100 m abzuteufen

NAGRA NTB 94-09 - 20- 

sein würde und auch SB1 u.U. die projektierten 1100 m deutlich überschreiten könnte. 

Dies hatte dann direkten Einfluss bei der Vergabe der Bohrarbeiten, da die Auswahl 

leistungsmässig geeigneter Bohrgeräte im Vordergrund stand. Die Bohrungen SB1, 

SB3, und SB4 wurden an die Foralith AG (SG) vergeben. Die Bohrung SB6 wurde 

durch Fehlmann Grundwasserbauten AG (BS) ausgeführt. Die Bohrung SB2 mit einer 

Zielteufe von 1600 m wurde ebenfalls durch die Foralith AG ausgeführt, da zum einen 

erhebliche logistische Vorteile damit verbunden waren, zum anderen ein Bohrgerät in 

der geforderten Leistungsgrösse zur Verfügung gestellt werden konnte. Die Bohrung 

SB4a mit einem vertikalen und einem mit 45 Grad geneigten Bohrloch wurde ebenfalls 

wieder an die Foralith AG vergeben, die ein für diese Aufgabe speziell geeignetes 

Bohrgerät besass. 

3.3 Bohrverfahren 


Das weitgehend kontinuierliche Kernen der Bohrungen stellte ein wesentliches 

Element der wissenschaftlichen Untersuchungen dar. Als zeit- und kostengünstigstes 

Kernbohrverfahren für Bohrungen dieser Grössenordnung kam daher fast ausschliesslich 

das Seilkernen auf den insgesamt rund 6190 Kernbohrmetern zum Einsatz. Nur 

kurze Anfangsabschnitte im Lockergestein wurden mit anderen Kernverfahren abgeteuft. 

Für SB4, SB3 und SB1 war im Arbeitsprogramm vorgesehen, die Bohrungen bis auf 

die Standrohrabschnitte im Lockergestein durchgehend zu kernen. Da sich jedoch 

schon bei der SB4 zeigte, dass die Unterscheidung zwischen Lockergestein und 

Rutschmasse an hand des beim Meisseln anfallenden Bohrguts nicht eindeutig war, 

wurden die weiteren Bohrungen direkt kernend begonnen. Bei SB4a wurde auf das 

Kernen der ersten Abschnitte aufgrund der Nähe zu SB4 verzichtet. Als reine Meisselbohrung 

sind daher nur kurze Strecken am Wellenberg abgeteuft worden. 

Der vom Seilkernsystem vorgegebene Bohrlochdurchmesser erforderte dann noch auf 

insgesamt ca. 3680 m das Erweitern des Kernbohrlochs auf den für den Einbau der 

Verrohrungen erforderlichen Durchmesser. Ebenfalls erweitert werden mussten die 

letzen Bohrlochabschnitte auf 946 m Länge, um für geophysikalische Messungen den 

ausreichenden Querschnitt zu erlangen. 

Die Tabelle 1 zeigt eine Zusammenstellung von Kennwerten'" der Kernbohrarbeiten 

zusammengefasst für alle Bohrungen, sowie die vollgebohrten Strecken. 

3.3.2 Seilkernen 

Das Seilkernen ist ein drehendes Spülbohrverfahren, bei dem aber zum Ziehen des 

Kerns nicht das gesamte Gestänge wie beim konventionellen Kernbohren ausgebaut 

werden muss, sondern nur das Innenkernrohr mit einem am Seil eingefahrenen 

Fänger zutage geholt wird. 

Teufen- und Zeitangaben und berechnete Durchschnittswerte sind in diesem Bericht weitgehend auf eine Dezimale 

gerundet, die Aufsummierung von gerundeten Einzelwerten kann daher z.T. geringfügig von den Gesamtwerten 

abweichen

- 21 - NAGRA NTB 94-09 

Tabelle 1: 

Kernbohrübersicht 

SB1 SB2 SB3 SB4 SB6 SB4a/v SB4a/s Total 

Endteufe 1670.3 1870.4 1546.7 757.6 430.6 735.0 858.2 7868.8 m 

Kernbohrstrecke 1655.7 1867.4 1535.2 704.2 1378.3 249.4 663.7 683.6 6190.2 m 

Kernbohrzeit 1816.9 1651.4 1647.3 648.3 464.8 22.3 829.5 873.8 6251.0 h 

Kernlänge 1624.0 1859.7 1468.7 665.7 349.1 46.4 655.6 676.4 6013.6 m 

Kerngewinn 98.1 99.6 95.7 94.5 92.3 93.9 98.8 98.9 97.2 % 

Kernbohrfortschritt 0.9 1.1 0.9 1.1 0.8 2.2 0.8 0.8 1.0 m/h 

Anzahl Kernmärsche 534 651 682 206 406 37 164 133 2516 

Du rchsch n ittl iche 3.1 2.9 2.3 3.4 0.4 1.3 4.0 5.1 2.5 m 

Kernmarschlänge 

Vollbohrstrecke 11.5 0.0 9.0 51.1 0.2 69.1 172.0 m 

Bohrbeginn ab Teufe 3.1 3.0 2.5 2.4 2.7 2.2 2.6 m 

1 Seilkernen 2 Hammerkernen 

Neben dem dadurch gewonnenen enormen Zeitvorteil beim Kernziehen wird ausserdem 

das Bohrloch weniger beansprucht, da das Bohrgestänge seltener aus- und 

eingebaut werden muss. Da das Kernziehen weniger aufwendig ist, kann bei dieser 

Technik auch zur Optimierung des Kerngewinns mit extrem kurzen Kernmärschen 

gearbeitet werden, ohne allzugrossen Zeitverlust dadurch hinnehmen zu müssen. In 

den Lockergesteinsabschnitten der Bohrungen wurden daher vielfach Kernmarschlängen 

von weniger als 1 m gebohrt, um den Kerngewinn entsprechend steigern zu 

können. 

Für die Wellenberg-Bohrungen wurden vier verschiedene Seilkernsysteme verwendet, 

die Typen 5 1/2" GWSK, 4 1/2" GWSK und 3 1/2" GWSK der Bohrgesellschaft Rhein 

Ruhr und das System SK6L von Diamond Board/Craelius. 

Alle vier Typen sind Doppelkernrohrsysteme, die z.T. auch als Dreifachkernrohr eingesetzt 

wurden. Die verwendeten Kernbohrkronen richteten sich nach den Gebirgsverhältnissen. 

Eingesetzt wurden bis auf wenige Hartmetallkronen (im Lockergestein) 

oberflächenbesetzte Diamantkronen und zwei BallaSet Kronen. Die 6 1/4" Kronen 

waren, abhängig von den Gebirgsbedingungen, mit etwa 100 bis 137 Karat besetzt bei 

Steingrössen von 4 - 6 bzw. 12 - 15 Steinen/Karat. Das Lippenprofil der Kronen war 

jeweils vollrund. Zum Teil wurden die Kronen mit Face-Discarge, d.h. mit Spüllöchern 

in der Lippe in der Moräne und der Rutschmasse eingesetzt, um einen besseren 

Schutz gegen das Auspülen weicher Kernteile zu erreichen. 

Der Einsatz dieser Technik hat sich am Wellenberg bestens bewährt. Sowohl hinsichtlich 

des Kerngewinns als auch in der Kernqualität wurden hervorragende Ergebnisse 

erzielt. Über die gesamten 6140.8 Seilkernmeter konnte ein Kerngewinn von 97.2% 

erzielt werden. 

Die Bohr- und Kerndurchmesser* der Systeme sind in Tabelle 2 zusammengestellt. 

Die in der Erdöl-/Erdgasindustrie übliche Bemassung von Durchmessern in Zoll(") wird auch in diesem Bericht 

weitgehend beibehalten. Die Seilkernsysteme stammen aber hauptsächlich aus dem Bergbau und werden daher mit 

metrischen Angaben bezeichnet. Die hier fett unterlegten Werte entsprechen der üblichen Standardbezeichnung. 

(Umrechnung: 1" = 25.4 mm)

NAGRA NTB 94-09 - 22- 

Tabelle 2: 

Seilkernsysteme 

51/2" GWSK 41/2" GWSK 31/2" GWSK SK6L 

Kernrohr 2-fach 3-fach 3-fach 2-fach 2-fach 

Bohrdurchmesser 159 mm 159 mm 123mm 96mm 146mm 

61/4" 61/4 11 4 7/8" 3 3/4 11 5 3/4" 

Kerndurchmesser 101 mm 94mm 74 57mm 102mm 

4 11 3 11/16" 2 7/8" 2 1/4" 4" 

3.3.3 Hammerkernen 

Das Kernbohren mit druckluftbetriebenem Imloch-Hammer bietet grosse Vorteile beim 

Kernen im Lockermaterial, da der Kern durch das Bohrverfahren nicht ausgewaschen 

werden kann. Das Einfach- oder Doppelkernrohr mit entsprechender Schneidlippe wird 

durch einen darüber angeordneten Drucklufthammer in die Formation hineingeschlagen, 

der Kern selbst kommt mit einer Bohrspülung nicht in Berührung. Eingesetzt 

wurde diese Technik im ersten Abschnitt der SB6. 

Die Einsetzbarkeit dieses Verfahrens ist aber bei Wasserzuflüssen und zu Nachfall 

neigenden Bohrlöchern stark eingeschränkt. Bei zu starkem Wasserzulauf muss das 

Loch jeweils erst wieder ausgeblasen werden, bevor der Hammer volle Schlagleistung 

erbringt, bzw. bei grösseren Tiefen wird der hydrostatische Druck gegenüber dem 

Pressluftdruck zu gross. Zum Kernziehen muss das Gestänge jeweils ausgebaut 

werden, sodass nachgefallenes Material erst überkernt werden muss und das Kernrohr 

zusätzlich füllt. 

3.3.4 Meisselbohren 

Der Standrohrabschnitt in SB4 und Abschnitte der SB4a wurden weitgehend ohne zu 

Kernen mit Meisseln gebohrt. Ausserdem wurden in SB1 bzw. SB3 zwei Strecken von 

10m bzw. 9 m gemeisselt, die durch Teufenfehler jeweils beim Aufbohren des Rohrschuhs 

zugebohrt worden waren. 

Mehrmals bohrte man einige Dezimeter lange Abschnitte mit Rollenmeisseln bzw. 

Fräsen, um die Bohrlochsohle von Metallbandresten nach Packertesten zu säubern, 

bevor wieder mit einer Kernkrone weitergearbeitet werden konnte. 

Ansonsten wurden Rollenmeissel nur zum Erweitern und/oder Nachbohren der Kernbohrstrecken 

sowie zum Aufbohren von Rohrschuhbereichen nach dem Zementieren 

eingesetzt. 

3.3.5 Tubex-Bohren 

Das Tubex-Bohrverfahren 1 ist ein druckluftbetriebenes Hammerbohrverfahren, bei 

dem der Hammer das Bohrloch meisselt und gleichzeitig eine Verrohrung nachzieht. 

1 Tubex ist Markennahme der Fa. Sandvik Rock Tools, von anderen Firmen werden praktisch gleiche 

Systeme unter Namen wie z.B. Stratex- oder Odex-Verfahren angeboten.

- 23- NAGRA NTB 94-09 

Wesentliches Merkmal ist der exzentrisch über dem Meissel angeordnete Räumer, der 

bei Rechtsdrehung des Hammers ausklappt und das Bohrloch für das Nachziehen der 

Verrohrung erweitert. Durch Linksdrehung wird der Räumer eingeklappt, sodass der 

Hammer mit Meissel am Hammergestänge wieder ausgebaut werden kann. 

3.3.6 Erweitern 

Der Kernbohrdurchmesser von 6 1/4" bzw. 146 mm musste für den Einbau von 

Verrohrungen - mit Ausnahme der 5" Rohre - jeweils auf entsprechende Durchmesser 

aufgeweitet werden. Ein Erweitern wurde ebenfalls für die 96 mm Bohrlochabschnitte 

erforderlich, da dieser Durchmesser für die FMS-Messung zu gering war. 

In SB6 musste für den Einbau der Hilfsverrohrungen und für geophysikalische 

Messungen streckenweise erweitert werden. 

Als Werkzeuge wurden für die Erweiterungsarbeiten verschiedene Rollen- 

Diamantbohrwerkzeuge eingesetzt. 

und 

Normalerweise wurden Standardrollenmeissel für das Erweitern des Kernbohrlochs auf 

den erforderlichen Querschnitt zum Verrohren verwendet. Um sicherzustellen, dass 

beim Erweitern das Kernbohrloch nicht verlassen wird, wurden aber in SB2 weitgehend 

spezielle Erweiterungswerkzeuge angewendet, die durch einen Pilotmeissel im Kernbohrloch 

geführt werden. Es wurden auf einem Abschnitt Rollenbohrwerkzeuge eingesetzt, 

auf einem zweiten später dann ein Diamantwerkzeug. Dieses Diamantwerkzeug 

konnte ebenfalls für SB4a genutzt werden. 

Zum Erweitern der 96 mm Kernstrecken wurden spezielle Kernbohrkronen eingesetzt, 

deren Schneidlippengeometrie modifiziert und auf den erforderlichen Durchmesser 

verbreitert war, bzw. in SB1 weitgehend Hartmetallfräsen. 

3.4 Bohrgeräte 

Für das Abteufen von Bohrungen in dieser Grössenordnung im Seilkernverfahren - 

bezogen auf Teufe und Durchmesser - sind hydraulische Anlagen mit Kraftdrehkopf 

besonders gut geeignet. Die eingesetzten Geräte waren die Typen B5R, B8F, B3A und 

B12 des Herstellers Wirth (D - Erkelenz). 

Die technischen Daten der einzelnen Bohrgeräte und die zugehörigen Komponenten - 

Spülpumpen, Tankanlagen etc. - sind in Beilage 3.1 "Bohrgerätedaten" aufgelistet. 

Aus Lärmschutzgründen wurden auf SB1 und SB2 ein elektrischer Netzanschuss 

genutzt, um die Bohrgeräte über elektrohydraulische Aggregate anzutreiben. Ein 

Umstellen auf dieselhydraulischen Antrieb bei Stromausfall war aber möglich. Die 

Antriebsdieselmotoren an den anderen BOhrgeräten waren schallgedämmt oder 

wurden noch durch zusätzliche Schallschutzmassnahmen abgeschirmt. 

Zusätzlich notwendige Lärmschutzmassnahmen sind in den jeweiligen Kapiteln im 

Detail erläutert.


3.5 Verrohrungen 

3.5.1 Permanente Verrohrungen 

Für die Verrohrungen wurden weitgehend in der Eröl-/Erdgasindustrie übliche Grössen 

in der Abstufung 13 3/8 11 , 9 5/8 11 , 7 11 , 5 1/2" und 5" mit Gewindeverbindern benutzt. 

Damit konnten für die Zementationen geeignete Ringraumverhältnisse geschaffen 

werden. Ausserdem war Standardverrohrungsequipment einsetzbar. Gleichzeitig 

konnte der noch vorhandene Rohrbestand aus dem Kristallinbohrprogramm aufgebraucht 

werden. Die 5 11 

Verrohrungen waren z.T. nur als Reserve geplant, wurden aber 

- ausgenommen SB6 - auch eingebaut. Die vorgesehenen Absetzteufen für die 

Verrohrungen mussten naturgemäss den angetroffenen geologischen Bedingungen 

angepasst werden, vielfach konnte man die geplanten Werte deutlich überschreiten. 

Einen Sonderfall bildete SB4a1s, da bei dem Einsatz des Tubex-Verfahrens Rohre 

nach DIN-Richtlinien mit Schweissverbindung eingesetzt werden mussten. 

Im Hinblick auf die zu installierenden Langzeitbeobachtungssysteme war mehrfach 

zusätzliches Equipment wie External-Casing-Packer, Zementierstufen und Linksverbinder 

in die Verrohrungen einzubauen. 

3.5.2 Hilfsverrohrungen 

Systembedingt sind beim Seilkernen nur geringe Spülraten nötig und möglich. Um 

einen ausreichenden Bohrkleinaustrag sicherzustellen, muss der Ringraum im verrohrten 

und offenen Bohrloch möglichst gleich sein, um konstante Aufstiegsgeschwindigkeiten 

zu erhalten. Es ist daher in den grösser verrohrten Abschnitten erforderlich, eine 

zusätzliche Hilfsverrohrung temporär einzubauen, die auf den Kernbohrdurchmesser 

abgestimmt ist. Diese Hilfsverrohrungen werden normalerweise mit Linksgewinde 

eingesetzt, um ein Entschrauben der Rohre durch den rechtsdrehenden Bohrstrang zu 

vermeiden. Wesentliche Schwierigkeiten mit einer Hilfsverrohrung traten nur in SB2 

auf. 

Bei Bohrarbeiten in unkonsolidiertem Material werden Hilfsverrohrungen auch zur 

temporären Sicherung des offenen Bohrlochs eingesetzt, indem sie mit einer Rohrschuhkrone 

bestückt etappenweise zur Bohrlochsohle hin eingebohrt werden. Dieses 

Vorgehen war am Wellenberg in SB6 erforderlich. 

3.6 Preventeranlagen 

Da die Bohrungen in potentiell gasführendem Gestein abzuteufen waren und auch 

eine Ansammlung von Gas in geklüfteten Mergelpartien oder eingelagerten 

Kalkschuppen möglich war, musste man entsprechende Sicherheitsvorkehrungen 

vorsehen, die sich an den Vorschriften der deutschen Tiefbohrverordnungen orientierten. 

Auf das Standrohr wurde jeweils ein Ringpreventer während der Kernphase installiert, 

der an Manifold, Gasabscheider und Fackel angeschlossen war. 

Auf die Ankerrohrtouren wurden dann Doppelbacken- und Ringpreventer aufgebaut, 

um allfällige Drucksituationen sicher beherrschen zu können. Sie waren ebenfalls an 

Manifold, Gasabscheider und Fackel angeschlossen.

- 25- NAGRA NTB 94-09 

3.7 Zementationen 

Alle permanenten Verrohrungen wurden nach ihrem Einbau im Bohrloch einzementiert. 

Die Zementationen mussten z.T. als Zweistufen-Zementation ausgeführt werden, um 

für die Langzeitbeobachtung spezielle Erfordernisse zu erfüllen. Ausgehend von den 

früheren Nagra-Bohrungen wurde auch hier weitgehend PCHS Sulfacem-Zement 

eingesetzt. Nachdem jedoch die 9 5/8 11 

Rohrzementation der SB2 erhebliche Mängel 

auswies, die u.a. zementbedingt entstanden waren, wurden in den weiteren Zementationen 

mehrfach spezielle Tiefbohrzementmischungen eingesetzt, die in den Kontrollmessungen 

bessere Zementationsqalitäten zeigten. 

3.8 Bohrspülungen 

Wie schon bei früheren Nagra-Bohrungen bestand auch hier der Konflikt zwischen 

Bohrtechnik und Wissenschaft über die einzusetzende Bohrspülung. Aus wissenschaftlichen 

Gründen sollte möglichst mit klarem Wasser gebohrt werden, um die 

hydrochemischen Eigenschaften der Formationswässer so wenig wie möglich zu 

verändern. Gleichzeitig sollte verhindert werden, dass durch einen Filterkuchen auf der 

Bohrlochwand die Formationspermeabilität irreversibel reduziert würde. 

Die bohrtechnischen Aufgaben einer Spülung wie 

• Austrag des erbohrten Gesteins 

• Kühlung des Bohrwerkzeugs 

• Reduzierung von Reibung zwischen Bohrgestänge und Bohrloch 

• Stützung der Bohrlochwand - Aufbau eines Filterkuchens zur Verringerung der 

Wasserabgabe 

• wichtiges Element zur Kontrolle von Zuflüssen 

lassen sich mit Wasser jedoch nur in sehr begrenztem Umfang bzw. nicht erreichen. 

Insbesondere die aus den Oberbauenstock-Bohrungen gewonnenen Erfahrungen 

liessen erwarten, dass der Valanginienmergel hydratisierbare Tonanteile enthält, die 

durch Wasseraufnahme sehr schnell instabil werden. Als Bohrspülung wurde daher 

grundsätzlich eine Tonsüsswasser- Spülung eingesetzt, in drei kurzen Abschnitten 

wurde jedoch auch mit Klarwasser gebohrt. 

Die Spülungsüberwachung und -konditionierung wurde jeweils durch Servicefirmen 

ausgeführt. 

Der Spülung wurden z.T. mehrere Tracer zugesetzt, um bei der Wasserprobennahme 

während Pumpversuchen den darin enthaltenen Spülungsanteil abschätzen zu 

können. 

3.8.1 Ton-Süsswasser-Spülung 

Die verwendete Ton-Süsswasser-Spülung wurde möglichst nur mit Bentonit und 

Zugabe von Polymeren bzw. Zellulosederivaten angemischt und in ihren rheologischen 

Eigenschaften auf die Bohrlochbedingungen (Kernen, Erweitern) eingestellt.

NAGRA NTB 94-09 - 26 - 

Schwerspat wurde zeitweise zugesetzt, um durch das erhöhte Spülungsgewicht 

Zuflüsse zu unterdrücken bzw. die Bohrlochstabilität zu verbessern. Ein Reibungsminderer 

wurde teilweise notwendig, um die Gestängedrehmomente zu reduzieren. 

Zur Feststoffkontrolle waren die Bohranlagen standardmässig mit Schüttelsieben, teilweise 

auch Mudcleanern ausgerüstet. Zusätzlich wurden teilweise an den Bohrungen 

Zentrifugen (Flottweg Z-34) installiert, die beim Kernen zur Spülungsaufbereitung 

eingesetzt, aber insbesondere auch zur Spülungsentsorgung genutzt wurden. 

3.8.2 Klarwasser-Spülung 

Die Klarwasserstrecken waren in SB4 der letzte Bohrlochabschnitt mit 54 m, in SB3 

100 m unterhalb des 7 11 Rohrschuhs und in SB1 153 m unterhalb des 9 5/8 11 Rohrschuhs. 

Die kurze Strecke in SB4 konnte ohne Schwierigkeiten abgebohrt werden. In den 

beiden anderen Bohrungen führte die fehlende Schmierwirkung der Spülung zu kräftigen 

Vibrationen im Bohrgestänge und stark erhöhtem Verschleiss an Bohrgestänge 

und Bohrwerkzeugen, sodass in SB1 das Bohren mit Wasser vorzeitig abgebrochen 

werden. musste. 

Als Fazit aus dem Vergleich der in Klarwasserstrecken ausgeführten Testarbeiten zu 

den übrigen Bohrlochbereichen lässt sich feststellen, dass keine signifikanten Unterschiede 

in den Ergebnissen des Packertestens und des Fluidloggings feststellbar 

waren. Da sich in diesen Bohrlochabschnitten das Kaliber jedoch deutlich verschlechterte, 

waren die Randbedingungen für das Fluidlogging und die Packerteste eher 

negativ beeinflusst. Die Aussagekraft der hydrochemischen Wasseranalysen wurde 

jedoch besser, da die Spülungsmaterialien durch Ionenaustauschvorgänge diese 

Untersuchungen beeinflussten. 

3.8.3 Spülungsentsorgung 

Anfangs war vorgesehen, Altspülung mit der Zentrifuge auf dem Bohrplatz weitgehend 

von ihren Feststoffen zu befreien, die Flüssigphase in einen Stapeltank in der ARA 

Stans zu bringen und dort dosiert der ARA zuzusetzen. Die Feststoffe sollten zusammen 

mit dem Bohrklein in eine Inertstoffdeponie gebracht werden. 

Es zeigte sich jedoch, dass der Abscheidegrad der Zentrifuge ungenügend war, 

sodass eine Entsorgung über die ARA Stans nur in beschränktem Mass weiterhin 

möglich war. Nachdem einige Male Spülung direkt in die Inertstoffdeponie gebracht 

werden konnte, musste anschliessend die Altspülung in Stapeltanks (aufgestellt bei 

Fa. Niederberger, Dallenwil und Fa. Christen, Wolfenschiessen) zwischengelagert 

werden. Eine mobile Zentrifuge mit Flockstation wurde versuchsweise eingesetzt und 

konnte die Spülung so gut trennen, dass das Zentrat in die Kanalisation eingeleitet 

werden konnte. Die Feststoffe kamen stichfest in die Deponie. Damit konnten diese 

zwischengelagerten Spülungsvolumina entsorgt werden. 

An der Bohrung SB1 wurden daraufhin für die Spülungsentsorgung zusätzlich zur 

Zentrifuge ein Stapeltank mit Rührwerk und eine Flockmitteldosierung aufgebaut. Die 

Altspülung wurde - nach der entsprechenden pH-Wert Einstellung durch Säurezugabe

- 27- NAGRA NTB 94-09 

- mit Flockmittel behandelt und zentrifugiert. Das dann klare oder z.T. leicht trübe 

Wasser konnte in die Kanalisation abgegeben werden. Die ausgeworfenen Feststofte 

wurden in die Inertstoffdeponie gebracht. 

Als diese Entsorgung aufgrund des langanhaltenden Frostes im Winter 92/93 nicht 

mehr möglich war und gleichzeitg mit Ende der SB6 grössere Spülungsmengen zu 

entsorgen waren, wurde erneut die mobile Anlage eingesetzt, diesmal auf dem bereits 

fertiggestellten Platz der SB2. Für SB2 erfolgte die Entsorgung wieder analog SB1 mit 

der Bohrplatzzentrifuge und Flockmitteldosierung. 

Für SB4a wurden auf dem noch bestehenden Bohrplatz SB2 Stapeltanks aufgestellt, 

in denen die Altspülung zwischengelagert und mehrmals über mobile Zentrifugenanlagen 

entsprechend aufgearbeitet. 

Diese Spülungsentsorgung wurde ebenfalls durch den Spülungsservice betreut. 

3.9 Mess- und Testarbeiten 

Wie an den Untersuchungszielen erkennbar ist, war in den Bohrungen ein umfangreiches 

wissenschaftliche Mess- und Testprogramm notwendig, das auch direkten 

Einfluss auf den Ablauf der Bohrarbeiten nahm. Soweit diese Mess- und Testarbeiten 

bohrtechnisch relevant waren, sind sie in diesem Bericht ebenfalls erläutert. Ausführliche 

Informationen zu diesen wissenschaftlichen Untersuchungen sind in den jeweiligen 

Fachberichten enthalten. 

3.9.1 Packertests 

Zur hydraulischen Charakterisierung des Bohrlochs und zur Gewinnung von Wasserproben 

wurden insgesamt 168 Einzel- und Doppelpackertests ausgeführt, die vielfach 

kurzfristig nach Kernbefund und/oder Spülungsbilanzmessungen angesetzt wurden. 

Die Einfach- oder Doppelpackergarnituren wurden an Tubingsträngen eingebaut und 

waren mit Drucksensoren ausgerüstet, die ein selektives Messen in den zwei bzw. drei 

abgepackerten Intervallen ermöglichten. Zum Spannen der Packer und zur Übertragung 

der Messdaten wurden aUS5en am Tubing zwei Druckleitungen (1/4" Edelstahlrohre) 

und ein Kabel mitgeführt, die - mit Ausnahme von SB1 - in einem "Triple-Flatpac" 

gemeinsam kunststoffummantelt kombiniert waren. Bei SB4a setzte man ein 

Flatpac mit 3 Leitungen und einem Kabel ein. Die Leitungen wurden mit Stahlbändern 

am Tubing fixiert. Teilweise verblieben beim Packerausbau solche Stahlbänder im 

Bohrloch und führten zu Beschädigungen von Bohrkronen, bzw. machten zusätzliche 

Roundtrips zum Säubern des Bohrloch notwendig. 

In den Tubingstrang war zusätzlich jeweils ein Stator einer Moineau-Pumpe mit eingebaut. 

Damit konnte eine Druckabsenkung in den Messintervallen entweder durch 

Schwappen erfolgen oder für längere Förderphasen die Moineaupumpe benutzt 

werden. Dazu wurde an 3/4" Pumpgestänge der Rotor eingebaut und von übertage 

durch einen Hydraulikmotor angetrieben und auf diese Weise kontinuierlich gefördert. 

In die Testintervalle wurde normalerweise vor dem Setzen der Packer getracertes 

Wasser einzirkuliert.

NAGRA NTB 94-09 - 28- 

Die Tests wurden je nach Anforderungen als slug injection oder -withdrawal, pulse 

injection oder -withdrawal, constant rate-injection oder -withdrawal, constant-head 

injection oder withdrawal und dazugehöriger recovery ausgeführt. Die online übertragenen 

Druckdaten aus dem Testintervall ermöglichten es, abhängig von ersten Quick 

Look Interpretationen den Testverlauf umzugestalten, um ihn optimal an die gegebenen 

Bohrlochparameter anzupassen. 

3.9.2 Fluidlogging 

Beim Fluidlogging wird durch wiederholte Temperatur- und Leitfähigkeitsmessungen 

im Bohrloch die Veränderung dieser Werte teufen- und zeitabhängig gemessen, um so 

Zufluss-Stellen qualitativ und quantitativ erfassen zu können. Da diese Messungen 

durch die thixotropen Eigenschaften der Tonspülung stark verschlechtert werden, 

wurde vor dem Logging die Spülung gegen getracertes Wasser ausgetauscht, sofern 

es bohrtechnisch vertretbar war. 

Bei den Messungen wurde teilweise durch eine gleichzeitig eingebaute Pumpe 

(Grundfos oder Moineau) der Spiegel abgesenkt, um die Änderung der Zuflusscharakteristik 

bei Druckabsenkung zu ermitteln. 

3.9.3 Geophysikalische Messungen 

Selbstverständlich gehörten umfangreiche geophysikalische Bohrlochmessungen vor 

dem Verrohren und nach Erreichen der Endteufen zum Untersuchungsprogramm. Bei 

Bedarf wurden aber auch zwischendurch einzelne Messungen vorgenommen. Die 

FMS-Messung, u.a erforderlich zur Orientierung der Bohrkerne, machte jeweils ein 

Erweitern des letzten Bohrlochabschnitts auf mindestens 104 mm erforderlich. 

3.9.4 Bohrlochseisrnische Messungen 

Mehrfach wurden Vertikal Seismik Profil (VSP)-Messungen ausgeführt, um für das 

weitere Vorgehen in einer Bohrung Entscheidungshilfen zu erhalten, insbesondere die 

Tiefenlage des Basisreflektors sollte so verifiziert werden. Dieses Messverfahren 

ermöglicht, in Verbindung mit Sonic-Logs in den oberen Bohrlochabschnitten, die 

seismischen Messungen zu kalibrieren und die Tiefenvorhersagen für erwartete 

Reflektoren zu verbessern. 

In SB1 wurde im Auftrag des Tiefengas-Konsortiums ein Walk-Away-VSP gemessen. 

3.9.5 Dilatometermessungen 

In den Bohrungen SB3, SB1 und SB4a/v wurden Dilatometermessung im Teufenbereich 

des späteren Endlagerniveaus ausgeführt, um felsmechanische Kennwerte des 

Mergels in-situ zu bestimmen. Dazu mussten die Bohrungen in dem Messintervall mit 

dem für das Dilatometer geeigneten Durchmesser gebohrt werden. Eine 101 mm 

Kernkrone mit dem 3 1/2" GWSK Kernrohr am kombinierten 3 1/2"- 5 1/2" GWSK 

Strang wurde zum Vorbohren dieser Abschnitte eingesetzt, die nach den Messungen 

mit der 6 1/4" Garnitur dann aufgebohrt wurden. Das Dilatometer wurde an einem

- 29- NAGRA NTB 94-09 

Tubingstrang eingebaut. Aussen am Tubing führte man eine 1/4" Druckleitung und das 

Messkabel mit, um das Dilatometer zu spannen und die Daten online zu erfassen. 

3.9.6 Hydrofractests 

Zur Ermittlung des Gebirgsspannungszustandes wurden Hydrofractests in SB3, SB1, 

SB2 und SB4a1v gefahren. Mit einer Doppelpackergarnitur am Tubingstrang wurden 

dazu ausgewählte Teufenintervalle eingeschlossen. Das Spannen der Packer und die 

Übertragung der Messwerte erfolgte über aussen mitgeführte 1/4" Druckleitung und 

Kabel. Durch Abdrücken des Intervalls wurden die verschiedenen Fracdrücke ermittelt. 

FMS-Messungen vor und nach den Fractests ermöglichten die Orientierung der 

erzeugten Risse. 

3.9.7 Bohrlochverlaufsmessungen 

Während der Bohrarbeiten wurde der Bohrlochverlauf regelmässig durch Single-Shotund 

Multi-Shot-Messungen kontrolliert, um bei unerwarteten Verlaufsänderungen 

notfalls reagieren zu können. Die endgültige Berechnung des Bohrlochverlaufs erfolgte 

soweit wie möglich an hand der zusammen mit dem FMS gemessenen Neigungs- und 

Richtungswerte. Der Verlauf vom letzten vorhandenen Messwert bis zur Endteufe 

wurde extrapoliert und zur Berechnung der Abweichungsdaten auf Endteufe herangezogen. 

Der Abstand zwischen Endteufe und letztem Messpunkt betrug maximal 35.2 m 

(SB3), z.T. nur wenige Meter. 

3.9.8 Temperatur-Angleichsmessungen 

Die in SB4a1v und SB4a1s angetroffenen hydrogeologischen Verhältnisse verlangten 

einen sicheren Nachweis, dass die Rohrzementationen in der Rutschmasse den 

subartesischen Aquifer sicher gegen de artesischen Aquifer abdichten. Als spezielle 

Überprüfungen erfolgten Temperatur-Angleichsmessungen. Dabei wurde ein kontinuierliches 

Temperaturprofil in der Bohrung gemessen, das durch Warmwasserzirkulation 

angehoben wurde. Aus der zeitabhängigen Änderung des Profils in der Aufheizund 

Abkühlphase sind Rückrechnungen auf einen Wasserfluss (= Wärmetransport) 

hinter der Verrohrung möglich. 

3.10 Spezielle Arbeiten 

Hier werden kurz einige Besonderheiten einzelner Bohrungen aufgeführt, die jeweils 

im Kapitel der einzelnen Bohrung ausführlich beschrieben sind. 

Die 9 5/8" Rohrzementation SB2 war aufgrund einer Kombination mehrer ungünstiger 

Umstände misslungen und musste saniert werden. Dazu erfolgten 5 Nachzementationen, 

mit denen durch 3 Perforationen der undichte Ringraum nachträglich verschlossen 


In der Bohrung SB3 musste das 6 1/4" Bohrloch für die Zementation der 5" Rohre auf 

zwei Strecken durch Unterschneiden auf 8 1/2" vergrässert werden, da für die Langzeitbeobachtung 

spezielle Anforderungen an die Zementation gestellt wurden.

NAGRA NTB 94-09 - 30- 

Neben mehreren kleinen Fangarbeiten, die nur geringen Zeit- und Materialaufwand 

erforderten, waren zwei umfangreiche Fangoperationen zu verzeichnen. 

In SB1 fiel beim Einbau der 105 mm Eweiterungsgarnitur der 3 1/2" GWSK-Strang 

durch einen Schaden an der Abfangvorrichtung durch. Es dauerte 8 Tage, bis die 

notwendige Fangarbeit und ihre Folgeprobleme abgeschlossen werden konnten. 

Für SB2 erforderte die Sanierung der in die 9 5/8" Verrohrung eingebauten und gebrochenen 

7" Hilfsverrohrung fast zwei Wochen, bevor der Normalbetrieb wieder aufgenommen 


Das Durchbohren der Basis der Rutschmasse führte in beiden Bohrlöchern der SB4a 

zu grossen Schwierigkeiten, da hier beide Male ein mit mehr als 8 bar gespannter 

Aquifer bei geringer Tiefe angetroffen wurde. In SB4a/v zwar nur mit mässigen 

Zulaufraten, aber bei extrem instabilem Bohrloch, in SB4a/s mit Zulaufraten von 

4001/min. 

3.11 Zeitaufteilung 

Die Aufschlüsselung der Bohrungszeit in Prozentanteilen auf die einzelnen Tätigkeitsfelder, 

dargestellt für alle Bohrungen im Überblick (Beilage 3.2), zeigt deutlich, dass 

bei allen Bohrungen der Hauptanteil von den Kernbohrarbeiten und den hydraulischen 

Testen in Anspruch genommen wurde.

- 31 - NAGRA NTB 94-09 

4 SONDIERBOHRUNG SB4 


Die Bohrung ist mit einer Neigung von 20 0 aus der Vertikalen nach Azimut 150 0 

geplant worden, um die geologischen Verhältnisse südlich der potentiellen Endlagerzone 

abzuklären und möglichst auch die Deckengrenze zu erreichen. Erst nach Bohrbeginn 

zeigte sich, dass beim Bau des Bohrkellers und der Bohranlagenfundamente 

die vorgegebene Richtung nicht eingehalten worden war. Die Ausrichtung des Bohrgerätes 

nach den Fundamenten hatte daher einen Ansatzazimut von ca. 135 0 

zur Folge. 

Der Antransport von Bohrgerät und Ausrüstung begann am 23. April 1990. Da jedoch 

die Arbeitsbewilligungen für das ausländische Personal noch nicht erteilt waren, wurde 

nur das Entladen der Fahrzeuge bis zum 27. April 1990 gestattet, die Installationsarbeiten 

mussten bis zur Erteilung der Arbeitsbewilligungen ausgesetzt werden. Diese 

lagen am 8. Mai 1990 vor, so dass der Aufbau ab 10. Mai beginnen konnte und am 15. 

Mai 1990, 7.00 Uhr die Bohrarbeiten am Standort Wellenberg aufgenommen wurden. 

Danach lief der Bohrbetrieb im durchgehenden 24-Stunden Schichtbetrieb und die 

Bohrung erreichte 757.6 m Endteufe am 24. August 1990. 

Besondere Schwierigkeiten für die Bohrarbeiten bereitete nur die geringe Bohrlochstabilität 

im Gehängeschutt und der oberen Rutschmasse. 

Generell brachten aber die beengten Platzverhältnisse einen erheblichen Arbeitsaufwand 

mit sich, da der Transport von Rohren, Bohrgestänge und Tubing auf das Rohrlager 

sehr zeitraubend und z.T. nur von Hand möglich war. Ausserdem mussten die 

Tubingstränge nach den Testarbeiten und vor der Aufnahme der Bohrarbeiten jeweils 

wieder vom Rohrlager abgeräumt werden. 

Nach Einbau des Langzeitbeobachtungssystems wurde das Bohrgerät am 16. September 

1990 für den Umbau zur Bohrung SB3 freigegeben. 

4.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 

Die Sondierbohrung SB4 sollte den Bereich südlich der Endlagerzone und möglichst 

auch den Bereich der Deckenüberschiebung von Drusberg- und Axendecke erbohren. 

Es wurde das geologische Profil gemäss Tabelle 3 erwartet. 

Tabelle 3: 

bis 

Geologisches Profil SB4 (Planung) 

Formation 

20 m Moräne 

220 m Rutschmasse von Altzellen 

450 m Valanginien-Mergel evtl. mit Kalkschuppen 

500 m Helv. Tertiär, Altdorfer Sandst. oder Kalke der he Iv. Decken

NAGRA NTB 94-09 - 32- 

Vorgesehenes Bohrungsschema war daher It. Tabelle 4: 

Tabelle 4: 

Bohrungsschema SB4 (Planung) 

bis Bohrlochdurchmesser Verrohrungsdurchmesser 

25 m 12 1/4" 95/8" 

220 m 81/2" 7" 

450 m 61/4" 5" 

500 m ca.4" -- 

Das 9 5/8" Standrohr sollte im Top Rutschmasse, die TI Verrohrung im Top Mergel 

abgesetzt werden, die 5" Verrohrung war als Reserve bei ca. 450 meingeplant. 

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 5 gezeigt. 

Tabelle 5: 

bis 

Geologisches Profil SB4 (angetroffen) 

Formation 

51.4 m Gehängeschutt 

116.6 m Rutschmasse 

335.3 m Palfris-Formation 

362.9 m Vitznau-Mergel 

547.0 m Schimberg-Schiefer 

637.1 m Globigerinenmergel 

644.0 m Melange 




Die 9 5/8" Verrohrung wurde daher bei 58.2 mund 7" Verrohrung bei 144.2 m nach 

geologischem Befund abgesetzt. Die 5" Verrohrung bei 701.8 m wurde aus technischen 

Gründen und im Hinblick auf den Einbau des Langzeitbeobachtungssytems 

erforderlich. Das geologische Profil ist in Beilage 4.1 * enthalten. 

4.3 Technische Daten der Bohrung 

Abgesehen von der 12 1/4" Standrohrbohrung als Meisselstrecke sollte die Bohrung im 

Seilkernverfahren abgeteuft werden. Dementsprechend war in der Planung ab 25 m 

bis ca. 450 m das 5 1/2" GWSK-Seilkerngestänge, Bohrdurchmesser 6 1/4" und von 

450 m bis Endteufe der Typ 3 1/2" GWSK, Bohrdurchmesser 96 mm vorgesehen. 

Tatsächlich konnte bis 703.5 m mit dem 5 1/2" GWSK Seilkerngestänge und einem 

Bohrdurchmesser von 6 1/4" gearbeitet werden. Dies brachte das Bohrgerät nahe an 

seine Leistungsgrenze hinsichtlich des Drehmoments. Nach Einbau der 5" Verrohrung 

wurde mit dem 3 1/2" GWSK Kernbohrstrang weitergearbeitet. 

Grundsätzlich wurde in den Beilagen tür alle Darstellungen möglichst die gleiche Skalierung bei allen Bohrungen 

benutzt, um so die optische Vergleichbarkeit zwischen den Bohrungen zu verbessern.

- 33- NAGRA NTB 94-09 

Die folgende Tabelle 6 gibt eine Übersicht über wesentliche Bohrungsdaten: 

Tabelle 6: 

Bohrungsdaten SB4 

Koordinaten 

Höhe über dem Meer 

Bohranlage 

Erster Bohrtag 

Letzter Bohrtag 

Beginn Abbau 

Endteufe Bohrteufe 

Vertikalteufe 

Gesamtabweichung 

nach Azimut 

Verrohrung 

9 5/8" Standrohrtour 

7" Ankerrohrtour 

5" Endverrohrung 

673269.30 

192 107.60 

958.30 m 

Wirth B5-R 

15.05.1990 

24.08.1990 

16.09.1990 

757.6 m 

733.5 m 

185.6 m 

123 0 

bis 58.2 m 

bis 144.2 m 

bis 701.8 m 

Das schematische Bohrlochbild mit wichtigen Daten ist in Beilage 4.1 gezeigt. 


Alle wesentlichen Arbeitsabschnitte sind in der folgenden Chronologie aufgeführt, der 

zeitliche Ablauf der Bohrung ist im Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 4.1 bildlich dargestellt. 


10.05.1990 Beginn Aufbau 

15.05.1990 - 16.05.1990 Meisselbohrung 12 1/4",2.4 - 38.4 m 

17.05.1990 Kernbohrung 6 1/4", 38.4 - 43.4 m 

17.05.1990 - 18.05.1990 Einbau 12 1/4" RM (Rollenmeissel), Spülungsarbeiten, 

Erweiterung bis 43.4 m, Meisselbohrung 12 1/4",43.4- 

58.4 m 

19.05.1990 

Kernbohrung 6 1/4", 58.4 - 60.3 m 

19.05.1990 

Roundtrip mit 12 1/4" RM 

19.05.1990 - 20.05.1990 Einbau und Zementation 9 5/8" Rohre 

20.05.1990 - 22.05.1990 Zementerhärtung 

22.05.1990 Einbau 8 1/2" RM, Zementkopf bei 51 m, Zement 

aufbohren,

NAGRA NT8 94-09 

- 34- 

22.05.1990 

23.05.1990 

Einbau TI Hilfsverrohrung, Preventer-Montage 

Spülungsaustausch 


23.05.1990 - 01.06.1990 Kernbohrung 6 1/4", 60.3 - 151.4 m 

01.06.1990 

Abbau Preventer, Ausbau 7" Hilfsverrohrung 

02.06.1990 

Nachbohren mit 6 1/8" RM, Spülung beschwert 

02.06.1990 

Geophysikalische Messung o. E. 

02.06.1990 

Nachbohren mit 6 1/4" RM 

03.06.1990 

Geophysikalische Messung, OLL, SP, GR, MSFL 

03.06.1990 

Nachbohren mit 6 1/4" RM 

03.06.1990 

Geophysikalische Messung, SOT-AS, AMS, FMS, 8GT, 

LDT, CNT, NGT 

04.06.1990 - 05.06.1990 Hydraulischer Test RM1 

05.06.1990 - 06.06.1990 Erweiterung auf 8 1/2" mit RM bis 151.4 m 

06.06.1990 

Kaliberlog 

06.06.1990 

Nachbohren mit 8 1/2" RM, Reparatur 85 Hydraulik, Fortsetzung 

Nachbohren 

07.06.1990 

Einbau und Zementation 7'1 Rohre, 

07.06.1990 - 10.06.1990 Zementerhärtung, Preventer Montage 

10.06.1990 Einbau 6 1/4" RM, Zementkopf bei 132 m, Aufbohren 

Rohrschuh, Ausbau RM 


10.06.1990 Kernbohrung 61/4",151.4 -151.9 m 

10.06.1990 Spülungsaustausch, Tankanlage gereinigt 

11.06.1990 - 14.06.1990 Kernbohrung 6 1/4", 151.9 - 204.0 m 

14.06.1990 - 16.06.1990 Fluid-Logging, Hydraulischer Test VM1 

16.06.1990 Kernbohrung 6 1/4",204.0 - 219.6 m 

16.06.1990 - 20.06.1990 Hydraulischer Test VM2, VM3 

20.06.1990 - 28.06.1990 Kernbohrung 6 1/4", 219.6 - 398.5 m 

29.06.1990 - 14.07.1990 Hydraulischer Test VM4, VM5, VM6, VM7, VM8, VM9, 

VM10 

14.07.1990 - 23.07.1990 Kernbohrung 6 1/4", 398.5 - 570.9 m 

23.07.1990 - 30.07.1990 Hydraulischer Test T1, T2 

30.07.1990 Roundtrip

- 35- NAGRA NTB 94-09 

30.07.1990 - 02.08.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, 

FMS, BGT, SOT-AS, AMS, LOT, CNT, NGT, CET, CCL, 

VSP,OVSP 

02.08.1990 - 09.08.1990 Kernbohrung 6 1/4", 570.9 - 703.5 m 

10.08.1990 - 14.08.1990 Hydraulischer Test VM11, VT1 


FMS, BGT, AMS, SOT-AS, NGT, LOT, CNT, SABIS 

16.08.1990 

Roundtrip 

16.08.1990 

Abbau BOP, 5" Rohre umlagern, Gestängeabtransport 

17.08.1990 - 18.08.1990 Einbau 5" Rohre, Zementation 1. Stufe, Perforation, mit 

10 Schuss 504.2 - 505.0 m, Zementation 2. Stufe 

18.08.1990 - 20.08.1990 Zementerhärtung, Aufbau BOP 

20.08.1990 - 21.08.1990 Einbau 4 1/8 11 RM, Aufbohren Rohrschuh , Spülungsaustausch 

auf Klarwasser, Ausbau RM 


21.08.1990 - 24.08.1990 Kernbohrung 96 mm, 703.5 - 757.6 m 

25.08.1990 - 26.08.1990 Hydraulischer Test o.E. 

26.08.1990 Einbau 5" Scraper bis 703.5, Ausbau 

27.08.1990 Roundtrip 

27.08.1990 - 04.09.1990 Hydraulischer Test VM12, T3, CV1 

04.09.1990 - 05.09.1990 Erweiterung auf 104.8 mm 

05.09.1990 - 07.09.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, FMS, BGT, 

BHC, NGT, AMS, LOT, CNT CET, CCL, OVSP 

07.09.1990 

Perforationen für LZB: 162.1 - 168.1 m 80 Schuss, 

515.0 - 518.0 m 40 Schuss, 552.0 - 555.0 m 40 Schuss 

07.09.1990 

08.09.1990 

08.09.1990 

Scrapermarsch bis 703.5 m 

Roundtrip 

Einbau Packer zum Spülen des Intervalls 515 - 555 m 

09.09.1990 - 15.09.1990 Vorbereitungen und Einbau LZB, Setzen der Packer 

16.09.1990 

16.09.1990 

Schwappen im Zentraltübing 

Beginn Abbau

NAGRA NTB 94-09 - 36- 



4.5.1.1 Meisseln 12 1/4" und 9 5/8" Rohreinbau 

Da bei der Bohrung kein vorgängig eingebrachtes Standrohr vorhanden war, wurde ein 

13 3/8" Rohr in die Kellersohle einzementiert und daran der Auslauf montiert, um den 

Spülungsrücklauf für die Standrohrbohrung zu gewährleisten. Ab Kellersohle, d.h. bei 

2.4 munter Ackersohle, begann die Meisselbohrung. Im Bereich von ca. 5 m bis 17 m 

traten Spülungsverluste (ca. 4.5 m 3 ) im 12 1/4" Bohrloch auf, die jedoch durch spülungstechnische 

Massnahmen gestoppt wurden. 

Da der erwartete Übergang von Schutt und Moräne in die Rutschmasse ab ca. 20 m 

anhand der Bohrkleinproben nicht festgestellt werden konnte, wurde bei 38.4 m Teufe 

das Meisseln abgebrochen. Mit Hilfe von Bestimmungskernen sollte festgestellt 

werden, ob die Rutschmasse schon erreicht war. Mehrere Kernbohrversuche mit 

verschiedenen Kronentypen bis 43.4 m zeigten aufgrund der gewonnenen Gesteinsproben, 

dass die Bohrung noch immer im Gehängeschutt stand. Da die lehmigen 

Formationsanteile durch die Spülung weitgehend ausgewaschen wurden, waren die 

Kerngewinne sehr schlecht. Bei den Kernbohrversuchen traten häufig Schwierigkeiten 

durch hohe Drehmomente und Überlasten auf. 

Starke Spülungsverluste, die beim Ziehen des letzten Kerns einsetzten, konnten dann 

nach Einbau der Meisselgarnitur durch den Einsatz von Verstopfungsmitteln gestoppt 

werden. 

Mit 12 1/4" Rollenmeissel erweiterte man die Kernbohrstrecke von 38.4 m bis 43.4 m 

und bohrte bis 58.4 m weiter. Der Rückgang des Bohrfortschritts ab ca. 51 m liess 

einen Formationswechsel vermuten und erforderte erneut den Wechsel zur Kernbohrgarnitur, 

um mit weiteren Bestimmungskernen das Erreichen der Rutschmasse abzuklären. 

Die von 58.4 m bis 60.3 m gezogenen Kerne bestätigten diese Vermutung, so dass 

nach einem weiteren 12 1/4" Meisselmarsch bis 58.4 m zur Bohrlochreinigung der 

Einbau und die Zementation des 9 5/8" Standrohrs erfolgen konnte. 

Nach dem Aufbohren des Zements im 9 5/8" Rohrschuh wurde das 13 3/8" Rohr 

entfernt und ein Bodenflansch auf dem 9 5/8" Standrohr montiert. Nach Einbau einer 

7" Hilfsverrohrung bis 58.2 m zur Verbesserung der hydraulischen Bedingungen tür 

das Seilkernen erfolgte die Installation eines Ringpreventers. 


4.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 

Die Kernbohrarbeiten von 60.3 m an waren formationsbedingt stark erschwert. Der 

Wechsel von Mergeln, verlehmten Mergelbruchstücken und kompaktem Lehm in der

- 37- NAGRA NTB 94-09 

Rutschmasse verursachte immer wieder Kernklemmer, so dass die Kernbohrstrecken 

selten länger als 1.5 m waren. Die Kerngewinne schwankten stark und lagen im 

Durchschnitt bei ca. 50%. 

Ständige Spülungsverluste konnten durch die Konditionierung der Spülung jedoch in 

vertretbaren Grenzen gehalten werden. 

Ab ca. 88 m traten wiederholt hohe Drehmomente auf, wenn nach dem Kernziehen die 

Bohrlochsohle wieder angefahren wurde. Diese Probleme verstärkten sich noch ab ca. 

107 m. Immer wieder stand man in dieser Teufe beim Einfahren auf, verbunden mit 

hohen Drehmomenten, Überlasten und kurzzeitigem Festwerden bei den Nachbohrarbeiten 

in der Strecke von ca. 107 m bis 115 m. Beim Kernen traten weiterhin 

Spülungsverluste auf, während beim Kernziehen z.T. einige 100 I Spülung aus der 

Bohrung zurückliefen. 

Aus der Rutschmasse war die Bohrung bei 116.6 m in die anstehenden Valanginien 

Mergel gelangt. Damit liessen diese Schwierigkeiten nach und die bisher schlechte bis 

mittelmässige Kernausbeute wechselte zu guten Kernen mit Gewinnen um 100 %. 

Bei 151.4 m wurden die Kernbohrarbeiten gestoppt, da die Bohrung nun seit über 

30 m in kompakten Valanginien-Mergeln stand. Damit war die Absetzbedingung für die 

7" Verrohrung erfüllt, welche It. Planung unterhalb der Basis der Rutschmasse 

(erwartet bei ca. 220 m) eingebaut werden sollte. 

4.5.2.2 Erweitern 8 1/2 11 und TI Verrohrung 

Nach Abbau des Preventers und Ausbau der 7" Hilfsverrohrung traten bei einem 

Roundtrip mit 6 1/8" Rollenmeissel zum Befahren des Bohrlochs vor den geophysikalischen 

Messungen Schwierigkeiten auf: Von ca. 68 m bis 75 m und ab 129 m musste 

wiederholt nachgebohrt werden, und der Bohrstrang blockierte mehrmals nach starken 

Drehmomentanstiegen kurzzeitig. Gleichzeitig traten erhöhte Spülungsverluste auf, 

und es war nicht mehr möglich, bis auf Sohle nachzubohren. 

Nachdem die Spülung mit Schwerspat von 1.04 auf 1.07 kg/I beschwert worden war, 

konnte das Bohrloch nach mehrmaligem Nachbohren mit einem 6 1/4" Rollenmeissel 

bis 141.8 m ohne Widerstand befahren werden. Obwohl man die fehlenden 10m bis 

zur Sohle nicht erfassen konnte, wurde anschliessend mit den geophysikalischen 

Bohrlochmessungen begonnen. 

Bei der zweiten Einfahrt der Mess-Sonde stand diese bei 78.2 m auf. Mit der 6 1/4" 

Meisselgarnitur wurde die Loggingstrecke ab ca. 78 m bis zur Bohrlochsohle (151.4 m) 

nachgebohrt. 

Nach zwei weiteren erfolgreichen Messungen stand eine Sonde neuerlich bei 110m 

auf und machte ein weiteres Nachbohren des Bohrlochs erforderlich. Nachfolgend 

konnten die restlichen Messungen problemlos bis zu einer Teufe von 147 m durchgeführt 

und abgeschlossen werden. 

Im Anschluss an einen hydraulischen Test (RM1) erweiterte man das Bohrloch mit 

einer 8 1/2" Meisselgarnitur in ca. 18 h von 58.2 m bis 151.4 m. Auch dabei bedingte 

die geringe Standfestigkeit des Gebirges ein mehrfaches Nachbohren der Strecke ab 

113 m, begleitet von öfterem Festwerden des Bohrstranges.

NAGRA NTB 94-09 - 38 - 

Eine nachfolgende Kalibermessung konnte nur ab 144.2 m gefahren werden, da die 

Sonde in dieser Teufe aufstand. Diese Messung bestätigte den schlechten Bohrlochzustand 

in den Bereichen zwischen 65 und 85 m sowie zwischen 103 und 123 m mit 

Auskesselungen bis zu 13 11 • 

Ein letztes Befahren des Bohrlochs mit der 8 1/2 11 

Meisselgarnitur vor dem 

TI Rohreinbau konnte ebenfalls nur von hohen Drehmomenten und Überlasten begleitet 

ausgeführt werden. 

Beim Einbau der 7 11 

Verrohrung mussten die Rohre ab 110m spülend eingebaut 

werden, bis sie bei 144.2 m endgültig aufstanden und in dieser Teufe zementiert 

wurden. 

Während der folgenden Zementerhärtungszeit montierte man die Verflanschung und 

die Preventeranlage. Mit einem 6 1/4 11 

Rollenmeissel wurden anschliessend ab 132 m 

der Zement innerhalb der Verrohrung sowie Anschlag und Rohrschuh aufgebohrt und 

die Strecke unterhalb des Rohrschuhes bis zur Bohrlochsohle nachgebohrt. 


4.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 und 5 11 Verrohrung 

Die Kernbohrarbeiten wurden am 10. Juni 1990 wieder mit dem 6 1/4 11 

x 4" Kernequipment 

aufgenommen. Nach einem kurzen Kernmarsch (KM 82), der sicherstellte, 

dass sich keine Zementreste mehr im Bohrloch befanden, wurde die Tankanlage 

gereinigt und neue Spülung angesetzt. 

Mit Fortschritten von rund 1 m/h, guten Kerngewinnen und unter Spülungsverlusten 

von ca. 3 - 6 m 3 /Tag wurde gekernt, bis am 14. Juni 1990 bei 204.0 m (KM 96) die 

Kernbohrarbeiten für eine 2- tägige Testphase (Fluid-Logging, VM1) unterbrochen 

wurden. 

Die nächste Unterbrechung erfolgte nach nur 15.6 m gebohrter Strecke (KM 97 - 100) 

bei 219.6 m für weitere 4 Testtage bis zum 20. Juni 1990 (VM2, VM3). Anschliessend 

wurde die Bohrung mit guten Bohrfortschritten von ca. 1.2 m/h und hervorragender 

Kernausbeute und -qualität bis 398.5 m (KM 140) vertieft und am 28. Juni 1990 für 

eine weitere Testphase (VM2 bis VM1 0) angehalten. Ab 363.5 m stand die Bohrung im 

Tertär der Axendecke, das sich bohrtechnisch jedoch nicht von den Valanginien 

Mergeln der Drusbergdecke unterschied. Der Unterschied Iiess sich nur mikroskopisch 

in Kerndünnschliffen erkennen. Nach den zweiwöchigen Testarbeiten konnte die 

Bohrlochsohle mit der Kernbohrgarnitur problemlos wieder angefahren werden. 

Da die geplante Endteufe von ca. 500 m bereits überschritten war, wurden am 23. Juli 

1990 bei 570.9 m die Bohrarbeiten für weitere hydraulische Tests (T1, T2) und 

geophysikalische und bohrlochseismische Messungen gestoppt. Aufgrund der Messund 

Testergebnisse wurde ein Vertiefen bis ca. 700 m festgelegt. 

Am 2. August 1990 konnten die Kernbohrarbeiten wieder aufgenommen werden und 

lieferten bei Bohrfortschritten um 1 m/h weiterhin sehr gute Kerne mit vollständigem 

Gewinn.

- 39 - NAGRA NTB 94-09 

Trotz der günstigen Gebirgs- und Bohrlochbedingungen näherte sich das Bohrgerät 

mit zunehmender Teufe und infolge des verhältnissmässsig grossen Bohrdurchmessers 

von 6 1/4" sowie der Bohrlochneigung von ca. 15° allmählich seiner Leistungsgrenze 

hinsichtlich des Drehmoments. 

Am 9. August 1990 stoppte man die Bohrarbeiten aus diesem Grund bei 703.5 m für 

Test- (VM11, VT1) und Messarbeiten. Die Bohrung stand seit 644.0 m in der Palfris 

Formation der Drusberg-Decke, ein erneuter Wechsel in die Axen-Decke wurde erwartet 

und daher ein weiteres Vertiefen um ca. 50 m aus wissenschaftlicher Sicht gefordert. 

Weil auch tür die Installation der Langzeitbeobachtung ein Verrohren des Bohrlochs 

erforderlich war, fiel der Entscheid für den 5" Rohreinbau. 

Nach einem Roundtrip am 15. August 1990 wurde die 5" Verrohrung abgesetzt und mit 

einer Zweistufenzementation im Gebirge verankert. Während der Zementerhärtung 

und nach neuerlicher Installation der Preventeranlagen fand der Austausch des 5 1/2" 

GWSK- gegen den 3 1/2" GWSK-Bohrstrang statt. 

Die Zementstrecken innerhalb der Verrohrung, die Zementierstopfen, Anschlag und 

Rohrschuh wurden mit einem 4 1/8" Rollenmeissel aufgebohrt. 


4.5.4.1 Kernen 96 mm 

Ab 21. August 1990 setzte man die Kernbohrarbeiten mit 96 mm Bohr- und 57 mm 

Kerndurchmesser fort. Die Endteufe von 757.6 m (KM 203) wurde 4 Tage später 

erreicht, bei 715.3 m erfolgte der geologische Wechsel von Drusberg- zur Axen 

Decke. Auch in diesem Bohrlochabschnitt konnte ein vollständiger Kerngewinn bei 

sehr guter Kernqualität erzielt werden. Dieser Abschnitt wurde mit Klarwasser als 

Spülung gebohrt. 

Da beim anschliessenden hydraulischen Test eine Packermanschette im Bohrloch 

beschädigt wurde, hatten ein Scrapermarsch in den 5" Rohren sowie ein Roundtrip mit 

96 mm Krone und zwei Räumern bis Sohle die Aufgabe, evtl. vorhandene scharfkantige 

Stellen im Bohrloch zu beseitigen. Danach konnte das vorgesehene Testprogramm 

(VM12, T3, CV1) erfolgreich abgewickelt werden. 

4.5.4.2 Erweitern 104.8 mm 

Um die geophysikalische Vermessung des Bohrlochs mit der FMS-Sonde zu ermöglichen, 

die einen Bohrlochdurchmesser von mindestens 101 mm erforderte, erfolgte 

eine Erweiterung der offenen Bohrlochstrecke von 96 auf 104.8 mm Durchmesser mit 

einer oberflächenbesetzten Diamantkrone mit 3.8 m/h Fortschritt ohne Schwierigkeiten.

NAGRA NTB 94-09 - 40- 

4.5.5 Abschlussarbeiten 

Bei den geophysikalischen Messungen wurde eine Sonde beim Einführen ins Bohrloch 

beschädigt, und Kleinteile ihrer Zentriereinrichtung verblieben im Bohrloch. Sie fielen 

jedoch bis auf Sohle und stellten keine Beeinträchtigung für die nachfolgenden Arbeiten 

dar. Ein Fangen dieser Teile erübrigte sich, da keine weitere Vertiefung der 

Bohrung vorgesehen war. Anschliessend an die Messungen wurde die 5" Verrohrung 

in drei Bereichen perforiert, so dass die vorgesehenen Beobachtungshorizonte für das 

Multipackersystem geöffnet waren. Um die Perforationsbereiche von Schmelzkanten 

zu säubern und mögliche Metallreste zu entfernen wurden abermals ein Scrapermarsch 

bis zum 5" Rohrschuh und ein Roundtrip mit 104.8 mm Krone bis 750 m 

gefahren. Nachdem noch das unzementierte Interva" hinter den 5" Rohren über die 

Perforationen bei 555 bis 552 mund 518 bis 515 m (Packer am Tubingstrang bei 

540 m gesetzt) durch Schwappen gespült worden war, begann ab 9. September 1990 

der Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. Dieses wurde bis zum 16. September 

1990 eingebaut und anschliessend aktiviert. Nach einem Schwappen im Zentraltubing 

bis 400 m war die Bohrung SB4 abgeschlossen, und das Bohrgerät konnte für den 

Umbau zur Bohrung SB3 freigegeben werden. 

4.6 Verrohrungen und Zementationen 

Die Bohrung wurde aus einem 13 3/8" Rohr heraus angesetzt. Dieses Rohr war aber 

nur in der Kellersohle eingebunden und sollte den Spülungskreislauf in der Standrohrbohrphase 

ermöglichen. Es wurde nach der Zementation der 9 5/8 11 

Standrohrtour 

entfernt und ist daher nicht in das Verrohrungsschema aufgenommen worden. 

4.6.1 95/8" Standrohr 

Die Absetzteufe der 95/8" Standrohrtour beträgt 58.2 m und ist damit gegenüber der 

Planung erheblich überschritten worden. Die Rohrtour wurde mit Zentralizern bestückt 

eingebaut und mit Sulfacem-Zement zementiert. Die vergrösserte Absetzteufe erforderte 

ein fast doppelt so grosses Zementvolumen als geplant, so dass der an der 

Bohrung vorgehaltene Zement zwar knapp für das benötigte Volumen ausreichte, aber 

kein Überschussvolumen zum Ausgleich eventueller Verluste mehr zuliess. 

Durch das Wochenende war zusätzlicher Zement nicht verfügbar, und da der sofortige 

Rohreinbau mit Zementation in dem instabilen Bohrloch notwendig war, wurde bei der 

Zementation in Kauf genommen, dass der Zement u.U. nicht bis zutage reichen würde. 

Der Enddruck nach dem Zementverpumpen deutete zwar darauf hin, dass die 

Zementbrühe fast bis zutage stehen müsse, in einem Schlumberger-Soniclog liess 

sich der Zementkopf aber bei ca. 30 m erkennen. Aus dem Bohrkeller heraus wurde 

der Ringraum später mit Sackzement soweit möglich noch aufgefüllt. 

Die Rohrliste und der Zementationsrapport sind in den Beilagen 4.2 und 4.3 aufgeführt.

- 41 - NAGRA NTB 94-09 

4.6.2 7" Zwischenverrohrung 

Die 7 11 

Verrohrung wurde mit Rohrschuh und Anschlagventil eingebaut und mit Zentralizern 

bestückt. Ihr Einbau war durch die schlechte Bohrlochstabilität erheblich 

erschwert und konnte ab ca. 100 m nur noch spülend erfolgen. Die vorgesehene 

Absetztiefe von 151 m wurde nicht erreicht, da man bei 144.2 m aufstand und auch 

spülend keinen weiteren Fortschritt erzielen konnte. 

Die Zementation erfolgte mit 4 m 3 Sulfacem-Zementbrühe (SG= 1.8 kg/l). Obwohl 

dieses Volumen schon einen Überschuss von 90 % enthielt und auch nach Kaliberlog 

ausreichend bemessen war, trat bei der Zementation kein Zement zutage. Während 

des Verpumpens des Zements traten Verluste ins Gebirge auf. 

Das später gefahrene CET-Log (Cement Evaluation Tool) zeigte den Zementkopf bei 

ca. 97 m. Der Ringraum zwischen den TI und 95/8 11 

Rohren wurde soweit möglich von 

übertage nachzementiert. 

Die Rohrliste und der Zementationsrapport sind in den Beilagen 4.4 und 4.5 aufgeführt. 

4.6.3 5" Endverrohrung 

Die 5 11 

Endverrohrung wurde bei 701.8 m abgesetzt. Gegenüber der Planung von ca. 

450 m bedeutete dies eine Überschreitung um rund 55 0/0. 

Aufgrund der Forderung, zwischen ca. 510 mund 580 m den Ringraum 5 11 Rohre - 

6 1/4 11 Bohrloch unzementiert zu lassen, musste eine Zweistufen-Zementation vorgenommen 

werden. Daher wurde zusätzlich zu Rohrschuh und Anschlag ein External 

Casing Packer (ECP) bei 509 meingebaut. 

Die erforderlichen Pumpdrücke - insbesondere für das Setzen des ECP - machten den 

Einsatz eines speziellen Zementierservice notwendig. Die erste Zementationsstufe 

erfolgte mit 1.1 m 3 Zementbrühe (SG= 1.8 kg/l) unter Verwendung von Vor- und Nachstopfen. 

Nach Landen des Nachstopfens auf dem Anschlag wurde der ECP mit 86 bar 

aktiviert und mit 105 bar gesetzt. 

Nach der Perforation der 5 11 

Rohre zwischen 504.2 und 505.0 m mit 10 Schüssen 

wurden für die zweite Zementationsstufe 4.4 m 3 Zementbrühe (SG= 1.8 kg/l) mit Vorund 

Nachstopfen verpumpt und mit 4.4 m 3 Spülung verdrängt. Der Zement trat nicht 

zutage, bedingt durch Zementverluste ins Gebirge. 

Das später gefahrene CET-Log zeigte die erste Zementstrecke vom Rohrschuh bis ca. 

575 m, d.h. exakt plaziert. Der zweite Abschnitt war ab ECP bis 75 m zementiert; 

demgemäss zwar nicht bis zutage, aber mit einer ausreichenden Überdeckung von ca. 

70 m hoch in die 7 11 Rohrtour. 

Die Rohrliste und die Zementationsrapporte sind in den Beilagen 4.6 bis 4.8 aufgeführt.

NAGRA NTB 94-09 - 42- 

4.7 Preventeranlage und Bohrlochverflanschung 

Auf das 9 5/8 11 Standrohr schraubte man einen 95/8 11 STC x 9 11 -3000 psi Bodenflansch. 

Mit einem Adapterspool wurde ein 7 1/16 11 -3000 psi Ringpreventer als Diverter 

montiert, der über Manifold und Separator an eine Fackel angeschlossen wurde. 

Während der Erweiterung auf 8 1/2 11 

wurde ohne Preventer gearbeitet. 

Nach Einbau der 7 11 Rohre wurden die 9 5/8 11 Rohre auf Kellersohle geschnitten und 

auf das 7 11 Rohr ein 7 11 STC x 9"-3000 psi Bodenflansch gesetzt. Ein 9"-3000 psi 

Doppelbackenpreventer, Adapterspool und ein 7 1/16 11 -3000 psi Ringpreventer blieben 

dann bis zum Bohrungsende montiert. 

Auf dem TI Bodenflansch ist das Multipackersystem mit einem Abdeckflansch 

abgehängt. 

4.8 Bohrspülung 


Die eingesetzte Spülung bestand bis einschliesslich Aufbohren der 5 11 

Verrohrung aus 

einer getracerten, leichten Tonsüsswasser-Spülung. Die Spülung wurde fast 

ausschliesslich durch Zugabe von Bentonit und Polymeren konditioniert. Die hohen 

Spülungsverluste in den ersten Bohrphasen erforderten zeitweise das Zusetzen von 

Verstopfungsmitteln. 

Zur BOhrkleinabtrennung und Spülungsaufbereitung wurden ein Schüttelsieb und eine 

Zentrifuge eingesetzt. 

Nach Aufbohren der 7 11 

Verrohrung mussten die Spülung ausgetauscht und die Tankanlage 

gereinigt werden, um für die weiteren Kernarbeiten eine einwandfreie Spülung 

gewährleisten zu können. Die durch die umfangreichen Nachbohrarbeiten stark mit 

Feststoffen belastete und durch den erbohrten Zement geschädigte Spülung wurde 

entsorgt. 

Eine Zusammenstellung der Spülungsparameter und des Spülungsmaterialverbrauchs 

ist in Beilage 4.9 enthalten. 


Ein weiterer Spülungsaustausch erfolgte nach Aufbohren der 5 11 

Verrohrung, da im 

letzten Abschnitt nur noch getracertes Wasser eingesetzt wurde. Eine Spülungsüberwachung 

und -konditionierung fand in diesem Abschnitt daher nicht mehr statt. 


Das Entsorgungskonzept sah vor, durch Einsatz der Zentrifuge den Feststoffgehalt der 

zu entsorgenden Bohrspülung soweit zu reduzieren, dass die Flüssigphase in einen

- 43- NAGRA NTB 94-09 

Stapeltank an der ARA Stans gebracht und dort dann allmählich in das Abwasser 

eingeleitet werden kann. Die Feststoffe sollten in eine Inertstoff-Deponie verbracht 

werden. 

Das Zentrifugieren erbrachte jedoch nicht die notwendige Feststoffreduzierung, so 

dass dieser Entsorgungsweg nicht möglich war. Es wurde daher teilweise Spülung 

direkt in die Inertstoffdeponie verbracht, teilweise in Stapeltanks zwischengelagert. Mit 

einer mobilen Zentrifugenanlage mit Flockstation wurden die zwischengelagerten 

Mengen dann später in die Kanalisation bzw. Inertstoffdeponie entsorgt. 

4.9 Bohrwerkzeuge 

Eine Zusammenstellung aller Kernmärsche und eine chronologische Auflistung aller 

eingesetzten Bohrwerkzeuge ist in den Beilagen 4.10 und 4.12 enthalten. Die Übersicht 

der Kernbohrparameter ist in der Beilage 4.11 grafisch dargestellt. 

4.9.1 Kernkronen 

Die im ersten Abschnitt bis 60.3 meingesetzten Kernbohrwerkzeuge waren: 

• eine Krone mit Hartmetallbesatz 

• eine oberflächenbesetzte Diamantkrone 

• eine Hartmetall-Stiftkrone 

• eine Trockenkernkrone. 

Repräsentative Leistungsdaten können für diesen Bereich nicht angegeben werden, 

da die einzelnen Kernbohrversuche und Kernmärsche - insgesamt 8 - zu kurz waren. 

Für die Seilkernbohrarbeiten (=92 % der gesamten Bohrstecke) ab 60.3 m wurden drei 

oberflächenbesetzte Diamantkronen verwendet. Sie erreichten die in Tabelle 7 

genannten Leistungswerte: 

Tabelle 7: 

Kernkronen SB4 

Grässe Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer 

strecke schritt gewinn Kern- marsch 

marsch- Anzahl 

länge 

lI;mm m h m/h 

% 

m 

61/4 50334 SY 160.4 142.0 1.1 79.5 1.7 94 

61/4 50410 SY* 483.9 453.3 1.1 99.9 5.3 92 

96 21 919 SY 54.1 48.5 1.1 99.1 4.9 11 

TOTAL 698.4 644.0 1.1 95.2 3.5 197 

* mit Spüllöchern in der Lippe

NAGRA NTB 94-09 - 44- 

4.9.2 Rollenmeisselbohrung 

Die in dieser Bohrung mit 12 1/4 11 

gemeisselte Strecke wurde mit einem Rollenmeissel 

gebohrt, der auf der 51 m langen Strecke 1.79 m/h im Durchschnitt erreichte. 

4.9.3 Erweiterungswerkzeuge 

Die Erweiterung auf 12 1/4 11 

war nur auf wenigen Metern nötig und erfolgte mit dem 

zum Bohren eingesetzten Rollenmeissel. 

Für die Erweiterung auf 8 1/2 11 

setzte man einen Rollenmeissel ein, mit dem auch der 

9 5/8" Rohrschuh aufgebohrt worden war. Der Forschritt betrug beim Erweitern 

5.25 m/h. 

Eine oberflächenbesetzte Krone der Grösse 104.8 x 57 mm wurde für das Erweitern 

des 96 mm Bohrlochs eingesetzt. Mit ihr konnten 3.80 m/h erreicht werden: 

Zwei weitere Rollenmeissel mit 6 1/4 11 und 4 1/8 11 Durchmesser wurden zum Nachbohren 

und Zementaufbahren eingesetzt. 

4.10 Bohrlochverlauf 

Die Bohrung wurde mit ca. 20° Neigung aus der Vertikalen nach Azimut 150° angesetzt. 

In der 12 1/4 11 

Bohrphase war zwar ein leichter Neigungsabbau zu erwarten, aber 

bedingt durch die zwischengeschalteten Kernbohrarbeiten sind bis zum 9 5/8" Rohrschuh 

rund 5° Neigung abgebaut worden. Die Kernbohrstrecke hat dann weitgehend 

die Neigung gehalten und schwankt geringfügig zwischen 14.8° in 140 m, 12.9° bei 

400 mund 14.2° auf Endteufe. 

Die Bohrlochabweichung beträgt auf Endteufe 184.6 m nach Azimut 123°. Die 

Bohrung dreht bis 700 m beständig von anfänglich Azimut 136° auf 109° bei 700 m 

und dann wieder zurück bis Azimut 118° auf Endteufe. 

Die Beilage 4.13 zeigt eine Horizontal- und eine Vertikalprojektion des Bohrlochverlaufs. 

Beilage 4.14 enthält die tabellarische Auflistung der Daten. 


Der geplante Zeitaufwand von ca. 138 Tagen für die Bohrung SB4 konnte um 9.5 0/0 

unterschritten werden, obwohl die Endteufe um rund 50 % überschritten wurde. Die 

Gesamtarbeitszeit von 125 Tagen setzt sich etwa zur Hälfte aus bohrtechnischem und 

wissenschaftlichem Zeitbedarf zusammen. 

Von der Gesamtzeit nahmen Kernen und Testen allein jeweils etwa 1/3 in Anspruch. 

Die für Nebenarbeiten benötigten Zeiten, z.B. Wartung, Reparatur und Spülungsbehandlung, 

sind sehr gering; Fangarbeiten fielen keine an. Eine Stundenübersicht in 

Beilage 4.15 schlüsselt die Zeitaufwendungen für die verschiedenen Arbeitsgruppierungen 

im Detail auf.

- 45- NAGRA NTB 94-09 



Entgegen der ursprünglichen Planung begannen die Bohrarbeiten am 22. September 

1990 bereits von der Oberfläche aus als Kern- und nicht als Meisselbohrung, um den 

Übergang vom Lockergestein in die Rutschmasse eindeutig zu erkennen. 

Die Bohrung erreichte am 8. Juli 1991 die Endteufe von 1546.7 m und wurde mit dem 

Abbau des Bohrgerätes am 1. September 1991 beendet. Gegenüber der nach erster 

Seismikauswertung festgelegten 1100 m Tiefe wurde die Bohrung damit um rund 40 0/0 

tiefer als vorgesehen. Auch der veranschlagte Zeitbedarf stieg von 247 auf 346 Tage 

um rund 40 0/0. 

Sowohl das Lockergestein als auch - nach Einbau des Standrohres - die Rutschmasse 

zu kernen erwies sich als sehr zeitaufwendig, da ein möglichst hoher Kerngewinn 

angestrebt wurde und formationsbedingt nur Kernmärsche von ca. 0.3 - 0.5 m Länge 

möglich waren. 

Probleme bereitete die Instabilität des Bohrloches im Bereich von 1126 m bis 1165 m 

in den stark tektonisierten Valanginien-Mergeln, da das Bohrloch immer wieder durch 

Nachfall verstopft wurde. Mehrfach mussten bei Mess- und Testarbeiten Roundtrips 

gefahren werden, um das Bohrloch wieder zu öffnen. 

Die beengten Platzverhältnisse erschwerten die Handhabung und Lagerung des 

Rohrmaterials, insbesondere vor dem Einbau der 5 11 

Verrohrung, da zu diesem Zeitpunkt 

sowohl rund 1200 m 5 1/2" Bohrgestänge, ca. 1180 m 5" Rohre und 1200 m 

2 3/8 11 Tubing auf dem Rohrlager gestapelt werden mussten. 

Beim Aufbohren des 5 11 

Rohrschuhs kam es zu einen Fehler in der Gestängeliste und 

daraus resultierend zu einem Teufenfehler, so dass 9.0 m unterhalb des Rohrschuhs 

hinzugemeisselt wurden. Dieser Fehler wurde erst nach Abschluss der Bohrarbeiten 

durch den Vergleich des geologischen Profils mit den geophysikalischen Logs festgestellt. 

Alle Bohrteufenangaben und Kerndaten ab 1106.3 m mussten daher nach Abschluss 

der Bohrung um 9 m korrigiert werden. 

Mit dem Einbau des Langzeitbeobachtungssystems wurde die Bohrung SB3 am 1. 

September 1991 erfolgreich abgeschlossen. 

Über die gesamte Bohrstrecke erreichte die Bohrung 95.0 % Kerngewinn. Rechnet 

man die gemeisselten 9.0 m ab, wurde über die Kernbohrstrecke ein Kerngewinn von 

95.7 % erzielt.

NAGRA NTB 94-09 - 46- 

5.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema 

Nach der Seismikauswertung erwartete man das geologische Profil gemäss Tabelle 8. 

Tabelle 8: Geologisches Profil SB3 (Planung) 

bis Formation 

20 m Moräne, 


950 m Valanginien-Mergel, evtl. mit Kalkschuppen 

1100 m Helv. Tertiär, Altdorfer Sandst. oder Kalke der helv. Decken 

Vorgesehenes Bohrungsschema war daher It. Tabelle 9: 

Tabelle 9: Bohrungsschema SB3 (Planung) 


25 m 171/2 11 133/8 11 

180 m 12 1/4" 9 5/8 11 

600 m 8 1/2" 7 11 

950m 6 1/4" 5 11 

1100 m ca.4 11 

Damit waren die 13 3/8 11 und 9 5/8 11 Rohre nach Durchfahren von Moräne bzw. 

Rutschmasse einzubauen, die 7 11 

Verrohrung je nach Bohrlochzustand so tief wie 

möglich in den Valanginien-Mergeln und die 5 11 

Verrohrung unterhalb der Valanginien 

Mergel abzusetzen. 

Das angetroffene Profil zeigt Tabelle 10. 

Tabelle 10: Geologisches Profil SB3 (angetroffen) 

bis Formation 




1267.6 m Melange (Wildflysch, Palfris-Formation, Globigerinenmergel) 



1377.0 m Öhrli-Formation 

1418.9m südhelvetischer Flysch, Globigerinenmergel 



Die 13 3/8 11 Rohre wurden daher bei 58.0 m im Top der Rutschmasse und die 9 5/8 11 

Verrohrung bei 219.3 m nach Erreichen der Valanginien-Mergel gesetzt. Die 

7 11 Verrohrung baute man wie erwartet bei 584.8 m ein, das Verrohren mit 5 11 musste

- 47- NAGRA NTB 94-09 

aus technischen Gründen bei 1100.8 m erfolgen. Das geologische Profil ist in 

Beilage 5.1 dargestellt. 


Die Bohrung SB3 wurde durch Verdoppelung der Endtiefe zwischen erster Planungsphase 

und Ausführung in ihrem Arbeitsablauf beeinträchtigt. Der Bohrplatz war für eine 

600 m Bohrung konzipiert, dementsprechend eng wurde es während der Bohrarbeiten, 

da für das benötigte Gestänge, Rohrmaterial und sonstiges Zubehör kaum Lagerfläche 

zur Verfügung stand. Wie auf der SB4 musste auch hier das Gestängelager über der 

Tankanlage eingerichtet werden. Das Bohrgerät konnte die erforderlichen Tiefen mit 

den entsprechenden Durchmessern zwar leistungsmässig noch gewährleisten, aber 

z.B. das zur Verfügung stehende Spülungstankvolumen war im Verhältnis zum Bohrlochinhalt 

zu gering. Die umfangreichen Spülungsaustausche für das Fluid-Logging 

konnten nur mit erheblichen Aufwand gemeistert werden. 

Die folgende Tabelle 11 gibt eine Übersicht über die wesentlichen Bohrungsdaten: 

Tabelle 11: 


Koordinaten 


Bohranlage 



Beginn Abbau des Bohrgerätes 


Vertikalteufe 


nach Azimut 

Verrohrung 13 3/8 11 Standrohrtour 

9 5/8 11 Ankerrohrtour 

7" Zwischenrohrtour 

5 11 Endverrohrung 

672366.8 

192505.2 

738.0 m 

Wirth B5-R 

22.09.1990 

08.07.1991 

01.09.1991 

1546.7 m 

1543.1 m 

85.3 m 

136 0 

bis 58.0 m 

bis 219.3 m 

bis 584.8 m 

506.5 m - 1100.8 m 


In der chronologischen Auflistung der Bohrarbeiten sind alle wesentlichen Arbeitsschritte 

aufgeführt. Nicht enthalten sind nur kurzfristige Unterbrechungen wie kleinere 

Reparaturen etc. Einen Überblick über den zeitlichen Ablauf der Bohrung zeigt das 

Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 5.1.

NAGRA NTB 94-09 - 48- 


18.09.1990 Beginn Antransport 

22.09.1990 - 25.09.1990 Kernbohrung 6 1/4 1 " 2.5 - 58.4 m 

25.09.1990 - 07.09.1990 Erweiterung auf 17 1/2" bis 58.4 m 

28.09.1990 - 09.09.1990 Einbau 13 3/8" Rohre und Zementation 


30.09.1990 - 01.10.1990 Aufbohren Rohrschuh, Preventermontage, Einbau 

7" Hilfsverrohrung 


02.10.1990 - 18.10.1990 Kernbohrung 6 1/4",58.4 - 220.0 m 

19.10.1990 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, 

FMS, BGT, AMS, LOT, CNT, NGT, SOT-AS 

19.10.1990 Abbau Preventer, Ausbau 7" Hilfsverrohrung, Roundtrip 


21.10.1990 - 23.10.1990 Erweiterung auf 121/4" bis 151.0 m 

23.10.1990 - 25.10.1990 Getriebeschaden am Kraftdrehkopf 


26.10.1990 Kaliberlog 

26.10.1990 - 27.10.1990 Einbau 95/8" Rohre und Zementation 


29.10.1990 Aufbohren Rohrschuh 

29.10.1990 - 30.10.1990 Reparatur Steuerblock 

30.10.1990 - 31.10.1990 Einbau 7" Hilfsverrohrung, Preventermontage 


01.11.1990 Kernbohrung 6 1/4",220.0 - 225.1 m 


02.11.1990 Oilatometermessung 

03.11 .1990 - 04.11.1990 Kernbohrung 101 mm, 234.2 - 250.0 m 





07.11 .1990 - 14.11.1990 Hydraulischer Test VM1 

14.11.1990 Erweiterung auf 6 1/4" bis 259.0 m

- 49- 


14.11.1990 - 23.11.1990 Kernbohrung61/4",259.0-399.1 m 


27.11.1990 - 03.12.1990 Kernbohrung 61/4",399.1 - 504.3 m 

03.12.1990 Spülungsaustausch 

03.12.1990 - 05.12.1990 Fluid-Logging 

05.12.1990 - 12.12.1990 Hydraulischer Test VM4, VM5, VM6, VM7 

12.12.1990 - 16.12.1990 Kernbohrung 61/4", 504.3 - 585.9 m 

16.12.1990 - 17.12.1990 Spülungsaustausch 

17.12.1990 - 19.12.1990 Fluid-Logging 

19.12.1990 - 07.01.1991 Hydraulischer Test VM8, VM9, 

(23.12.1990 - 02.01.1991 Weihnachtspause, Pumptest läuft) 



FMS, BGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, AMS 

09.01.1991 

09.01.1991 


CET / BGT -Log 

09.01.1991 - 18.01.1991 Erweiterung auf 8 1/2 11 bis 585.9 m 


18.01.1991 - 19.01.1991 Einbau 7 11 Rohre und Zementation 

19.01.1991 - 21.01.1991 Zementerhärtung, Preventermontage 

21.01.1991 CET-Log 

22.01.1991 - 23.01.1991 Aufbohren Rohrschuh, Spülungsaustausch, Beginn Klarwasserspülung 


24.01.1991 - 02.02.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 ,585.9 - 686.0 m 

03.02.1991 - 12.02.1991 Hydraulischer Test VM1 0, VM11, Ende Klarwasser 

12.02.1991 - 21.02.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 686.0 - 826.9 m 

22.02.1991 - 27.02.1991 HydraulischerTestVM12, VM13 

27.02.1991 - 08.03.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 ,826.9 - 947.1 m 


19.03.1991 - 24.03.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 947.1 - 1016.3 m 

24.03.1990 Fangarbeit auf durchgefallenen Strang 

24.03.1991 - 01.04.1991 Kernbohrung 6 1/4", 1016.3 - 1106.3 m 



NAGRA NTß 94-09 - 50- 


FMS, ßGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, OVSP 

13.04.1991 - 15.04.1991 Roundtrip, Spülungsaustausch 

15.04.1991 - 18.04.1991 Fluid-Logging 



25.04.1991 - 27.04.1991 Hydrofrac-Teste 

27.04.1991 FMS-Messung 


29.04.1991 - 10.05.1991 Unterschneiden auf 8 1/2", 650.0 - 750.2 m; 

920.0 - 967.2 m 


10.05.1991 - 11.05.1991 Einbau 5" Rohre und Zementation 1.Stufe 

11.05.1991 Perforation 795.0 - 798.0 m, 40 Schuss 

11.05.1991 Zementation 2. Stufe 

11.05.1991 - 15.05.1991 Zementerhärtung, Gestängewechsel 

15.05.1991 - 17.05.1991 Aufbohren Rohrschuh, Spülungsbehandlung 


17.05.1991 Meisselbohrung 4 1/8",1106.3 - 1115.3 m 

17.05.1991 - 21.05.1991 Kernbohrung96 mm, 1115.3 -1170.0 m 

21.05.1991 

21.05.1991 - 

28.05.1991 - 

05.06.1991 - 

15.06.1991 

16.06.1991 

17.06.1991 - 

20.06.1991 - 

21.06.1991 - 

04.07.1991 

04.07.1991 - 

09.07.1991 

09.07.1991 - 

10.07.1991 - 

11.07.1991 - 

15.07.1991 

27.05.1991 

05.06.1991 

14.06.1991 

20.06.1991 

21.06.1991 

03.07.1991 

08.07.1991 

10.07.1991 

11.07.1991 

14.07.1991 

CET-Log 

Kernbohrung 96 mm, 1170.0 - 1262.6 m 

Hydraulischer Test VM22, VM23 


Hydraulischer Test VM24 

Roundtrip 

Hydraulischer Test VM25 

Reparatur Rollenlager 


Kaliberlog, Fluid-Logging o.E. 


Fluid-Logging 

Geophysikalische Messung, VSP, SLT-S, GR, CAL 

Hydraulischer Test o.E. 

Erweiterung auf 104.8 mm 

Kaliberlog

- 51 - NAGRA NTB 94-09 

15.07.1991 - 08.08.1991 Hydraulischer Test M1, M2, M3, M4, VM26, VM27, VM28 

08.08.1991 - 10.08.1991 Roundtrip 

09.08.1991 

Motorschaden B5 

10.08.1991 

Geophysikalische Messungen, DLL-NGT o.E. 

10.08.1991 

Roundtrip 

11.08.1991 

Geophysikalische Messungen, DLL-NGT o.E. 

12.08.1991 

Roundtrip 

13.08.1991 

Geophysikalische Messungen, DLL-NGT, FMS (Pass 1) 

13.08.1991 

Roundtrip 

14.08.1991 

Geophysikalische Messungen, HBHC o.E., CET 

14.08.1991 

Roundtrip, Spülung beschwert und Viskosität angehoben 

15.08.1991 

Geophysikalische Messungen, HLDL, CNL, 

FMS (Pass 2), HBHC 

16.08.1991 

Ausbau 5" Rohre oberhalb Linksverbinder 

17.08.1991 

Perforationen für LZB 



639.0 - 645.0 m 80 Schuss, 848,2 - 851.2 m 40 Schuss 

858.1 - 863.9 m 80 Schuss 

17.08.1991 

Roundtrip mit TI Scraper bis 506.0 m 

18.08.1991 

Roundtrip mit 5" Scraper bis 1100.5 m 

18.08.1991 

Roundtrip bis ET 

20.08.1991 - 01.09.1991 Einbau Multipackersystem 

01.09.1991 - 06.09.1991 Abbau Bohranlage 



5.5.1.1 Kernen 6 1/4" 

Da nach den Erfahrungen aus der Bohrung SB4 der Übergang vom Gehängeschutt 

zur Rutschmasse anhand des beim Bohren mit Rollenmeissel anfallenden Bohrkleins 

nicht eindeutig feststellbar ist, wurde auf der Bohrung SB3 auch der Standrohrabschnitt 

mit 6 1/4" X 4" Equipment gekernt. Durch die stark inhomogene Formation, 

bestehend aus Kalk- und Mergelblöcken sowie losem Sand, Lehm, Kies und Holz, 

waren die Kernbohrarbeiten von erheblichen Schwierigkeiten begleitet. Mit dem 

anfangs vorgesehenen SK6L Kernsystem, welches mit einer der eigentlichen Schneidkrone 

vorauseilenden Stechhülse oder Vorschneidkrone speziell für Lockergesteinsformationen 

geeignet ist, da der Bohrkern beim Eintritt in das Kernrohr vor dem Spülstrom 

geschützt wird, konnten jedoch die härteren Blöcke nicht erbohrt werden. Aus 

diesem Grunde musste auf das 5 1/2" GWSK System zurückgegriffen werden. Trotz

NAGRA NTB 94-09 - 52- 

Einsatz spezieller Bohrkronen für empfindliche Gesteinstypen (Spüllöchern in der 

Schneidlippe) wurden jedoch weichere und lose Kernbestandteile wie Sand und Lehm 

teilweise bis vollständig ausgewaschen. 

Die Kerngewinne waren dementsprechend schlecht, obwohl nur kurze Kernmärsche 

von ca. 0.3 bis 0.5 m Länge abgebohrt wurden. 

Ab ca. 48 m war nach Kernbefund die Rutschmasse erreicht und bei 58.4 m (KM 80) 

wurde die Bohrung am 25. September 1990 angehalten, um das 13 3/8 11 

Standrohr 

abzusetzen. 


Bis zu dieser Teufe war der Spülungsrücklauf mit Tauchkreiselpumpen aus dem Bohrkeller 

in die Tankanlage erfolgt. Für das Erweitern auf einen Durchmesser von 17 1/2 11 

setzte man ein 18 5/8 11 

Auslaufrohr im Bohrkeller ein. Da dieses Rohr nach dem Standrohreinbau 

bis zur Kellersohle entfernt wurde, ist es nicht in das Verrohrungsschema 

aufgenommen worden. 

Das Erweitern erfolgte ohne Schwierigkeiten mit einem Bohrfortschritt von ca. 2 m/h. 

Beim abschliessenden Befahren des Bohrlochs traten jedoch erhebliche Bohrlochstabilitätsprobleme 

auf, so dass einzelne Strecken mehrfach und unter Auftreten von 

hohen Drehmomenten sowie kurzzeitigem Festwerden des Bohrstranges nachgebohrt 

werden mussten, bevor man die 13 3/8 11 

Rohre drehend und spülend bis 58.0 m 

einbauen konnte. 

Nach der anschliessenden Futterrohrzementation, der Zementerhärtung und nach dem 

Aufbohren des Rohrschuhes wurde eine 7 11 

Hilfsrohrtour bis 58.4 m eingebracht, um 

für das spätere Weiterkernen die erforderlichen geometrischen Ringraumvoraussetzungen 

zu schaffen. Der Ringraum zwischen den 13 3/8 11 und 7 11 Rohren wurde im 

Rohrschuhbereich durch Quellton abgedichtet. Die Montage eines Ringpreventers 

beendete diesen Bohrabschnitt. 


5.5.2.1 Kernen 6 1/4" 

Die Seilkernarbeiten in diesem Abschnitt verliefen ab dem 2. Oktober 1990 mit den 

gleichen Schwierigkeiten wie schon im oberen Abschnitt der Bohrung. Es wurden 

weitere 291 (!) Kernmärsche mit einer durchschnittlichen Länge von 0.48 m abgebohrt, 

bis man mit KM 372 die anstehenden Valanginien-Mergel bei ca. 199 m antraf. Neben 

dem Kernbefund bestätigte auch ein sprunghaft ansteigender Spülungsgasgehalt den 

Eintritt in diese Formation. Am 18. Oktober 1990 war somit bei 220.0 m die Absetzteufe 

für die 9 5/8 11 

Ankerrohrtour erreicht. 

Nach dem Befahren und Spülen der offenen Bohrlochstrecke und dem Gestängeausbau 

wurden die geophysikalischen Messungen vorgenommen. Es folgte der Ausbau 

der 7 11 Hilfsverrohrung und ein Befahren des Bohrlochs mit 6 1/4 11 Rollenmeissel bis zur 

Sohle, wobei der Bereich zwischen 164 und 220 m nachgebohrt werden musste.

- 53- NAGRA NTB 94-09 


Im Anschluss an einen hydraulischen Test (RM1) mit Packersitz im 13 3/8 11 

Rohrschuh 

begann am 21. Oktober 1990 das Erweitern der Strecke von 58.0 m bis 220.0 m mit 

12 1/4 11 Rollenmeissel, voll stabilisierter Bohrgarnitur und mit einem Fortschritt von ca. 

2.8 m/h. Bei Teufe 151 m wurden diese Arbeiten am 23. Oktober 1990 durch einen 

Lagerschaden im Getriebe des Kraftdrehkopfes unterbrochen und konnten erst nach 

Austausch des gesamten Kraftdrehkopfes fortgesetzt und dann beendet werden. 

Ein Befahren des Bohrlochs nach dem Erweitern zeigte keinen Widerstand, und auch 

gemäss Kaliberlog war das Bohrloch in einem besseren Zustand, als es die an hand 

der Kerne festgestellte Formation erwarten liess. 

Der Einbau der 9 5/8 11 Verrohrung und ihre Zementation erfolgten am 27. Oktober 1990 

ohne Schwierigkeiten. 

Mit dem Aufbohren des Zements, dem neuerlichen Einbau einer 7 11 

Hilfsverrohrung bis 

220.0 m und der Montage der Preventeranlage wurde diese Bohrphase abgeschlossen. 

Beim Gestängeausbau nach dem Zementaufbohren fielen 21.5 h Reparaturzeit 

an, da ein Schaden an der Hydraulikanlage des Bohrgeräts aufgetreten war und ein 

Ersatzteil beschafft werden musste. Diese Zeit konnte jedoch für das Reinigen der 

Tankanlage und einen Spülungsaustausch genutzt werden. 


5.5.3.1 Kernen 6 1/4" und 101 mm 

Da in diesem Bohrabschnitt drei Dilatometertests vorgesehen waren, wurden ab 1. 

November 1990 zuerst nur 5.1 m (KM 386, 387) bis 225.1 m mit 6 1/4 11 

Bohrdurchmesser 

gekernt. Anschliessend setzte man einen kombinierten 5 1/2 11 - 3 1/2 11 Seilkernstrang 

mit einer 101 x 57 mm Diamantkrone ein, um den für die Dilatometermessungen 

erforderlichen kleineren Bohrlochdurchmesser zu erstellen. In der Folge verliefen 

die Bohr- und Messarbeiten abwechselnd: In drei Schritten wurden bis 234.2 m, 

250.0 mund 259.0 m (KM 388 - 397) gekernt und dazwischen jeweils die Dilatometermessungen 

mittels Tubingstrang durchgeführt. Nachfolgend erweiterte man die mit 

kleinem Durchmesser vorgebohrte Strecke zwischen 225.1 und 254.2 m mit Kerngarnitur 

und 6 1/4 11 

Diamantkrone. Vom 07. - 14. November 1990 fand ein hydraulischer 

Test mit Wasserprobennahme (VM1) statt. Im Anschluss daran wurden die verbleibenden 

3.8 m Vorbohrstrecke bis 259.0 m auf 6 1/4 11 

erweitert und die Kernbohrarbeiten 

mit dem 6 1/4 11 x 4 11 Seilkernsystem fortgesetzt. Bei 399.1 m (KM 439) und 504.3 m 

(KM 458) wurden vom 23. - 27. November 1990 und 3. - 12. Dezember 1990 jeweils 

Stops für Testarbeiten (VM2, VM3 und VM4 - VM7) eingelegt. Am 16. Dezember 1990 

wurden 585.9 m (KM 472) erreicht und auf dieser Teufe für die über die Weihnachtstage 

vorgesehene Fluid-Logging- und Hydrotestphase angehalten. Gleichzeitig war 

damit auch die Absetzteufe für die 7 11 

Zwischenverrohrung erreicht. 

Die Bohrfortschritte lagen bei durchschnittlich 16 - 20 m pro Tag bei vollständigem 

Kerngewinn und bester Kernqualität. Während der Bohrarbeiten waren fast durchgehend 

Zuflüsse von ca. 3 - 4 m 3 /d zu verzeichnen, die auch zu Beginn der Erweiterungsarbeiten 

noch anhielten und eine laufende Nachbehandlung der Spülung erfor-

NAGRA NTB 94-09 - 54- 

derten. Am 7. Januar 1991 erfolgte nach Abschluss der Tests (VM8, VM9) ein 

Befahren und Spülen des Bohrlochs, bevor die geophysikalischen Messungen 

durchgeführt wurden. 

5.5.3.2 Erweitern 8 1/2 11 und 7 11 Verrohrung 

Nach Ausbau der 7" Hilfsverrohrung, die erst nach mehrmaligen Versuchen (fest durch 

die Quelltonfüllung) mit Überlast freigezogen werden konnte, wurde noch das CET -Log 

für die 95/8" Rohrzementation gemessen. 

Mit einer stabilisierten Rollenmeisselgarnitur begannen dann die Erweiterungsarbeiten 

des Bohrlochabschnitts von 220.0 m bis 585.9 m von 6 1/4" auf 8 1/2" Durchmesser, 

die vom 9. - 18. Januar 1991 dauerten. In diesem Bohrlochabschnitt wurden ständige 

Zuflüsse von ca. 3 - 4 m 3 /d registriert, die aus den oberen Bereichen (ca. 220 - 250 m) 

stammten. 

Ein Kaliberlog über die Erweiterungsstrecke sowie der Einbau und die Zementation der 

TI Zwischenverrohrung erfolgten im Anschluss daran. 

Nach der Preventermontage und dem Aufbohren des Rohrschuhs wurde von Tonsüsswasserspülung 

auf Klarwasser umgestellt. 


5.5.4.1 Kernen 6 1/4 11 

Bereits auf den ersten Metern zeigte sich, dass im Bohrgestänge erhebliche Eigenschwingungen 

und Vibrationen auftraten, da das Klarwasser nicht die reibungsmindernden 

und schwingungsdämpfenden Eigenschaften der Tonsüsswasser-Spülung 

hat. Drehzahl und Andruck mussten daher stark reduziert werden, wodurch sich der 

Bohrfortschritt auf etwa 0.5 mlh gegenüber dem vorherigen Wert von ca. 1 mlh 

halbierte. Zusätzlich traten am Kernrohr und Bohrgestänge erheblich höherer 

Verschleiss, z.T. auch Beschädigungen auf. 

Bei 686.0 m (KM 496) wurde am 2. Februar 1991 für eine 10-tägige Hydrotestphase 

(VM10, VM11) zum Abschluss der Klarwasserstrecke angehalten. Beim Weiterkernen 

traten auf den ersten Metern kurzfristig Probleme mit Festwerden durch erhöhten 

Nachfall auf, obwohl die Spülung mittlerweile wieder auf TW umgestellt worden war. 

Weitere Unterbrechungen für Testphasen (VM12 1 

VM13 und VM14 1 

VM15) fanden bei 

826.9 m (KM 522) und 947.1 m (KM 544) statt. 

Eine Fangarbeit wurde bei Teufe 1016.3 m erforderlich. Bei einem Roundtrip trat ein 

Schaden an der Abfangvorrichtung auf, der Bohrstrang rutschte durch und fiel ca. 

150 m bis zur Sohle. Der Strang konnte sofort wieder gesund verbunden und ausgebaut 

werden. 

Bei 1106.3 m (KM 572) wurde die Bohrung am 1. April 1991 angehalten, um nach dem 

vorgesehenen Test- und Loggingprogramm die 5" Endverrohrung abzusetzen.

- 55 - NAGRA NTB 94-09 

Die Bohrfortschritte lagen bis zum Schluss bei 10 - 16 m pro Tag bei vollständigem 

Kerngewinn und bester Kernqualität. Mit dieser Teufe war jedoch auch die Leistungsgrenze 

hinsichtlich Drehmoment für das Bohrgerät erreicht, so dass ein Weiterkernen 

mit 6 1/4 11 

Durchmesser nicht mehr möglich war und damit das Absetzen der 

511 Verrohrung - bereits 150 m tiefer als geplant - erforderlich wurde. 

Vom 2. bis 28. April 1991 wurde das Mess- und Testprogramm, bestehend aus Hydrotests 

(VM16, VM17), geophysikalischen Messungen, Bohrlochseismik, Fluid-Logging, 

Hydrotests (VM18 - VM21) und Hydrofrac- Tests, durchgeführt. Zwischendurch waren 

zwei Roundtrips erforderlich, um Nachfall zu beseitigen und um für das Fluid-Logging 

Wasser einzuzirkulieren. 

5.5.4.2 Unterschneiden 8 1/2" und 5" Verrohrung 

Um bessere volumetrische Bedingungen für ein erfolgreiches Zementieren der 

511 Verrohrung zu schaffen, wurde kurzfristig entschieden, das Bohrloch in zwei 

Abschnitten von 6 1/4 11 auf 8 1/2 11 Durchmesser zu unterschneiden. Eingesetzt wurden 

dafür ein 5 11 

Unterschneider vom Typ 5 KSA Lockomatik und vier Satz Rollenarme. 

Nach dem Erweitern des oberen Abschnitts von 650.0 m - 750.2 m musste man das 

Bohrloch erst mit einem 6 1/4 11 

Rollenmeissel von 753.0 m bis zur Sohle nachbohren, 

bevor mit dem Unterschneider das untere Fenster ab 920.0 m begonnen werden 

konnte. Als nach einem Roundtrip zum Wechsel der Rollenarme keine Zirkulation 

hergestellt werden konnte, wurde das Unterschneiden bei 967.2 m (statt wie vorgesehen 

bei 1020.0 m) vorzeitig abgebrochen und ein letztes Mal das Bohrloch mit 

einem 6 1/4 11 

Meissel bis zur Sohle nachgebohrt. 

Nach einem Kaliberlog erfolgten dann der Einbau und die Zweistufen- Zementation der 

511 Verrohrung. In der Zementerhärtungszeit geschah neben den Verflanschungsarbeiten 

und der Preventermontage der Austausch des 5 1/2 11 GWSK gegen den 3 1/2 11 

GWSK Seilkernstrang. Mit dem Aufbohren von Zement, Anschlag und Rohrschuh bis 

1106.3 m mit einem 4 1/8 11 Rollenmeissel wurden die Arbeiten für diesen Bohrlochabschnitt 

beendet. 


5.5.5.1 Kernen 96 mm 

Beim Einbau des neuen Bohrstrangs war eine 9 m Stange nicht in der Gestängeliste 

enthalten, so dass beim Aufbohren des Rohrschuhbereichs 9 m unbewusst zugebohrt 

wurden. Der Fehler in der Gestängeliste wurde erst später bemerkt, als die Kernbohrarbeiten 

bereits wieder aufgenommen waren, dann aber von dem zuständigen Bohrmeister 

nicht korrigiert. Erst nach Abschluss der Bohrarbeiten wurde durch den 

Vergleich der Kerne mit den geophysikalischen Logs die durchgehende Teufendifferenz 

von 9 m festgestellt. Als Folge mussten die entsprechenden Bohrteufenangaben 

jeweils um 9 m korrigiert werden. 

Mit einer oberflächenbesetzten 96 x 57 mm Diamantkrone wurden die Bohrarbeiten am 

17. Mai 1991 wieder aufgenommen. Mit Bohrfortschritten von ca. 1 m/h bei vollständigem 

Kerngewinn und guter Kernqualität wurde die Bohrung bis auf 1262.6 m (KM 605)

NAGRA NTB 94-09 - 56 - 

vertieft und am 27. Mai 1991 für Testarbeiten (VM22, VM23) angehalten. Bei 1170.0 m 

(KM 585) wurde zwischendurch kurz unterbrochen und das Gestänge ausgebaut, um 

das CET-Log der 5" Rohrzementation zu fahren. 

Nach den Testarbeiten konnten die Kernbohrarbeiten wieder aufgenommen werden, 

nachdem von 1135 m bis Sohle 15 h lang nachgebohrt worden war. 

Am 14. Juni 1991 wurde bei 1374.7 m (KM 628) für Hydrotests angehalten. Da ein 

Packerdefekt nach dem ersten Test (VM24) auftrat - der Packer zeigte nach dem Ausbau 

deutliche Längsschnitte - musste das Bohrloch mit einem Roundtrip befahren 

werden, bevor erneut die Packergarnitur eingebaut werden konnte. Beim Umsetzen 

vom ersten Intervall (VM25) auf ein weiteres, tieferes Testintervall stand die Doppelpackergarnitur 

jedoch auf, so dass ausgebaut werden musste. Die Testarbeiten 

wurden daher abgebrochen und wieder mit dem Einbau der Kerngarnitur begonnen. 

In den Bereichen 1241.0 m bis 1254.5 mund 1295.5 m bis zur Sohle musste mit bis zu 

3 t Andruck nachgebohrt werden, bevor wieder gekernt werden konnte. 

Die Endteufe der Bohrung war inzwischen aufgrund der bisher gewonnenen Daten auf 

ca. 1500 m festgelegt worden. In dieser Teufe sollte dann das abschliessende Messund 

Testprogramm vor Einbau des Langzeitbeobachtungssystems ausgeführt werden. 

Die Bohrung wurde daher weiter vertieft bis 1513.0 m (KM 670) und dann für die 

programmgemäss vorgesehenen Arbeiten angehalten. 

Nach einer Multi-Shot Messung (1500 m bis 1070 m) zeigte das im Anschluss 

versuchte Kaliberlog bei mehreren Einfahrversuchen jedoch, dass das Bohrloch bei ca. 

1180 m erst verengt und anschliessend vollständig verschlossen war. 

Daher musste erneut das Kerngestänge eingebaut werden, um das Bohrloch wieder 

zu öffnen. Beim Einbau des Kerngestänges wurde aber nur geringfügiger Widerstand 

bei 1180 m bemerkt. 

Die durch den Roundtrip erzwungene zeitliche Verschiebung der vorgesehenen 

Messungen und die eingeschränkte Verfügbarkeit des VSP-Equipments führten zu der 

Entscheidung, nach dem Öffnen des Bohrlochs noch zwei bis drei Tage weiterzukernen, 

bis die Messeinrichtungen wieder verfügbar waren. 

Am 8. September 1991, 03:30 Uhr wurde mit KM 682 bei 1546.7 m Bohrteufe die 

Bohrung endgültig angehalten. 


Nach mehrstündigem Spülen des Bohrlochs, einem Checktrip bis 5" Rohrschuh und 

erneutem Spülen vor Sohle wurde das Gestänge ausgebaut. 

Nachdem durch Einbau eines Tubing und Schwabben der Spiegel auf ca. 100 m 

abgesenkt worden war, um den "Tube-Wave-Effekt" bei dem VSP-Log zu verringern, 

erfolgten ein Kaliber- und zwei Temperatur-Leitfähigkeit-Logs, bevor dann auch die 

VSP-Messung und ein Sonic SLT-S erfolgreich gefahren wurden.

- 57- NAGRA NTB 94-09 

Beim anschliessenden Einbau einer Packergarnitur stand man jedoch bei 1114.6 m 

auf und musste wieder ausbauen. Da das Bohrloch für die weiteren geophysikalischen 

Messungen noch auf 104.8 mm aufzuweiten war, wurde, statt einen Roundtrip zu 

fahren, mit dem Erweitern begonnen. So konnte das Bohrloch für die hydraulischen 

Tests wieder geöffnet werden und gleichzeitig mit dem vergrösserten Durchmesser 

auch die Gefahr verringert werden, mit der Packergarnitur erneut aufzustehen bzw. 

fest zu werden. 

Die gesamte Strecke vom 5" Rohrschuh bis Sohle konnte mit ca. 7.25 m/h in 59.5 h 

erweitert werden. 

Beim Befahren des Bohrlochs bis Rohrschuh stellte man jedoch mehrfach Überlast 

und Widerstand fest und musste nochmals von 1146.5 m bis 1152.0 m und von 

1511.0 m bis zur Sohle nachbohren. 

Ein Kaliberlog zur Ermittlung geeigneter Packersitze leitete hydraulische Testarbeiten 

(M1 - M4, VM26 - VM28) ein, die insgesamt 26 Tage dauerten. Beim Ausbau der 

Testgarnitur verblieb eine Packermanschette bei ca. 1300 m im Bohrloch. 

Die abschliessenden geophysikalischen Messungen konnten nur mit grossem 

Aufwand ausgeführt werden, da die Instabilität des Bohrlochs immer wieder Roundtrips 

mit 4 1/8" Rollenmeissel erforderte: 

1. Roundtrip: Nachbohren von 1420 m bis zur Sohle, Bohrloch gespült, ohne Widerstand 

ausgebaut. (Die Packermanschette hatte sich anscheinend nicht 

im Bohrloch verkeilt, sondern war bis zur Sohle hinuntergeschoben 

worden bzw. gefallen.) 

Beim Roundtrip trat beim Gestängeeinbau ein Motorschaden am Bohrgerät 

auf, der 20 h Reparaturzeit beanspruchte 

1. Messrun: DLL-NGT, Sonde steht bei 1310 m auf, abgebrochen 

2. Roundtrip: bei 1300 m geringer Widerstand 

2. Messrun: DLL-NGT, Sonde steht bei 1134 m auf, abgebrochen 

3. Roundtrip: bei 1140 m leichter Widerstand 

3. Messrun: DLL-NGT von 1499.5 m bis Rohrschuh 

4. Messrun: FMS (Pass 1) von 1452 m bis Rohrschuh 

5, Messrun: FMS (Pass 2), Sonde steht bei 1135 m auf, abgebrochen, Gummipuffer 

der Sonde im Bohrloch verblieben 

4. Roundtrip: bei 1140 mund 1169 m Widerstand 

6. Messrun: HBHC, Sonde bei 1138 m aufgestanden, abgebrochen 

7. Messrun: CET für 5" Verrohrung von 1097 m bis 950 m

NAGRA NTB 94-09 - 58- 

5. Roundtrip: Spülung beschwert von SG 1.05 kg/I auf 1.10 kg/I und Viskosität stark 

angehoben, bei 1143 m kurz aufgestanden, ab 1455 m nachgebohrt, 

Checktrip bis Rohrschuh , ab 1500 m nachgebohrt 

8. Messrun: HLDL von 1458 m bis Rohrschuh 

9. Messrun: CNL von 1458 m bis Rohrschuh 

10. Messrun: FMS (Pass 2) von 1505 m bis Rohrschuh 

11. Messrun: HBHC von 1499 m bis Rohrschuh 

Als nächster Arbeitsschritt wurde der Preventer abgebaut und die 5 11 

Verrohrung mit 

einem Rohrkrebs gefasst. Wie vorgesehen, konnten die Rohre durch Rechtsdrehen im 

Linksverbinder bei 506.5 m entschraubt und ausgebaut werden. Danach erfolgten die 

Perforationen für das Langzeitbeobachtungssystem (LZB). 

Scraperruns mit 7 11 und 5 11 Scraper und ein Roundtrip mit 4 1/8 11 Rollenmeissel beendeten 

die Aktivitäten im Bohrloch vor Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. 

Der unterste Packer des LZB sollte bei ca. 1260 m eingebaut werden. Da für den 

Einbau des LZB etwa eine Woche veranschlagt war, stellte die geringe Bohrlochstabilität 

im Teufenbereich um 1135 m für den erfolgreichen Einbau des Packersystems ein 

erhebliches Risiko dar. Um dieses Risiko - unter Umständen das gesamte Packersystem 

wieder ausbauen zu müssen - zu vermeiden, wurde das Packersystem kurzfristig 

umkonfiguriert: 

In den Open hole-Bereich wurden zwei Produktion-Injektion-Packer (PIP) (der zweite 

PIP als zusätzliche Sicherheit gegen Packerumläufigkeit) eingebaut, die über ein 

Kupplungselement, das ca. 9 m hoch im verrohrten Bohrlochbereich steht, mit dem 

Packersystem verbunden wurden. Damit konnten die PIpis an einem Tubingstrang 

vorweg eingebaut werden, bevor auch die weiteren Packer mit den Beobachtungs- und 

Druckleitungen montiert wurden. 

• Zum einen wurde dadurch die Zeit zwischen dem letzten Roundtrip und dem 

Packereinbau im Openhole erheblich verkürzt. 

• Zum anderen hätte ein gegebenenfalls nötiger Ausbau der PI piS, Roundtrip und 

erneuter Einbauversuch einfacher erfolgen können. 

• Ausserdem ergab sich dadurch die Möglichkeit, die für den Einbau der PI piS im 

Openhole zwingend erforderliche Spülung nach dem Setzen der Packer oberhalb 

des gelösten Kupplungselementes gegen Wasser auszutauschen. 

Dass diese Entscheidung richtig war, zeigte sich beim Einbau der PIpis, da man bei 

1240 m aufstand und erst nach mehreren Versuchen die Packer weiter bis zur Setzteufe 

eingebaut werden konnten. Mit dem vollständigen Packersystem wären diese 

Freifahrversuche nicht mehr möglich gewesen. 

Nach dem Lösen der Kupplung, Klarspülen des Bohrlochs und Ausbau des Setztubings 

konnte mit der Montage der übrigen Packergarnitur begonnen werden, wofür 

5 Tage erforderlich waren.

- 59- NAGRA NTB 94-09 

Nach abschliessendem Spülen der Beobachtungsleitungen mit getracertem Wasser 

und erfolgreichem Spannen der Packer wurde das Bohrgerät am 1. September 1991 

für den Abbau freigegeben. Am 6. September 1991 war der Bohrplatz vollständig 

geräumt. 


5.6.1 13 3/8 11 Standrohr 

Das 13 3/8" Standrohr konnte aufgrund der schlechten Bohrlochstabilität nur drehend 

und spülend bis auf die Absetzteufe von 58.0 m eingebracht werden. Da dies vor dem 

Einbau schon zu erwarten stand, wurden keine Zentralizer montiert. 

Die Absetzteufe hatte sich gegenüber der Planung mehr als verdoppelt, und mit dem 

verfügbaren Equipment konnte die Zementation nur in zwei Schritten ausgeführt 

werden: 4 m 3 Zementbrühe (spez. Gewicht 1.8 kg/l) wurden durch den Rohrschuh 

verpumpt, mit weiteren 2.5 m 3 verfüllte man den Ringraum mittels Zementierlanzen 

von obertage aus. 

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 5.2 und 5.3 aufgeführt. 

5.6.2 9 5/8 11 Ankerrohrtour 

Die 95/8" Ankerrohrtour wurde bis 219.3 m mit Rohrschuh, Anschlag und Zentralizern 

bestückt eingebaut. Ihre Zementation erfolgte mit 11 m 3 Zementbrühe (spez. Gewicht 

1.80 kg/l) mit Vor- und Nachstopfen und unter Zuhilfenahme der Zementieraggregate 

einer spezialisierten Firma. Obwohl die Kaliberlogmessung ein theoretisches Zementschlämmvolumen 

von 10.3 m 3 ergab, traten ca. 3 m 3 Überschusszement zutage. 


5.6.3 7 11 Zwischenrohrtour 

Die 7" Zwischenverrohrung wurde mit Rohrschuh, Anschlag und Zentralizern bestückt 

ohne Schwierigkeiten bis 584.8 m eingebaut. Die Zementation erfolgte durch einen 

Zementierservice als Zweistopfenzementation. 

Verpumpt wurden 5 m 3 Wasser als Waschpolster, 9.5 m 3 Zementbrühe mit einem 

spez. Gewicht von 1.80 kgll und 11.6 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen. Die Mischzone 

Wasser-Zement trat zutage. 

Während der Zementerhärtung stellte man fest, dass aus dem Ringraum 9 5/8" x TI 

Wasser mit ca. 131/h zulief. Nach Verschliessen des Ringraums konnte auf einem 

Manometer am Bodenflansch ein Druckaufbau von ca. 10 bar gemessen werden. 

Ein daraufhin (ca. 50 h nach Zementationsende) gefahrenes CET-Log zeigte sehr gute 

Zementqualität vom Rohrschuh bis ca. 235 m, darüber mässige Zementqualität mit 

eventueller Kanalbildung bis zum Zementkopf bei ca. 68 m.

NAGRA NTB 94-09 - 60 - 

Eine "Reparatur" der Zementation durch Perforation und Zementverpressen wurde 

zumindest vorläufig nicht als notwendig erachtet und nur eine Beobachtung des 

Zuflusses hinsichtlich Druck und Rate vorgesehen. Doch bereits nach wenigen Tagen 

waren weder Zufluss noch Druckaufbau mehr feststellbar. Da der Ringraum später 

noch durch einen Injektionsversuch betestet wurde und keine Anzeichen mehr für eine 

Undichtigkeit der Zementation beobachtet worden waren, wurde eine Reparatur hinfällig. 


5.6.4 5/1 Endverrohrung 

Für den Einbau der späteren Langzeitbeobachtung wurden an die 5" Verrohrung und 

ihre Zementation kurzfristig folgende Forderungen gestellt: 

• Die Verrohrung ist nach Abschluss der Bohrarbeiten bis zu einer Teufe von ca. 

500 m wieder auszubauen, um den für das Multipackersystem benötigten Querschnitt 

im oberen Bohrlochbereich zu erhalten. 

• Im Bereich von ca. 900 m bis ca. 800 m muss die Rohrtour unzementiert bleiben, 

da für die Langzeitbeobachtung der Aufschluss der Formation nur durch Perforieren 

als nicht ausreichend angesehen wird. 

Der Einbau der 5" Verrohrung erfolgte daher mit Rohrschuh, Collar und Zentralizern 

sowie einem Linksverbinder mit speziellem Einführtrichter. Der ebenfalls vorgesehene 

External Casing Packer (ECP mit 10ft Manschette), der die obere Zementationsstrecke 

zu dem Zementfenster hin abdichten sollte, konnte aufgrund von Clearanceproblemen 

nicht eingesetzt werden (trotz Nenndurchmesser 6" ging er nicht durch die 

7" Rohre (23 Ibs/ft)). 

Im unteren Bereich der Rohrtour sind bis 847.0 m 18 Ibs/ft-expanded HW square 

Rohre, darüber 11.5 Ibs/ft-STC-Rohre eingebaut. Der Linksverbinder steht bei 506.7 m 

(UK) Teufe, nach dem Entschrauben und dem Ausbau der Rohre ist die Oberkante 

des Einführtrichters bei 506.5 m. 

Die Zementation durch einen Zementierservice erfolgte in zwei Stufen mit 3.3 und 

4.8 m 3 Zementbrühe mit Vor- und Nachstopfen, sowie jeweils 4 m 3 Wasser als Spacer 

vorweg. Für die Zementation der 2. Stufe wurde die Rohrtour von 795.0 m bis 798.0 m 

mit 40 Schuss perforiert. 

Die Zementstrecken wurden durch eine CET-Messung dann vom Rohrschuh bis 925 m 

und von 796 m bis 591 m ermittelt. 

Die 5" Verrohrung konnte wie vorgesehen im Linksverbinder entschraubt und ausgebaut 

werden. Der Kopf der 5" Verrohrung steht damit bei 506.5 m. 

Die Rohrliste und die Zementationsberichte sind in den Beilagen 5.8 bis 5.10 aufgeführt.

- 61 - NAGRA NTB 94-09 

5.7 Preventeranlagen, Bohrlochverflanschung 

Bis zum Einbau der 13 3/8" Rohre und später bei der Erweiterung auf 12 1/4" wurde 

ohne Preventer gebohrt. Für das Kernen bis zum Einbau der 9 5/8" Rohre wurde auf 

das 13 3/8" Standrohr ein 13 3/8"STC x 13/8 11 

3000psi Bodenflansch gesetzt und mit 

einem Adapterspool darauf ein 7 1/6" 3000psi Ringpreventer montiert. Manifold, 

Gasabscheider und Fackel wurden angeschlossen. 

Nach Einbau der 9 5/8" Rohre wechselte man auf einen 9 5/8 11 

STC X 11" 5000psi 

Bodenflansch, auf den ein 11" 5000psi Doppelbackenpreventer und ein 11" 5000psi 

Ringpreventer gesetzt wurden. Mit dieser Bestückung wurde bis zum Bohrungsende 

gearbeitet. Die 7" Rohre wurden über einen Keil im Bodenflansch abgefangen, die 

5" Rohre waren bis zum Wiederausbau mit einem angeschweissten Ring auf dem 

Kopf der 7" Rohre abgesetzt. 

Um für die Installation des Multipackersystems ausreichend Montagespielraum zu 

schaffen, ist vor dem Einbau ein zusätzlicher Spool zwischen Bodenflansch und Bohrlochverschluss 

gesetzt worden. 



Wie auf SB4 wurde auch auf der Bohrung SB3 weitgehend eine leichte (SG 1.03 - 

1.08 kg/l) Tonsüsswasserspülung eingesetzt. Sie wurde in ihren chemischen und 

rheologischen Eigenschaften permanent durch einen Spülungsservice kontrolliert und 

durch Einsatz des Schüttelsiebes und der Zentrifuge, bzw. durch Zugabe von 

Spülungsmaterialien konditioniert. Die Spülungsdaten und der Verbrauch an 

Spülungsmaterialien sind in Beilage 5.11 zusammengestellt. 

Nach Aufbohren der 13 3/8" und der 9 5/8" Verrohrungen mussten jeweils die Spülung 

ausgetauscht und die Tankanlage gereinigt werden, um für die weiteren Kernarbeiten 

eine einwandfreie Spülung gewährleisten zu können. Die durch die umfangreichen 

Nachbohrarbeiten und den erbohrten Zement zu stark mit Feststoffen belastete 

Spülung wurde abgefahren. 

Aufgrund der Bohrlochinstabilität im letzten Bohrlochabschnitt musste für die geophysikalischen 

Messungen und den Einbau des LZB die Spülung dann mit Schwerspat auf 

ein Gewicht von 1.11 kg/l beschwert und durch Zugabe von Bentonit, Pac-L und Pac-R 

in den Fliesswerten stark angehoben werden. 


Im Teufenabschnitt von 585.9 m bis 686.0 m wurde mit getracertem Klarwasser 

gespült. Nach Aufbohren der 7" Verrohrungen musste die Spülung daher ausgetauscht 

und die Tankanlage gereinigt werden, um die Klarwasserspülung vorzubereiten. 

Bereits nach wenigen Bohrtagen hatte sich das Klarwasser jedoch durch aufgenommene 

tonige Formationsanteile auf ein Gewicht von ca. 1.05 - 1.08 kg/l beschwert, 

ohne jedoch die erforderlichen rheologischen Eigenschaften einer gleich schweren 

Bentonitspülung zu erreichen.

NAGRA NTB 94-09 - 62- 


Nur aus der Anfangsphase von SB3 wurde die Spülung (zusammen mit der von SB4) 

in Stapeltanks zwischengelagert und dann mit der mobilen Anlage aufbereitet. Nach 

Beginn der Bohrung SB1 erfolgte die Entsorgung ausschliesslich über das auf dem 

Bohrplatz SB1 installierte Equipment. 


Eine Kernmarschtabelle mit den jeweiligen Daten ist in Beilage 5.12 aufgeführt, 

Beilage 5.13 enthält die grafische Darstellung dieser Parameter. Alle Bohrwerkzeuge 

sind in Beilage 5.14 mit ihren Leistungsdaten zusammengestellt. 


Wie oben angesprochen, bereiteten das heterogene Lockergestein und die Rutschmasse 

Schwierigkeiten hinsichtlich der Auswahl geeigneter Kernbohrwerkzeuge. Es 

wurden daher verschiedene Kronenarten an zwei Kernrohrtypen ausprobiert. Die 

besten Ergebnisse zeigte das 5 1/2" GWSK System mit einer oberflächenbesetzten 

6 1/4" Diamantkrone, mit 9 Spüllöchern im Zentrum der Schneidlippe und Fingerkernfänger. 

Es wurde daher mit dieser Konfiguration weitergearbeitet, bis der anstehende 

Fels erreicht war und normale Fangfedern genutzt wurden. Mit gutem Erfolg wurde 

auch eine BaliaSet Krone benutzt. Die Daten der ab 22.4 m eingesetzten Kronen sind 

in der Tabelle 12 aufgeführt. Bis auf die 9 gemeisselten Meter ist die gesamte Bohrung 

gekernt worden. 

Tabelle 12: 


Grösse Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer 



länge 

nimm m h m/h 0/0 m 

61/4 50334 BV* 48.4 25.3 1.9 63.7 0.6 86 

61/4 50442 BV* 694.0 839.5 0.8 95.2 1.8 392 

61/4 50568 BaliaSet 307.6 314.0 1.0 99.8 4.8 64 

101 50481 BV 33.9 48.0 0.7 96.9 3.4 10 

96 50473 BV 431.4 414.8 i 1.0 99.1 4.0 108 

TOTAL 1515.3 1641.6 0.9 96.2 2.3 660 

* mit Spüllöchern in der Lippe 


Zum Erweitern der Kernbohrstrecken der ersten drei Bohrabschnitt wurden Rollenmeissel 

eingesetzt, deren Leistungsdaten in Tabelle 13 aufgeführt sind:

- 63- NAGRA NTB 94-09 

Tabelle 13: 

Erweiterung mit Rollenmeissel, SB3 

Grösse 171/2" 12 1/4" 81/2" 81/2" 

Serien Nummer 79735 TZ 168 XE5389 275VS 

Typ L3A OSC1GJ DGJ R3 

Erweiterungsstrecke 55.9 161.6 310.2 55.7 m 

Zeit 25.0 57.8 115.3 31.5 h 

Fortschritt 2.2 2.8 2.7 1.8 m/h 

Zum Erweitern des 96 mm Bohrlochs wurde eine modifizierte Kernkrone mit 104.8 mm 

Durchmesser eingesetzt (Tabelle 14). 

Tabelle 14: 

Erweiterung mit Diamantkrone, SB3 

Grösse 104.8 x 56 mm 

Serien Nummer 50890 

Typ 

SY 

Erweiterungsstrecke 431.4 m 

Zeit 59.5 h 

Fortschritt 7.3 m/h 

Das Unterschneiden auf 8 1/2" wurde mit einem KSA-Lockomatic Unterschneider 

ausgeführt, für den 4 Satz Rollenarme benötigt wurden (Tabelle 15). 

Tabelle 15: 

Unterschneiden, SB3 

Rollenarmsatz 1 2 3 4 

Unterschneidstrecke 8.8 65.2 26.2 47.2 m 

Zeit 4.8 30.8 9.5 24.3 h 

Fortschritt 1.9 2.1 2.8 2.0 m/h 

5.9.3 Sonstige Werkzeuge 

Für das Aufbohren der Rohrschuhe und Nachbohrarbeiten wurden noch weitere 

Rollenmeissel der Grössen 8 1/2", 6 1/4" und 4 1/8" eingesetzt, die z.T. auf SB4 schon 

benutzt wurden. Beim Aufbohren des 5" Rohrschuhs wurden mit dem 4 1/8" Rollenmeissei 

9 m zugebohrt. 

5.10 Wartung und Reparatur 

Abgesehen von einigen kleineren Wartungs- und Reparaturarbeiten mit nur 58.5 h 

Aufwand in fast einem Jahr fielen fünf umfangreichere Reparaturen an (Tabelle 16).

NAGRA NTB 94-09 - 64- 

Tabelle 16: 

Wartung- und Reparatur, SB3 

Getriebeschaden Kraftdrehkopf 23. - 25.10.1990 33.25 h 

Hydrauliksteuerblock 29. - 30.10.1990 21.5 h 

Lagerschaden Turmrolle 20. - 21.06.1991 25.5 h 

Antriebsmotor 08. - 09.08.1991 20.25 h 

Fahrseilwinde 12.08.1991 7 h 


Die Bohrung verläuft bis ca. 260 m in nordöstlicher Richtung bei ca. 1.5° Neigung aus 

der Vertikalen und dreht dann mit langsam zunehmender Neigung (bis max. 5.0°) in 

südöstliche Richtung. Ab dem letzten Messpunkt bei 1511.5 m wurde der Bohrlochverlauf 

bis zur Endteufe von 1546.7 m extrapoliert. Die Vertikalteufe beträgt 1543.1 m bei 

einer Gesamtabweichung von 85.3 m nach Azimut 136°. 

In Beilage 5.15 sind eine Horizontal- und Vertikalprojektion des Bohrlochverlaufs 

dargestellt, die Zahlenwerte sind in Beilage 5.16 aufgeführt. 


Knapp die Hälfte der Bohrungszeit beanspruchten die wissenschaftlichen Arbeiten und 

der Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. Die Stundenübersicht in Beilage 5.17 

schlüsselt den Zeitbedarf für die einzelnen Arbeitsbereiche während der gesamten 

Bohrung auf.

- 65 - NAGRA NTB 94-09 



Nachdem vom 27. Oktober bis 11. November 1990 Antransport und Aufbau der 

Bohranlage sowie Wartungs- und Reparaturarbeiten an ihr erfolgten, konnte am 12. 

November 1990 mit den Bohrarbeiten begonnen werden. 

Die weitgehend gute Standfestigkeit des Bohrlochs in den Valanginienmergeln ermöglichte 

es, die 9 5/8" Verrohrung ca. 100 m, die 7" Verrohrung sogar 400 m tiefer als 

geplant abzusetzen. Die sehr schlechte Bohrlochstabilität bei ca. 1115 m bis 1132 m 

erforderte den Einbau der 5" Verrohrung bei 1384.7 m. Die Endteufe von 1670.3 m 

wurde am 22. November 1991 erreicht. 

Die Instabilität der oben genannten Zone, verbunden mit ständigem Zulauf von Wasser 

aus Zonen ab ca. 1180 m führte zu erheblichen Schwierigkeiten, sodass das 

Spülungsgewicht mit Schwerspat zeitweise bis auf 1.17 kgll angehoben werden 

musste. 

Der Ablauf der Arbeiten im letzten Bohrlochabschnitt war ebenfalls gekennzeichnet 

durch formationsbedingte Schwierigkeiten (Nachfall und Zuflüsse) bei den Mess- und 

Testarbeiten und umfangreiche Fang- und Fräsarbeiten bei der Erweiterung des 

Bohrlochs. 

Im Winter kam es zu starken Behinderungen durch Frost und Schneefall, da die Temperaturen 

aufgrund der Tallage z.T. wochenlang unter Null blieben und der gesamte 

Bohrplatz immer mehr vereiste. 

Hervorzuheben sind für diese Bohrung ausserdem der "Gastest" und die Schwierigkeiten 

beim Einbau des Multipackersystems. 

Nach insgesamt 491 Tagen wurden am 16. März 1992 mit dem Abbau der Bohranlage 

die operationellen Arbeiten beendet und die Langzeitbeobachtung begonnen. 

6.2 Geologisches Profil und Verrohrungsschema 

Das erwartete geologische Profil ist in Tabelle 17 dargestellt. 

Tabelle 17: 

bis 


Formation 

50 m Lockergestein (Bachschutt) 

950 m Valanginien-Mergel, evtl. mit mächtigen eingelagerten Schuppen aus 

Malmkalken oder Valanginienkalk 

1100 m Helvetische Tertiärschichten (Stadschiefer etc.) oder nordhelvetischer 

Flysch (Schiefer, Sandsteine etc.) evtl. auch kretazische oder 

mesozoische Formationen

NAGRA NTB 94-09 - 66 - 

Das vorgesehene Bohrungsschema ist in Tabelle 18 aufgeführt. 

Tabelle 18: 



55 m 17 1/2" 133/8 11 

200 m 12 1/4" 9 5/8" 

600 m 81/2" 7" 

950 m 61/4" 5" 

1100 m ca.4" 

Damit sollte das Lockergestein mit 13 3/8 11 verrohrt werden, 9 5/8 11 und TI Rohre waren 

abhängig von den Bohrlochbedingungen und geologischen Erfordernissen in Valanginien-Mergeln 

einzubauen. Die 5 11 

Rohre wollte man in der Basis der Valanginien 

Mergel absetzen können. 

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 19 und Beilage 6.1 gezeigt. 

Tabelle 19: 

bis 


Formation 

50.3m Bachschutt, Moräne 


808.2 m Schimberg-Schiefer, Melange 

871.7 m Vitznau Mergel 


928.1 m Schimberg-Schiefer, Melange 


1139.0 m Melange, Palfris-Formation 

1193.0 m Hohgant-Formation, Klimsenhorn-Formation 

1242.9 m Helvetischer Kieselkalk, Betlis-Kalk 

1310.0 m Öhrli-Formation 

1341.4 m G ras pass-Schichten 

1452.7 m Tros-Kalk 


1558.6 m Nordhelvetischer Flysch, Melange 


1670.3 m Nordhelvetischer Flysch 

Nur die 13 3/8 11 

Rohre wurden nach Vorgabe im Top der Valanginien-Mergel eingebaut. 

Die 9 5/8 11 

Rohre konnte man jedoch tiefer als erwartet in den Valanginien 

Mergeln absetzen. Das Verrohren mit 7 11 

und 5" erfolgte dann jeweils so tief wie bohrtechnisch 

möglich, da aufgrund der unsicheren geologischen Situation hydraulische 

und/oder geologische Kriterien nicht herangezogen werden konnten. Insbesondere der 

Einbau der 5" Rohre erfolgte aus heutiger Sicht ca. 70 m zu früh, denn das Erreichen

- 67- NAGRA NTB 94-09 

der Melange bei 1452.7 m hätte die durch die Zuflüsse aus dem Tros-Kalk hervorgerufenen 

Schwierigkeiten im letzten Bohrlochabschnitt vermeiden können. 



Tabelle 20: Bohrungsdaten SB1 

Koordinaten 


Bohranlage 

erster Bohrtag 

letzter BOhrtag 

Beginn Abbau Bohrgerät 


Vertikalteufe 

Gesamtabweichu ng 

nach Azimut 

Verrohrung 

13 3/8" Standrohrtour 

9 5/8" Ankerrohrtour 

1" Zwischenrohrtour 

Verfüllung 

5 

11 

Endverrohrung 

674429.8 

193432.4 

845.5 m 

Wirth B8 

12.11.1990 

22.11.1991 

16.03.1992 

1670.3 m 

1660.4 m 

156.7 m 

244 0 

bis 60.6 m 

bis 310.0 m 

bis 1000.3 m 

864.5 - 1384.7 m 

1495 m - ET 

Das Bohrlochbild in Beilage 6.1 zeigt den derzeitigen Ausbauzustand der Bohrung mit 

dem Langzeitbeobachtungssystem. 


In der chronologischen Auflistung der Bohrarbeiten sind alle wesentlichen Arbeitsschritte 

aufgeführt, nicht enthalten sind nur kurzfristige Unterbrechungen wie kleinere 


Zeit-Teufen- Diagramm in Beilage 6.1. 


27.10.1990 Beginn Antransport und Aufbau 

12.11.1990 - 16.11.1990 Kernbohrung 6 1/4",3.1 - 61.0 m 

16.11.1990 - 19.11.1990 Erweiterung auf 17 1/2" bis 61.0 m

NAGRA NTB 94-09 - 68- 

20.11.1990 Einbau 13 3/8" Rohre und Zementation 


22.11.1990 - 23.11.1990 Aufbohren Rohrschuh, Einbau 7" Hilfsverrohrung, 

Preventermontage 


24.11.1990 - 

04.12.1990 - 

11.12.1990 - 

13.12.1990 - 

14.12.1990 - 

15.12.1990 - 

17.12.1990 

18.12.1990 - 

(22.12.1990 - 

03.01.1991 - 

04.01.1991 

05.01.1991 - 

08.01.1991 - 

09.01.1991 - 

04.12.1990 

11.12.1990 

13.12.1990 

14.12.1990 

15.12.1990 

17.12.1990 

03.01.1991 

02.01.1991 

04.01.1991 

08.01.1991 

09.01.1991 

11.01.1991 

Kernbohrung 6 1/4", 61.0 - 215.8 m 

Hydraulischer Test VM1, VM2, VM3, VM4, VM5 

Kernbohrung 6 1/4", 215.8 - 260.0 m 


Oilatometermessung 


Oilatometermessung o.E. 

Hydraulischer Test VM6, VM7, VM8, VM9, VM10 

Weihnachtsunterbruch, dabei Pumptest) 


Oilatometermessung 

Erweiterung auf 6 1/4" bis 313.5 m, Spülungsaustausch 

Fluid-Logging 

Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, 

FMS, BGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, AMS 

11.01.1991 Ausbau 7" Hilfsverrohrung 



16.01.1991 Einbau 9 5/8" Rohre und Zementation 


19.01.1991 - 20.01.1991 Aufbohren Rohrschuh, Erweiterung auf 8 1/2" bis 

313.5 m, Einbau T' Hilfsverrohrung, Preventermontage 


22.01.1991 - 23.01.1991 Einbau Kernrohr, Spülungsaustausch, Beginn 

Klarwasserspülung 

23.01.1991 - 25.01.1991 Reparatur Hebewerkskupplung 

25.01.1991 - 04.02.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 313.5 - 435.1 m 


15.02.1991 - 19.02.1991 Kernbohrung 6 1/4", 435.1 - 466.9 m 

19.02.1991 - 22.02.1991 Spülungsaustausch, Kaliberlog, Fluid-Logging, Kaliberlog

- 69 - 



01.03.1991 - 03.03.1991 Reparatur 7 11 Hilfsverrohrung 

03.03.1991 - 10.03.1991 Kernbohrung 61/4 11 , 466.9 - 570.2 m 


19.03.1991 - 28.03.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 i 570.2 - 703.7 m 


07.04.1991 - 17.04.1991 Kernbohrung 61/4 11 , 703.7 - 836.3 m 


25.04.1991 - 08.05.1991 Kernbohrung 6 1/4 11 , 836.3 - 1000.5 m 

08.05.1991 Kaliberlog o.E. 




FMS, BGT, LOT, CNT, SOT-AS, NGT, VSP 

21.05.1991 Roundtrip, Spülungsaustausch 

21.05.1991 - 23.05.1991 Fluid-Logging, Kaliberlog 


25.05.1991 - 06.06.1991 Hydraulischer Test VM23, VM24, VM25 

06.06.1991 

07.06.1991 

Roundtrip 

Kaliberlog 

08.06.1991 - 09.06.1991 Hydrofrac-Test 

09.06.1991 FMS-Log 

09.06.1991 - 10.06.1991 Ausbau 7 11 Hilfsverrohrung 

11.06.1991 - 12.06.1991 Reparatur Kraftdrehkopf 


27.06.1991 Kaliberlog, Perforation 9 5/8 11 Rohre, 


27.06.1991 - 28.06.1991 Roundtrip 

28.06.1991 - 29.06.1991 Einbau 7 11 Rohre, Zementation 1.Stufe, Perforation 

7 11 Rohre 498.0 - 501.0 m 40 Schuss, Zirkulationsversuche, 

Zementation 2. Stufe 


01.07.1991 - 02.07.1991 Aufbohren Rohrschuh 


02.07.1991 Rollenmeisselbohrung 6 1/4 11 , 1000.5 - 1010.5 m, 

Spü I u ngsaustausch 

03.07.1991 - 09.07.1991 Kernbohrung 61/4",1010.5 -1090.5 m

NAGRA NTB 94-09 - 70- 

09.07.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, GR, SP, BHC 

09.07.1991 - 11.07.1991 Kernbohrung 61/4",1090.5 -1108.6 m 


20.07.1991 - 01.08.1991 Kernbohrung 6 1/4", 1108.6 - 1211.5 m 

01.08.1991 - 06.08.1991 Hydraulischer Test TK1, VTK1 

06.08.1991 - 07.08.1991 Nachbohren, Kernbohrung 6 1/4", 1211.5 - 1212.2 m 

08.08.1991 - 09.08.1991 Fluid-Logging o.E 

09.08.1991 - 10.08.1991 Nachbohren mit Kernrohr 

10.08.1991 Nachbohren mit 6 1/4" Rollenmeissel, Rollenmeisselbohrung 

1212.2 - 1212.9 m 

11.08.1991 - 03.09.1991 Kernbohrung 6 1/4", 1212.9 -1385.2 m 

03.09.1991 - 04.09.1991 Geophysikalische Messungen, OLL, GR, SP, SOT-AS, 

AMS, NGS, LOT, CNL 


05.09.1991 - Geophysikalische Messungen, FMS, MSFL 


07.09.1991 - 14.09.1991 Hydraulischer Test TQ1 

14.09.1991 - 20.09.1991 Fangarbeit auf Packergarnitur 


21.09.1991 Einbau Gestänge mit Rohrschuhkrone 

22.09.1991 - 27.09.1991 Hydraulischer Test OZ1, OK1 durch Gestänge 

27.09.1991 Ausbau Rohrschuhkrone, 

28.09.1991 - 29.09.1991 Reparatur Hydrauliksystem 

29.09.1991 - 01.10.1991 Roundtrips, Spülungsbehandlung 

01.10.1991 - 02.10.1991 Einbau 5" Rohre, Zementation 


04.10.1991 - 07.10.1991 Gestängeaustausch, Aufbohren Rohrschuh, 

Spülungsaustausch 


07.10.1991 Kernbohrung 96 mm, 1385.2 - 1393.5 m 

07.10.1991 Roundtrip mit Rollenmeissel 

08.10.1991 CET -Log 


17.10.1991 Geophysikalische Messungen, VSP, GR 

17.10.1991 - 04.11.1991 Kernbohrung 96 mm 1 1460.4 - 1632.7 m 

04.11.1991 - 06.11.1991 Hydraulischer Test o.E.

- 71 - NAGRA NTB 94-09 

06.11.1991 Roundtrip, Fräsen 96 mm, 1632.7 - 1633.0 m 

07.11.1991 - 12.11.1991 Hydraulischer Test MF1 

(11.11.1991 Gas abgefackelt) 


(14.11.1991 Reparatur Hydrauliksteuerblock) 

16.11.1991 - 17.11.1991 Einbau Fräser 96 mm, Sohle reinigen, Fräsen 

1634.5 - 1635.0 m 

17.11.1991 - 22.11.1991 Kernbohrung 96 mm, 1635.0 - 1670.3 m, Krone im Loch 

verblieben, ET erreicht 

22.11.1991 - 23.11.1991 Einbau Erweiterungskrone 

23.11.1991 - 01.12.1991 Strang durchgefallen, Fang- und Fräsarbeiten 

01.12.1991 - 05.12.1991 Erweiterung auf 105 mm 

05.12.1991 

05.12.1991 - 

09.12.1991 - 

14.12.1991 - 

15.12.1991 - 

16.12.1991 

16.12.1991 - 

17.12.1991 

09.12.1991 

14.12.1991 

15.12.1991 

16.12.1991 

17.12.1991 

Kaliberlog 

Hydraulischer Test M1 

Nachbohren, Befahren des Bohrlochs 

Geophysikalische Messung, HOLL, HBHC 


Geophysikalische Messung, HOLL, NGS 


Geophysikalische Messung o.E. 

17.12.1991 - 19.12.1991 Nachbohren, Befahren des Bohrlochs, Einbau Gestänge 

mit Rohrschuhkrone bis 1603.0 m 

19.12.1991 Geophysikalische Messungen durch Gestänge, RR1, 

MS1, 003, CAL, GR, OV1 

19.12.1991 

19.12.1991 

Ausbau Gestänge bis 5" RS 

20.12.1991 - 06.01.1993 Weihnachtsunterbruch 

Geophysikalische Messungen durch Gestänge, 003, 

CAL, GR, OV1 

06.01.1993 - 08.01.1993 Befahren des Bohrlochs, Spülungsarbeiten 

08.01.1993 - 27.01.1993 Hydraulischer Test M2, MF3 

(16.01.1993 - 23.01.1993 Gas abgefackelt) 

27.01.1993 - 31.01.1993 Nachbohren, Reparatur Kupplungszylinder, Reparatur 

Getriebelager 

31.01.1993 - 01.02.1993 Geophysikalische Messung, FMS, GR, WSP, VSP 

01.02.1993 - 03.02.1993 Befahren des Bohrlochs 

03.02.1993 - 05.02.1993 Einbau Zementierstrang, Rückzementation bis 1495.0 m 

05.02.1993 - 06.02.1993 Ausbau 5" Rohre oberhalb Linksverbinder


- 72- 

06.02.1993 

Perforationen für LZB, 405.0 - 414.0 m 120 Schuss, 

517.0 - 520.0 m 40 Schuss, 565.0 - 568.0 m 40 Schuss, 

827.0 - 836.0 m 120 Schuss! 961.0 - 967.0 m 80 Schuss, 

980.0 - 986.0 m 80 Schuss 

07.02.1993 - 11.02.1993 7 11 Scraperrun, 5 11 Scraperruns, Roundtrips, Klarspülen 

der Bohrung 

12.02.1993 Einbau Packer, Spülen des Intervalls 

12.02.1993 - 13.02.1993 Einbau PIP des Multipackersystems 

13.02.1993 - 23.02.1993 1. Einbau Multipackersystem 

23.02.1993 - 26.02.1993 Stillstand 

26.02.1993 - 28.02.1993 Ausbau Multipackersystem 

28.02.1993 Borehole-Televiewer Messung 

28.02.1993 - 05.03.1993 Wartezeit auf Redressing des Packersystem 

05.03.1993 Magnetruns 

06.03.1993 - 15.03.1993 2. Einbau Multipackersystem 

16.03.1993 Beginn Abbau 



6.5.2 Kernen 6 1/4" 

Vor Beginn der Bohrarbeiten wurden für den Spülungsrücklauf ein 18 5/8" Rohr in der 

Kellersohle einzementiert und eine 7" Hilfsverrohrung darin eingebaut. Die Bohrarbeiten 

begannen mit dem 6 1/4 1 x4" 5 1/2" GWSK Seilkernsystem mit oberflächenbesetzten 

Diamantkronen, da sich in der Bohrung SB3 gezeigt hatte, dass mit dieser Garnitur 

in den heterogenen Lockergesteinsschichten die besten Erfolge hinsichtlich Kerngewinn 

zu erzielen waren. 

Bei 61.0 m (KM 68) wurden die Kernbohrarbeiten am 16. November 1991 für das 

Absetzen der 13 3/8" Verrohrung angehalten. 

6.5.2.1 Erweitern 17 1/2" und 133/8" Verrohrung 

Nach dem Ausbau der 7" Hilfsverrohrung erweiterte man das Bohrloch mit einer stabilisierten 

Rollenmeisselgarnitur auf 17 1/2" Durchmesser bis zur Sohle. Die 13 3/8" 

Standrohrtour konnte ohne Schwierigkeiten bis 60.6 m eingebaut und zementiert 

werden, obwohl beim Befahren des Bohrlochs nach dem Erweitern Überlast und hohe 

Drehmomente auftraten. 

Der Rohrschuhbereich wurde nach 50 h Zementerhärtung mit 12 1/4" Rollenmeissel 

von 42.5 m bis 61.0 m aufgebohrt. Mit der Montage der Verflanschung, dem Einbau 

der TI Hilfsverrohrung und der Installation eines Ringpreventers waren die Arbeiten für 

diesen Bohrlochabschnitt abgeschlossen.

- 73- NAGRA NTB 94-09 


6.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 

Am 24. November 1990 wurden die Bohrarbeiten mit dem 6 1/4 11 x 4 11 Kernequipment 

wieder aufgenommen und - unterbrochen bei 215.8 m (KM 135) für Hydrotests (VM1 

bis VM5) - bis 260.0 m (KM 145) fortgesetzt. Aufgrund der guten Bohrlochstandfestigkeit 

wurde der ursprünglich bei ca. 200 m geplante Einbau der 9 5/8 11 

Verrohrung auf 

ca. 300 m abgeändert. 

Von 260.0 m bis 313.5 m wurde in Etappen (Stops bei 268.5 mund 304.5 m) mit einer 

101 x 57 mm Diamantkrone am kombinierten 3 1/2" - 5 1/2" Strang gekernt, um den 

für die Dilatometermessungen benötigten Bohrlochdurchmesser zu erstellen. Mit 

313.5 m war die Einbauteufe für die 9 5/8" Verrohrung erreicht. Der Stop bei Teufe 

304.5 m wurde ausserdem über Weihnachten/Neujahr für einen Pumptest genutzt. 

Das Bohrloch wurde von 260.0 m bis 313.5 m mit dem 6 1/4" x 4 11 

Kernequipment 

erweitert, wobei man ab 268 meine Halbschale und ab 279 m einen vollen Kern 

erbohrte, da das 101 mm Loch verlassen wurde. Ein Spülungsaustausch für das Fluid 

Logging, das Fluid Logging selbst und die geophysikalischen Messungen folgten 

anschliessend. 

6.5.3.2 Erweitern 12 1/4 11 und 9 5/8 11 Verrohrung 

Nachdem die 7" Hilfsverrohrung ohne Schwierigkeiten gezogen worden war, begannen 

die Erweiterungsarbeiten von 6 1/4 11 auf 12 1/4 11 Durchmesser. Mit einer stabilisierten 

Rollenmeisselgarnitur wurde bis 311.0 m mit einem Fortschritt von ca. 2.6 m/h erweitert. 

Nach einem Kaliberlog erfolgte der Einbau der 9 5/8 11 

Verrohrung bis 310.0 mund 

ihre Zementation bis zutage. Der Zement wurde nach Erhärtung ab 284.4 m bis 

313.5 m mit einem 8 1/2 11 Rollenmeissel aufgebohrt und damit gleichzeitig der Bohrlochabschnitt 

311.0 m bis 313.5 m von 6 1/4" auf 8 1/2" erweitert. Der Einbau der 

TI Hilfsverrohrung bis 313.5 m und die Montage der Preventeranlage beendeten die 

Arbeiten für diesen Bohrlochabschnitt. 


6.5.4.1 Kernen 6 1/4 11 

Laut Planung sollte dieser Bohrlochabschnitt vom 95/8" Rohrschuh bis ca. 600 m 

umfassen. Da aber die 9 5/8" Verrohrung bereits tiefer als geplant eingebaut war und 

sich die Bohrlochstabilität im Laufe der Bohr- und Testarbeiten als erfreulich gut 

erwies, wurde die 7 11 

Verrohrungsteufe auf ca. 1000 m gesteigert um so die Möglichkeit 

zu schaffen, die erwartete Endteufe von ca. 1500 m mit 6 1/4" zu erbohren. 

Da in diesem Bohrlochabschnitt eine 200 m lange Bohrstrecke mit Klarwasserspülung 

unterhalb des 9 5/8" Rohrschuh vorgesehen war, wurde nach dem Einbau des Bohrgestänges 

das Bohrloch mit Wasser klargespült und die Tankanlage gereinigt und mit 

Wasser aufgefüllt. Nachdem eine Reparatur an der Hebewerkkupplung der Bohranlage 

63 h Verzögerung verursachte, konnte ab dem 25. Januar 1991 mit den Kernbohrarbeiten 

wieder begonnen werden.

NAGRA NTB 94-09 - 74- 

Auch in diesem Klarwasserabschnitt stellten sich sofort die gleichen Probleme mit 

Bohrstrangschwingungen ein, wie sie auch für die Bohrung SB3 beschrieben sind. 

Nach einem Teststop (VM11, VM12) bei 435.1 m (KM 182) wurde bis 466.9 m (KM 

188) weitergebohrt. Die wasserbedingten Schwierigkeiten waren mittlerweile jedoch so 

gross, dass man sich entschloss, die Spülung wieder auf eine Tonsüsswasserspülung 

umzustellen. Die Arbeiten mit Klarwasserspülung wurden daher mit Fluid Logging, 

Kaliberlog und ergänzenden Hydrotests (VM13, VM14) bei dieser Teufe vorzeitig 

beendet. 

Das Kaliberlog zeigte nicht nur ein teilweise stark ausgebrochenes Bohrloch (bis zu 

18 11 Durchmesser), sondern auch, dass die 7" Hilfsverrohrung im unteren Bereich 

(Verbindung vom letzten zum vorletzten Rohr) vollständig geteilt war. Das gemessene 

Kaliber erreichte den Innendurchmesser der 9 5/8 11 

Verrohrung auf ca. 0.30 m Länge. 

Nach den Hydrotests wurde die Hilfverrohrung daher ausgebaut. Man fischte das letzte 

Rohr mit einem Rohrkrebs und baute die Verrohrung erneut ein (siehe Kapitel 6.11.1). 

Die weiteren Kernbohrarbeiten bis zur Verrohrungsteufe von 1000.5 m (KM 288), 

wurden bei 570.2 m, 703.7 mund 836.3 m (KM 207, 232, 255) jeweils für Hydrotests 

(VM15 und VM16, VM17 und VM18, VM19 und VM20) unterbrochen. Mit Bohrfortschritten 

von durchschnittlich ca. 0.9 mlh, nach wie vor hervorragenden Kernen und 

vollständigem Kerngewinn verlief das weitere Abteufen dieser Strecke ohne grössere 

Schwierigkeiten. Z.T. mussten nach den Tests lediglich einige Meter nachgebohrt 

werden, bevor man wieder die Sohle erreichte. 

Nach den bei Verrohrungsteufe durchgeführten Hydrotests (VM21 , VM22) musste das 

Bohrloch von 946.5 m bis zur Sohle nachgebohrt werden, wobei hohe Drehmomente 

und kurzzeitiges Festwerden auftraten. 

Im Anschluss an die geopyhsikalischen Messungen wurde das Bohrloch befahren und 

von 998 m bis zur Sohle nachgebohrt, um anschliessen Klarwasser für das Fluid Logging 

einzuzirkulieren. Die ersten vier Messruns konnten bis zur Sohle gefahren 

werden. Dann wurde jedoch die Quelltonabdichtung zwischen 95/8 11 

Rohrschuh zur 

7 11 Hilfsverrohrung undicht und aus diesem Ringraum lief etappenweise Spülung in das 

Bohrloch. Nachdem dieser Zulauf aufgehört hatte, der anscheinend aber verstärkten 

Nachfall auslöste, konnten die weiteren Messruns nur bis 662.5 m gefahren werden, 

wo die Sonde jeweils massiv aufstand. 

Von 662 m bis 680 m und von 970 m bis zur Sohle musste daher noch einmal nachgebohrt 

werden, um die abschliessenden Doppelpackertests (VM23 - VM25) für diesen 

Bohrlochabschnitt fahren zu können, die am 6. Juni 1991 beendet waren. 

Vor der Fortsetzung des Untersuchungsprogramms mit Hydrofrac-Tests war ein 

Roundtrip erforderlich, bei dem von 992 m bis zur Sohle nachgebohrt werden musste. 

Ein Kaliberlog zur Ermittlung geeigneter Packersitze leitete die Hydrofrac-Untersuchungen 

ein, die nach dem Doppelpackerausbau mit einem FMS-Log abgeschlossen 

wurden. 

6.5.4.2 Erweitern 8 1/2" und TI Verrohrung 

Der Ausbau der 7 11 

Hilfsverrohrung zeigte, dass die Verrohrung einen Gewindebruch 

zwischen 10. und 11. Rohr hatte. Der erste Fangversuch mit Rohrkrebs auf den im

- 75- NAGRA NTB 94-09 

Loch verbliebenen Teil brachte dann die restlichen Rohre zutage. An den Rohren 

waren deutliche Verschleissspuren zu erkennen, und weitere Gewindeverbindungen 

waren sehr stark beschädigt. 

Die Erweiterung von 6 1/4" auf 8 1/2" erforderte 4 Rollenmeissel, mit denen für die 

Strecke von 313.5 m bis 1000.5 m 292.3 h Bohrzeit erforderlich waren. Besonders die 

Kalkmergel im Bereich von ca. 822 m bis ca. 934 m erwiesen sich als sehr hart und 

liessen sich nur mit ca. 1.8 m/h bohren, während der Durchschnitt bei ca. 2.4 mlh lag. 

Dann erfolgte ein Kaliberlog für den Open hole-Bereich und die Perforation der 9 5/8" 

Rohre von 65.9 m bis 68.9 mund 71.5 m bis 74.5 m mit jeweils 40 Schuss. Durch die 

Perforationen sollte eine Beobachtung der überhydrostatischen Verhältnisse im 

Bereich der Felsoberfläche im Ringraum 7" zu 9 5/8" Verrohrung für die Langzeitbeobachtung 

versucht werden (und nicht über das später einzubauende Packersystem). 

Vor dem Einbau der 7" Verrohrung erfolgte ein letzter Roundtrip mit 8 1/2" Rollenmeissel 

und Spülen des Bohrlochs. Die 7" Verrohrung konnte ohne Widerstand eingebaut 

und bei 1000.3 m in zwei Stufen zementiert werden. 

Nach Abhängen der Rohre mit Keil im Bodenflansch, Preventermontage und Aufbohren 

von Zement und Rohrschuh mit 6 1/4" Rollenmeissel konnten ab dem 3. Juli 1991 

die Kernbohrarbeiten mit dem 6 1/4" x 4" Seilkernequipment wieder aufgenommen 

werden. 


6.5.5.1 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung 

Durch einen Rechenfehler war beim Zementaufbohren von 1000.5 m bis 1010.5 m 

zugebohrt worden, sodass diese 10m nicht gekernt sind. Daher erfolgten bei 

1090.5 m (KM 302) ausserplanmässige geophysikalische Messungen (im Anschluss 

an Messungen auf SB3), um den nicht gekernten Abschnitt auf mögliche Formationswechsel 

hin zu untersuchen. 

Die Bohrarbeiten wurden bei 1108.6 m (KM 307) 9 Tage lang unterbrochen, um 

hydraulische Tests (VM26, VM27) durchzuführen. Beim anschliessenden Einbau der 

Kerngarnitur musste ab 1100 m mit erheblichem Widerstand nachgebohrt werden. 

Beim Ziehen des mit Nachfall gefüllten Kernrohrs kamen Eisenteile (unbekannter 

Herkunft) zutage. Diese hatten die neu eingesetzte BaliaSet Diamantkrone so stark 

beschädigt, dass die Krone nach 0.1 m Kernstrecke gezogen werden musste, da sie 

keinen Bohrfortschritt mehr zeigte. 

Ab ca. 1190 m wurde Zulauf von einigen Ilmin festgestellt, nach Schliessen des 

Preventers stellte sich ein Kopfdruck von 4.5 bar ein (Spülung SG 1.06 kg/l). Ab dem 

daher vorgenommenen 6 tägigen Teststop bei 1211.5 m (KM 339) bereitete die Bohrlochinstabilität 

in den stark zerscherten und tonigen Partien der Melange in dem Bereichen 

von 1101 m bis 1130 m erhebliche Probleme. Die Packergarnitur stand bei 

1147 m voll auf und konnte nicht bis zur vorgesehen Teufe eingebaut werden, obwohl 

vor dem Packereinbau ein Checktrip bis zum 7" Rohrschuh gefahren worden war. Die 

vorgesehenen Testintervalle (TK1, VTK1) mussten daher abgeändert werden.

NAGRA NTB 94-09 - 76- 

Zwölf Stahlbänder verblieben im Bohrloch, als die Packergarnitur wieder ausgebaut 

wurde. Die daraufhin eingebaute gebrauchte Diamantkrone stand bei 1113 m auf und 

es musste mit erheblichem Widerstand bis Sohle nachgebohrt werden. Beim Versuch, 

das Innenrohr nach Erreichen der Sohle zu ziehen, riss das Kernseil. 

Der erforderliche Roundtrip zeigte, dass auch hier die Schneidlippe zerstört war und 

die Krone gewechselt werden musste. Beim Einbau der neuen Krone stand man 

erneut bei 1104 m auf und musste bis zur Sohle nachbohren. Ein Kern von 0.7 m 

wurde hinzugebohrt, um eventuelle Schrottreste der Stahlbänder mit dem Innenkernrohr 

zutage zu bringen. Durch das bis in den TI Rohrschuh zurückgezogene Gestänge 

wurde dann ein Fluid Loggig versucht. Dabei stand die Sonde jedoch bei 1104 m auf, 

sodass die Messung erfolglos abgebrochen wurde. 

Erneut bohrte man ab 1104 m nach, wobei dreimal das Innenrohr voll Nachfall gezogen 

werden musste. Gleichzeitig wurde die Bohrspülung in ihren rheologischen Parametern 

stark angehoben und durch Schwerspatzugabe auf SG 1.08 kg/I beschwert. Da 

auf Sohle kein Fortschritt mehr erzielt wurde, musste erneut ausgebaut werden. Auch 

diese Krone war durch Schrott, evt!. auch Reste der BaliaSet-Schneidelemente 

zerstört. Es wurde daher ein 6 1/4" Rollenmeissel eingebaut. Von 1106 m bis 1212 m 

musste nachgebohrt werden, bevor mit dem Meissel 0.7 m zugebohrt wurden, um die 

Sohle zu reinigen. 

Das Kernrohr wurde mit neuer Krone eingebaut und wieder bohrte man ab 1104 m 

nach. Die Spülung wurde durch die Zuflüsse aus dem Kieselkalk während den gesamten 

Nachbohrarbeiten ständig stark verdünnt und musste laufend behandelt werden. 

Ein versuchsweise der Spülung zugesetzter Reibungsminderer zeigte gute Ergebnisse 

bei der Verringerung der mittlerweile sehr hohen Drehmomente. 

Erst sechs Tage nach Ende der Testarbeiten konnte der Kernbohrbetrieb wieder 

aufgenommen werden. Ein Roundtrip bei 1296.0 m wurde durch ein verklemmtes 

Innenrohr erforderlich und zum Kronenwechsel ausgenutzt. Beim Wiedereinbau 

musste von 1123 m bis 1142 m nachgebohrt werden. Die weiteren Kernarbeiten 

wurden durch sehr häufiges Verklemmen des Innenrohrs im Aussenrohr behindert, 

sodass für die restlichen 89.2 m bis zum Erreichen der Verrohrungsteufe von 1385.2 m 

9 Roundtrips erforderlich wurden. Die Ursache ist nicht eindeutig feststellbar, vermutlich 

hatte jedoch der hohe Schwerspatanteil in der Spülung wesentlichen Anteil daran. 

Die Schwierigkeiten mit den Nachfallzonen, Spülungsverdünnung durch Zuflüsse und 

die mittlerweile sehr hohen Drehmomente machten den Einbau der 5" Verrohrung 

erforderlich, da ein geologischer Wechsel nicht prognostizierbar war und u.U. noch 

einige 100 m Malmkalke anstanden. 

Bei 1385.2 m (KM 384) war das Gebirge nach Kernbefund als recht standfest anzusehen, 

so dass für den Einbau der 5" Verrohrung angehalten wurde. Nach einem 

Checktrip bis zum TI Rohrschuh und Beschweren der Spülung auf SG 1.12 kg/I wurde 

das geophysikalische Loggingprogramm abgewickelt. Zwischen den Messungen 

musste ein Roundtrip gefahren werden, um das Bohrloch bei 1130 m wieder zu öffnen. 

Der Roundtrip vor Einbau der Hydrotestgarnitur zeigte ebenfalls Widerstand ab 

1131 m. Beim Ausbau der Packergarnitur nach 6 Tagen Testphase (TQ1) wurde der 

Tubingstrang fest. Versuche, durch Fahren freizukommen, schlugen fehl. Bei 17 t 

Überlast trat ein Bruch im Übergang unterhalb des oberen Packers auf, sodass

- 77- NAGRA NTB 94-09 

Fangarbeiten (Kapitel 6.11.2) notwendig wurden, die nach 6 Tagen erfolgreich abgeschlossen 

waren. Der Nachfall aus den Zonen oberhalb des Fisches erforderte immer 

wieder Nachbohrarbeiten vor weiteren Fangaktivitäten. 

Mit einem 6 1/4 11 

Rollenmeissel wurde das Bohrloch nach Abschluss der Fangarbeit 

befahren und anschliessend das Gestänge mit einer Rohrschuhkrone (ab 1135 m 

drehend und spülend) bis 1205 m eingebaut. Damit sollte die gebräche Zone stabilisiert 

und weiterer Nachfall aus ihr verhindert werden. 

In dieser Art vor Nachfall geschützt wurde eine Doppelpackergarnitur durch das 

Gestänge eingebaut und nach 6 Tagen Test (OZ1, OK1) auch wieder ausgebaut. 

Obwohl während der Testphase über den Ringraum zwischen 5 1/2 11 -Gestänge und 

Bohrloch mehrfach links zirkuliert worden war, war das Gestänge fest und konnte erst 

nach 45 min Spülen, Fahren und Drehen freigezogen und ausgebaut werden. 

Anschliessend wurden ein Roundtrip und zwei Checktrips mit 6 1/4 11 

Rollenmeissel 

gefahren, um das Bohrloch für den 5 11 

Rohreinbau frei zu haben. Die Spülung wurde 

dazu auf ein Gewicht von 1.15 kg/l beschwert bei Auslaufwerten von 150 s. 

Die Rohre wurden mit ECP (External-Casing-Packer) und Zementierstufe erfolgreich 

bis 1384.7 m eingebaut und zementiert. In der Zementerhärtungszeit tauschte man 

den 5 1/2 11 Strang gegen das 3 1/2 11 Seilkerngestänge aus. 

Für das Aufbohren von Zementierstufe, Zement, Stopfen, Anschlag und Rohrschuh 

wurde zuerst ein 4 1/8 11 

Rollenmeissel bis 1376.5 m eingesetzt. Schwankendes 

Drehmoment erforderte den Ausbau, eine Meisselrolle verblieb im Bohrloch. 

Es wurde dann zuerst eine gebrauchte Krone (101 mm 00) am Kernrohr eingebaut, 

mit der bis 1384.2 m aufgebohrt wurde. Ein Stück der Meisselrolle und ein Zementkern 

wurden mit dem Innenrohr gezogen. Die nächste eingesetzte Krone (94 mm 00) 

durchbohrte den Rohrschuh und Zement bis Sohle und brachte Ventilteile und Zement 

zutage. Anschliessend wurde mit dieser Krone weitergekernt. 

6.5.6 Bohrlochabschnitt von 1385.2 -1670.3 m 

6.5.6.1 Kernen 96 mm 

Bei den Kernmärschen 385 und 386 mit 94 mm Krone (1385.2 m - 1393.5 m) traten 

erhöhte Drehmomente und kurzfristiges Festwerden im Rohrschuhbereich auf. Daher 

wurde der Rohrschuhbereich mit einem 4 1/8 11 

Rollenmeissel mehrfach befahren und 

das 94 mm Bohrloch bis 1386.5 m aufgebohrt. Im Anschluss daran erfolgte das CET 

Log für die 5 11 

Verrohrung. 

Nach dem Aufweitern der restlichen 7 m auf 96 mm trat auch beim Weiterkernen mit 

der 96 mm Krone nochmals kurzzeitig Festwerden auf. 

Im Bereich von 1395.7 m bis 1402.3 m (KM 391-398) trat fast vollständiger Kernverlust 

auf, die Bohrfortschritte erreichten kurzfristig bis zu 30 cm / 5 min bei 0.5 t Andruck. 

Alle Versuche - geänderte Kernfangfedern, Kronenaustausch und sogar Trockenkernen 

- erbrachten insgesamt nur 0.2 m Kern (KM 398) auf 6.6 m Bohrstrecke. Erst 

mit KM 399 wurden die Kerngewinne wieder besser.

NAGRA NTB 94-09 - 78- 

Aus bohrtechnischer Sicht deuteten alle Anzeichen darauf hin, dass in dieser Zone ein 

sehr weiches Material erbohrt wurde, das beim Kernen vollständig zerrieben und 

weggespült wurde, bzw. die trocken erbohrten Kerne durch die Spülung beim Kernziehen 

ausgeschwemmt wurden. 

Um die Tiefenlage des Basisreflektors zu verifizieren und damit die Endteufe neu festzulegen 

und auch erste geophysikalische Angaben über den Kernverlust-Bereich zu 

erhalten, wurde bei 1460.4 m (KM 430) unterbrochen, um ein VSP-Log in der 

5 11 Verrohrung und ein Gamma-Ray-Log im Openhole zu fahren. Weitere Messungen 

waren im 96 mm Bohrloch nicht möglich. Das GR-Log zeigte jedoch keinerlei signifikante 

Änderung in der Kernverlustzone, auch in den später gefahrenen geophysikalischen 

Logs lässt sich für diesen Abschnitt keine interpretierbare Änderung der Formationsparameter 

gegenüber den Strecken darüber und darunter erkennen. 

Die vorgesehene Endteufe wurde mit Hilfe der ersten VSP-Auswertung auf ca. 1630 m 

neu festgelegt und später nach weiteren Auswertungen aus geophysikalischen, 

geologischen und hydrogeologischen Gründen auf ca. 1680 m erweitert. 

Die Kernbohrarbeiten bis 1632.7 m (KM 500) konnten ohne Probleme weitergeführt 

werden. In dieser Teufe wurde dann eine Packergarnitur für Hydrotests eingebaut. 

Aufgrund eines Kabelschadens musste wieder ausgebaut werden. Bei dem Ausbau 

verblieben 8 Stahlbänder im Loch, sodass ein Roundtrip mit Stirnfräse erfolgte, bei 

dem 0.3 m für die Sohlenreinigung zugebohrt wurden, bevor erneut eine Packergarnitur 

eingebaut wurde. 

Bei diesem Test (MF1) führte das Absenken des Wasserspiegels um 430 m im Testtubing 

zur Gasproduktion aus dem Altdorfer Sandstein. Da das Shut-In-Valve der 

Testgarnitur versagte und die Druckstufe der Tubingkopfverflanschung nicht 

ausreichte, war es nicht möglich, den Gasaustritt durch Schliessen eines Ventils zu 

stoppen, so dass das noch im Tubing befindliche Wasser ebenfalls mit ausgefördert 

wurde und die Gasproduktion weiter anstieg. Ein Wiederauffüllen des Tubings mit 

Wasser war aufgrund der zu grossen Fliessrate ebenfalls erfolglos, sodass aus 

Sicherheitsgründen das ausströmende Gas über die Fackel abgebrannt wurde, bis 

nach Lösen des Packers sich das Testintervall wieder mit Spülung füllen konnte und 

den Gaszutritt damit reduzierte. Da sich auch der Tubing der Testgarnitur durch den 

Druckausgleich langsam mit Spülung füllte, kam der Gaszufluss zum Erliegen und es 

konnte ausgebaut werden. 

Nach Ausbau der Testgarnitur fehlte ein Drahtnetz über den Testports, es war im 

Bohrloch verblieben, die Dichtsitze des Shut-In Valves waren stark angespült. 

Nach Einbau der Kerngarnitur konnten nur zwei Kernmärsche bis 1634.5 m gebohrt 

werden. Dann wurde ein Roundtrip erforderlich, da kein Bohrfortschritt mehr erzielt 

wurde. Die Krone war im Kaliber und in der Lippe abgeschliffen, auch das Kerngestänge 

und ein Stabi zeigte deutliche Schleifspuren, hervorgerufen durch Eisen im 

Bohrloch. 

Bei dem Einbau des Kernrohrs mit einer gebrauchten, aber noch gebrauchsfähigen 

Diamantkrone trat ein Schaden an der Anlagenhydraulik auf, der 14.75 h Reparatur 

erforderte.

- 79- NAGRA NTB 94-09 

Nach umfangreichem Nachbohren ab 1565 m wurde auf Sohle kein Fortschritt erzielt, 

so dass ausgebaut werden musste. Auch diese Krone war durch Eisen im Bohrloch in 

der Schneidfläche völlig zerstört. Daher setzte man als nächstes einen Fräser 

(Economill) ein, mit dem ab 1569 m nachgebohrt und anschliessend 0.5 m bis 

1635.0 m zugebohrt wurde, um die Sohle von Schrott zu reinigen. Nachdem mit neuer 

Krone wiederum ab 1590 m nachgebohrt werden musste, konnten dann die Kernarbeiten 

mit KM 503 wieder aufgenommen werden. 

Mit Tagesfortschritten von ca. 6 - 7 mund Kernmarschlängen von nur ca. 1 m Länge, 

hervorgerufen durch häufige Kernklemmer, wurde bis zur Teufe von 1670.3 m (KM 

534) gebohrt, wobei zum Schluss zweimal kurzfristig der Strang fest wurde. Da sich 

das Innenrohr nicht ziehen liess, musste ausgebaut werden. Dabei zeigte sich, dass 

die Krone und der Kernrohrübergang im Bohrloch verblieben waren. Ursache war ein 

Durchspüler in der dritten Stange über dem Kernrohr, wodurch die Krone nicht genügend 

bespült wurde und sich als Folge im Gebirge festbrannte und abgerissen bzw. 

abgedreht wurde. 

Ein weiteres Vertiefen um 10m auf die vorgesehenen ca. 1680 m wurde im Hinblick 

auf den dazu erforderlichen Aufwand (Wegfräsen der Krone) als nicht mehr sinnvoll 

angesehen, so dass mit der Teufe von 1670.3 m am 22. November 1991 um 

05:15 Uhr die Endteufe erreicht war. 


Als nächster Arbeitsschritt war die Erweiterung des Bohrlochs von 96 mm auf 

104.8 mm (4 1/8 11 ) vorgesehen, um die laut Arbeitsprogramm erforderlichen geophysikalischen 

Messungen (insbesondere FMS) ausführen zu können. 

Bei dem Einbau des Bohrgestänges mit einer Diamant- Erweiterungskrone trat bei der 

128. Stange ein Schaden an der Abfangvorrichtung auf, und der Bohrstrang fiel durch. 

Dieses bildete den Anlass für Fang- und Fräsarbeiten, die insgesamt 8 Tage beanspruchten. 

Ihr Ablauf ist im Detail in Kapitel 6.11.3 beschreiben. Der 5. Fräser, mit dem 

die letzten Reste des Fisches beseitigt worden waren, wurde anschliessend zum 

Erweitern bis 1538 m benutzt und dann wegen fehlenden Fortschritts ausgebaut. Der 

Fräser hatte im Aussendurchmesser auf 96 mm abgenommen. Mit dem 6. Stirnfräser 

(0 104 mm) wurde ab 1454 m nachgebohrt und dann bis 1670.0 m erweitert. Dieser 

Fräser hatte im Aussendurchmesser auf 98 mm abgenommen. Die abrasiven Sandsteinanteile 

der Formation sind Ursache für diesen starken Kaliberverlust. 

Nach einem Kaliberlog (aufgestanden bei 1542.5 m) erfolgte der Einbau einer Doppelpackergarnitur 

(M1) bis 1490 m. Bei dem Versuch, die Packergarnitur für einen zweiten 

Test tiefer einzubauen, stand man bei 1510 m auf und musste wieder ausbauen. 

Einem Roundtrip mit einem Fräser (Economill 0 96 mm), bei dem nur geringfügig 

nachgebohrt werden musste, folgte der Einbau einer Diamant-Erweiterungskrone 

(0 104.8 mm), um das Bohrloch bis 1670 m aufzuweiten, da durch den Kaliberverlust 

der Fräsen der Durchmesser ab ca. 1500 m bis zur Endteufe kleiner als 104 mm war. 

(Mindestdurchmesser für die FMS-Messung) Der fehlende Bohrfortschritt erforderte 

den Ausbau der Krone bei 1620.2 m, die ebenfalls im Kaliber um 3 mm abgenommen 

hatte. Mit einem weiteren Fräser (Super-Economill 0 104.8 mm) wurde ab 1453 m bis 

1669.0 m nachgebohrt und erweitert (nach dem Ausbau 0 103 mm). Die Spülung

NAGRA NTB 94-09 - 80- 

wurde mit Schwerspat auf 1.07 kg/I beschwert und entsprechend konditioniert, um das 

Bohrloch für die geophysikalischen Messungen möglichst gut vorzubereiten. Die 

Messungen konnten dennoch nur mit Schwierigkeiten ausgeführt werden. Nachdem 

mit den Messonden der Fa. Schlumberger die Störungszone nicht durchfahren werden 

konnte, wurde mit speziellen Slim-Hole Tools der Fa. BPB durch das bis unter die 

Störzone eingebaute Gestänge geloggt: 

• Messrun HDLUNGT, Sonde steht auf bei 1573 m 

• Roundtrip mit Fräser (0 103 mm), bei 1570 m kurz aufgestanden, dann frei bis 

ET, Spülung beschwert auf 1.12 kg/I 

• Messrun HDLUNGT bei 1590 m aufgestanden 

• Roundtrip, Spülung beschwert auf 1.14 kg/I 

• Messrun HBHC bei 1606 m aufgestanden, teilweise fest, ziehen mit Überlast 

• Einbau Rohrschuhkrone bis ET, Spülen, Ausbau bis 1603 m 

• Messrun RR1 1603 - 1660 m durch das Gestänge 

• Messrun MS1 1603 - 1660 m durch das Gestänge 

• Messrun DD3 1603 - 1663 m durch das Gestänge 

• Messrun DV1 1603 - 1650 m durch das Gestänge 

• Ausbau Rohrschuhkrone bis 5" Rohrschuh 

• Messrun DD3 1384.7 - 1560 m durch das Gestänge 

• Messrun DV1 1384.7 - 1560 m durch das Gestänge 

Nach dem Abschluss der Messarbeiten wurde die Bohranlage für den Arbeitsunterbruch 

vom 20. Dezember 1991 bis 6. Januar 1992 stillgelegt und das Bohrloch mit 

Preventer und Kellyhahn eingeschlossen. 

Am 6. Januar 1992 wurde der Betrieb wieder aufgenommen. Nach Ausbau der Rohrschuhkrone 

erfolgte ein Roundtrip mit einem Fräser bis 1669 m. Vom 8. Januar 1992 

bis 27. Januar 1992 liefen Testarbeiten (M2, MF3), denen aufgrund der fast siebentägigen 

Abfackelung von produziertem Gas besondere Aufmerksamkeit zuteil wurde. 

Anschliessend wurde das Bohrloch in zwei Roundtrips mit Fräsern bis 1580 m nachgebohrt 

und befahren, wobei zwischendurch Reparaturen an der Hebewerkskupplung 

und am Hebewerksgetriebe 14.75 h Zeit erforderten. Vor den bohrlochseismischen 

Messungen für das Tiefengaskonsortium fuhr man einen FMS-Run als Ergänzung und 

Kontrolle der Dipmeter-Messung durch BPB. 

Für die Verfüllung des gasführenden Bereiches erfolgte ein letztes Befahren und 

Nachbohren mit Fräser bis 1669 m. Danach erfolgten der Einbau des Zementierstranges 

für die Bodenzementation, die Zementation selbst, der Ausbau des Zementierstranges 

bis 1494 m und das Abspülen. Der Zementkopf wurde 12 h später bei 

1495 m abgetastet. 

Die 5" Verrohrung konnte mit Hilfe eines Rohrkrebses nach mehrmaligem In-Spannung-Ziehen 

und Drehen wie vorgesehen im Linksverbinder bei 864.5 m entschraubt 

und ausgebaut werden.

- 81 - NAGRA NTB 94-09 

Für die Langzeitbeobachtung erfolgten dann die Perforationen in den 5" und 

7" Rohren. Es folgten Scrapermärsche in den TI und 5" Rohren und Befahren des 

Bohrlochs mit einem Fräser (0 103 mm) bis 1495 m. Dazu musste zwischendurch die 

verwässerte Spülung in ihren Fliesswerten stark angehoben werden, um eine ausreichende 

Tragfähigkeit zum Ausbringen des durch die Scrapermärsche gelösten Materials 

zu gewährleisten. 

Abschliessend wurde die Bohrung mit getracertem Wasser klargespült. Für das 

Spülen des unzementierten Ringraums hinter der TI Verrohrung baute man einen 

Packer bis 553.6 m ein und pumpte mit 50 bar ca. 5 m 3 getracertes Wasser durch 

diesen Abschnitt. 

6.5.8 Einbau des Multipackersystems 

Die Installation des Multipackersystems begann mit dem Einbau und Setzen eines 

PIpis (Produktions-Injektionspacker) bei 1458.7 m. Die Disconnect-Coupling stand bei 

1380.5 m knapp oberhalb des 5" Rohrschuhs. Nach Ausbau des Setztubingstrangs 

erfolgte der Wechsel von durchgehendem Schichtbetrieb auf Tagschicht bei den 

weiteren Vorbereitungs- und Einbauarbeiten für das Langzeitbeobachtungssystem. 

Am 24. Februar 1992 (9. Einbautag) stand die Packergarnitur (UK bei 1234.8 m) auf 

und konnte nicht weiter eingebaut werden, nachdem man schon vorher mehrfach kurz 

aufgestanden hatte, aber nach geringfügigem Drehen des Strangs jeweils weiter 

einbauen konnte. Als mögliche Ursache für das Aufstehen kamen hauptsächlich die 

Oberkante Linksverbinder oder die Zementierstufe in Betracht. Nach zwei Tagen Stillstand, 

in denen das weitere Vorgehen abgesprochen wurde, baute man das System 

wieder aus, da ein Setzen der Packer in der erreichten Einbauteufe keinerlei Nutzen 

gebracht hätte. Bei dem Ausbau wurden 4 Finger eines Federkorbes der Zementierstufe, 

auf Protector Couplings liegend, mit zutage gebracht. Ausserdem zeigten Kratzspuren 

an den Protector Couplings, dass man innerhalb der Zementierstufe festgesessen 

hatte. 

In Beilage 6.2 sind die Zementierstufe und die Situation, die zu dem Festwerden in der 

Stufe führte, dargestellt. Die 5" Protector Couplings konnten aufgrund ihrer Abmessungen 

in die (durch das Schliessen der Stufe nach der Zementation) vorhandene 

Querschnittsvergrösserung hineingreifen. Die zu geringe Abschrägung der Protector 

Couplings führte dazu, dass die Kupplungen auf den Fingern des Federkorbes knapp 

aufstanden und nicht daran vorbeigleiten konnten. Bei den Versuchen, die Packergarnitur 

weiter einzubauen, sind als Folge dann vier der Finger verbogen und abgebrochen 

worden. 

Um den Zustand der Stufe und eventuelle zusätzlich vorhandene Problemstellen in 

den Rohren vor dem Wiedereinbau einer Packergarnitur zu prüfen, wurde ein Sonic 

Televiewerlog gefahren (Beilage 6.3). 

Dieses Log zeigte eindeutig, dass 

• in der Stufe die restlichen 12 Finger noch vorhanden waren 

• die Finger nicht nach innen verbogen waren 

• keine weiteren kritischen Engstellen (ECP, Linksverbinder) in der Verrohrung 

bestanden.

NAGRA NTB 94-09 - 82- 

Ein "Öffnen" des Bohrlochs war daher unnötig. Versuche, die restlichen Finger 

herauszufräsen, erübrigten sich, da Aufwand und technisches Risiko eine solche 

Aktion nicht gerechtfertigt hätten. Es wurde allerdings ein Zentralizer des Sonic-Televiewers 

beschädigt und Teile gingen verloren, sodass am Kernseil 3 Magnetruns bis 

auf die Disconnect-Coupling gefahren wurden. Man brachte aber keine Eisenteile 

zutage, das Bohrloch war jedoch bis zur Disconnect-Coupling frei, die Teile waren 

vorbei gefallen und stellten kein Problem mehr dar. 

Ab dem 7. März 1992 begann der zweite .Einbau des Multipackersystems, nachdem 

alle Komponenten noch einmal durch den Lieferanten überprüft worden waren. Der 

Abschnitt, der durch die Zementierstufe eingebaut werden musste, war so modifiziert 

worden, dass ein erneutes Aufstehen in der Stufe nicht mehr möglich war. Der Einbau 

verlief dann auch erfolgreich und konnte am 16. März 1992 mit dem Setzen der Packer 

abgeschlossen werden. 

Mit dem Abbau der Bohranlage und dem Umsetzen von Containern, Tankanlage und 

Pumpen zur Bohrung SB2 wurden die Arbeiten für die Sondierbohrung SB1 beendet. 


6.6.1 133/8 11 Standrohrtour 

Das 13 3/8" Standrohr wurde bis 60.6 m eingebaut. Da beim Befahren des Bohrlochs 

nach dem Erweitern hohe Drehmomente und Überlast auftraten, wurden keine Zentralizer 

verwendet, um die Rohre notfalls auch drehend einbauen zu können. Auf Rohrschuh 

und Anschlag wurde verzichtet. Die Zementation erfolgte mit 5.5 m 3 Zementbrühe. 

Da kein Zement zutage trat, wurde der Ringraum mit 150 kg Zement vom Bohrkeller 

aus nachzementiert. Der Zementkopf in den Rohren wurde beim Aufbohren bei 

42.5 mangetroffen. 



Die 9 5/8" Ankerrohrtour wurde mit Rohrschuh und Zentralizern bestückt bis 310.0 m 

eingebaut. Die ersten fünf Rohre verschweisste man nach dem Verschrauben mit 

Zangenservice zusätzlich. Der Einbau wurde durch die Länge der Rohre (bis zu 

12.65 m) und den starken Frost (bis - 15°C) sehr erschwert. Beim Einbau standen die 

Rohre bei 309 m voll auf, konnten aber spülend bis auf die vorgesehene Teufe von 

310.0 m gefahren werden. 

Es wurden 1 m 3 Wasser als Spacer, 12.8 m 3 Zementbrühe mit Vor- und Nachstopfen 

und 11.2 m 3 Spülung verpumpt. Von der Zementbrühe waren 6 m 3 im Premixtank 

vorgemischt und 6.8 m 3 Zementbrühe über Hopper direkt angemischt worden. Ca. 

1.7 m 3 Zementbrühe traten zutage. 

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 6.6 und 6.7 aufgeführt.

- 83- NAGRA NTB 94-09 

6.6.3 7" Zwischenrohrtour 

Für den Einbau der 7 11 

Zwischenrohrtour war aufgrund des vorgesehenen Langzeitbeobachungssystems 

gefordert, die Rohre von Sohle bis ca. 600 m und ab 500 m bis ca. 

100 m zu zementieren. 

In die Rohrtour wurde daher neben Rohrschuh und Anschlag ein External-Casing 

Packer (504.6 - 507.4 m) eingebaut. Beim Einbau der Rohre wurden neun Rohre, die 

nicht in der Rohrliste enthalten waren, zusätzlich eingebaut. Dies erforderte ein CCL 

Log zur Kontrolle der tatsächlich eingebauten Rohranzahl und zur Überprüfung der 

korrekten Absetzteufe, bevor die Zementation erfolgen konnte. Durch diesen Fehler ist 

auch die Position einiger Zentralizer nicht mehr eindeutig anzugeben. Die entsprechenden 

Rohre bzw. Zentralizer sind in der Rohrliste markiert. 

Die erste Stufe wurde mit 6.2 m 3 Zementbrühe (SG 1.80 kg/l) zwischen Vor- und 

Nachstopfen zementiert, vorweg wurden 8 m 3 Wasser verpumpt. Der Anschlag 

erfolgte passend bei 20.2 m 3 nachgepumpter Spülung und der ECP (External Casing 

Packer) wurde mit 125 bar gesetzt. 

Dann perforierte man von 498.0 m bis 501.0 m mit 40 Schuss für die zweite Stufe. Es 

konnte sofort Zirkulation hergestellt werden, und man begann mit dem Anmischen der 

Zementbrühe für die zweite Stufe. Beim Einpumpen der vorgesehenen 8 m 3 Wasser 

als Spacer wurde nach 4 m 3 ein Druckanstieg festgestellt, der ständig zunahm. Trotz 

verschiedener Versuche, durch schlagartiges Druckablassen die Zirkulation wieder zu 

verbessern, konnte nach 7 m 3 Wasser auch mit 200 bar nicht mehr durch die Perforation 

zirkuliert werden. Daher wurde der Preventer geschlossen und links angepumpt. 

Es konnte sofort Zirkulation hergestellt werden, 10m 3 Wasser wurden bei 10 bis 

30 bar mit 50 bis 300 Ilmin verpumpt. Dann stellte man wieder auf Rechtszirkulieren 

um und 10m 3 Wasser wurden mit 800 bis 1000 Ilmin bei 15 bis 50 bar durch die 

Perforation gepumpt. 

Da der Zement zum Teil schon angemischt war und aufgrund der oben genannten 

Schwierigkeiten seit mehreren Stunden im Premixtank gerührt wurde, erfolgte das 

restliche Anmischen nur bis zu einem SG von 1.75 kgll, um die Gefahr des Zementplugging 

in der Perforation zu verringern. Es wurden 5.1 m 3 Brühe mit Vor- und Nachstopfen 

und 9.6 m 3 Wasser als Verdrängungsvolumen verpumpt. 

Das am 5. September 1991 gefahrene CET-Log zeigte für die erste Stufe mässigen 

Bond vom Rohrschuh bis ca. 875 m und guten Bond bis zum 1. Zementkopf bei ca. 

575 m. Für die zweite Stufe ab 505 m war der Bond laut Log auf weiten Strecken 

mässig bis schlecht, der Zementkopf stand bei ca. 110m. Der schlechte Bond war 

vermutlich durch das reduzierte Zementbrühegewicht und das Freiwasserverhalten des 

verwendeten PCHS-Zementes bedingt, denn dieser Ringraum war durch die oben 

genannten Schwierigkeiten besonders gut gespült und bot gute Zementationsbedingungen. 

Die Rohrliste und die Zementationsberichte sind in den Beilagen 6.8 bis 6.10 aufgeführt.

NAGRA NTB 94-09 - 84- 


Auch an die 5" Endverrohrung wurden für den Einbau der Langzeitbeobachtung 

besondere Anforderungen gestellt: 

• die Rohre sollten von Sohle bis in den T' Rohrschuh zementiert sein 

• ab ca. 860 m mussten die Rohre wieder gezogen werden können. 

Da während der Bohrarbeiten ständig deutliche Wasserzuläufe festzustellen und 

ausserdem erhebliche Auskesselungen vorhanden waren, wurde folgende Massnahme 

getroffen, um die Rohrtour erfolgreich zementieren zu können: In die Rohrtour 

wurden ein External-Casing-Packer (894.5 - 897.9 m), eine Zementierstufe (879.1 - 

880.0 m) mit Zubehör und ein Linksverbinder (864.4 - 864.7 m) zusätzlich zum Rohrschuh 

und Anschlag eingebaut. Das Zubehör zur Zementierstufe, By-Pass-Baffle und 

Shut-Off-Baffle, wurden oberhalb des Anschlags bzw. ein Rohr höher in der Muffe 

eingesetzt. 

• 

• 

• 

Erstens war es so möglich, die Zementation mit genügend grossem Überschuss 

an Zementbrühe auszuführen. 

Zweitens konnte durch Setzen des ECP's der Ringraum 5" x 7" abgedichtet und 

möglicher Wasserzulauf in den nicht abgebundenen Zement weitgehend verhindert 

werden. 

Drittens konnte durch die Zementierstufe der Überschusszement oberhalb 880 m 

abgespült und in den Ringraum eine leichte Bentonitspülung einzirkuliert werden, 

sodass nach Ende der Bohrphase die 5" Verrohrung bei 864 m im Linksverbinder 

entschraubt und ausgebaut werden konnte. 

Die Rohrtour wurde ohne Schwierigkeiten bis auf 1384.7 m eingebaut. Auf den Einsatz 

von Zentralizern verzichtete man jedoch weitgehend, um bei der schlechten Bohrlochstabilität 

die Gefahr des Festwerdens nicht zu vergrössern. 

Die Zementation erfolgte mit 5 m 3 Wasser als Spacer und 7 m 3 Zementbrühe SG 

1.85 kg/I zwischen By-Pass-Plug und Shut-Off-Plug, sowie 14.4 m 3 Nachpumpvolumen. 

Der ECP konnte mit 145 bar gesetzt und die Stufe nach Einwerfen der Bombe 

mit 62 bar geöffnet werden. Der Überschusszement (ca. 1 m 3 ) wurde abgespült, und 

anschliessend zirkulierte man 7 m 3 Bentonitspülung in den Ringraum und schloss die 

Stufe mit dem Nachstopfen wieder. 

Das am 8. Oktober 1991 gefahrene CET-Log zeigt, dass der Bond vom Rohrschuh bis 

ca. 1100 m gut war, darüber bis zur Stufe jedoch möglicherweise eine Kanalbildung 

stattgefunden hat. 

Die 5" Verrohrung konnte später erfolgreich im Linksverbinder bei 864.5 m gelöst und 

ausgebaut werden. Die in der Verrohrung bei ca. 880 meingebaute Zementierstufe 

führte zu den voher genannten Schwierigkeiten beim Einbau des Multipackers. Es ist 

jedoch festzustellen, dass sich die Stufe in ordnungsgemässem Zustand beim Einbau 

der Packergarnitur befand, das Design des Packersystems aber die Innenkonturen der 

Stufe nicht berücksichtigte. 

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 6.11 und 6.12 aufgeführt.

- 85- NAGRA NTB 94-09 

6.7 Verfüllungszementation 

Um den laut Testergebnissen stark gasführenden Horizont zu verfüllen, hatte eine 

Bodenzementation zu erfolgen. Durch einen kombinierten 1.9" NU-Tubing / 3 1/2 11 

GWSK-Strang wurde mit 1.5 m 3 Wasser als Spacer vorweg, 1.5 m 3 PCHS-Zementbrühe 

(SG=1.8 kg/l) und 5 m 3 Wasser als Nachpumpvolumen zementiert. Nach 

Ausbau des Zementierstrangs bis 1494 m trat beim Abspülen eine Mischzone aus 

Wasser und Zement zutage. Der Zementkopf wurde nach 12 h Zementerhärtung bei 

1495 m abgetastet. 

Der Zementationsbericht ist in den Beilage 6.13 aufgeführt. 

6.8 Preventeranlagen und Bohrlochverflanschung 

Der erste Bohrabschnitt bis 61.0 m wurde ohne Preventeranlage gebohrt. 

Nach Einbau des 13 3/8" Standrohrs wurde auf den 13 3/8" STC x 13 3/8 11 -3000 psi 

Bodenflansch mit Adapterspool ein Ringpreventer (11"-5000 psi) als Diverter für die 

Kernbohrphase installiert. Während des Erweiterns wurde kein Preventer eingesetzt, 

da die Kernbohrung keine Gefahr durch überhydrostatische Zuflüsse oder Gas gezeigt 

hatte. 

Der 13 3/8" Bodenflansch wurde nach Einbau der 9 5/8" Rohre entfernt. Auf die 

9 5/8 l1 Ankerrohrtour wurden ein 9 5/8" L TC x 11"-5000 psi Bodenflansch geschraubt. 

Darauf wurden ein Doppelbackenpreventer mit Gestänge- und Totalabschluss und ein 

Ringpreventer montiert, beide in der Grösse 11 11 -5000 psi, montiert. Mit dieser Ausrüstung 

wurde bis zum Ende der Bohrung weitergearbeitet. 

Die bis zutage zementierte 7" Verrohrung wurde nach ihrer Zementerhärtung nur im 

Bodenflansch abgeschnitten. Die 5" Verrohrung war temporär mit einem Keil im 

Bodenflanschkonus abgehängt. 

Die Schliessanlage, Chokemanifold, Gasseparator und Fackel vervollständigten 

jeweils die Preventeranlagen. 

Um für die Installation des Multipackersystems ausreichend Montagespielraum zu 

schaffen, ist vor dem Einbau ein zusätzlicher Spool zwischen Bodenflansch und Bohrlochverschluss 

gesetzt worden. 



Bis auf die Klarwasserstrecke von 313.5 m bis 466.9 m wurde mit einer leichten 2-fach 

getracerten Tonsüsswasserspülung gebohrt, die in ihren chemischen und rheologisehen 

Eigenschaften permanent durch einen Spülungsservice kontrolliert und durch 

Einsatz des Schüttelsiebes und der Zentrifuge, bzw. durch Zugabe von Spülungsmaterialien 

konditioniert wurde. Die Spülungsparameter und der Materialverbrauch sind in 

der Beilage 6.14 aufgelistet.

NAGRA NTB 94-09 - 86 - 

Zeitweise musste aufgrund der sehr schlechten Bohrlochbedingungen die Spülung 

besonders intensiv kontrolliert und konditioniert werden. Die ständigen Wasserzuläufe 

führten zum einen zur Verdünnung, sodass laufend durch Zusatz von Bentonit, Pac-L 

und Pac-R die Fliesswerte korrigiert werden mussten. Zum anderen wurde die 

Beschwerung der Spülung durch Schwerspat bis auf max. 1.17 kgll notwendig, um die 

Zuflüsse zu reduzieren und die Bohrlochstabilität wieder herzustellen. Insbesondere 

nach Test- und Messarbeiten war die Spülung jeweils stark verdünnt bis vollständig 

durch Formationswasser ersetzt und es musste wieder einwandfreie Spülung einzirkuliert 

werden. 

Um das zunehmend höher werdende Drehmoment reduzieren zu können, wurde ab 

1227 m versuchsweise ein Reibungsminderer zugesetzt. Dieser zeigte eine deutliche 

Reduktion des Drehmoments und ermöglichte es, die Bohrung mit 6 1/4" bis auf 

1385.2 m zu vertiefen, ohne das 5 1/2" GWSK Gestänge zu überlasten. 

Die lange Zeit durchgehend unter Null liegenden Temperaturen erschwerten das 

Arbeiten stark, da entweder Leitungen und Pumpen nach jedem Gebrauch vollständig 

zu entwässern waren oder die Spülpumpen für kontinuierlichen Kreislauf im Leitungssystem 

eingesetzt wurden. 


Um einen Vergleich zu erhalten, inwieweit die eingesetzte Ton-Süsswasser Spülung 

einen Einfluss auf die hydraulischen Testergebnisse und das Fluidlogging haben 

könnte, sollte ab dem 9 5/8" Rohrschuh auf 200 m mit Klarwasser gebohrt werden. 

Aus technischen Gründen wurde dieser Versuch vorzeitig beendet, sodass die Klarwasserstrecke 

daher von 313.5 m nur bis 466.9 m reichte. Die mangelhafte Schmierwirkung 

des Wassers führte zu den in Kapitel 6.6.4.1 erwähnten Schwierigkeiten und 

zum vorzeitigen Umstellen auf Ton-Süsswasser Spülung. 

Der Nutzen des Klarwassers in wissenschaftlicher Hinsicht ist bereits in Kapitel 3.8.2 

kurz kommentiert. 


Die Altspülung wurde in einem 50 m 3 Becken gestapelt und nach Neutralisation und 

Flockmittelzusatz zentrifugiert. Die Flüssigphase konnte in die Kanalisation abgegeben 

werden, die stichfesten Feststoffe wurden in eine Inertstoff-Deponie gebracht. Auf 

diese Weise wurde hier auch die Spülung von SB3 und SB6 entsorgt. 

Die Entsorgung der durch die Zuflüsse bedingten grossen Spülungsvolumina wurden 

im Winter stark beeinträchtigt, da die auf dem Bohrplatz offen installierten Geräte 

aufgrund des Frostes nur sehr eingeschränkt beziehungsweise nicht mehr zu nutzen 

waren. 

Der Einsatz einer mobilen Zentrifugenanlage mit Flockmittelstation auf dem bereits 

fertiggestellten Bohrplatz SB2 ermöglichte es, die in der Schlammgrube des Bohrplatzes 

und in den auf einem Lagerplatz aufgestellten Tanks gestapelte Altspülung von 

SB1 und die beim Abschluss der Bohrungen SB6 und SB1 angefallene Spülung zu 

entsorgen, zusammen rund 230 m 3 .

- 87- NAGRA NTB 94-09 


Eine Übersicht aller Kernmärsche mit ihren Parametern ist in Beilage 6.15 aufgeführt, 

die grafische Darstellung der Werte ist in Beilage 6.16 gegeben. Alle eingesetzten 

Werkzeuge sind in chronologischer Reihenfolge in Beilage 6.17 aufgelistet. 


Es wurden bis auf eine BaliaSet-Krone oberflächenbesetzte Diamantkronen der 

Grössen 6 1/4 11 x 4 11 , 101 mm x 57 mm, 96 mm x 57 mm und 94 mm x 57 mm verwendet. 

Zum Teil waren die Kronen schon vorher auf den Bohrungen SB4 und SB3 eingesetzt 

gewesen. Der Kerngewinn über die gesamte Bohrung beträgt 97.2 % , auf die 

Kernbohrstrecke bezogen 98.1 % (Tabelle 21). 

Tabelle 21: 


Grässe Serien- Typ Sohr- Sohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer 



länge 

lI;mm m h m/h 0/0 m 

61/4 50410 SY* 57.9 38.9 1.5 83.6 0.9 68 

61/4 50547 SY* 217.1 211.3 1.0 99.5 2.6 82 

61/4 50607 SaliaSet 0.1 0.3 0.4 150.0 0.1 1 

61/4 50611 SY 376.8 445.3 0.8 100.1 5.4 70 

61/4 50909 SY 83.7 107.3 0.8 100.0 4.9 17 

61/4 50917 SY 32.1 39.8 0.8 99.7 2.7 12 

61/4 50927 SY 88.6 73.5 1.2 98.3 3.3 27 

61/4 7576 SY 

I 

460.9 613.5 0.8 99.8 4.9 94 

61/4 8680 SY 0.7 1.0 0.7 100.0 0.7 1 

101 50481 SY 53.5 49.8 1.1 99.3 4.5 12 

94 ohne SY 8.3 4.5 1.8 21.7 4.2 2 

96 I 21 919 SY 3.6 2.3 1.6 5.6 0.6 6 

96 50473 SY 4.7 4.5 1.0 44.7 0.8 6 

96 50981 SY 47.7 39.8 1.2 100.6 2.5 19 

96 50982 SY 183.2 154.0 1.2 98.6 2.2 83 

96 50987 SY 1.5 1.3 1.2 73.3 0.8 2 

96 81 161 SY 35.3 30.3 1.2 90.7 1.1 32 

TOTAL 1655.7 1816.9 0.9 98.1 3.1 534 


Von der Bohrungslänge von 1670.3 m wurden 1655.7 m gekernt. Die fehlenden 

14.6 m sind in Tabelle 22 aufgelistet.

NAGRA NTB 94-09 - 88- 

Tabelle 22: 

Nicht gekernte Abschnitte in SB1 

von (m) bis (m) (m) 

0.0 3.1 3.1 Bohrkeller 

1000.5 1010.5 10.0 durch Rechenfehler zugebohrt 

1212.2 1212.9 0.7 I 

1632.7 1633.0 0.3 r Bohrlochsohle mit Rollenmeissel/Fräse 

1634.5 1635.0 0.5 J reinigen 

Der relativ schlechte Bohrfortschritt für die Krone Nr. 7576 ist durch den teilweisen 

Einsatz in der Klarwasserstrecke bedingt, da hier mit zu geringem Andruck und zu 

niedriger Drehzahl gebohrt werden musste. 

Die geringen Kernleistungen von 0.1 mund 0.7 m wurden durch Kronenschädigung 

infolge umfangreichen Nachbohrens und Bohrens von Schrott auf Sohle verursacht. 

6.10.2 Erweiterungswerkzeuge 

Für das Erweitern der Kernstrecken wurden die in der folgenden Tabelle 23 aufgeführten 

Rollenmeissel eingesetzt. 

Tabelle 23: 

Erweiterungswerkzeuge SB1 

Grässe Serien- Typ Erweiterungs- Fort- 

Nummer strecke zeit schritt 

11 

m h m/h 

17 1/2 79735 L3A 57.9 51.0 1.1 

121/4 37175 L3S 250.0 94.8 2.6 

81/2 NA7441 SDGH 291.7 111.0 2.6 

81/2 XE6267 DGHJ 228.5 93.5 2.4 

81/2 263570 LH2 91.8 56.0 1.6 

81/2 NA8751 FDGH 75.0 31.75 2.4 

Für die Erweiterung des 96 mm Abschnitts können aufgrund der beschriebenen Fangund 

Fräsarbeiten und dem starken Kaliberverschleiss an den Erweiterungswerkzeugen, 

- hauptsächlich bei den Fräsern, aber auch an der Diamantkrone - keine 

repräsentativen Daten angegeben werden. 


Neben den ROllenmeisseln, die zum Aufbohren der Rohrschuhe und für Nachbohrarbeiten 

eingesetzt wurden, benutzte man mehrfach Stirnfräser zum Beseitigen von 

Schrott.

- 89 - NAGRA NTB 94-09 

6.11 Spezielle Arbeiten 

6.11.1 Fangarbeit TI Hilfsverrohrung 

Nachdem die 7" Hilfsverrohrung ausgebaut war, zeigte sich, dass nicht nur das untere 

Rohr sich abgeschraubt, sondern auch weitere Verbindungen sich schon gelockert 

hatten, obwohl die Hilfsverrohrung mit Linksgewinden versehen war, die ein 

Entschrauben durch den Bohrvorgang verhindern sollten. Der zweite Fangversuch mit 

Rohrkrebs brachte das Rohr zutage, es fehlte aber noch der ca. 50 cm lange Rohrschuh. 

Dieser konnte bei einem dritten Fangversuch ebenfalls geborgen werden. Mit 

dem erneuten Einbau der Hilfsverrohrung konnten die Fangarbeiten nach 55 h erfolgreich 

abgeschlossen werden. Die Beschädigung der Hilfsverrohrung wird in erster Linie 

durch die extremen Bohrstrangvibrationen beim Kernen mit Klarwasser entstanden 

sein. 

6.11.2 Fangarbeit Packergarnitur 

Die Packergarnitur war im Hinblick auf die Bohrlochsituation speziell zusammengestellt 

worden. Das zu testende Intervall reichte von 1340.0 m bis Sohle. Die Verwässerung 

der Spülung durch den Zulauf von Wasser aus den Kalken während der Testarbeiten 

musste verhindert werden, um die zu Nachfall neigende Zone von 1101 - 1130 m nicht 

instabil werden zu lassen. Es wurde daher ein zweiter Packer bei 1142 m in den Teststrang 

aufgenommen. Aufgrund der an der Bohrung vorhandenen Tubinglängen und 

Übergänge wurde eine Garnitur gemäss Tabelle 24 eingebaut: 

Tabelle 24: 

havarierte Testgarnitur SB1 

894m 2 7/8 11 EU Tubing ,Stator Moineaupumpe, Übergang 

241 m 2 3/8 11 NU Tubing 

11 m Probe Carrier, Sicherheitsverbinder, Übergang, Top-Packer, Übergang 

192 m 2 7/8 11 EU Tubing 

2m 

Übergang, Bottom-Packer 

30 m 2 3/8 11 EU Tubing 

Bei den Versuchen, die Garnitur nach Testende freizuziehen, wurde der untere Übergang 

von Packerkörper zum Tubing aus dem Top-Packergehäuse herausgerissen. Als 

Fisch verblieben im Bohrloch 192 m 27/8"EU Tubing, der Bottom-Packer und 30 m 

2 3/8"EU Tubing, Kopf Fisch damit bei ca. 1120 m. Mit einem aus einem Stück 5 1/2" 

Seilkerngestänge hergestellten Fangwerkzeug konnte der Fisch bis 1315.4 m überwaschen 

werden. Dann traten hohe Drehmomente und Überlast beim Anfahren auf. 

Nach Ausbau der Fanggarnitur zeigte sich, dass die 2 7/8"EU Tubinge und der Übergang 

auf den unteren Packer gefischt worden waren. Auch hier war der Übergang aus 

dem Packerkörper ausgerissen worden. Weiterhin im Loch verblieben der untere 

Packer und die 2 3/8"EU Tubinge, Kopf Fisch damit bei 1310.9 m. 

Beim erneuten Einbau der Fanggarnitur musste ab 1120 m nachgebohrt werden, ab 

1131 m war kein Fortschritt mehr zu erzielen. Daraufhin wurde das Kernrohr eingebaut 

und mit erheblichem Widerstand von 1104 m bis 1310.9 m nachgebohrt, mehrfach 

wurde das Innenrohr voll Nachfall gezogen.

NAGRA NTB 94-09 - 90- 

Ein Overshot wurde als nächstes Fangwerkzeug eingebaut. Damit bohrte man 

zunächst ab 1120 m nach und schob dann ab 1310.9 m den Fisch vor sich her, bis 

dieser auf Sohle aufstand und von 1354.2 m bis 1357.2 m überwaschen wurde. Der 

Pumpendruckanstieg zeigte, dass der Packer mit dem Overshot verbunden war. 

Dieser Fangversuch brachte den restlichen Fisch zutage. 

Auch während der Fangarbeiten musste die Bohrspülung laufend behandelt werden, 

da die Zuflüsse ständig die Fliesswerte reduzierten und das Gewicht verringerten. 

6.11.3 Fangarbeit 3 1/2" Gestänge 

Die Fangarbeiten auf den durchgefallenen 3 1/2 11 

GWSK Bohrstrang ist im folgenden in 

Stichworten kurz aufgelistet: 

• An den Bohrstrang, der ca. 230 m weit bis 1388.5 m gefallen war, konnte gesund 

verbunden werden 

• Zugversuche bis 40 t ohne Erfolg, Bruch eines Gestängeverbinders bei ca. 50 m 

• Einbau Rohrkrebs (Bowen L&L), rutscht durch, Ausbau 

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), Zugversuche ohne Erfolg, links abgeschraubt, 

als Fisch verbleiben Krone, Übergang und Kernrohrstabi = 0.62 m im Bohrloch 

• Einbau 1. Stirnfräser (0 104 mm) Fräsen des Fisches in 5.75 h 

• anschliessend Erweitern des Bohrlochs mit Fräser auf 104 mm 

• bei 1436.7 m schlagartig hohe Drehmomente, Gewindezapfenbruch in der 25. 

Stange bei ca. 220 m 

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), Fangpunkt ca. 20 m tiefer als Bruchteufe (d.h. 

der Strang ist nach dem Bruch durchgefallen; das Bohrloch war in diesem 

Bereich stark ausgekesselt) 

• Zugversuche bis 40 t ohne Erfolg, bei 50 t Gewindezapfenbruch bei ca. 650 m 

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), über den Fisch gespült mit 80 bar und 800 I/min, 

Zugversuche bis 40 t ohne Erfolg 

• Versuche, durch Linksdrehen den Fisch zu verkürzen, o. E., Ausbau Rohrkrebs 

• Gestänge bei 1452.0 m mit Wireline-Cutter abgeschossen 

• Einbau Rohrkrebs (Bowen FC), Zugversuche 15 - 40 t, nach 45 min. am 

Schusspunkt abgerissen, als Fisch im Bohrloch verblieben: Fräser, Übergang, 

Stabilisator und Gestängerest = 2.44 m 

• Einbau 2. Stirnfräser (0 104 mm), Fräsen bis 1453.3 m, kein Fortschritt mehr, 

Ausbau 


Ausbau 


Ausbau 

• Einbau 5. Stirnfräser (0 104 mm), Fräsen bis 1454.4 m (= Unterkante Fisch) 

Mit diesem Fräser wurde anschliessend das Bohrloch erweitert.

- 91 - NAGRA NTB 94-09 

6.12 Wartung und Reparatur 

Bedingt durch die lange Einsatzzeit und die hohe Belastung der Anlage hinsichtlich 

Drehmomenten, Hakenlasten und häufigen Ein- und Ausbauten erhöhten sich die 

Reparaturarbeiten gegen Ende der Bohrung. 

Von den 263.5 h Wartungs- und Reparaturzeit wurden allein 172.75 h für sechs 

umfangreichere Reparaturen benötigt (Tabelle 25). Alle anderen Arbeiten konnten 

kurzfristig erledigt werden. Folgenschwer war allerdings der Bruch eines Hydraulikzylinders 

der Abfangvorrichtung, der die obengenannten Fangarbeiten zur Folge hatte. 

Tabelle 25: 

Reparaturen SB1 

Hebewerkskupplung 23. - 25.01 1991 63 h 

Kraftd rehkopf 10. - 11.06.1991 41 h 

Hydraulikaggregat 28. - 29.09.1991 31.25 h 

Hydrauliksteuerblock 14.11.1991 14.75 h 

Kupplungszylinder 28. - 29.01.1992 14.75 h 

Getriebelager 30.01.1992 8 h 


Die Bohrung zeigt bis ca. 260 m eine Neigung von max. 1 ° aus der Vertikalen, baut 

nachfolgend kontinuierlich Neigung in west- südwestliche Richtung auf und erreicht bei 

1127 m das erste Neigungsmaximum mit 9.2°. 

Mit Durchteufen der kalkigen Formationen verringert sich die Neigung unter leichtem 

Abdrehen der Bohrung in südwestliche Richtung bis auf 7.2°, um in der komplexen 

Flyschzone einen weiteren Anstieg auf maximal 9.4° zu erfahren. 

Auf Endteufe weicht die Bohrung um 156.7 m nach Azimut 244° vom Bohrungsansatzpunkt 

ab. Die Vertikalteufe beträgt 1660.4 m. 

Der Bohrlochverlauf ist in den Beilagen 6.18 und 6.19 grafisch und tabellarisch dargestellt. 


Gut ein Drittel der benötigten Gesamtzeit der Bohrung wurde für die wissenschaftlichen 

Untersuchungen benötigt. 

Mit zunehmender Teufe hat jedoch der Anteil für das Kernen überproportional zugenommen, 

da erheblich mehr Zeit für das Kernziehen benötigt wurde, insbesondere 

durch vermehrt auftretende Kernklemmer. Bemerkenswert ist der doch relative grosse 

Zeitanteil von ca. 10 0 /0 der gesamten Bohrzeit, der durch den Arbeitsunterbruch über 

Weihnachten sowie den Stillstand beim Einbau des Langzeitbeobachtungssystems 

bedingt ist. 

In Beilage 6.20 ist eine grafische Darstellung der Zeitaufteilung beigefügt.

NAGRA NTB 94-09 - 92-

- 93- NAGRA NTB 94-09 



Das Erreichen der geplanten Untersuchungsziele für diese Bohrung stellte an die 

Bohrtechnik trotz der geringen Tiefe hohe Anforderungen. Zum einen wurden eingeschaltete 

Lockergesteinslagen bis ca. 450 m prognostiziert, zum anderen wurde vollständiger 

Kerngewinn gefordert. Insbesondere galt dies gerade für die Lockergesteinslagen, 

sowie in der Moräne und der Rutschmasse von Altzellen. 

Die Bohrarbeiten für die Sondierbohrung SB6 wurden am 2. September 1991 begonnen. 

Nach anfänglich erheblichen Schwierigkeiten in den unverfestigten Moränen- und 

Schuttlagen konnte die Bohrung erfolgreich bis auf 430.6 m Endteufe vorgetrieben 

werden. 

Zur Optimierung der Kerngewinne und -qualität wurden fast ausschliesslich Kernmärsche 

von maximal 1.2 - 1.6 m Länge gebohrt. Dies bedeutete zwar einen zeitlichen 

Mehraufwand, der jedoch durch die verbesserten Kerngewinne gerechtfertigt war. 

Die Bohrung wurde mit einem Kernrohr am Im-Loch-Hammer begonnen, da dieses 

Verfahren im Lockergestein den besten Kerngewinn erwarten lässt. Die durch 

Wasserzuflüsse bedingten Schwierigkeiten führten zu mehreren Wechseln des Kernsystems, 

bis dann ab 73.7 m im Seilkernverfahren weitergebohrt wurde. 

Im Gegensatz zu den anderen Sondierbohrungen am Wellenberg wurde diese 

Bohrung vor Erreichen der geplanten Endteufe beendet, da das geowissenschaftliche 

Ziel erreicht war. 

Das Ende der Bohraktivitäten und insbesondere der definitive Entscheid über den 

Endausbau der Bohrung erfolgten dadurch sehr kurzfristig. 

7.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen 

Die Sondierbohrung SB6 sollte die Lockergesteinsfüllung des Engelberger Tals bis auf 

den anstehenden Fels erkunden. U.a. sollte durch Pollenanalysen in den einzelnen 

Lockergesteinslagen die zeitliche Entstehung der Talfüllung ermittelt werden. Ihr 

Bohrstandort wurde daher erst anhand von Auswertungen der Refraktionsseismik 

festgelegt. 

Das erwartete geologische Profil ist in Tabelle 26 aufgelistet. 

Tabelle 26: 

bis 


Formation 

20 m Moräne 


450 m Valanginien-Mergel, verrutscht oder versackt, mit Quartäreinschaltungen 

500 m Quintner Kalk

NAGRA NTB 94-09 - 94- 

Als Verrohrungsabschnitte wurden daher Top Mergel für die 9 5/8" Verrohrung, so tief 

wie möglich im verrutschten Mergel für die 1" Verrohrung und als Reserve die 

5" Verrohrung im Top Quintnerkalk geplant. 

Angetroffen wurde in Tabelle 27 und Beilage 7.1 beschriebene geologische Profil. 

Tabelle 27: 

bis 


Formation 

39.2 m Moräne 

67.6 m Hangschutt 


430.6 m anstehender Valanginien-Mergel 

Die 95/8" Verrohrung wurde aus technischen Gründen bei 166.4 m abgesetzt, da 

während der Bohrarbeiten eine Überarbeitung der seismischen Daten zeigte, dass die 

Basis Rutschmasse bis 400 m Tiefe reichen könne, ein Absetzen im Top Mergel war 

damit nicht mehr zu erreichen. 

Nachdem ab 266.8 m Valanginien-Mergel erbohrt wurde, der bis 430.6 m keine Anzeichen 

aufwies, dass es sich dabei um verrutschte oder versackte Mergelpakete 

handelt, war das Ziel der Bohrung erreicht, die Lockergesteinsfüllung zu durchbohren. 

Ein weiteres Vertiefen war daher nicht mehr erforderlich. 

Der Einbau der 7" Verrohrung erfolgte lediglich bis 332.1 m, um den letzten Bohrlochabschnitt 

für eine Langzeitbeobachtung unverrohrt stehen zu lassen. Ende Juni 

1993 wurde ein Kunststoff-Doppelpackersystem für hydrochemische Wasserprobennahmen 

eingebaut.

- 95- NAGRA NTB 94-09 



Tabelle 28: Bohrungsdaten SB6 

Koordinaten 


Bohranlage 

erster Bohrtag 

Endteufe erreicht 

Beginn Abbau Bohrgerät 


Vertikalteufe 


nach Azimut 

Verrohrung 

13 3/8" Schutzrohrtour 

9 5/8" Standrohr 

T' Verrohrung 

671 608 

191 976 

628.2 m 

Wirth B3A 

02.09.1991 

10.12.1991 

15.01.1992 

430.6 m 

430.2 m 

16.0 m 

307 0 

bis 15.0 m 

bis 166.4 m 

bis 332.1 m 

Das Bohrlochbild ist in Beilage 7.1 mit seinen wesentlichen Daten gezeigt. 


Der Ablauf der Bohrarbeiten ist im Zeit-Teufendiagramm in Beilage 7.1 grafisch dargestellt. 


02.09.1991 - 17.09.1991 Kernbohrung 146/122 mm , 2.7 -73.5 m, Einbau der 

230 mm und 160 mm Hilfsverrohrung, Nachbohrarbeiten, 

Tiefersetzen, Aus- und Wiedereinbau der Hilfsverrohrungen, 

etc. 

(07.09.1991 - 09.09.1991 Unterbruch aufgrund Lärmschutz (Schlaggeräusche des 

Im-Loch-Hammers) am Wochenende 

11.09.1991 Aufbau Schallschutzwand) 

17.09.1991 - 18.09.1991 Fangarbeit auf gebrochenen Kernrohrkopf 


29.09.1991 Fluid-Logging, Kaliberlog 

29.09.1991 - 06.10.1991 Hydraulischer Test RM1, RM2, RM3, RM4

NAGRA NTB 94-09 - 96 - 


06.10.1991 - 07.10.1991 Geophysikalische Messungen, CAL, OLL, GR, SP, MSFL, 

LOT, CNT, SOT-AS, FMS 

07.10.1991 - 09.10.1991 Ausbau 190 mm Hilfsverrohrung, Roundtrips, Spülüngsarbeiten, 

Geophysikalische Messungen o.E., Ausbau 

230 mm Hilfsverrohrung, Roundtrip 

10.10.1991 Erweiterung auf 17 1/2" bis 10.9 m 

10.10.1991 - 12.10.1991 Einbau 13 3/8" Rohre und Zementation in mehreren 

Etappen 

12.10.1991 - 17.10.1991 Erweiterung auf 121/4" bis 166.7 m 

17.10.1991 - 18.10.1991 Einbau 95/8" Rohre und Zementation 


20.10.1991 - 21.10.1991 Aufbohren Rohrschuh, Einbau TI Hilfsverrohrung 



23.10.1991 Preventermontage 


30.10.1991 - 08.11.1991 Hydraulischer Test RM5, RM6, RM7, RM8 

08.11.1991 

Roundtrip 

09.11.1991 - 16.11.1991 

16.11.1991 - 25.11.1991 

25.11.1991 - 10.12.1991 

10.12.1991 - 16.12.1991 

16.12.1991 - 17.12.1991 





Geophysikalische Messungen, HOLL, SP, NGS, MSFL, 

CAL, GR, SOT-AS, LOT, CNT, FMS, VSP 

17.12.1991 - 18.12.1991 

18.12.1991 - 19.12.1991 

19.12.1991 

20.12.1991 - 06.01.1992 

06.01.1992 

Roundtrip mit Spülungsaustausch 

Fluid-Logging 

Roundtrip 

Wei hnachtsu nterbruch 



10.01.1992 - 11.01.1992 Einbau 7" Rohre und Zementation 


13.01.1992 - 14.01.1992 Aufbohren Rohrschuh, Roundtrip mit Klarspülen der 

Bohrung 

14.01.1992 

15.01.1992 

Kaliberlog 

Einbau Grundfos-Pumpe, Spiegel absenken, Ausbau 

Pumpe 

15.01.1992 

Beginn Abbau

- 97- NAGRA NTB 94-09 



7.5.1.1 Kernen 

Die Bohrarbeiten wurden am 2. September 1991 mit einem Kernrohr und druckluftbetriebenem 

Im-Loch-Hammer begonnen. Bei diesem Verfahren muss ständig eine 

Verrohrung zur Stabilisierung des Bohrloches nachgeführt werden, da eine Bohrspülung 

mit Stützwirkung auf die Bohrlochwand fehlt. Die übliche Vorgehensweise, 

abwechselnd Kernen und Hilfsverrohrung nachziehen, wurde durch einzelne Blöcke 

behindert, sodass die Hilfsverrohrung nicht kontinuierlich nachgeführt werden konnte. 

Mehrfach wurde der Einbau von Meisselgarnituren und zum Teil Ziehen der 190 mm 

und 229 mm Hilfsverrohrungen erforderlich, um diese Blöcke dann mit Rollenmeisseln 

aufzubohren. Dazu musste jeweils die Bohrung wieder mit Spülung gefüllt und nachher 

zum Kernen wieder ausgeblasen werden. 

In dem aus Gehängeschutt, Moränen und Seebodenablagerungen bestehenden 

Lockermaterial traten durch diese wechselnden Bohrlochbedingungen erhebliche 

Probleme mit Nachfall auf, verstärkt durch deutliche Wasserzuflüsse. Dies führte dazu, 

dass man ab 31.1 m (KM 23) versuchte, mit Seilkernrohr weiterzuarbeiten, eingesetzt 

wurde der Typ SK6L. Hohe Kernverluste machten jedoch den erneuten Versuch des 

Hammer-Kernens ab 32.2 m (KM 25) notwendig. Aufgrund des instabilen Bohrlochs, 

nur Nachfall im Kernrohr, musste ab 39.0 m (KM 29) dann doch mit Seilkernrohr 

weitergearbeitet werden. 

Weiterhin starke Schwierigkeiten durch Nachfall und Spülungsverluste, aber auch 

Wasserzulauf, sowie schlechte Kerngewinne erforderten bei 52.4 m (KM 39) Sanierungsmassnahmen, 

d.h. das Tiefersetzen der Hilfsverrohrungen. 

Erst nach mehreren Versuchen - letztendlich durch Erweitern des Bohrlochs mit einem 

12 1/4" (311 mm) Hole-Opener bis 25 m - konnten die 229 mm Hilfsverrohrung von 

14.9 bis 24.0 m und die 190 mm Hilfsverrohrung von 35.0 m bis 52.0 m zur Sicherung 

des Bohrlochs tiefer eingebaut werden. 

Erneut wurde mit Einfachkernrohr und Im-Loch-Hammer weitergekernt, da hiermit der 

Kerngewinn deutlich besser als mit Seilkernrohr war. Bei 63.2 m (KM 47) wurde jedoch 

aus technischen Gründen wieder auf das Seilkernrohr umgestellt, denn das ständig 

zufliessende Wasser erzeugte in dieser Teufe einen so hohen hydrostatischen 

Gegendruck, dass der Hammer nicht mehr genügend Leistung entwickelte. Nachdem 

die 190 mm Hilfsverrohrung bis auf 63.0 m nachgedreht worden war und damit durch 

den Gehängeschutt bis in den Top Rutschmasse reichte, führten zu hohe Kernverluste 

beim Seilkernen dazu, dass ab 71.6 m trotzdem erneut versucht wurde, mit dem 

Hammer weiterzukernen. Dabei trat nach dem zweiten Kernmarsch bei 73.5 m (KM 

56) ein Bruch im Übergang vom Hammer zum Kernrohr auf und das Kernrohr verblieb 

im Bohrloch. 

Erst mit dem 5. Fangversuch konnte das Kernrohr geborgen werden, 0.2 m Teufe 

waren bei Fangversuchen mit Überwaschrohren zusätzlich erbohrt worden.

NAGRA NTB 94-09 - 98- 

Der erneute Versuch, mit Hammer weiterzukernen, schlug fehl, und es wurde ab 

73.7 m endgültig auf Seilkernen umgestellt. Mit Kurzkernmärschen konnte dann doch 

ein weitgehend vollständiger Kerngewinn bis 166.7 m (KM 166) erreicht werden, da die 

Rutschmasse mit zunehmender Teufe besser konsolidiert und standfester wurde. 

Dann wurde für das Absetzen der 9 5/8" Verrohrung gestoppt. 

Nach zwei Temperatur-Leitfähigkeit-Logs und einem Kaliberlog folgten Hydrotests 

(RM1 - RM4). Vor den geophysikalischen Logs wurde noch das Bohrloch bis Sohle 

befahren. 

7.5.1.2 Erweitern 171/2 11 und 12 1/4 11 ; 133/8 11 und 95/8 11 Verrohrung 

Nach dem geophysikalischen Logging von 63 m bis Sohle baute man die 190 mm 

Hilfsverrohrung aus und erweiterte das Bohrloch von 24.0 m (Rohrschuh 229 mm 

Hilfsverrohrung) bis 83.0 m auf 7 7/8" mit Ro"enmeissel. Ziel dieser Arbeit war es, den 

Bereich von 24 m bis 63 m (vorheriger Rohrschuh 190 mm Hilfsverrohrung) ebenfalls 

geophysikalisch vermessen zu können. 

Da aber auch trotz mehrfachem Befahren und Nachbohren das Bohrloch ständig 

wieder kollabierte, konnte das Logging nicht durchgeführt werden. Bei den Nachbohraktivitäten 

zeigte sich, dass die 229 mm Hilfsverrohrung bereits hinterspült und 

auch der Bohrke"er immer mehr unterspült wurde. Nach dem Ausbau der 229 mm 

Hilfsverrohrung und vor dem Erweitern auf 12 1/4" waren daher Massnahmen zum 

Schutz gegen weiteres Unterspülen des Bohrke"ers notwendig. 

Nach Befahren/Erweitern mit 17 1/2 11 

Rollenmeissel bis 10.9 m erfolgte der Einbau 

einer 13 3/8" Verrohrung bis 15.0 m ohne Widerstand, die dann massiv aufstand und 

auch drehend nicht mehr tiefer einzubauen war. Die Rohre wurden durch einen 1.9 11 

Tubing, eingebaut hinter den 13 3/8" Rohren, in mehreren Etappen mit 8.5 m 3 

Zementbrühe zementiert. 

Erst dann konnte mit dem Erweitern auf 12 1/4" begonnen werden. Die Erweiterungsarbeiten 

wurden ebenfalls durch Nachfa" erschwert und erforderten mehrere Roundtrips, 

bis mit dem Einbau der 9 5/8" Verrohrung begonnen werden konnte. Die Rohre 

wurden bei 166.4 m mit 7.5 m 3 Zementbrühe zementiert. Nach Zementerhärtung und 

Aufbohren des Rohrschuhbereichs mit 8 1/2" Rollenmeissel erfolgte der Einbau der 7 11 

Hilfsverrohrung bis 166.7 m und die Vorbereitungen für die Preventermontage. 

7.5.2 Bohrlochabschnitt 166.7 - 430.6 m 

7.5.2.1 Kernen 146 mm 

Die Bohrarbeiten wurden mit dem SK6L-Kernrohr wieder aufgenommen und mit Kurzkernmärschen 

weitergeführt. Kernqualität und Kerngewinn wurden mit zunehmender 

Teufe gut bzw. vollständig. Für die Montage des Preventers wurde bei 180.0 m (KM 

191) kurz unterbrochen. 

Bei 257.6 m (KM 297) fand ein 8-tägiger Unterbruch für Hydrotests (RM5 - RM8) statt. 

Ein Roundtrip mit 5 5/8" Rollenmeissel, mit dem das Bohrloch von 216 m bis Sohle

- 99- NAGRA NTB 94-09 

nachgeräumt wurde, erfolgte vor dem Wiedereinbau der Kerngarnitur. Bei Kernmarschlängen 

von 1.2 - 1.6 m Länge konnten vollständiger Kerngewinn und gute 

Kernqualität erreicht werden. Ein Unterbruch für Hydrotests (VM1, VM2) dauerte 10 

Tage ab dem 16. November 1992 bei 316.8 m (KM 361). 

Die Absetzteufe für die TI Verrohrung war inzwischen bei ca. 430 m vorgesehen. 

Daher kernte man nach Abschluss der Testarbeiten weiter bis 430.6 m (KM 443). In 

dieser Teufe lief dann das vorgesehene Test- (VM3, VM4) und Messprogramm ab. 

Zusätzlich erfolgte jedoch auch noch eine VSP-Messung, um für das weitere Vorgehen 

Entscheidungsgrundlagen zu erhalten. 

Ein Roundtrip mit Spülungsaustausch für das Fluid Logging und das Fluid Logging 

selbst folgten. Während des Fluid-Loggings wurde an hand der VSP-Auswertung 

beschlossen, die Bohrung nicht weiter zu vertiefen, d.h. die 430.6 m stellten die 

Endteufe dar. Das Ziel der Bohrung, die Lockergesteinsfüllung des Engelberger Tals 

zu durchteufen, war bereits erfüllt. Für eine Langzeitbeobachtung sollte das Bohrloch 

mit einem 3-Zonen-Zementpackersystem komplettiert werden. 

Am 19. Dezember 1991 waren die Messarbeiten beendet. Nach dem Einzirkulieren 

von Spülung legte man die Bohrung für die Weihnachts- und Neujahrszeit still, das 

Bohrloch wurde mit Preventer und Kellyhahn eingeschlossen. 

7.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 7" Verrohrung 

Am 6. Januar 1992 wurden die Arbeiten mit dem Ausbau der 7" Hilfsverrohrung wieder 

aufgenommen, und es begannen die Erweiterungsarbeiten auf 8 1/2" Durchmesser mit 

einem Rollenmeissel. Der grössere Durchmesser gegenüber dem 146 mm Kernbohrloch 

sollte die Einbaubedingungen für das Zementpackersystem verbessern. 

Noch während der Erweiterungsarbeiten wurde als alternativer Ausbau vorgeschlagen: 

• nur bis ca. 330 m zu erweitern, bis dahin verrohren und die unteren 100 mohne 

weitere Einbauten als offenes Bohrloch bestehen lassen. 

Zeitweilig mussten daher beide Ausbauvarianten vorbereitet werden, um den kontinuierlichen 

Ablauf der Arbeiten sicherstellen zu können, bis der Entscheid zugunsten der 

zweiten Variante fiel. 

Bei 333.8 m stoppte man folglich das Erweitern und baute die 7" Verrohrung bis 

332.1 m ein. Nach der Zementation wurde der Rohrschuh mit einem 6" Rollenmeissel 

aufgebohrt und anschliessend das Bohrloch mit einem 5 7/8" Rollenmeissel bis zur 

Sohle befahren und mit getracertem Wasser klargespült. 

Als letzte Aktivitäten erfolgten noch ein Kaliberlog im Open hole- Bereich und der 

Einbau einer Grundfos-Pumpe bis 153 m, mit der der Wasserspiegel ca. 115 m abgesenkt 

wurde. 

Am 15. Januar 1992 wurde nach Ausbau der Pumpe die Bohranlage für den Abbau 

freigegeben und innerhalb einer Woche abtransportiert.

NAGRA NTB 94-09 - 100- 


7.6.1 133/8" Rohrtour 

Die 13 3/8" Rohrtour war als mögliche Reserve zur Sicherung des obersten Bohrlochabschnitts 

eingeplant gewesen. Ihr Einbau bis 15.0 m wurde erforderlich, da das 

weitere Unterspülen des Bohrkellers beim Erweitern auf 12 1/4" für den 95/8" Rohreinbau 

verhindert werden musste. 

Zwei Rohre wurden ohne weiteres Zubehör eingebaut, unterhalb des Rohrschuhbereichs 

eine dicke Bentonitspülung einzirkuliert und dann über Zementierlanzen im 

Ringraum zementiert. Die Zementation erfolgte in 6 Schritten, da das erforderliche 

Zementvolumen unbekannt war. Statt des theoretischen Volumens (17 1/2" Bohrloch 

zu 13 3/8 11 

Rohren) von ca. 970 I wurden ca. 8.7 m 3 benötigt, bis der Zement bis 

zutage zu stehen kam. Es wurde anfangs PCHS-Sulfacem Zement, später normaler 

Bauzement verwendet, angemischt jeweils auf ein Brühegewicht von 1.80 kgll. 

Die Verrohrung wurde nach der Zementerhärtung auf Kellersohlenniveau geschnitten. 

Ein Zementaufbohren war nicht erforderlich, da aus dem Ringraum kein Zement ins 

Bohrloch gelaufen war. 

Eine Rohrliste und Zementationsbericht wurden nicht erstellt. 

7.6.2 95/8" Standrohr 

Das 9 5/8 11 

Standrohr wurde bei 166.4 m mit Rohrschuh und Collar eingebaut. Auf den 

Einsatz von Zentralizern musste verzichtet werden, da die Bohrlochstabilität zu gering 

war. Die Zementation erfolgte mit 7.5 m 3 Zementbrühe (SG 1.84 kg/l) mit Vor- und 

Nachstopfen. Obwohl mit gut 40 % Überschuss zementiert wurde, trat nur eine Mischzone 

zutage. Der Rohrschuhbereich wurde ab 152 m mit 8 1/2 11 

RM aufgebohrt. 

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 7.2 und 7.3 enthalten. 

7.6.3 7" Verrohrung 

Die 7" Verrohrung wurde zentriert und, mit Rohrschuh und Anschlag bestückt, ohne 

Schwierigkeiten bis 332.1 m eingebaut. Die ersten vier Verbindungen waren nach dem 

Verschrauben zusätzlich verschweisst worden. 

Die Zementation erfolgte als Zweistopfenzementation mit 6 m 3 PCHS-Sulfacem 

Zementbrühe, die im Premixtank vorgemischt wurde. Nach Verpumpen von 1.5 m 3 

Wasserspacer, der Zementbrühe und 6.6 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen wurde 

der Anschlag passend erreicht. Es traten ca. 0.5 m 3 Zementbrühe als Überschuss 

zutage. 

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 7.4 und 7.5 enthalten.

- 101 - NAGRA NTB 94-09 

7.7 Preventeranlage, Bohrlochverflanschung 

Nach Einbau der 9 5/8" Verrohrung wurde auf die eingebaute 7" Hilfsverrohrung eine 

Preventeranlage aufgebaut. Sie bestand aus einem 7 1/16" x 3000 psi Ringpreventer 

mit Manifold, Separator und Fackel. 

Mit einem Blindflansch auf dem 1" Bodenflansch wurde das Bohrloch nach Bohrungsende 

verschlossen, ein Hahn und ein Manometer waren in die Gewindeanschlüsse 

montiert worden. 

Anstelle des Blindflansches wurde später ein Flanschdeckel aufgesetzt, in dem die 

Doppelpackergarnitur aus Kunststoff abgehängt ist. 



Die Bohrung wurde mit einer leichten 2-fach getracerten Tonsüsswasserspülung abgeteuft, 

die durch einen Spülungsservice ständig kontrolliert und konditioniert wurde. In 

den Bereichen der Hammerbohrstrecken wurde Druckluft beim Kernen als Spülung 

verwendet, zum Nachbohren / Erweitern jeweils wieder Tonsüsswasser-Spülung. 

Zu Schwierigkeiten führten Wasserzuflüsse vor Einbau der 9 5/8" Verrohrung, die eine 

ständige Verdünnung und Verschlechterung der rheologischen Parameter zur Folge 

hatten. Bis zur Preventermontage erfolgte der Spülungsrücklauf in den Bohrkeller, aus 

dem eine Tauchpumpe die Spülung zum Schüttelsieb förderte, danach über eine 

normale Auslaufrinne. Zur Feststoffkontrolle war zusätzlich eine Desandereinheit auf 

der Tankanlage installiert. 

In Beilage 7.6 sind die Spülungsparameter und der Materialverbrauch aufgelistet. 


Die alte Spülung wurde mit Saugwagen auf den Platz der Sondierbohrung SB1 beziehungsweise 

SB2 gebracht und dort entsorgt. 


Von den 430.6 m Teufe ist bis auf eine Strecke von 2.9 m (2.7 m Bohrkeller, 0.2 m bei 

Fangarbeit) alles gekernt worden. Der durchschnittliche Kerngewinn liegt bei 92.5 0/0 

über die Kernstrecke, bei 91.8 % für die gesamte Bohrung. Alle Kernmärsche mit ihren 

Daten sind in Beilage 7.7 tabellarisch aufgeführt, eine grafische Darstellung der Parameter 

ist in Beilage 7.8. enthalten. Alle eingesetzten Werkzeuge sind in Beilage 7.9 

chronologisch aufgelistet.

NAGRA NTB 94-09 - 102 - 


Eingesetzt wurden für das Hammerbohren Warzenkronen mit Bohrdurchmessern von 

146 mm und 122 mm. Die Seilkernarbeiten erfolgten mit Hartmetall-Stiftkronen 

(WIDIA) und oberflächengesetzten Diamantkronen mit 146 mm Durchmesser. 

Zum Kernen wurden die Hartmetall-Hammerkronen auf 49.4 m Kernstrecke eingesetzt. 

Auf 204.4 m konnte mit Hartmetall-Stiftkronen gearbeitet werden, auf 173.9 m wurden 

oberflächen besetzte Diamantkronen verwendet (Tabelle 29). 

Tabelle 29: 


Grösse Serien- Typ Sohr- Sohr- Fort- Kern- mittlere Kernnummer 

strecke zeit schritt gewinn Kern- marsch 


länge 

mm m h m/h % m 

146 71460000 HM 3,5 2 1,8 54,3 1,2 3 

122 ohne HM 45,9 20,3 2,3 96,9 1,4 34 

146 60783067 WIDIA 21,4 14,4 1,5 57,2 1,1 19 

146 60783068 WIDIA 104,8 97,4 1,1 91.9 0,8 132 

146 607836070 WIDIA 92,6 89,6 1,0 93,8 0,7 132 

146 8805023 SV 154,7 256,5 0,6 97,5 1,4 114 

146 9109404 SV 3,3 5,1 0,7 71,2 0,6 6 

146 ohne SV 1,5 1,9 0,8 30,7 0,5 3 

TOTAL 427.7 487.2 0.9 92.5 1.0 443 


Für das Nachbohren und Erweitern der Kernstrecken waren verschiedene Rollenmeissei 

im Einsatz, die Durchmesser waren 55/8", 6", 63/4", 77/8", 8 1/2", und 

17 1/2", sowie ein 12 1/4" Hole-Opener. Eine Benennung von charakteristischen Bohrparametern 

ist aufgrund der kurzen Einsätze nicht sinnvoll. 


Die Bohrung dreht gleichmässig aus anfangs westlicher Richtung nach Nordwesten 

ab. Nach einem Neigungsanstieg auf 2.7 0 

bis ca. 100 m schwankt die gemessene 

Neigung (Messgenauigkeit infolge Bohrlochwandausbrüchen) zwischen 2.4 und 3.2 0 , 

um ab ca. 320 m auf 1.3 0 

abzunehmen. Auf Endteufe beträgt die Gesamtabweichung 

vom Ansatzpunkt 16.0 m nach Azimut 307.6 0 

(extrapoliert ab letztem Messpunkt bei 

420 m). In Beilage 7.10 ist der Bohrlochverlauf grafisch dargestellt, Beilage 7.11 

enthällt die tabellarische Darstellung.

- 103- NAGRA NTB 94-09 


Die benötigte Zeit für Verrohrung, Zementation und Zementerhärtung hat bei dieser 

Bohrung einen höheren Anteil als bei den bisherigen WLB-Bohrungen. Zum einen 

erforderte der Ein- und Ausbau der Hilfsverrohrungen beim Hammerbohren grossen 

Aufwand. Zum anderen hatte nach dem Einbau der 13 3/8 11 

Rohre deren Zementation 

in mehreren Etappen erhebliche Wartezeiten zur Folge. Die Stillstandszeit ist zusammengesetzt 

aus der Zeit für den Weihnachtsunterbruch und eineinhalb Tagen 

Betriebsruhe am 7. und 8. September 1991 aus Lärmschutzgründen. Ein Diagramm in 

Beilage 7.12 zeigt die Zeitanteile im Überblick.

NAGRA NTB 94-09 - 104 -

- 105 - NAGRA NTB 94-09 



Auch für diese Bohrung musste aufgrund der grossen Unsicherheiten in der geologischen 

Prognose damit gerechnet werden, dass die Endteufe möglicherweise die Zielteufe 

von 1600 m deutlich überschreiten könnte. 

Mit der am 26. Januar 1993 erreichten Endtiefe von 1870.4 m ist die Sondierbohrung 

SB2 die tiefste Bohrung im Standortgebiet Wellenberg. Am 5. März 1993 wurden mit 

dem erfolgreichen Einbau des Multipackersystems die bohrtechnischen Arbeiten 

abgeschlossen, und die Bohranlage konnte zum Abbau freigegeben werden. 

Die gesamte Bohrung war nach 346 Tagen abgeschlossen und blieb damit noch 

knapp innerhalb der geplanten Zeitdauer, obwohl für die 9 5/8" Nachzementation und 

die Schwierigkeiten mit der TI Hilfsverrohrung rund 28 ausserplanmässige Tage benötigt 

wurden und über Weihnachten eine 14-tägige Betriebsruhe eingeschaltet war. 

Die eigentlichen Kernbohrarbeiten wurden mit hervorragender Kernqualität bei praktisch 

vollständigem Kerngewinn ausgeführt. 

Als weitere Besonderheit gegenüber den bisherigen Bohrungen sind die Bohrlocherweiterungen 

für den Einbau der 9 5/8" und der 7" Verrohrung mit Spezialwerkzeugen 

ausgeführt worden. 

8.2 Geologisches Profil und Verrohrungsteufen 

Die Sondierbohrung SB2 sollte den strukturellen Aufbau der Drusbergdecke im Norden 

des Endlagerbereiches erkunden und die lithostratigrafische Identifizierung des auch 

hier in der Seismik vorhandenen "Basisreflektors" ermöglichen. 

Das erwartete geologische Profil ist in Tabelle 30 genannt. 

Tabelle 30: 


bis I Formation 

60 m Lockergestein 

200 m Kieselkalk 

230 m Mergel der Kieselkalkbasis 

270 m I Valanginienkalk 

470 m i Valanginien-Mergel 

1100 m Kalke der Drusbergdecke (vermutlich liegende Synklinalstruktur mit der 

I Abfolge Val.-Kalk, Kieselkalk-Komplex, Val.-Kalk) 

1300 m I Valanginien-Mergel (ev. auch ultrahelvetischer Flysch) 

1450 m Nordhelvetischer Flysch (Sandstein-Dachschiefer-Komplex)

NAGRA NTB 94-09 - 106 - 

Das vorgesehene Bohrungsschema ist in Tabelle 31 genannt. 

Tabelle 31: 



70 m 17 1/2" 133/8" 

300m 12 1/4" 95/8" 

1120 m 81/2" 7" 

1450 m 61/4" -- 

Die 13 3/8" Verrohrung sollte im Top Kieselkalk, die 9 5/8" Verrohrung im Top der 

Valanginien-Mergel abgesetzt werden. Je nach Standfestigkeit des Bohrlochs sollte die 

7" Verrohrung so tief wie möglich (wieder in Valanginien-Mergeln) eingebaut werden, 

um die Endteufe möglichst mit 6 1/4" erbohren zu können (Einsetztbarkeit spezieller 

geophysikalischer Mess-Sonden). Bei vorzeitigem Verrohren mit TI stand dann noch 

eine 5" Verrohrung als Reserve zur Verfügung. 

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 32 und Beilage 8.1 gezeigt. 

Tabelle 32: 


bis 

Formation 

18.7 m Quartärer Bachschutt 

448.4 m Oberer und Unterer Kieselkalk, Kieselkalkschiefer 

493.0 m Graue Mergelschiefer 

602.4 m Diphyoideskalk 


822.5 m Diphyoideskalk 

833.7 m Äquivalent der Gemsmättli-Schicht 



913.1 m Sichelkalk 








1410.2 m Äquivalent der Gemsmättli-Schicht 



Die 13 3/8" Verrohrung wurde daher bei 55.9 m abgesetzt, als feststand, dass sich die 

Bohrung nicht in einem verrutschten Block, sondern im anstehenden Fels befindet.

- 107- NAGRA NTB 94-09 

Obwohl der Kieselkalk deutlich mächtiger als erwartet war, konnte die 9 5/8" Verrohrung 

doch im Valanginien eingebaut werden - obwohl sich die Absetzteufe fast 

verdoppelt hatte -, da keine Bohrlochprobleme auftraten. 

Die 7" Verrohrung wurde bei 1151.2 m in den grauen Mergelschiefern des Valanginien 

aus sicherheitstechnischen Gründen abgesetzt, nachdem eine laut Seismik erheblich 

höher erwartete Störzone (Formationswechsel?) bisher ausgeblieben war, die noch 

durch die TI Verrohrung abgedeckt werden sollte. 

Der Einbau der 5" Verrohrung bei 1703.5 m wurde ebenfalls aus technischen Gründen 

und im Hinblick auf den Einbau des Langzeitbeobachtungssystems erforderlich. 


Die mögliche Endteufe in Verbindung mit den Erfahrungen aus der Sondierbohrung 

SB1 liessen es ratsam erscheinen, für diese Bohrung eine leistungsstärkere Bohranlage 

vom Typ Wirth 812 einzusetzen. Hinzu kam, dass aufgrund der notwendigen 

Revision der Bohranlage Wirth B8 von SB1 vor einem erneuten Einsatz einige Wochen 

zusätzliche Zeitverzögerung für den Beginn der Sondierbohrung SB2 entstanden 

wären. 

Es wurde daher nur das 80hrgerät selbst ausgetauscht, die gesamte Infrastruktur wie 

Spülungstanks, Spülpumpen, Container usw. konnte von der Bohrung SB1 übernommen 

werden. Zusätzlich ist die 812 mit einem Gestängemanipulator ausgerüstet, der 

den Ein- und Ausbau des Bohrgestänges erheblich erleichterte. 

Die folgende Tabelle 33 gibt eine Übersicht über die wesentlichen 8ohrungsdaten:


- 108- 

Tabelle 33: 


Koordinaten 


Bohranlage 

erster Soh rtag 

Endteufe erreicht am 

Freigabe für den Abbau 


Vertikalteufe 

Gesamtabweich u ng 

nach Azimut 

Verrohrungen 13 3/8 11 Standrohrtour 

9 5/8 11 Ankerrohrtour 

7 11 Rohrtour 

5 11 Rohrtour 

Verfüllung 

672245.45 

193580.60 

532.2 m 

Wirth B12 

25.03.1992 

26.01.1993 

05.03.1993 

1870.4 m 

1865.45 m 

116.0 m 

bis 55.9 m 

bis 575.2 m 

bis1151.2 m 

1008.2 bis 1703.5 m 

1739.1 m - ET 


In der chronologischen Auflistung der Sohrarbeiten sind alle wesentlichen Arbeitsschritte 

aufgeführt, nicht enthalten sind nur kurzfristige Unterbrechungen wie kleinere 


Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 8.1. 


18.03.1992 Antransport 

25.03.1992 - 31.03.1992 Kernbohrung 6 1/4 11 ,3.4 - 57.7 m 

31.03.1992 Geophysikalische Messungen, RES, Sonic, NN, GR, CAL 

31.03.1992 - 01.04.1992 Ausbau 7 11 Hilfsverrohrung 


04.04.1992 Einbau 13 3/8 11 Rohre und Zementation 


06.04.1992 - 07.04.1992 Aufbohren Rohrschuh, Erweiterung auf 12 1/4 11 bis 57.7 m 

07.04.1992 Verflanschungsarbeiten, Einbau 7 11 Hilfsverrohrung, 

Preventer Montage

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08.04.1992 - 13.04.1992 Kernbohrung 6 1/4 11 , 57.7 - 112.6 m 

13.04.1992 - 19.04.1992 Hydraulischer Test KK1 

19.04.1992 - 05.05.1992 Kernbohrung 6 1/4 11 , 112.6 - 358.2 m 

05.05.1992 - 09.05.1992 Hydraulischer Test KK2 

09.05.1992 - 23.05.1992 Kernbohrung 6 1/4", 358.2 - 577.0 m 

23.05.1992 - 28.05.1992 Hydraulischer Test VK1, VK2 

28.05.1992 - 29.05.1992 Roundtrip mit Spülungsaustausch 

29.05.1992 - 31.05.1992 Fluid-Logging, Flowmeter-Messung 


31.05.1992 - 01.06.1992 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, LOT, 

CNT, SOT-AS, NGS, FMS 

01.06.1992 Ausbau T' Hilfsverrohrung 

01.06.1992 - 12.06.1992 Erweiterung mit Masterdriller auf 8 1/2" bis 577.0 m 


23.06.1992 - 24.06.1992 Fangarbeit auf Meisselrolle 




29.06.1992 - 17.07.1992 Gas im Ringraum 9 5/8" x 133/8" Rohre, Sanierungsarbeiten 

für 9 5/8" Rohrzementation 

17.07.1992 - 20.07.1992 Ourchkernen Rohrschuh mit 6 1/4", Aufbohren Rohrschuh 

auf 8 1/2 11 

20.07.1992 - 21.07.1992 Einbau 7" Hilfsverrohrung, Preventermontage 


21.07.1992 - 28.07.1992 Kernbohrung 6 1/4", 577.0 - 707.9 m 

28.07.1992 - 10.08.1992 Sanierungsarbeiten 7" Hilfsverrohrung, dabei in Etappen 

Kernbohrung 6 1/4", 707.9 - 732.1 m 


11.08.1992 - 16.08.1992 Hydraulischer Test VK1, VK2 

16.08.1992 - 10.09.1992 Kernbohrung 6 1/4", 732.1 - 1151.5 m 

10.09.1992 - 15.09.1992 Hydraulischer Test KK3, VKK1 


16.09.1992 - 17.09.1992 Fluid-Logging, Kaliberlog 

17.09.1992 - 24.09.1992 Hydraulischer Test KK4, GMS1 


NAGRA NTß 94-09 - 110 - 

25.09.1992 - 26.09.1992 Geophysikalische Messungen, OLL, NGS, SP, MSFL, 

GR, LOT, CNT, SOT-AS, FMS, CAL 

26.09.1992 - 27.09.1992 Hyd rofrac-Tests 

27.09.1992 - 28.09.1992 Ausbau 7" Hilfsverrohrung 


29.09.1992 - 30.09.1992 FMS-Log, VSP-Messung 


09.10.1992 - 11.10.1992 Fangarbeit auf 6 1/4" Pilotmeissel 

11.10.1992 - 17.10.1992 Erweiterung auf 8 1/2" bis 1151 .5 m 


17.10.1992 - 19.10.1992 Roundtrip, Spülungsarbeiten 

19.10.1992 - 20.10.1992 Einbau TI Rohre und 2-Stufen Zementation 



23.10.1992 CET-Log 


23.10.1992 - 09.11.1992 Kernbohrung 6 1/4", 1151.5 - 1420.3 m 

09.11.1992 - 17.11.1992 Hydraulischer Test GMS2 

17.11.1992 - 13.12.1992 Kernbohrung 6 1/4", 1420.3 - 1703.5 m 

13.12.1992 - 18.12.1992 Hydraulischer Test VM3 

18.12.1992 - 19.12.1992 Roundtrip 

19.12.1992 - 20.12.1992 Geophysikalische Messungen, OLL, SP, GR, MSFL, LOT, 

PEF, CNT, SOT-AS, NGS, FMS, CAL 

20.12.1992 Gestängeeinbau bis 7" Rohrschuh 

21.12.1992 - 04.01.1993 Weihnachtsunterbruch 

04.01.1993 - 05.01.1993 Roundtrip mit Spülungsaustausch 

05.01.1993 - 07.01.1993 Fluid-Logging 


08.01.1993 - 10.01.1993 Einbau 5" Rohre, Zementation 





23.01.1993 - 26.01.1993 Erweiterung auf 108 mm bis 1853.5 m 

26.01.1993 - 27.01.1993 Kernbohrung 108 mm, 1853.5 - 1870.4 m

- 111 - 



02.02.1993 

03.02.1993 

Roundtrip 

Fluid-Logging 

03.02.1993 - 04.02.1993 Geophysikalische Messungen, DLL, SP, GR, HLDT, PEF, 

CNT, NGS, BHC, FMS, CAL 



12.02.1993 Fluid-Logging, VSP-Messung 

12.02.1993 - 21.02.1993 Hydraulischer Test VM8, VM9, VM1 0 

(15.02.1993 Gas abgefackelt 4 h lang) 

21.02.1993 - 23.02.1993 1. und 2. Rückzementation 

23.02.1993 - 24.02.1993 Ausbau 5 11 

Rohre oberhalb Linksverbinder 

24.02.1993 

Perforationen, 675.0 - 678.0 m, 40 Schuss, 

680.0 - 683.0 m, 40 Schuss, 965.0 - 971.0 m, 79 Schuss, 

1415.0 - 1420.9 m, 80 Schuss 

24.02.1993 - 27.02.1993 Scraperruns in TI und 5 11 Rohren, Roundtrip, Klarspülen 

der Bohrung 

27.02.1993 - 05.03.1993 Einbau Multipackersystem 

05.03.1993 Beginn Abbau 



8.5.1.1 Kernen 6 1/4 11 

Da auch hier ab Kellersohle gekernt wurde, begannen die Bohrarbeiten in den Lockergesteinen 

der Talsohle mit einem Trockenkernrohr (0 160 mm). Bei 10.9 m (KM 13) 

bereitete Nachfall so grosse Schwierigkeiten, dass der Einbau einer Hilfsverrohrung 

notwendig wurde. Das Bohrloch musste dazu mit einem 8 1/2 11 

Rollenmeissel bis 

10.9 m erweitert werden. Die TI Hilfsverrohrung stand bei dem ersten Einbauversuch 

zu hoch auf und konnte erst durch Nachbohren mit Rollenmeissel beim zweiten 

Versuch bis auf 10.9 m eingebaut werden. 

Durch die Hilfsverrohrung war das 160 mm Trockenkernrohr nicht mehr einsetzbar, 

sodass mit einem SK6L-Kernrohr mit 146 x 102 mm Hartmetall-Stiftkrone weitergekernt 

wurde. Bei 16.1 m (KM 28) erzwang ständiger Nachfall ein Tiefersetzen der 

Hilfsverrohrung. Nach Ausbau der Hilfsverrohrung konnte sie mit einer dann angesetzten 

Rohrschuhkrone bis auf 15.8 meingebohrt werden. Es erfolgten dann mehrere 

Wechsel zwischen verschiedenen Kernsystemen (Doppelkernrohre SK6L und 5 1/2 11 

GWSK, 5 1/2 11 

Einfachkernrohr), bis ab ca. 19.5 m (KM 43) der anstehende Fels 

erreicht wurde. Danach wurde mit dem 5 1/2 11 GWSK Kernrohr mit 6 1/4 x 4 11 Diamantkrone 

gekernt.

NAGRA NTB 94-09 - 112 - 

Bei 57.7 m wurde die Bohrung gestoppt, um das 133/8" Standrohr abzusetzen. Da 

mittlerweile ca. 27 m im anstehenden Kieselkalk erbohrt waren, wurde ein reduziertes 

Logging zur Charakterisierung des Felses ausgeführt. 


Das Erweitern des Bohrlochs auf 17 1/2 11 

erfolgte mit einem Warzenmeissel an einer 

Garnitur mit Bitstabilizer, Stringstabilizer, 8 11 und 6 11 Schwerstangen. 

Das Bohren der Gerölle und des anstehenden Felses führte zu erheblichen Erschütterungen 

des gesamten Bohrgerätes mit entsprechender Lärmemission. Bei 55.9 m 

wurde daher Freitag abends um 19.00 Uhr aus Lärmschutzgründen das Erweitern 

gestoppt. Diese Teufe reichte für den Rohreinbau aus. 

Trotz der ungünstigen Verhältnisse beim Erweitern - bei nur geringer Meisselbelastung 

harten Fels bohren zu müssen - konnten im Mittel ca. 0.9 mlh Fortschritt erreicht 

werden. Es folgte der Einbau des 13 3/8 11 

Standrohrs bis 55.9 m und seine Zementation. 

Nach der Zementerhärtung bohrte man mit einem 12 1/4" Warzenmeissel den 

Zement auf und erweiterte die restlichen 1.8 m bis zur Kernteufe von 57.7 m. 

Als Abschluss dieser Bohrphase wurden die TI Hilfsverrohrung eingebaut, im Rohrschuhbereich 

durch Quellton abgedichtet und ein Ringpreventer als Diverter auf dem 

13 3/8" Bodenflansch montiert. 


8.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 

Die Kernbohrarbeiten wurden mit dem 5 1/2" GWSK Kernrohr mit 6 1/4 x 4" Diamantkrone 

fortgesetzt. In dem zum Teil sehr klüftigen Kieselkalk traten stetig Spülungsverluste 

von rund 15 - 20 m 3 , max. 30 m 3 pro Tag auf. Bei 112.6 m (KM 99) erfolgte ein 7- 

tägiger Unterbruch für einen hydraulischen Test (KK1) und Wasserprobennahme. 

Das Weiterkernen geschah mit rund 12 - 20 m Fortschritt pro Tag bei ungefähr 

gleichbleibenden Spülungsverlusten bis 358.2 m (KM 243). Die steilstehende Klüftung 

des Kieselkalkes und eine Störungszone bei 182.3 - 183.4 m verursachten häufig 

Kernklemmer. Die vorgesehene Absetzteufe für die 9 5/8 11 

Ankerrohrtour von 300 m 

war aufgrund der geologischen Prognosen im Top der Valanginienmergel festgelegt 

worden. Da die Bohrung jedoch immer noch im Kieselkalk stand und auch weiterhin 

Kieselkalk zu vermuten war, wurde bei diesem Unterbruch ebenfalls nur ein hydraulischer 

Test (KK2) mit Wasserprobe auf die frisch erbohrten klüftigen Bereiche ausgeführt 

und danach weitergebohrt. 

Ab ca. 448 m zeigte sich dann, dass man aus dem Kieselkalk in die grauen Mergelschiefer, 

die zum Valanginien gehören, kam. Die Kernbohrarbeiten wurden bis 

577.0 m (KM 331) fortgesetzt, ohne dass der Valanginienmergel erreicht war. Da 

aufgrund des Schichteinfallens ein Erreichen des Valanginienmergels nicht zu prognostizieren 

war, wurde bei dieser Tiefe endlich die Ankerrohrtour abgesetzt. Die 

Spülungsverluste hielten sich bisher immer noch auf einem Niveau von ca. 10 - 

20 m 3 /d.

- 113 - NAGRA NTB 94-09 

Die vorgesehenen hydraulischen Tests (VK1, VK2), das Fluid Logging und die 

geophysikalischen Messungen wurden ausgeführt. In dieser Test- und Messphase 

erfolgten zwei Roundtrips, einmal für das Einzirkulieren von Spülung für das Fluid 

Logging, zum anderen, um das durch Nachfall bei ca. 200 m zugegangene Bohrloch 

für die Messungen wieder zu öffnen. 

8.5.2.2 Erweitern 8 1/2" und 12 1/4" und 95/8" Verrohrung 

Nach Abschluss der Mess- und Testarbeiten in diesem Bohrlochabschnitt wurden die 

Vorbereitungen für das Erweitern des 6 1/4" Kernbohrlochs auf 12 1/4" getroffen. Dazu 

mussten der Preventer demontiert, die 7" Hilfverrohrung ausgebaut und die Spülungsrinne 

neu installiert werden. Um der Gefahr vorzubeugen, auf dieser langen Erweiterungsstrecke 

in hartem Gebirge mit einem Schichteinfallen von ca. 25 - 30° ein neues 

Bohrloch anzuschneiden, wurde das Erweitern nicht wie bisher mit normalen Rollenmeisseln, 

sondern mit speziellen Erweiterungswerkzeugen ausgeführt. Es waren keine 

Werkzeuge verfügbar, die von 6 1/4" auf 12 1/4" in einem Arbeitsgang aufweiten, 

daher musste in zwei Durchgängen zuerst auf 8 1/2" und dann auf 12 1/4" erweitert 

werden. Zur Reduzierung der lärmintensiven Erschütterungen des Bohrgerätes und 

zur Schonung der Werkzeuge wurden Stossdämpfer zwischen Werkzeug und 

Schwerstangen eingebaut. 

Die Erweiterung auf 8 1/2" erfolgte mit durchschnittlich 2.4 mlh in 11 Tagen, die Erweiterung 

auf 12 1/4" mit 2.1 mlh dauerte 14 Tage. 

Bei 504.8 m wurde eine Rolle des 12 1/4" Erweiterungswerkzeugs verloren. Nach zwei 

erfolglosen Fangversuchen mit einem Trockenkernrohr konnte sie im dritten Versuch 

mit einem (inzwischen angelieferten) 8 3/8 11 

Schrottkernrohr gefangen werden. 

Während der Erweiterung waren anfangs unwesentliche, später überhaupt keine 

Spülungsverluste mehr festzustellen. 

Da für die erforderliche Spül rate die 6 3/4" x 12 11 

Spülpumpe mit voller Leistung benötigt 

wurde, ergaben sich Lärmprobleme durch den Antriebsdieselmotor trotz der schon 

vorhandenen Kapselung. Durch eine weitere Abschirmung von Pumpenmotor und 

Pumpe mit Lärmschutzwänden wurde dieses Problem behoben. 

Am 27./28. Juli 1992 konnte die 9 5/8 11 

Ankerrohrtour eingebaut werden. Die Zementation 

erfolgte als Gestängezementation bis zutage und war ihrem Ablauf nach als 

erfolgreich anzusehen. 

Bei Brennarbeiten am Standrohr kam es am 29. Juli 1992 zu zwei Verpuffungen. Es 

zeigte sich, dass aus dem Ringraum 13 3/8 11 

x 9 5/8" Gas entwich. Eine Messung 

ergab Methan mit Konzentrationen von 3 - 5 Vol 0/0. 

Die danach eingeleiteten erfolgreichen Massnahmen zur Sanierung der Zementation 

sind im Abschnitt 18.10.1 Nachzementation 9 5/8 11 

Rohre l beschrieben. 

Zuletzt erfolgten für diesen Bohrlochabschnitt noch der Einbau der TI Hilfsverrohrung 

und die Preventermontage.

NAGRA NTB 94-09 - 114 - 


8.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 

Am 21. Juli 1992 konnten die Kernbohrarbeiten mit 6 1/4" x 4" Diamantkrone wieder 

aufgenommen werden. Mit guten Bohrfortschritten, zum Teil über 20 mld wurde bis 

707.9 m (KM 377) gekernt. 

Die laufend vorgenommenen Neigungsmessungen zeigten aber, wie schon im vorherigen 

Bohrlochabschnitt, eine aufbauende Tendenz, sodass man bei 707.9 m zum 

Umstabilisieren des Kernrohrs am 28. Juli 1992 das Bohrgestänge ausbaute. 

Dabei wurde das Gestänge bei 386 m in der 7" Hilfsverrohrung fest und musste mit bis 

zu 22 t Überlast drehend nach oben freigefahren werden. Nachdem der Strang 3 m 

höher wieder frei war, stand man nach unten voll auf. Da nur eine Beschädigung der 

Hilfsverrohrung als Ursache in Frage kam, musste die Hilfsverrohrung zur Kontrolle 

ausgebaut werden. 

Die daraus resultierenden Fang- und Fräsarbeiten und ihre Folgeprobleme konnten 

erst - nach zwischenzeitlichen Kernarbeiten - mit einem letzten Roundtrip mit Sedimentrohr 

und Fangmagnet am 10. August 1992 als abgeschlossen angesehen 

werden. Diese Arbeiten sind im Abschnitt 8.10.2.1 'Fangarbeiten 7" Hilfsverrohrung' 

erläutert. 

In der zu diesem Zeitpunkt erreichten Teufe von 732.1 m (KM 391) fanden dann 

hydraulische Testarbeiten ( VM 1, VM2) statt. 

Ab dem 16. August 1992 konnte der reguläre Kernbohrbetrieb wieder aufgenommen 

werden. Die gewählte Stabilisierung des Bohrstranges brachte jedoch nicht den 

gewünschten Erfolg, statt abzunehmen baute die Neigung bis 877.8 m von ca. 4.9 0 

am 

9 5/8" Rohrschuh bis auf 6.3 0 weiter auf, so dass ein Roundtrip zum Umstabilisieren 

vorgenommen wurde. Auch danach baute die Neigung bis 933.6 m bis auf ca. 7.2 0 

weiter auf, so dass ein erneuter Roundtrip zum Kronenwechsel und Umstabilisieren 

erfolgte. Es kam eine Krone mit verkürzter Räumkante und verringertem Besatz zum 

Einsatz. Mit dieser Garnitur wurde dann bis zur 7" Verrohrungsteufe von 1151.5 m (KM 

505) auch ein Abbau der Neigung auf ca. 4.7 0 erreicht. 

Im gesamten Intervall von 732.1 m bis 1151.5 m konnte mit sehr guten Bohrfortschritten 

von 15 - 22 mld hervorragende Kernqualität und vollständiger Kerngewinn erzielt 

werden. 

Für die Absetzteufe der 7" Verrohrung war als Ziel vorgesehen, eine prognostizierte 

Überschiebungszone möglichst noch mit dieser Verrohrun9. zu überdecken. Diese 

ursprünglich ab ca. 850 m (gemäss. Geophysik) erwartete Uberschiebungszone war 

aber bis ca. 1150 m noch nicht im Kernbefund feststellbar. Die auftretenden Drehmomente 

waren trotz Beigabe eines Reibungsminderers inzwischen so hoch, dass keinerlei 

Sicherheitsreserv~. mehr bestand. Besonders der Umstand, dass die Mächtigkeit 

und Ausbildung der Uberschiebungszone und die darin eventuell auftretenden bohrtechnischen 

Schwierigkeiten ein erhebliches Risiko darstellten, führten zum 

Entschluss, die Bohrung bei 1151.5 m im Sichelkalk zum Verrohren anzuhalten.

- 115 - NAGRA NTB 94-09 

Nach einem Checktrip bis zum 9 5/8" Rohrschuh wurde das Bohrgestänge am 10. 

September 1992 für die programmgemässen Test- und Messarbeiten ausgebaut. 

Auf die ersten hydraulischen Packertests (KK3, VKK1) folgte ein Roundtrip, um die 

Bohrspülung im Bohrloch und im Ringraum (9 5/8" Verrohrung zu 7" Hilfsverrohrung) 

gegen ca. 40 m 3 getracertes Klarwasser auszutauschen. Das Fluid Logging und 

weitere Doppelpackertests (KK4, GMS1) wurden ausgeführt. Ein weiterer Roundtrip 

wurde vor den bohrlochseismischen und geopyhsikalischen Messungen und den 

Hydrofrac-Versuchen gefahren. Nach dem Ausbau der 7" Hilfsverrohrung und einem 

Roundtrip zum Austausch des Wassers gegen Spülung wurden als letztes nochmals 

Messungen mit dem Formation Micro Scanner (FMS) ausgeführt. 


Am 30. September 1992 konnte mit dem Erweitern des Bohrlochs von 6 1/4" auf 8 1/2 11 

begonnen werden. 

Da auch bei dieser Erweiterung das Bohrloch auf keinen Fall verlassen werden durfte, 

wurde ebenfalls mit einem im Kernbohrloch geführten Erweiterungswerkzeug gearbeitet. 

Die weniger guten Erfahrungen hinsichtlich Standzeiten aus dem ersten Erweiterungsabschnitt 

von 57.7 m - 577.0 m mit Rollenwerkzeugen - im Gegensatz zu den 

guten Standzeiten der Kernbohrkronen - führten zu dem Entschluss, diesmal ein 

diamantbesetztes Erweiterungswerkzeug einzusetzen. 

Mit durchschnittlich 1.75 mlh Fortschritt konnte mit einem Werkzeug die 574.4 m lange 

Bohrlochstrecke erweitert werden. Unterbrechungen traten nur durch einen Roundtrip 

zur Werkzeugkontrolle (bei 806.3 m wegen schlechten Fortschritts) und durch eine 

Fangarbeit auf den Pilotmeissel (bei 904.7 m, siehe Kapitel 8.10.2.2, 6 1/4" Pilotmeissel) 

auf. 

Während der Erweiterungsarbeiten und nach ihrem Abschluss wurden jeweils einmal 

Leak-Off-Tests gefahren, um für die Zementationsplanung das Druckverhalten des 

Bohrlochs zu prüfen, da die aus den Hydrofrac-Tests gewonnenen Daten eine geringe 

Druckstabilität erwarten liessen. 

Nach einem Kaliberlog erfolgte ein letztes Befahren des Bohrlochs. Dabei wurde ein 

Schrottkernrohr eingesetzt, um eventuell noch vorhandene Reste des gefischten 

Meissels und der beim letzten hydraulischen Test verlorenen zwei Stahlbänder fangen 

zu können. Es wurde jedoch nur Nachfall zutage gebracht. Gleichzeitig konnten so die 

letzten 0.6 m 6 1/4" Bohrloch aufgeweitet werden. 

Der Einbau der 7" Verrohrung und ihre Zementation in zwei Stufen konnten trotz 

Schwierigkeiten durch Festwerden der Rohrtour und zum Teil totalen Spülungsverlusten 

beim Spülen und Zementieren erfolgreich ausgeführt werden, wie sich in dem 

aufgrund der Schwierigkeiten sicherheitshalber umgehend gemessenen CET-Log 

(Cement Evaluation Tool) zeigte. Das Aufbohren der Packerstufe und des Rohrschuhbereichs 

erfolgte in zwei Etappen, zuerst mit einem 6 1/4" Rollenmeissel bis 1149.3 m, 

um das CET-Log fahren zu können, anschliessend von 1149.3 m mit der 6 1/4" x 4" 

Kerngarnitur, um den Übergang vom Zement zur Formation zu erhalten. Dabei wurde 

ein Teufenunterschied von 0.7 m (= 0.06 % der Bohrteufe) zwischen letzter Kernteufe 

(1151.5 m) und Formationsoberkante festgestellt.

NAGRA NTB 94-09 - 116 - 

8.5.4 Bohrlochabschnitt 1151.5 - 1703.5 m 

8.5.5 Kernen 6 1/4" und 5" Verrohrung 

Die Kernbohrarbeiten konnten mit durchschnittlich 18 mld bei hervorragender Kernqualität 

und vollständigem Kerngewinn bis 1420.3 m fortgesetzt werden, wobei teilweise 

Schwierigkeiten dadurch auftraten, dass auch mit 6 t Zug der Kern im Sichelkalk 

nur nach vielfachen Versuchen von Sohle abgerissen werden konnte. 

Ein Teststop für einen Packertest (GMS2) wurde nach deutlichen Spülungsverlusten 

auf wenigen Metern und gleichzeitig grossen offenen Klüften im Kern bei 1420.3 m 

(KM 557) eingelegt und am 16. November 1992 beendet. 

Bei der Wiederaufnahme der Kernbohrarbeiten mit einer 6 1/4" x 4" Krone traten 

anfänglich Spülungsverluste von ca. 6 - 10 m 3 /d auf, von denen ein Teil beim Kernziehen 

wieder aus dem Bohrloch zurückfloss. Nach etwa 4 Tagen stellte sich ein Zustand 

ein, bei dem während des Kernmarsches anfangs 1 - 3 m 3 Spülung verlorengingen, 

dann aber voller Umlauf bestand und der Tankstand konstant blieb. Beim Ziehen des 

Innenrohrs nach Abschluss des Kernmarsches lief dann die verlorene Spülung fast 

vollständig aus dem Bohrloch wieder zurück (mit z.T. mehr als 100 Ilmin.). Dieses 

Zurückfliessen der Spülung im Bohrloch erfolgte naturgemäss durch den grossen 

Gestängequerschnitt und nicht durch den im Verhältnis dazu sehr viel kleineren Ringraum. 

Der dabei auf das Innenkernrohr wirkende Druck führte zu Problemen beim 

Entriegeln und Ziehen des Innenkernrohrs. Ausserdem wurde Bohrklein zwischen 

Aussen- und Innenrohr gespült, wodurch ein Festklemmen des Innenrohres verursacht 

wurde. Eine für das Kernseil angefertigte Stopfbuchse (zur Erzeugung eines Gegendruckes 

im Gestänge während der Kernrohrentriegelung) konnte nur teilweise Abhilfe 

schaffen. 

Vielfach musste das Gestänge zur Kernentnahme ausgebaut werden, so dass die 

Tagesleistungen oft nur wenige Meter betrugen. Dieses Phänomen nahm mit zunehmender 

Bohrteufe immer mehr ab, da sich die für dieses Verhalten ursächliche 

Verlustzone (ca. 1420 m) wahrscheinlich langsam durch Bohrklein zusetzte und 

zusätzlich der Abstand zwischen Bohrkrone und Verlustzone grösser wurde. 

Trotz Einsatz von Reibungsminderer und der Reduktion von Drehzahl und Andruck 

stieg das Gestängedrehmoment bis auf das vertretbare Maximum an. Ein Weiterbohren 

mit diesem Durchmesser musste daher als nicht vertretbares Risiko abgelehnt 

werden, so dass am 13. Dezember 1992 bei 1703.5 m (KM 619) die Bohrarbeiten 

gestoppt wurden. Der längst erwartete Basisreflektor war noch immer nicht im Kernbefund 

erkennbar. Nachdem man aus wissenschaftlicher Sicht ein weiteres Vertiefen der 

Bohrung als notwendig erachtete, wurde der Entscheid für den Einbau der 

5" Verrohrung gefällt und eine Vertiefung um 150 m festgelegt, um zu versuchen, 

unter der Palfris-Formation doch noch das Liegende identifizieren zu können. Der Einbau 

der 5" Verrohrung bedeutete zugleich für das zu installierende Langzeitbeobachtungssystem 

deutliche Vorteile. 

Vom 13. bis 19. Dezember 1992 erfolgten Test (VM3), geophysikalische Messungen 

und Roundtrips. Anschliessend wurde das Gestänge bis zum 7" Rohrschuh eingebaut 1 

das Bohrloch eingeschlossen und die Bohranlage für den Weihnachtsunterbruch vom 

21. Dezember 1992 bis 4. Januar 1993 stillgelegt.

- 117 - NAGRA NTB 94-09 

Nach dem Unterbruch erfolgte am 4. Januar 1993 das Einzirkulieren von ca. 50 m 3 

getracertem Wasser für das Fluid Logging. Am 8. Januar 1993 wurde ein Roundtrip 

zum Einzirkulieren der Spülung gefahren und danach mit dem Einbau der 

5" Verrohrung begonnen. Die Verrohrung wurde bis 1703.5 m eingebaut und bis in den 

TI Rohrschuh zementiert. Während der Zementerhärtung wurde das 5 1/2" GWSK 

gegen das 3 1/2" GWSK Seilkerngestänge ausgetauscht. Die Zementierstufe und der 

Rohrschuhbereich wurden mit einem Fräser bis 1701.0 m aufgebohrt. 


Mit einer gebrauchten Erweiterungskrone (104 x 57 mm) durchkernte man den Rohrschuh 

und die anschliessende Formation bis 1704.5 m (KM 621), bevor mit einer 

neuen Krone (96 x 57 mm) der reguläre Kernbohrbetrieb am 14. Januar 1993 wieder 

aufgenommen wurde. Mit sehr guten Bohrfortschritten (max. 22.8 m/d) waren am 23. 

Januar 1993 die 150 m zugebohrt, das heisst 1853.5 m (KM 648) erreicht. 

Die Kerngarnitur wurde ausgebaut und mit einer Erweiterungskrone der Grösse 108 x 

57 mm wieder eingebaut, um die 150 m Bohrlochstrecke für das FMS-Logging auf 

108 mm aufzubohren. 

Da sich nach dem Kernbefund auf den letzten Metern ein Formationswechsel anzukündigen 

schien, wurde kurzfristig entschieden, mit der Erweiterungsgarnitur im 

Anschluss an das Erweitern noch einige Meter hinzuzukernen. Nach dem Erweitern 

(37.5 h) konnten mit 3 Kernmärschen in 24 h weitere 16.9 m zugebohrt werden, sodass 

die Endteufe von 1870.4 m am 26. Januar 1993 erreicht war. Der vermutete 

Formationswechsel hatte sich nicht bestätigt. 


Als nächstes erfolgten Packertests (VM4, VM5), ein Roundtrip, Fluid Logging, 

geophysikalisches Logging und weitere Packertests (VM6, VM7). 

Mehrmals traten Packerprobleme auf, da sich die Packer nur ungenügend entspannten 

und dadurch beim Umsetzen auf das nächste Testintervall beziehungsweise beim 

Ausbau beschädigt wurden und nur mit Überlast gezogen werden konnten. 

Nach einem Roundtrip wurden am 12. Februar 1993 die bohrlochseismischen 

Messungen ausgeführt, denen weitere Packertests (VM8, VM9, VM10) bis zum 21. 

Februar 1993 folgten. Bei mehreren Tests wurde auch Gas produziert, aber nur am 15. 

Februar 1993 so viel, dass ein freies Aussträmenlassen (wie bisher praktiziert) aus 

Sicherheitsgünden nicht mehr vertretbar war und für etwa 4 h Gas abgefackelt werden 

musste. 

Ebenfalls aus Sicherheitsüberlegungen hinsichtlich der Langzeitbeobachtung wurde 

eine Verfüllung des Bohrlochs bis ca. 1740 m nach Abschluss der Testarbeiten gefordert. 

Diese Verfüllung musste in zwei Zementationsschritten durchgeführt werden, da 

nach der ersten Zementation der Zementkopf bei 1759.5 m zu tief stand. Nach der 

zweiten Zementation lag der Zementkopf in 1739.1 m Teufe.

NAGRA NTB 94-09 - 118 - 

Das Abschrauben und Ausbauen der 5 11 

Verrohrung konnte erst nach einem Back-Off 

Schuss im Linksverbinder ausgeführt werden, nachdem vorherige Entschraubversuche 

erfolglos waren. 

Das Perforieren der 7 11 

und 5" Verrohrung, ein 7" und ein 5" Scrapermarsch und ein 

letztmaliges Befahren des Bohrlochs bis 1739.1 m (= Sohle) sowie ein Klarspülen mit 

getracertem Wasser und der Abbau der Preventeranlage bildeten die letzten Vorbereitungen 

für den Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. 

Das System konnte ohne Schwierigkeiten innerhalb von 6 Tagen eingebaut werden, 

sodass die Bohranlage ab dem 5. März 1993 zum Abbau freigegeben werden konnte. 

Da der nächste Bohrplatz für die Bohranlage jedoch noch nicht bezugsbereit war, 

wurde die Anlage erst zwischen dem 15. und 23. März 1993 abgebaut und abtransportiert. 


8.6.1 13 3/8 11 Standrohr 

Das 13 3/8" Standrohr wurde mit Rohrschuh bis 55.9 m eingebaut. Die Zementation 

erfolgte mit 6.7 m 3 Zementbrühe. Es trat kein Zement zutage, sodass der Ringraum 

vom Keller aus nachzementiert werden musste. 



Die 9 5/8" Ankerrohrtour wurde bei 575.2 m abgesetzt, fast doppelt so tief wie in der 

Planung mit ca. 300 m vorgesehen. Die Rohre wurden mit Zangenservice verschraubt 

und zentriert mit Anschlag und Rohrschuh eingebaut. Zur besseren Einbindung der 

ersten zwei Rohre in den Zementstein wurden diese mit 12 Scratchern bestückt. Nach 

dem Einbau wurde in die Rohre ein 2 7IB"EU Tubingstrang bis 556 mals Zementierstrang 

eingelassen. 

Die hohen Spülungsverluste, die hauptsächlich im stark geklüfteten Kieselkalk bis ca. 

230 m begründet sind, mussten für die Zementation berücksichtigt werden, auch wenn 

bei den Erweiterungsarbeiten praktisch keine Spülungsverluste mehr festzustellen 

waren. 

Daher wurde diese Zementation als Gestängezementation mit Spezialzementierkopf 

anstelle einer Stopfenzementation ausgeführt. Bei dieser Technik muss nicht ein definiertes 

Zementvolumen (z.B. nach Kaliber ermittelt) vorgegeben werden, sondern es 

kann so lange Zementbrühe angemischt und verpumpt werden, bis die Zementbrühe 

zutage tritt beziehungsweise der Zementvorrat aufgebraucht ist. 

Mit den auf der Bohrstelle im aufgestellten Drucksilo bereitgestellten 40 t PCHS 

Sulfacem-Zement standen daher (abhängig vom spez. Zementgewicht) ca. 35 m 3 

Brühevolumen zur Verfügung. Das entspricht etwa dem zweifachen des theoretisch

- 119 - NAGRA NTB 94-09 

benötigten Volumens, und so hätten mit dieser "Reserve" auch Verluste bis ca. 15 m 3 

während der Zementation ausglichen werden können. Noch grössere Verluste standen 

nicht zu erwarten beziehungsweise wären mit einfachen Mitteln sowieso nicht mehr zu 

kontrollieren gewesen. 

Die Zementation erfolgte mit 5 m 3 Wasser als Spacer, 21 m 3 Zementbrühe (SG 

1.83 kg/I) und 2 m 3 Wasser als Nachpumpvolumen bei normalem Druckverlauf ohne 

erkennbare Zirkulationsverluste. Die Zementbrühe wurde beim Zementieren kontinuierlich 

im Premixtank vorgemischt und verpumpt, bis die Mischzone zutage trat. Dann 

wurden das Anmischen gestoppt und der Restinhalt aus dem Premixtank sowie das 

Wasser noch nachgepumpt, sodass nach der Mischzone ca. 2 m 3 Zementbrühe als 

Überschuss zutage traten. 

Als etwa 1 h nach Zementationsende das Standrohr über der Kellersohle geöffnet 

wurde, stellte man fest, dass der Zementspiegel unter das Kellersohlenniveau abgefallen 

war. Dies ist jedoch als Setzungseffekt durchaus normal. 

Bei Vorbereitungen für die Verflanschungsarbeiten wurde einen Tag später der Gaszutritt 

durch eine Verpuffung festgestellt. Die Sanierungsarbeiten, welche 3 Perforationen, 

5 Nachzementationen und mehrere CET/CBL-Messungen umfassten, dauerten 

vom 29. Juni bis zum 17. Juli 1992. (Kapitel 8.10.1) 

Als wesentliche Ursache für den Gasdurchbruch sind die lange Versteifungszeit, starkes 

Sedimentationsverhalten und ein zu hoher Freiwassergehalt (während des Abbindens 

freigesetzter Wasseranteil) des verwendeten PCHS-Sulfacem-Zements zu 

vermuten. In der Zeitspanne, in der der Zement anfängt zu vergelen und abzubinden, 

wird der hydrostatische Druck der Zementsäule durch diese Versteifung bis auf Null 

reduziert. Ist die Zeitspanne zwischen einsetzendem Versteifen und komplettem 

Abbinden zu lang, haben Formationsfluide (Wasser, Gas) aufgrund ihres jetzt nicht 

kompensierten Formationsdruckes die Möglichkeit, sich Wegsamkeiten durch den sich 

bildenden Zementstein zu schaffen, insbesondere dann, wenn durch Freiwasserbildung 

und Sedimentation die Zementschlämme inhomogen geworden ist. 

In diesem Fall trafen 

• zementspezifische Eigenschaften 

• relativ starke Gasführung trotz geringer Teufe 

• geringe Gebirgstemperatur aufgrund der geringen Teufe und damit 

• langsames Abbinden des Zements 

so ungünstig zusammen, dass sich das Gas Wegsamkeiten bis zutage schaffen 

konnte. 


8.6.3 7" Verrohrung 

Die 7" Verrohrung wurde bei 1151.2 m abgesetzt. Neben dem üblichen Zementierequipment 

wie Zentrierung, Anschlag und Rohrschuh ist eine Packerstufe in den 

Rohrstrang eingebaut. Beim Betätigen einer solchen Packerstufe wird zuerst ein

NAGRA NTB 94-09 - 120 - 

Packer im Ringraum gesetzt, bevor die oberhalb des Packers befindlichen Zirkulationsöffnungen 

freigegeben werden. 

Die mit Zangenservice kraftverschraubten Rohre konnten ohne Schwierigkeiten bis ca. 

1 m über Sohle eingebaut werden. Danach wurde spülend (900 Ilmin, 12 bar) die 

Sohle abgetastet und passend angetroffen. Überlast bis 40 t, Pumpendruckanstieg auf 

ca. 50 bar und totale Spülungsverluste traten auf, als versucht wurde, die Rohre um 

ca. 0.5 m wieder auf die Absetzteufe anzuheben. Nur millimeterweise gelang es, die 

Rohre wieder hochzufahren, während bei wechselnden Pumpraten zum Teil normaler 

Umlauf, aber auch teilweise und volle Verluste auftraten. 

Nachdem mit ca. 400 I/min und 8 bar stabile Zirkulationsverhältnisse herrschten, wurde 

mit der Zementation begonnen. 

Um die bei der 9 5/8 11 

Zementation aufgetretenen Schwierigkeiten ausschliessen zu 

können, wurden bei dieser Zementation spezielle Tiefbohrzementrezepturen eingesetzt. 

Die Druckfestigkeit des Gebirges hatte sich bei den Leak-Off-Tests als gering erwiesen. 

Nach den Ergebnissen der Hydrofrac-Tests musste dieser druckschwache 

Bereich noch unterhalb von ca. 1000 m liegen. 

Die anfangs geplante Einstufenzementation mit einem leichteren Standardzement im 

Bereich der 9 5/8 11 

Verrohrung und einem speziellen Expanding-Zement im offenen 

Bohrloch musste daher auf eine Zweistufen-Zementation geändert werden, um den 

hydrostatischen Sohlend ruck während der Zementation in vertretbaren Grenzen zu 

halten. 

Dazu wurde die 7 11 Packerstufe bei 570.6 m - 571.7 m knapp oberhalb des 9 5/8 11 

Rohrschuhs eingebaut. 

Die Zementation der ersten Stufe erfolgte mit 10m 3 Wasser als Spacer, 14 m 3 

Expanding-Zement SG 1.83 kg/l und 23 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen. Während 

des Verpumpens war der Spülungsrücklauf anfangs wechselnd, teilweise nur noch 

gering, dann wieder schwallweise sehr stark, stabilisierte sich aber nach ca. 10m 3 

Nachpumpen. Bei den letzten ca. 2 m 3 traten dann schlagartig wieder totale Verluste 

auf. Der Druckverlauf zeigte jedoch den erwarteten Anstieg durch das Umsteigen des 

Zements in den Ringraum; der Enddruck betrug 110 bar. 

Es wurde dann der Freifallstopfen zum Betätigen der Packerstufe eingeworfen. Der 

Packer wurde gesetzt und die Stufe geöffnet. Beim Abzirkulieren traten ca. 5 m 3 

Wasser und ca. 2 m 3 Mischzone Wasser- Zement (SG 1.3 kg/I) zutage. 

Dann konnte die zweite Stufe mit 9 m 3 Wasser als Spacer, 10m 3 Zementbrühe SG 

1.72 kg/l und 11.7 m 3 Spülung als Nachpumpvolumen zementiert werden. Es traten 

1.5 m 3 Überschuss zutage. 

Nach 48 h Zementerhärtung wurden die Stopfen der Packerstufe und der Rohrschuhbereich 

bis 1149.3 m mit Rollenmeissel aufgebohrt. Das dann gefahrene CET zeigte 

für die erste Stufe sehr guten Zementbond bis zum Zementkopf bei ca. 630 m, das 

heisst, der Zement war zwar nicht bis zur gewünschten Teufe, aber angesichts der 

Verlustsituation dennoch weit genug hochgestiegen.

- 121 - NAGRA NTB 94-09 

Für die zweite Stufe ist der gemessene Zementbond schlecht, obwohl unter den hier 

vorhandenen Zementationsbedingungen - zwischen zwei Verrohrungen, mit Wasser 

gespült und Überschuss zutage - ein kompakter Zementstein im Ringraum besteht. 

Der Rohrschuh selbst wurde kernend aufgebohrt. 

Die Rohrliste und die Zementationsberichte sind in den Beilagen 8.6 bis 8.8 aufgeführt. 


Die ursprünglich als Reserve bei maximal ca. 1500 meingeplante 5" Verrohrung 

musste nun bis 1703.5 m eingebaut werden. Da der Entscheid über den Einbau der 

Rohre erst wenige Arbeitstage vor dem Verrohren erfolgte, mussten zu den langfristig 

vorbestellten und daher vorhandenen Rohren kurzfristig 200 m weitere Rohre (15 Ibs/ft 

Rohre mit Omega-Verbinder) beschafft werden. 

Weil auch in dieser Bohrung für die Installation des Langzeitbeobachungssystems ein 

Wiederausbau der Verrohrung ab ca. 1000 m verlangt wurde, waren nur ca. 150 m 

Überlappung zwischen der 7" und der 5" Verrohrung vorgegeben. Deshalb mussten 

zusätzlich zum Rohrschuh und Anschlag wiederum ein External-Casing-Packer (ECP) 

und eine Zementierstufe unterhalb eines Linksverbinders eingebaut werden. Dies 

ergab eine zuverlässige Abdichtung des Ringraums innerhalb der Überlappung bei 

gleichzeitig unzementierten Rohren oberhalb des Linksverbinders. 

Bis zum Linksverbinder wurden die Rohre mit Zentralizern bestückt, danach ohne 

Zentrierung eingebaut. Das Kraftverschrauben erfolgte durch einen Zangenservice mit 

optimalen Verschraubmomenten. Dennoch wurde bei der Zementation eine Verbindung 

bei ca. 350 m im Gewinde abgestreift. Die kombinierte Zug- und Innendruckbelastung 

lag jedoch noch mehr als 20 % unter dem Sollwert, so dass als Ursache nur 

eine fehlerhafte Verschraubung oder ein nicht einwandfreies Muffen- oder Zapfengewinde 

in Frage kommen konnte, da sonst eine der obersten Verbindungen mit den 

höchsten Zugbelastungen hätte versagen müssen. Nach dem späteren Wiederausbau 

der Rohre waren am betreffenden Gewinde keine abnormen Beschädigungen erkennbar. 

Das Entschrauben der Rohre am 23. März 1993 im Linksverbinder gelang erst nachdem 

ein Back-Off-Schuss im Linksverbinder vorgenommen wurde. Mit Rücksicht auf 

den bei der Zementation abgestreiften Verbinder waren die Entschraubversuche 

vorher nur mit mässiger Überlast und geringem Drehmoment vorgenommen. 

Nach den guten Erfahrungen mit einem Expanding-Zement in der ersten Stufe der 

1" Zementation wurde auch hier dieser Zementtyp, angepasst an die höhere Bohrlochtemperatur, 

eingesetzt. Bei der Ermittlung des benötigten Brühevolumens wurde 

zu den nach Kaliberlog ermittelten 5.5 m 3 für Openhole und 1 m 3 zwischen den 

Rohren für die Verlustzone bei 1420 m ein Zuschlag von weiteren 3.5 m 3 eingerechnet, 

so dass 10m 3 Zementbrühe eingesetzt wurden. Der Zement wurde durch den 

Zementierservice trocken verblendet mit Silowagen angeliefert und im Premixtank 

angemischt. 

Für die Zementation wurden 10m 3 Wasser als Spacer vorweg, die 10m 3 Zementbrühe 

(SG 1.83 kg/I) und 17.3 m 3 Spülung zum Nachpumpen eingesetzt. Das Landen 

des Indicating-Plug erfolgte passend. Nach kurzer Druckkontrolle wurde der Druck

NAGRA NTB 94-09 - 122 - 

langsam auf den maximal notwendigen Setzdruck für den ECP von ca. 180 bar aufgepumpt. 

Bei 178 bar kam es zu einem schlagartigen Druckabfall. Es zeigte sich, dass eine 

Verbindung der 5" Verrohrung bei ca. 350 m abgestreift worden war. Die Rohre liessen 

sich wieder "gesund verbinden" , so dass der Freefall-Plug eingeworfen, die Zementierstufe 

geöffnet und der Überschusszement , ca. 1 m 3 , abgespült werden konnten. Um 

weitere Manipulationen an der Rohrtour und damit weitere Belastungen für die kritische 

Rohrverbindung zu vermeiden, solange der Zement in der Abbindephase war, 

wurde ca. 10 h abgewartet, bis der Zement abgebunden hatte. Anschliessend wurden 

10m 3 neu angesetzte Bentonitspülung in den Ringraum der 5" x 7" Verrohrung einzirkuliert 

und mit dem Closing-Plug die Zementierstufe wieder verschlossen. 

Das später gefahrene CET-Log zeigte jedoch entgegen den Erwartungen auf mehreren 

Strecken sehr schlechten Bond, insbesondere in den Bereichen 1673 - 1629 m, 

1561 -1434 mund 1229 - 1078 m (ECP). In den anderen Streckenabschnitten zeigte 

sich überwiegend sehr guter Bond. Auch die 18 m oberhalb des ECP bis zur Stufe 

wiesen guten Bond auf, so dass für die "schlechten" Abschitte formationsbedingte 

Einflüsse - zum Beispiel einmigriertes Gas - als Ursache zu vermuten sind. 


8.6.5 Verfüllungszementationen 

Einige Packertests im letzten Bohrlochabschnitt unterhalb ca. 1750 m zeigten eine 

deutliche Gasführung. Diese gasführenden Bereiche sollten vom letzten Beobachtungsintervall 

der Langzeitüberwachung abgetrennt werden, um Sicherheitsrisiken 

durch möglicherweise starken Gaszutritt beim Einbau und späterem Wiederausbau 

des Multipackers oder bei Packerdefekten während der Langzeitbeobachtung zu 

vermeiden. 

Dazu forderte man die Verfüllung des Bohrlochs von Endteufe bis etwa 1740 m. Ca. 

1.8 m 3 Zementbrühe wurden mit einem Zementierstrang ins Bohrloch einzirkuliert, der 

Zementierstrang bis 1740 m ausgebaut und dann der Überschuss abgespült, wobei 

einige 100 I Überschuss zutage traten. Nach ca. 12 h wurde der Zementkopf abgetastet 

und bei 1759.5 m angetroffen. Das bedeutete, dass der Zement um etwa 20 m 

abgefallen war. Aus diesem Grund wurden nochmals 0.5 m 3 Zementbrühe eingepumpt 

und bei 1739 m abgespült, wobei eine Mischzone zutage trat. Der später abgetastete 

Zementkopf stand bei 1739.1 m. 

Eingesetzt wurde beide Male PCHS Sulfacem-Zement unter Zugabe von 2 % 

und einem spezifischen Gewicht der Zementbrühe von 1.82 kg/1. 

Bentonit 


Der erste Bohrabschnitt bis 57.7 m wurde ohne Preventeranlage gebohrt. 

Nach Einbau des 13 3/8" Standrohrs wurde ein Ringpreventer (13 5/8"-3000 psi) als 

Diverter für die Kernbohrphase auf dem 13 3/8" STC x 13 5/8"-3000 psi Bodenflansch

- 123 - NAGRA NTB 94-09 

installiert. Während des Erweiterns wurde kein Preventer eingesetzt, da die Kernbohrung 

keine Gefahr durch überhydrostatische Zuflüsse oder Gas gezeigt hatte. Die 

13 3/8" Rohre wurden nach Einbau der 9 5/8" Rohre auf Kellersohle abgeschnitten. 

Auf die 9 5/8"Ankerrohrtour wurde ein 9 5/8 11 

L TC x 11"-5000 psi Bodenflansch 

geschraubt, darauf ein Spool, ein Doppelbackenpreventer mit Gestänge- und Totalabschluss 

und ein Ringpreventer montiert, alles in der Grösse 11"-5000 psi. Mit dieser 

Ausrüstung wurde bis zum Ende der Bohrung weitergearbeitet. 

Die TI Verrohrung wurde im Bodenflansch mit einem Keil abgesetzt. Die 5" Verrohrung 

war temporär mit einem angeschweissten Ring auf den 7" Rohren abgehängt worden. 

Die Schliessanlage, Chokemanifold, Gasseparator und Fackel vervollständigten 

jeweils die Preventeranlagen. 



Auch diese Bohrung wurde in gleicher Art wie die anderen WLB- Bohrungen mit einer 

Bentonit-Polymer-Süsswasserspülung abgeteuft. Zusätzlich wurde ab ca. 900 m zeitweise 

ein Reibungsminderer der Spülung zugesetzt. Die Spülungsüberwachung und 

-konditionierung erfolgte durch einen Spülungsservice. Zur Spülungsbehandlung konnten 

Schüttelsieb, Mudcleaner und Zentrifuge eingesetzt werden. 

Die Spülungsdaten und -materialverbräuche sind in Beilage 8.11 aufgeführt. 


Die Entsorgung alter Spülung erfolgte mit Hilfe der vorhandenen Zentrifuge, einem 

50 m 3 Stapeltank und einer Flockmitteldosiereinrichtung. Die Spülung wurde im 

Stapeltank durch Zugabe von Schwefelsäure im pH-Wert reguliert und unter Zudosierung 

von Flockmittel zentrifugiert. Das Zentrat konnte in die Kanalisation abgeleitet 

werden, die Feststoffe wurden in eine Inertstoffdeponie verbracht. 


Eine Liste aller Kernmärsche ist in Beilage 8.12 enthalten, eine grafische Darstellung 

der Bohrparameter zeigt die Beilage 8.13. Alle Werkzeugeinsätze sind chronologisch 

in Beilage 8.14 aufgeführt (ausgenommen Werkzeugeinsätze während der Sanierung 

der 9 5/8" Zementation). 


Die Kernbohrarbeiten (Tabelle 34) wurden hauptsächlich mit oberflächenbesetzten 

Diamantkronen der Dimension 6 1/4" x 4" an dem 5 1/2" GWSK Kernrohr ausgeführt. 

In den oberflächennahen Geröllen wurden zusätzlich verschiedene Stiftkronen und

NAGRA NTB 94-09 - 124- 

hartmetallbelegte Kronen mit dem SK6L-Kernrohr eingesetzt. Mit drei oberflächen besetzten 

Diamantkronen wurde im letzten Bohrlochabschnitt ab 1703.5 m gekernt. 

Dabei wurden eine gebrauchte 104 mm x 57 mm Krone zum Durchkernen des Rohrschuhs 

und für 1.0 m Gebirge eingesetzt, mit einer 96 mm Krone der Hauptteil erbohrt 

und mit der 108 mm Erweiterungskrone letztlich noch 16.9 m zugekernt. 

Die Kronen Nr. 51 322 und 51 323 waren gegenüber den anderen Kronen mit einer 

verkürzten Räumkante und mit reduziertem Diamantenbesatz in der Schneidlippe 

gefertigt. Damit wird einerseits die Richtungsstabilität der Krone verringert, andererseits 

kann bei konstantem spezifischem Andruck (N/Diamant) die Kronenbelastung 

verringert werden. Allerdings ist dadurch auch die Standzeit einer solchen Krone 

gegenüber einer normal besetzten reduziert. 

Die gesamte Kernbohrung SB2 erreichte einen Kerngewinn von 99.6 % bei 6.7 m 

Kernverlust. 

Tabelle 34: 


Grösse Serien- Typ Sohr- I Sohrzeit I Fort- Kern-n mittlere I Kernnummer 

strecke i I schritt gewin Kern- i marsch 

marsch-I Anzahl 

länge 

"/ mm m h m/h 0/0 m 

61/4 51 165 I SV 396.5 I 363.3 I 1.1 99.6 2.1 186 

61/4 51 166 I 

SV 83.5 I 107.7 0.8 98.0 1.7 49 

6 1/4 51 199 I BV 133.7 115.0 1.2 99.7 2.6 51 

61/4 51 322 SV 329.7 289.5 1.1 99.9 4.6 71 

61/4 51 323 SV 494.2 427.8 1.2 99.8 4.7 105 

61/4 876713 BV 47.2 63.4 0.7 98.7 1.2 40 

61/4 9601-1 SV I 168.9 150.5 1.1 100.1 2.8 61 

6 1/4 9601-2 BV 33.6 I 30.3 1.1 98.8 1.5 23 

96 I 51 485 I SV 149.0 I 98.3 1.5 99.8 5.5 27 

104 50890 SV 1.0 1.0 1.0 100.0 0.5 2 

I 

108 I 51 495 SV 16.9 I 16.3 

I 

1.0 100.0 I 5.6 3 

146 Hartmet.1 I 

0.2 I 0.5 i 0.4 I 100.0 

I 

0.1 I 2 

146 i Stift I 

i 

1 70.6 

! 

0.3 18 

160 I 

Stift I I 7.9 

! 5.1 I 4.4 1.2 I 

I 

I 

! 2.8 I 2.82 i 100.0 

I 0.6 I 13 

TOTAL 1867.4 I 1670.7 I 1.1 99.6 2.9 I 651 

I 


Für Nachbohr- und Erweiterungsarbeiten auf den ersten Metern wurden gebrauchte 

Rollenmeissel der Grössen 8 1/2" und 6 1/4" eingesetzt. 

Das Erweitern auf 17 1/2" bis 55.9 m und bis 57.7 m auf 12 1/4" erfolgte mit neuen 

Warzenmeisseln.

- 125 - NAGRA NTB 94-09 

Für das Erweitern von 57.7 m - 577.0 m wurden spezielle Werkzeuge eingesetzt, um 

sicherzustellen, dass das Kernbohrloch nicht verlassen wird. Da keine Werkzeuge 

lieferbar waren, die von 6 1/4 11 auf 12 1/4 11 in einem Arbeitsgang aufweiten, musste in 

zwei Durchgängen zuerst auf 8 1/2 11 und dann auf 12 1/4 11 erweitert werden. Die eingesetzten 

"Masterdriller ll 

(Beilage 8.15) haben drei feste Arme mit Warzenmeisselrollen 

auf einem Grundkörper. Unten wird ein Rollenmeissel als Pilot angesetzt, der das 

Werkzeug im vorhanden Bohrloch zentrisch führt. Die Arme selbst sind auswechselbar, 

für die Grösse 12 1/4 11 

auf der Bohrstelle durch das Lösen von Bolzen, für die 

Grösse 8 1/2" allerdings nur beim Hersteller, da diese Arme verschweisst sind. 

Die Standzeiten (Tabelle 35) der Meisselrollenlager erforderten für die Erweiterung von 

jeder Grösse jeweils 4 Satz Rollenarme, die bei der Grösse 8 1/2" mit drei, bei der 

Grösse 12 1/4 11 

mit zwei verschiedenen Körpern eingesetzt waren. Bei 504.8 m wurde 

eine Rolle (für 12 1/4") durch Lagerverschleiss verloren und musste gefangen werden. 

Als Pilotmeissel wurden jeweils gebrauchte Rollenmeissel der Grösse 6 1/4", beziehungsweise 

8 1/2 11 

eingesetzt. Aufgrund des Pilotmeissel wurden die letzen 0.4 m 

jeweils nicht erweitert. 

Tabelle 35: 

Rollenerweiterungswerkzeuge, SB2 

Rollenarm-Satz Grösse m h 

1 121/4" 68.4 37.5 

2 12 1/4" 244.5 118.5 

3 12 1/4" 134.2 53.5 

4 I 12 1/4" 72.2 42.3 

Total I 12 1/4" 518.7 I 251.8 

1 81/2" 83.4 39.5 

2 8 1/2" 163.7 72.5 

3 8 1/2" 97.9 40.0 

4 8 1/2" 173.7 67.8 

Total 8 1/2" 518.7 219.8 

m/h 

1.8 

2.1 

2.5 

1.7 

2.1 

2.1 

2.3 

2.4 

2.6 

2.4 

Die Erweiterungsgarnituren bestanden aus: 

6 1/4" Rollenmeissel 8 1/2" Rollenmeissel 

8 1/2 11 Erweiterungswerkzeug 12 1/4" Erweiterungswerkzeug 

6 1/4 11 Stossdämpfer 

Bit-Stabilisator 

6" Schwerstangen (8 Stück) 9" Stossdämpfer 

5 1/2" Gestänge 

8 11 Schwerstangen (5 Stück) 

6 1/4" Stossdämpfer (zeitweise) 

6" Schwerstangen (10 Stück) 

5 1/2 11 Gestänge 

Für die Erweiterung von 577.0 m - 1151.5 m wurde ein speziell angefertigtes diamantbesetzes 

Werkzeug eingesetzt, das aus einem Körper und einer darübergeschraubten, 

auswechselbaren Hülse mit der diamantbesetzten konischen Schneidfläche 

besteht (Beilage 8.15).

NAGRA NTB 94-09 - 126 - 

Unterhalb wird ebenfalls ein Rollenmeissel als Pilot angeschraubt. Eine Fangarbeit 

beim Erweitern wurde durch den Pilotmeissel verursacht (Kapitel 8.4.4.2.), ansonsten 

erfüllte dieses Erweiterungswerkzeug die Erwartungen hinsichtlich Standzeit und 

Bohrfortschritt, der bei ca. 1.75 mlh lag. 

Die Erweiterungsgarnitur bestand aus: 

6 1/4" Rollenmeissel 

8 1/2 11 Erweiterungswerkzeug 

6" Schwerstangen (14 Stück) 

5 1/2 11 Gestänge 

8.10 

Spezielle Arbeiten 

8.10.1 Nachzementation 9 5/8 11 Rohre 

Der Gaszutritt im Ringraum 13 3/8" x 9 5/8" Rohre machte Sanierungsarbeiten erforderlich. 

Diese erfolgten in einem ersten Schritt durch zwei Perforationen, deren Position 

anhand der CET/CBL-Messungen festgelegt wurden. Über dieses Intervall konnte 

Zirkulation hergestellt und Zement in den Ringraum verpresst werden. Danach war der 

Gaszutritt gestoppt. Um weitere Bereiche des Ringraums abzudichten, erfolgte eine 

dritte Perforation. Alle Perforationen wurden so lange durch Druckzementationen 

behandelt, bis sie einem Kopfdruck von 100 bar standhielten. Die Zementationen 

erfolgten über das Bohrgestänge mittels RTTS-Packer (Retrievable-Test-Treat 

Squeeze Packer) bzw EZSV-Packer (Drillable-Squeeze Packer) ausgeführt. Die letzten 

5 m Zement im Rohrschuh wurden durchkernt, um die Qualität des Zements im 

Rohrschuhbereich feststellen zu können. Dabei war ein deutliches Entgasen des 

Zements bei der Kernentnahme festzustellen. Unter dem Rohrschuhventil war ein 

deutlicher Hohlraum (faustgross) vorhanden, aus dem der Zement durch eine Gasansammlung 

in der Abbindephase verdrängt worden war. 

Der Ablauf der wichtigen Arbeitsschritte ist im Folgenden in Stichworten aufgelistet: 

• Bei Brennarbeiten am Standrohr traten zwei Verpuffungen in Ringraum 13 3/8" x 

9 5/8" auf, brennbares Gas im Ringraum, Gasmessungen ergeben 3 bis 5 0/0 

Methan, im Ringraum ist eine deutliche Entgasung durch Blasenaufstieg erkennbar 

• 1. CET-Messung durch Zementreste in den 9 5/8" Rohren beeinflusst, Klarspülen 

der 9 5/8 11 

Rohre mit Wasser, 1. CBL-Messung 

• Verflanschungsarbeiten, RR 13 3/8 11 zu 9 5/8" abgedichtet, Hydril-Preventer auf 

die 9 5/8 11 

Rohre montiert 

• 1. Perforation 501.4 - 502.0 m, 2. Perforation 426.0 - 426.6 m mit je 8 Schuss 

• Abdrückversuche und Injektionstests mit RTTS-Packer auf Rohrschuh und 

Perforationsstrecken, Zirkulation durch das Perforationsintervall mit Waschflüssigkeit, 

Setzen eines EZSV-Packer bei 432.3 m 

• 1. Druckzementation, 6.4 m 3 Zementbrühe (verflüssigt), SG 1.91 kg/l, 

Zementüberschuss bei 409.6 m abgespült

- 127 - NAGRA NTß 94-09 

• kein Gas mehr im Ringraum festzustellen, Zementkopf bei 426.6 m abgetastet, 

Abdrückversuche und Injektionstests auf 2. Perforation 

• 2. Druckzementation mit 5 m 3 Zement (SG 1.85 kg/l), 2.5 m 3 Zement (SG 

1.85 kg/l) mit 2 % CaCI 2 beschleunigt, 3 Steps zu 3 m 3 Zement (SG 1.85 kg/l) 

und 1.3 m3 Wasser, Maximaldruck beim Squeeze 156 bar 

• Temperaturlog von 0 - 386 m (Zementkopf), ohne Aussagekraft über Zement 

hinter den Rohren 

• Injektionsversuch überkopf auf Ringraum 13 3/8 11 x 9 5/8 11 

• Zementaufbohren von 386.5 - 429.0 m, Drucktests auf 2. Perforation, Druckabfall 

auf 60 bar 

• 3. Druckzementation mit 0.9 m 3 Zementbrühe (SG 1.91 kg/l) verflüssigt 

• Zement aufgebohrt von 419.8 m bis 429.8 m, Abdrückversuch auf 2. Perforation 

mit 100 bar LO. 

• Zement und EZSV-Packer aufbohren von 429.8 m bis 570.0 m 

• 9 5/8" Scraperrun mit Sedimentrohr bis 570.0 m 

• drucktest auf Rohrschuh mit 100 bar LO. 

• Abdrückversuche auf 1. Perforation, Druckabfall ab 30 bar 

• 2. CET und 2. CBl, teilweise deutliche Verbesserung der Ringraumzementation 

erkennbar 

• 4. Druckzementation mit 4 m 3 Zementbrühe (SG 1.87 kg/l) verflüssigt, Abspülen 

des Zements bei 417.7 m 

• 3. Perforation bei 405.0 - 405.6 m mit 8 Schuss 

• Abdrückversuche auf 3. Perforation 

• 5. Druckzementation mit 7 m 3 Zementbrühe (SG 1.84 kg/l) 

• Zement aufgebohrt von 260.7 m bis 417.0 m, Drucktest auf 3. Perforation mit 

100 bar, i.O. 

• 9 5/8 11 Scraperrun bis 417.0 m, Bohrloch klargespült 

• 3. CET Messung, teilweise weitere deutliche Verbesserung der Ringraumzementation 

• Zement aufbohren von 417.0 m bis 501.9 m, weiter eingebaut bis 570.0 m 

• Abdrückversuch auf 1. Perforation mit 100 bar, LO. 

• Vorbereitung Einbau 5 1/2" GWSK mit Kernrohr, Rohrschuh kernend aufgebohrt 

Damit waren die Sanierungsarbeiten abgeschlossen. 

Die eingesetzten Zementrezepturen und der jeweilige Materialverbrauch sind in der 

Beilage 8.16 enthalten:

NAGRA NTB 94-09 - 128 - 

8.10.2 Fangarbeiten 

8.10.2.1 7" Hilfsverrohrung 

Als Hilfsverrohrung waren auf dieser Bohrung wie auf den vorhergehenden Wellenbergbohrungen 

Rohre mit einem Trapez-Linksgewinde eingesetzt. Das Linksgewinde 

verhindert ohne zusätzliche Sicherungsmassnahmen, dass die Rohre durch das sich 

darin rechts drehende Bohrgestänge auseinander geschraubt werden. 

Da die 95/8" Verrohrung erheblich tiefer als erwartet abgesetzt worden war, mussten 

zu den eingeplanten ca. 300 m neuen Linksrohren zusätzlich gute gebrauchte Rohre 

aus den anderen Bohrungen eingesetzt werden. Ausserdem wurden 6 Stück IInormale" 

Rechtsgewinderohre erforderlich, um auf die notwendige Gesamtlänge zu kommen. 

Dies stellte jedoch kein Risiko dar, da diese Rohre zuoberst eingebaut wurden und der 

axiale Zug in den Gewinden ein Entschrauben verhinderte. 

Nachdem bei einem Gestängeausbau eine Beschädigung der Hilfsrohrtour festgestellt 

wurde, begannen Fangarbeiten mit einem 7" FC- Spear. In 5 Versuchen konnten die 

Rohre bis auf das unterste Rohr ausgebaut werden. 

Das Schadensbild der geborgenen Rohre zeigte dann auch, dass die Beschädigung 

schrittweise von unten nach oben aufgetreten war, indem einzelne Verbindungen der 

Hilfsverrohrung sich überschraubt hatten und anschliessend abgestreift wurden. 

Ob dieses Überschrauben durch das Zusammenwirken von 

• zu hohen Reibkräften zwischen Gestänge und Rohren aufgrund der Neigung, 

• schwingenden Beanspruchungen der mit Zentralizern eingebauten Hilfsverrohrung, 

• geringem Gewindeverschleiss an den gebrauchten Rohren 

verursacht wurde, lässt sich nicht eindeutig klären. 

Da das letzte Rohr bei Fangversuchen nicht freigezogen werden konnte, musste es 

durch Fräsen beseitigt werden. Die dabei im Bohrloch verbliebenen Eisenreste und 

Frässpäne führten jedoch kurz darauf erneut zu Problemen. 

Als Ersatz für die Hilfsverrohrung standen so kurzfristig nur die bereits im Nagra-Lager 

vorhandenen 7 11 

Rohre für den permanenten Einbau zur Verfügung. 

Diese Rohre mit Rechtsgewinde mussten daher gegen ein Entschrauben der Rohre im 

Schuhbereich gesichert werden. Dazu wurden bei den ersten 14 Rohren (100 m) die 

Muffen verschweisst und die Gewinde beim Einbau verklebt. Die weiteren Verbindungen 

sollten durch die axiale Zugbelastung genügend gegen ein Entschrauben 

geschützt sein. Alle Rohre wurden durch einen Zangenservice mit optimalem 

Drehmoment verschraubt. 

Dass trotzdem gerade die oberste Verbindung, das heisst die mit der höchsten axialen 

Belastung, kurz darauf entschraubt hat, kann durch folgenden Umstand begründet 

sein:

- 129 - NAGRA NTB 94-09 

Beim Nachbohren mit Diamantkrone beziehungsweise Fräser wurden Eisenreste 

durch die Spülung bis in den Preventer hinaufgetragen. Dort vergrössert sich der 

Fliessquerschnitt konstruktionsbedingt sehr stark, so dass die bis hierhin hochgespülten 

Schrottreste nicht mehr weiter ausgetragen wurden. Beim Abstellen der Zirkulation 

zum Nachsetzen oder Kernrohrziehen sind diese Eisenteile wieder einige Meter 

zwischen Rohre und Gestänge zurückgefallen. Beim Weiterbohren führte diese 

Anhäufung von scharfkantigen Eisenteilen zu so hohen Reibkräften zwischen Rohren 

und Gestänge, dass die Verschraubung zwischen erstem Rohr (im Bodenflansch 

abgehängt) und zweitem Rohr gelöst wurde. 

Die starken Verschleissspuren in den ersten Rohren, erkennbar in dem Kaliberlog vom 

5. August 1992 erhärten diese Vermutung. 

Zusätzliches Bespülen des Preventers und Einsätze von speziellen Magnetwerkzeugen 

(Chipcatcher) konnten in der Folge Abhilfe schaffen. 

Der Ablauf der wichtigen Arbeitsschritte ist nachfolgend in Stichworten aufgelistet: 

• Kernen bis 707.9 m mit 6 1/4 11 Krone und 5 1/2 11 GWSK ohne erkennbare 

Probleme hinsichtlich Drehmoment etc., beim Ausbauen schlagartig Überlast bei 

386 m, fest in den 7 11 Rohren, mit Drehen und Ziehen (bis 22 t Überlast) nach 

3 m nach oben frei, nach unten steht der Strang auf 

• mit 1. - 5. Fangversuch bis auf das 1. Rohr die Hilfsverrohrung zutage gebracht 

• 6. Fangversuch, ohne Erfolg, 7. Fangversuch, Ziehversuche bis 62 t und Drehversuche 

ohne Erfolg, Ausbau, Wartezeit auf Fang- und Fräswerkzeuge 

• Einbau Fräsgarnitur Spez. Piranha Mill, Fräsen von 570.0 m bis 577.0 m in 

7.25 h, Ausbau, Einbau 8 1/2 11 RM, ca. 0.5 m gebohrt, Ausbau 

• Einbau 6 1/4 11 Krone, Versuch, in das 6 1/4 11 Bohrloch zu kommen ohne Erfolg, 

Ausbau 

• Einbau Fräsgarnitur Spez. Piranha Mill, Fräsen von 577.0 m bis 577.8 m, 

Ausbau, am Fräser wird ein Teil der T' Rohrschuhkrone zutage gebracht 

• Einbau neue T' Hilfsverrohrung, die ersten 14 Rohre verschweisst bzw. verklebt, 

Rohre im Keil abgesetzt 

• Nachbohren mit 6 1/8" Tapermill, von 577.8 m bis 583.0 m 

• Einbau 6 1/4" Krone, nachgebohrt von 583.0 m bis 705.8 m, Eisenstück im Kernrohr, 

Versuche tiefer zu kommen ohne Erfolg, Ausbau, ein Eisenstück klemmt in 

der Krone 

• Einbau 6 1/4 11 Stirnfräser, nachgebohrt von 705.8 m bis 707.9 m, teilweise hohe 

Drehmomente und kurzfristiges Festwerden, Ausbau 

• Beim Ausbau der drittletzten Bohrstange wird ein 7 11 Rohr im Preventer sichtbar, 

Gestänge fertig ausgebaut, T' Rohr mit Krebs ausgebaut, dieses Rohr war aus 

der Muffe des 2. Rohrs entschraubt, leichte Abstreifspuren im Gewinde, Rohrkrebs 

eingebaut und volles Stranggewicht der 7 11 Rohre gefangen, 7 11 Rohre 

hochgezogen, abgefangen, Rohrmuffe ausgetauscht 

• Kaliberlog, alle Rohre noch miteinander verschraubt

NAGRA NTB 94-09 - 130 - 

• Einbau neues TI Rohr, Absetzen der Rohre mit Rohrkrebs auf Sohle mit ca. 6 t, 

Nachverschrauben der Rohre mit Nennmoment nicht möglich, TI Rohre 0.5 m 

angehoben und im Keil abgefangen 

• 6 1/4" Krone spülend eingebaut, gekernt von 707.9 m bis 709.2 m (KM 378 - 

380), immer wieder Eisenteile im Kernrohr, Ausbau 

• 3 x Roundtrip mit 2 St. 5 7/8" Chipcatcher (Magnet) bis Sohle, Eisenteile bis ca. 

25 mm 0 zutage 

• Einbau 6 1/4" Krone, gekernt von 709.2 m bis 710.7 m (KM 381, 382), Eisenteile 

im Kernrohr, hohe Drehmomente und Überlast 

• Roundtrip mit Fangmagnet, Sedimentrohr und Chipcatcher, Eisenteile bis 20 mm 

Durchmesser zutage 

• Einbau 6 1/4" Krone, nachgebohrt ab 605 m, gekernt von 710.7 m bis 732.1 m 

(KM 381 - 391), anfangs hohe Drehmomente und Überlast beim Fahren, langsam 

geringer werdend, Bohrloch gespült, hochviskose Pille durchzirkuliert, 

Checktrip bis in den TI Rohrschuh ohne Widerstand 

• Roundtrip mit 6 1/4" RM, Sedimentrohr und Chipcatcher, Ausbau 

• Kaliberlog für Packersitzbestimmung, Bohrloch im Open hole mit z.T. starken 

Ausbrüchen, TI Hilfsverrohrung in Ordnung 

• Beginn Einbau Testgarnitur 

Bei den in dieser Hilfsverrohrung gefahrenen beiden Kaliberlogs wurde eine Längendifferenz 

von ca. 2.5 m gegenüber der Rohrliste festgestellt. Eine Überprüfung des 

Teufenzählwerks der Winde deutete auf einen Fehler in der Rohrliste hin. Das Nachmessen 

der wieder ausgebauten Hilfsverrohrung zeigte, dass beim Ausmessen der 

Rohre mit stark verschlissenem Bandmass der Längenfehler entstanden war. 

8.10.2.2 61/4" Pilotmeissel 

Bei dem Erweitern mit dem Diamant-Erweiterungswerkzeug wurde im Abstand von 

einigen Metern jeweils das Bohrloch drehend befahren, indem man den Bohrstrang 

hochgezogen und dann wieder abgesenkt hat. Nach einem solchen Befahren war kein 

Bohrfortschritt mehr zu erzielen und gleichzeitig war der Pumpendruck geringfügig 

gefallen. Zur Werkzeugkontrolle musste daher ausgebaut werden. Dabei stellte man 

fest, dass sich der Pilotmeissel entschraubt hatte und im Loch verblieben war. 

Beim Erweitern läuft der 6 1/4" Rollenmeissel als Pilot im vorhandenen Bohrloch und 

wird nur durch seitliche Belastungen, Vibration und Schläge, beansprucht. In den 

immerhin 171 h Erweitern bis zum Verlust muss sich die anfangs ordnungsgemäss 

gekonterte Verbindung losgerüttelt haben. Solange der Meissel im 6 1/4" Loch gelaufen 

ist, wurde ein Abschrauben durch die Reibung im Bohrloch verhindert, beim Befahren 

des Bohrlochs kam der Meissel jedoch in den 8 1/2" Bereich, so dass durch die 

Strangvibration die Verschraubung gelöst wurde, der Meissel abgefallen ist und sich im 

Übergang vom 8 1/2" zum 6 1/4" Loch verklemmt hatte. 

Es wurden mit einem umgebauten Trockenkernrohr, einem Magnet und nochmals mit 

dem Trockenkernrohr Fangversuche gefahren, bis ein 8 3/8" Schrottkernrohr eingetroffen 

war. Mit diesem konnte der Meissel dann gefangen und zutage gebracht werden. 

Der Zeitaufwand für die Fangarbeit betrug insgesamt 38.25 h.

- 131 - NAGRA NTB 94-09 


Die Bohrung dreht von anfangs ca. 330° Azimut bis zu einer Tiefe von etwa 350 m 

kontinuierlich nach rechts bis auf 52° ~ wobei sich die Neigung relativ konstant zwischen 

1.0 0 und 1.7° hält (der im Anhang erkennbare anfängliche Verlauf in südlicher Richtung 

ist durch magnetische Beeinflussung des ersten Messpunkts durch das Standrohr 

bedingt). 

Ab ca. 350 m dreht die Bohrung dann nach links auf ziemlich gen au nördliche Richtung. 

Erst auf den letzten 100 m dreht sie leicht nach Nordwesten ab. Der Richtungswechsel 

und ein gleichzeitig einsetzender Neigungsaufbau deckt sich mit einem 

Absinken des Schichtungsfallwinkels von 0 bis 40° (von der Vertikalen) in den Kalken 

ab 365 m. 

Nach Einbau der 9 5/8" Rohre verringert sich zwar die Aufbaurate, die Neigung nimmt 

aber bis auf 7.2° bei 937 m zu. Erst mit Einsatz der Kronen mit verkürzter Räumkante 

und verringertem Diamantenbesatz sowie einer geänderten Stabilisation konnte ab 

950 m die Neigung wieder abgebaut werden. Sie ist bis Endteufe auf 1.9 0 zurückgegangen. 

Die Gesamtabweichung ist mit 116.0 m nach Azimut 5.0° geringer als es der anfängliche 

Neigungsaufbau der Bohrung erwarten liess. Der Teufenverlust beträgt nur 5.0 m. 

Der Bohrlochverlauf ist in Beilage 8.16 grafisch dargestellt, Beilage 8.17 enthält die 

tabellarische Auflistung. 


Die reinen Kernbohrarbeiten liegen mit 38 % der Gesamtzeit im vergleichbaren 

Rahmen zu den anderen Sondierbohrungen im Standortgebiet Wellenberg. Der Zeitaufwand 

für die Mess- und Testzeiten sowie für den Einbau des Langzeitbeobachungssystems 

ist mit 24.8 0;0 geringer als bei den anderen Bohrungen. Verursacht 

wird dies einerseits durch den geringen Aufwand an Tests während der Bohrarbeiten, 

andererseits durch den schnellen Einbau des Langzeitbeobachtungssystems. Deutlich 

höherer Zeitaufwand wurde für das Erweitern benötigt, da die Erweiterungsstrecken 

erheblich länger waren und das Erweitern auf 12 1/4" in zwei Etappen erfolgte. 

In Beilage 8.18 ist eine Aufschlüsselung des Zeitbedarfs dargestellt.

NAGRA NTß 94-09 - 132 -

- 133- NAGRA NTB 94-09 

9 SONDIERBOHRUNG SB4a/v (vertikales Bohrloch) 


Die Bohrung SB4a war die 6. Tiefbohrung am Wellenberg, die erst in der 11. Phase der 

Oberflächenuntersuchungen ausgeführt wurde. Die Zielsetzung für diese Bohrung 

basierte auf der Auswertung der vorherigen Bohrungen. So sollten zum einen weitere 

geologische und hydrologische Daten erhoben werden. Andererseits war ein wesentliches 

Ziel, steilstehende Störzonen zu durchörtern, die ungefähr parallel zum Eggeligrat 

verlaufend vermutet wurden. Da mit einem Bohrloch nicht alle Ziele erfasst 

werden konnten, wurde die Bohrung SB4a mit 2 Bohrlöchern abgeteuft. Eines vertikal 

bis auf 735 m und eines bis auf 858 m mit 45° Neigung nach Azimut 65° gerichtet. 

Der Bohrplatz wurde entsprechend mit zwei Bohrkellern und Fundamenten für die 

Aufstellung des Bohrgerätes hergestellt. 

Das eingesetzte Bohrgerät war eine Wirth 85R der Foralith AG (SG), die auch die 

Bohrarbeiten als Auftragnehmer ausführte. Dieser Anlagentyp war bereits auf der S84 

und der SB3 eingesetzt worden. Das verwendete Gerät verfügte über einen speziell 

ausgerüsteten zweiten Mast für das Bohren mit 45° Neigung. 

Das Tubex-Bohrverfahren mit Drucklufthammer und direkt nachgezogener Verrohrung 

für die oberflächen nahen Lockergesteine im schrägen Bohrloch wurde von der Nagra 

erstmals eingesetzt und hat sich ausgezeichnet bewährt. 

Im Unterschied zu den bisherigen Bohrungen am Wellenberg wurde hier mit einem 

Dreifachkernrohr gekernt, d.h. in das Innenkernrohr war ein zusätzliches Kunststoffrohr 

(Liner) eingesetzt. Der Kern wurde bei der Entnahme in einem Stück in diesem 

Liner aus dem Innenrohr entnommen und lag dann nach Aufschneiden des Liners 

zusammenhängend vor. So konnten auch stark gestörte Zonen praktisch unversehrt 

aus dem Kernrohr entnommen werden. 

Grosse Schwierigkeiten bereitete in dieser Bohrung die Basis der Rutschmasse, die 

aus völlig instabilem sandig-, siltig-, tonigem Material bestand. Diese Zone war zudem 

stark wasserführend und mit ca. 8 bar artesisch. 

9.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 

Anhand der nur ca. 140 m entfernten SB4 wurde für das vertikale Bohrloch ein geologisches 

Profil gemäss Tabelle 36 erstellt. 

Tabelle 36: 

Geologisches Profil SB4a/v (Planung) 

bis 

Formation 

50 m Gehängeschutt und Moräne, 


740 m I Valanginien-Mergel evt. mit Fremdgesteinseinschlüssen

NAGRA NTB 94-09 - 134- 

Die Bohrung sollte durch Hangschutt und Moräne als 12 1/4 11 

Meisselbohrung bis in die 

Rutschmasse gebohrt und dann mit 9 5/8 11 

Durchmesser verrohrt werden. Nach Einbau 

einer TI Hilfsverrohrung war mit 6 1/4" Bohrdurchmesser bis in den anstehenden Fels 

zu kernen, dann auf 8 1/2 11 

zu erweitern und mit Ti zu verrohren. Mit 6 1/4" Bohrdurchmesser 

war bis zur Endteufe zu kernen, die Endteufe sollte minimal ca. 550 m, 

max. ca. 740 m betragen. Der Ausbau hatte als Pegel mit zwei Beobachtungszonen zu 

ertolgen. Das vorgesehenes Bohrungsschema ist in Tabelle 37 gezeigt. 

Tabelle 37: 

Bohrungsschema SB4a/v (Planung) 


60 m 12 1/4" 9 5/8" 

140 m 8 1/2" 

I 

7 11 

740 m 61/4" - 

Die Tabelle 38 zeigt das angetroffene geologische Profil. 

Tabelle 38: 

Geologisches Profil SB4a/v (angetroffen) 

bis 

Formation 




441.5 m Palfris-Formation, Vitznau-Mergel 

461.6 m Melange (Palfris-Formation,Vitznau-Mergel, Schimberg Schiefer) 

I 

500.3 m I Schimberg Schiefer 

630.4 m I G lobigeri nenmergel 

630.5 m I Melange 

735.0 m Palfris-Formation

- 135 - NAGRA NTB 94-09 


Die folgende Tabelle 39 gibt eine Übersicht über wesentliche Bohrungsdaten. 

Tabelle 39: Bohrungsdaten SB4a/v 

Koordinaten 


Bohranlage 



Beginn Umbau 


Vertikalteufe 

Gesamtabweich u ng 

nach Azimut 

Verrohrung 9 5/8" 

7" 

Pegelzonen 1. 

2. 

Standrohrtour 

Ankerrohrtour 

Filterrohr 

Filterkies 

Filterrohr 

Filterkies 

673249.3 

192218.2 

942.3 m 

Wirth B5-R 

22.10.1994 

28.02.1995 

03.05.1995 

735.0 m 

734.6 m 

19.5 m 

191 0 

bis 71.2 m 

bis 112.5 m 

712.4 - 715.5 m 

699.5 - 735.0 m 

433.5 - 436.5 m 

429.5 - 441.5 m 




zeitliche Ablauf der Bohrung ist im Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 9.1 dargestellt. 


22.10.1994 - 25.10.1994 Meisselbohrung 12 1/4",2.2 -71.3 m 


26.10.1994 - 28.10.1994 Wartezeit auf Zementerhärtung 

28.10.1994 Aufbohren Rohrschuh, Einbau 7" Hilfsverrohrung

NAGRA NTB 94-09 - 136 - 


29.10.1994 - 05.11.1994 Kernbohrung 6 1/4", 71.3 - 114.0 m, ab 95 m Schwierigkeiten 

durch Zuflusszone, Beschweren der Spülung bis 

max. SG 1 .51 kg/I 

05.11.1994 Kaliberlog (71.2 - 101.7 m) 

05.11.1994 - 06.11.1994 Roundtrip 



08.11.1994 Fluid-Logging 

08.11.1994 Ausbau 7" Hilfsverrohrung 


10.11.1994 Geophysikalisches Logging o.E. 

10.11.1994 - 11.11.1994 Spülung beschwert auf SG 2.0 kg/I, Bohrloch nachgebohrt 

11.11.1994 Geophysikalisches Logging NGS, FMS, GR, SDT-AS 

11.11.1994 - 19.11.1994 Bohrloch mehrfach nachgebohrt, 6 Zementationen zur 

Stabilisierung der Zuflusszone, Spülung zum Schluss 

SG 2.0 kg/l 

19.11.1994 - 20.11.1994 1. Einbau 7" Rohre, Rohre zweimal fest, 88.2 mund 

102 m, Ausbau bis 71 m 

20.11.1994 - 22.11.1994 Spülung auf SG 2.05 kg/l beschwert, Bohrloch mit 6 1/4" 

Rollenmeissel nachgebohrt bis 114 m 

22.11.1994 2. Einbau 7" Rohre und Zementation 

22.11.1994 - 24.11.1994 Zementerhärtung, Zulauf aus Ringraum 9 5/8" zu 7", 

Beginn Preventermontage 

24.11.1994 Zementinjektion in den Ringraum 

24.11.1994 - 26.11.1994 Zementerhärtung, Preventermontage 

26.11.1994 Rohrschuh aufgebohrt 


26.11.1994 - 30.11.1994 Kernbohrung 6 1/4",114.0 - 149.9 m, 

Spülungsverluste bis 20 m3/d 


04.12.1994 CET-GR, CBUVDL-Messung 

04.12.1994 - 05.12.1994 Temperaturangleich-Messung 

05.12.1994 - 06.12.1994 Einsatz Verstopfungsmaterial 

06.12.1994 - 15.12.1994 Kernbohrung 6 1/4", 149.9 - 295.0 m 

15.12.1994 - 22.12.1994 Hydraulischer Test VM3, VM4, VM5 (Wasserprobe) 

22.12.1994 - 03.01.1995 Wei hnachtsu nterbruch

- 137 - NAGRA NTB 94-09 

04.01.1995 - 12.01.1995 Kernbohrung 6 1/4 11 ,295.0 - 400.0 m, 

Spülungsverluste 4 - 8 m3/d, bei 317.1 m Verstopfungsmaterial 

eingesetzt. 

12.01.1995 - 18.01.1995 Hydraulischer Test VM6, VM7, VM8 


20.01.1995 Kaliberlog, Oilatometermessungen 

21.01.1995 - 22.01.1995 Erweiterung auf 6 1/4 11 von 400.0 - 409.0 m 

22.01.1995 - 29.01.1995 Kernbohrung 6 1/4 11 , 409.0 - 520.0 m, 

Spülungsverluste 4 - 8 m3/d 

29.01.1995 - 05.02.1995 Hydraulischer Test Ti, T2, VMT1 

06.02.1995 - 12.02.1995 Kernbohrung 6 1/4",520.0 - 620.0 m, 


12.02.1995 - 20.02.1995 Hydraulischer Test T3, T 4, T5 

20.02.1995 - 28.02.1995 Kernbohrung 6 1/4", 620.0 - 735.0 m, Endteufe, 


28.02.1995 - 08.03.1995 Hydraulischer Test VM9, VM1 0, VM11 

9.4.4 Mess- und Testphase auf Endteufe und Ausbau als Pegel 


09.03.1995 - 10.03.1995 Geophysikalisches Logging UBI, NGS, FMI, GR, 

SOT-AS, LOT, CNT, SAS 

10.03.1995 

11.03.1995 

Roundtrip bis Endteufe, Spülungsaustausch bei 503 m 

Fluid-Logging, Mess-Serie 1 

11.03.1995 - 12.03.1995 Einbau PIP und Setzen bei 381.3 m 

12.03.1995 - 15.03.1995 Fluid-Logging, Mess-Serie 2, Wasserprobennahme mit 

Sam pier 

15.03.1995 Ausbau PI P 

15.03.1995 - 16.03.1995 Roundtrip 

16.03.1995 - 24.03.1995 Hydraulischer Test T6 


24.03.1995 - 26.04.1995 HydraulischerTestT7, VM12, VM13, VM14 

26.04.1995 - 27.04.1995 Roundtrip 

27.04.1995 - 29.04.1995 Hydro-Frac-Tests, FMI-Log 

29.04.1995 Roundtrip, Bohrloch klargespült 

30.04.1995 - 04.05.1995 Ausbau der Bohrung mit 2 Pegelzonen 

1. Zone: 735.0 - 699.5 m, 

2. Zone: 441.5 - 429.5 m

NAGRA NTB 94-09 - 138 - 



Der Antransport der Bohranlage begann am 17. Oktober 1994. Die Bohrarbeiten 

wurden am 22. Oktober 1994 mit einer 12 1/4 11 

Rollenmeisselgarnitur aufgenommen. 

Bereits ab ca. 30 m setzten Spülungsverluste ein, die durch den Einsatz von Verstopfungsmaterialien, 

bestehend aus Glimmer und Celloflakes reduziert werden konnten. 

Da der Wasserzulauf aus dem Wasserreservoir nicht ausreichte, musste zusätzlich 

Wasser mit Tankwagen aus dem Tal antransportiert werden. Nachdem der langzahnige 

Rollenmeissel auf einem Felsblock keinen Bohrfortschritt mehr erzielte, wurde ab 

43.9 m ein gebrauchter Warzenmeissel mit Erfolg eingesetzt. 

Die gleichzeitig laufenden Seismikmessungen erforderten dreimal mehrstündige 

Unterbrechungen der Bohrarbeiten. 

Anhand der Spülproben und des Bohrfortschritts wurden der Übergang vom Gehängeschutt 

zur Rutschmasse bei ca. 50 m festgestellt, die Bohrarbeiten daraufhin bei 

71.3 m für den 9 5/8" Rohreinbau gestoppt und die Verrohrung eingebaut und zementiert. 

Nach der Zementerhärtung wurde der Rohrschuh mit einem 8 1/2 11 

Rollenmeissel 

aufgebohrt und eine 7 11 

Hilfsverrohrung bis 71.2 meingebaut. 


9.5.2.1 Kernen 6 1/4 11 

Am 29. Oktober 1995 begannen die Kernbohrarbeiten mit dem 5 1/2" GWSK-System 

und Dreifachkernrohr (Bohrdurchmesser 6 1// bzw. 159 mm, Kerndurchmesser 

94 mm). Anfangs konnte mit Kurzkernmärschen weitgehend vollständiger Kerngewinn 

erzielt werden. Aufgrund starker Spülungsverluste von 4 - 10 m 3 /d musste mehrmals 

Verstopfungsmaterial eingesetzt werden, gleichzeitig waren weitere Wassertransporte 

erforderlich, da das Wasserreservoir nicht genügend Zulauf hatte. 

Während des Kernmarsches 30 von 96.0 - 97.1 m traten hohe Drehmomente und 

Pumpendrücke auf, der Strang wurde mehrmals kurzzeitig fest. Nach der Kernentnahme 

(27 % Kerngewinn) traten beim Versuch, die Bohrlochsohle wieder zu erreichen, 

erneut hohe Drehmomente und Pumpendrücke auf, und es setzte Zufluss ein. 

Da kein Preventer installiert war, konnte erst nach dem Ausbau des Gestänges das 

Bohrloch mit einem provisorischen Kopf eingeschlossen werden. Von anfänglich 

25 Ilmin ging der Zulauf in einer Stunde auf ca. 12 Ilmin zurück. Nach Einschliessen 

des Bohrlochs wurde ein maximaler Druck von 3 bar registriert, der dann in 2 h auf 

Null abfiel. Beim anschliessenden Gestängeeinbau musste ab 95 m erneut mit hohen 

Drehmomenten und hohem Pumpendruck nachgebohrt werden. Beim Abbohren des 

nächsten Kernes (KM 31, 97.1 - 98.2 m, KG 180/0) setzte erneut Zulauf bis ca. 30 Ilmin 

ein und das Gestänge wurde mehrfach fest. Der Versuch, durch das bis vor Sohle 

eingebaute Gestänge eine Probe des zufliessenden Wassers zu nehmen, scheiterte 

jedoch, da bei stehendem Gestänge der Zulauf versiegte.

- 139 - NAGRA NTB 94-09 

Nachdem erneut erst nach mehreren Stunden Nachbohren der nächste Kernmarsch 

(KM 32, 98.2 - 100.2 m, KG 75%) abgebohrt werden konnte bei Zuflussraten bis 

501/min, wurde das Gestänge ausgebaut und das Bohrloch eingeschlossen. Mit 

Schwerspat wurde das Spülungsgewicht auf 1.4 kg/l angehoben und nach Einbau des 

Gestänges die beschwerte Spülung einzirkuliert. Wie bisher musste nachgebohrt 

werden, bevor der KM 33 (100.2 - 101.2 m, KG 10 % ) ohne erkennbaren Zufluss abgebohrt 

werden konnte. Weitere 2 h Nachbohren waren notwendig l um erneut auf Sohle 

zu kommen. KM 34 (101.2 - 101.7 m) erbrachte keinen Kerngewinn. Beim Kernen und 

Nachbohren verdünnte die Spülung und das Gewicht sank, gleichzeitig setzte wieder 

Zulauf ein. Durch weiteren Schwerspateinsatz wurde das Spülungsgewicht auf 

1.51 kgll angehoben, ohne dadurch jedoch den Zulauf stoppen zu können. Nach dem 

Gestängeausbau wurde das Bohrloch wieder eingeschlossen und baute bis 5.2 bar 

Kopfdruck auf. 

Ein Weiterkernen mit akzeptablem Kerngewinn war unter diesen Umständen nicht 

möglich. Es wurden daher Vorbereitungen getroffen, das 5 1/2" Gestänge als temporäre 

Schutzverrohrung einzusetzen und mit dem 3 1/2" System weiterzukernen, bis die 

Bohrung den anstehenden Fels und damit die Absetztiefe für die T' Verrohrung erreichen 

würde, evtl. nach wenigen Metern, oder aber auch erst nach einigen 10 Metern. 

Nachdem jedoch alle beteiligten Parteien damit einverstanden waren, ohne Rücksicht 

auf einen Kerngewinn bis zur Erreichung der Felsoberfläche zu bohren, baute man das 

5 1/2" Kernsystem wieder ein. Die Bohrspülung wurde nicht aufbereitet. Nur mit 

Wasser unter ständigem Zulauf bohrte man erst nach und dann weiter. Bereits bei 

104.2 m musste man jedoch das Kernrohr ziehen, da aufgrund eines Kernklemmers 

kein Fortschritt mehr erzielt wurde (Kerngewinn ca. 250/0). Erneut musste 5 h lang 

nachgebohrt werden, bevor man von 98.8 m wieder bis auf Sohle (104.2 m) kam und 

weiterkernen konnte. Mit weiteren 4 Kernmärschen (KG jeweils 100%) wurde bis 

114.0 m weitergekernt, wobei jedesmal längeres Nachbohren zwischen den einzelnen 

Märschen nötig war. Der Kernbefund zeigte, dass ab 104 m die anstehenden Valanginien-Mergel 

erbohrt und damit das Absetzkriterium für die 7" Verrohrung erfüllt war. 

Die Zulaufraten betrugen zum Schluss bis zu 65 Ilmin. 

Ein Kaliberlog von 102 m bis zum Rohrschuh zeigte Auskesselungen bis zu 43 cm 

Durchmesser im Bereich 94 - 99 m. Nach einem Befahren und Nachbohren bis Sohle 

begann der erste Packertest. Ein Packerschaden erforderte einen Packerwechsel, 

bevor der Test ausgeführt werden konnte. 

Für das anschliessende Fluid Logging konnte das Bohrloch nur mit umfangreichem 

Nachbohren bis 106 m befahren werden und Wasser - in der Leitfähigkeit mit Ätznatron 

verändert - einzirkuliert werden. Nach dem Ausbau des Gestänges bis zum 9 5/8" 

Rohrschuh wurden durch das Gestänge die ersten Messungen gefahren, weitere folgten 

nach vollständigem Gestängeausbau. 


Die Erweiterung von 6 1/4" auf 8 1/2" erfolgte mit einem von der Bohrung SB2 noch 

vorhandenen Diamantwerkzeug, durch einen Pilotmeissel im 6 1/4" Bohrloch geführt. 

Als Spülung wurde nur Wasser eingesetzt, wobei beim Erweitern anfangs zeitweise 

Spülungsverluste auftraten, aber ab ca. 90 m wieder Zulauf einsetzte. Den Bereich von 

102 - 107 m bohrte man dabei mehrfach nach.

NAGRA NTB 94-09 - 140- 

Der anschliessende Versuch, das geophysikalische Logging auszuführen, musste 

abgebrochen werden, da bereits bei der ersten Einfahrt die Sonde bei 86 m aufstand. 

Die Spülung wurde auf ein Gewicht von 2.0 kgll beschwert und nach Einbau eines 

8 112" Rollenmeissels einzirkuliert. Nach längerem Nachbohren erreichte man die 

Sohle wieder, ohne dass dabei Spülungsverluste oder Zulauf auftraten. 

Das geophysikalische Logging konnte in reduziertem Umfang bis ca. 108 m gefahren 

werden. Gegen Ende des Loggings setzte erneut Zufluss ein, der bis auf 701/min 

anstieg. 

Es wurde wieder schwere Spülung einzirkuliert und das Bohrloch mit 8 1/2" Rollenmeissel 

bis Sohle nachgebohrt. 

Um die Zuflusszone und das in ihr ständig nachfallende bzw. nachdrückende Gebirge 

unter Kontrolle zu bringen und den Einbau der 7" Verrohrung zu ermöglichen, war die 

Behandlung des Bohrlochs durch Zementationen beschlossen worden. 

Das Gestänge wurde daher nach Ausbau des Rollenmeissels mit einer Zementierkrone 

bis 106 m eingebaut. Man verpumpte 3 m 3 Zementbrühe (SG 1.9 kgll, 

beschleunigt), baute bis 71 m aus und spülte den Überschuss ab. Nach vollständigem 

Ausbau wurde das Bohrloch mit 3 bar Druck für die Zementerhärtung eingeschlossen. 

Bereits nach dem Öffnen des Bohrloches setzte erneut Zufluss ein; der Zementkopf 

wurde bei 74 mangetroffen. 

Als 2. Zementation wurden dann 3 m 3 Wasser vorweg und 3 m 3 Zementbrühe über 

Kopf bis 69 m verpumpt mit max. 150 Ilmin und 4.5 bar. 

Nach der Zementerhärtung wurde der Zement aufgebohrt, bis bei 98.4 m hohe 

Drehmomente und kurzfristiges Festwerden auftraten, wobei ab 95 m bereits wieder 

Zulauf einsetzte. 

Es folgte die 3. Zementation, wieder über Kopf mit 3 m 3 Zementbrühe (beschleunigt) 

und max. 4.8 bar. Nach dem Aufbohren des Zementes von 72 - 97 m setzte wieder ab 

95 m Zulauf ein, so dass die 4. Zementation über Kopf mit 2.9 m 3 Zementbrühe 

erfolgte. 

Erneut wurde von 81 - 99 m aufgebohrt, bis wieder hohe Drehmomente und kurzfristiges 

Festwerden bei gleichzeitig geringem Zulauf auftraten. 

Für die 5. Zementation wurden 9 m 3 Zementbrühe, unter Zusatz von Verstopfungsmaterial 

in den letzten 3 m 3 , mit max. 11 bar verpresst. Beim Zementaufbohren traten ab 

95 m bis 97.5 m wieder die bereits bekannten Schwierigkeiten mit Festwerden und 

Zulauf auf. 

Für die 6. Zementation wurde ein Injektionspacker an 2 3/8" Tubing bis 70.5 m eingebaut 

und gesetzt. Durch den Packer wurden 4.5 m 3 Zementbrühe mit einer Pumprate 

von ca. 15 - 20 Ilmin injiziert. Bei einem maximalen Kopfdruck von 25 bar wurde abgebrochen 

und der Packer ausgebaut. Auch diesmal traten beim Aufbohren ab 97.3 m 

die gleichen Schwierigkeiten auf.

- 141 - NAGRA NTB 94-09 

Da sich die Zuflusszone auch durch das mehrfache Zementieren nicht stabilisieren 

liess, wie die Versuche gezeigt hatten, wurde ein anderes Vorgehen erforderlich. Als 

Alternative blieb nur der Versuch, mit einer auf ein Gewicht von mindestens 2 kg/I 

beschwerten Spülung die Zuflusszone soweit unter Kontrolle zu bringen, dass der 

Einbau der 7" Rohre möglich wurde. Nach dem Beschweren der Spülung konnte dann 

das Bohrloch bis 114 m nachgebohrt werden, wobei jedoch im Teufenbereich von 97 - 

104 m mehrfach nachgebohrt werden musste, bis sich das Bohrloch mit der Meisselgarnitur 

frei befahren liess. 

Der Einbau der 7" Rohre und ihre Zementation war mit grossen Schwierigkeiten 

verbunden, die in Kapitel 19.6.2 TI Verrohrung l 

im Detail beschrieben sind. Die Zementation 

der Rohre erfolgte bis zutage. Allerdings führten die stark artesischen Verhältnisse 

zu einem Wasserdurchbruch durch den Zementmantel, der erst mit einer weiteren 

Zementinjektion beseitigt werden konnte. 

In der daran anschliessenden Zementerhärtungsphase wurde die Preventeranlage 

installiert. 

Mit einem 6 1/4 11 

Rollenmeissel wurde von 75 - 92 meine Zementmischzone aufgespült 

und dann bis 110m Zement aufgebohrt. Eine alte Krone setzte man zum Durchkernen 

des Rohrschuhs ein. Die alte Spülung wurde abgefahren, die Tankanlage 

komplett gereinigt und eine neue Spülung angesetzt und einzirkuliert. 


9.5.3.1 Kernen 6 1/4 11 

Der Bohrlochabschnitt von 114.0 m bis Endteufe konnte ohne nennenswerte bohrtechnische 

Schwierigkeiten abgeteuft werden. Nachdem die ersten 0.8 m zusammen 

mit dem Aufbohren des Rohrschuhs mit einer 6 1/4 11 x 4 11 Krone gekernt worden waren, 

wurde ab 114.8 m wieder die 6 1/4 11 

x 94 mm Krone und das Dreifachkernrohr bis zur 

Endteufe eingesetzt. 

Eine Ausnahme bildete nur der Abschnitt von 400.0 - 409.0 m für die Dilatometermessungen. 

Nachdem mit einer gebrauchten 104 mm x 57 mm Krone und Übergang 

3 1/2 11 auf 5 1/2 11 GWSK Gestänge 0.1 m lang zentrisch die Sohle angebohrt worden 

war, kernte man mit einer 101 mm x 57 mm Krone und einem 3 1/2 11 

GWSK- Kernrohr 

am kombinierten 3 1/2 11 /5 1/2 11 Bohrstrang bis 409.0 m. 

Nach Abschluss der Dilatometermessungen erfolgte das Erweitern auf 6 1/4 11 

Kernkrone mit anschliessender Fortsetzung der Kernbohrarbeiten. 

mit der 

Schon wenige Meter unterhalb der TI Verrohrung hatten beim Kernen erneut 

Spülungsverluste eingesetzt, die bei ca. 123 m bis auf 17 I/min, resp. ca. 20 m 3 /d als 

Maximum anstiegen. Bei 149.9 m wurde daher für hydraulische Tests und Messungen 

unterbrochen. Nach Durchführung der Packertests zur hydraulischen Charakterisierung 

der Formation und einer Wasserprobennahme wurden noch Messungen ausgeführt, 

die die Qualität der TI Rohrzementation überprüfen sollten. Es galt sicherzustellen, 

dass keinerlei Wasserzirkulation hinter den Rohren aus der Hochdruckzone in die 

subartesiche Zone erfolgt.

NAGRA NTB 94-09 - 142 - 

Zuerst wurden CBL und CET -Messungen in der T' Verrohrung gefahren. Als weitere 

Messung wurde eine Temperatur-Angleichungsmessung ausgeführt. Dazu baute man 

PVC-Pegelrohre (0 75 mm) bis 101.5 m ein. Im Ringraum zwischen den 7" Rohren 

und den PVC-Rohren war ein Lichtleiter-Temteratursensorkabel installiert. Auf etwa 

30°C erwärmtes Wasser zirkulierte man ca. 6 h lang durch den Tubing. Mit Hilfe des 

Sensorkabels konnte sowohl in der Aufheizphase als auch in der anschliessenden 

Abkühlphase die BOhrlochtemperatur quasi kontinuierlich gemessen und als Temperaturprofil 

zeit- und teufenabhängig aufgezeichnet werden. 

Die Auswertung der Messungen zeigte eine gute Zementationsqualität in den 

entscheidenden Teufenabschnitten, bzw. liess die Temperaturmessung keinen Rückschluss 

auf eine Wasserzirkulation zu. 

Weitere Unterbrechungen für hydraulische Tests fanden bei 295.0 m, 400.0 m, 

520.0 m 620.0 mund 735.0 m statt, wobei meistens drei Singlepackertests mit ca. 

20 m, 50 mund 100 m Testintervallen ausgeführt wurden. 

Der Stop bei 735.0 m stellte auch gleichzeitig das Erreichen der Endteufe dar. 

Direkt nach dem Erreichen der Endteufe fanden die drei vorgesehenen Singlepackertests 

statt. Eine Wasserprobennahme war aufgrund der geringen Durchlässigkeit nicht 

möglich. 

Die Endteufe war im Arbeitsprogramm minimal auf Kote 390 m und maximal auf Kote 

200 m, resp. mit 552 m bzw. 742 m Bohrteufe, vorgegeben worden. Abhängig von den 

angetroffenen geologischen und hydrogeologischen Verhältnissen sollte in diesem 

Intervall die Bohrung dann angehalten werden. Die verschiedenen Hydrotests hatten 

das Bohren bis zur maximal vorgesehenen Tiefe notwendig werden lassen. Der 

Abbruch wenige Meter vor der Maximaltiefe war dadurch begründet, dass mehrere 

potentiell wasserführende Klüfte ab 727.7 m angetroffen wurden und versucht werden 

sollte, mit einem möglichst kurzen Testintervall eine Wasserprobenentnahme durchzuführen. 

9.5.3.2 Arbeiten nach Abschluss der Bohrphase 

Nach einem Roundtrip, bei dem ab 622 m drehend und spülend eingebaut werden 

musste, konnten die geophysikalischen und bohrlochseismischen Messungen erfolgreich 

ausgeführt werden. 

Der nächste Roundtrip wurde damit abgeschlossen, dass ab 503 m die Spülung gegen 

Wasser für das Fluid Logging ausgetauscht wurde. Der erste Messabschnitt umfasste 

einen Messrun, den Einbau einer Grundfosspumpe an 2 3/8" Tubing bis 101 mund 

weitere Runs zwischen 110 und 500 m mit abgesenktem Wasserspiegel. 

Nach dem Ausbau der Grundfosspumpe und Ausfahren der TL-Sonde (Temperatur 

Leitfähigkeit) erfolgte der Einbau eines PIP (Produktion-Injektion-Packer) am 5 1/2" 

Bohrgestänge. Für den zweiten Fluid Logging-Abschnitt sollte das Bohrloch ab 381 m 

mit dem Packer unterteilt werden, um das bereits geloggte, stärker durchlässige, 

obere Intervall von dem geringer durchlässigen, unteren Intervall abzutrennen. Um 

auch im unteren Bohrlochbereich die Spülung noch auszutauschen, wurde der PIP 

zuerst bis Sohle eingebaut. Bei dem Versuch, die Spülung auszutauschen, wurde der

- 143 - NAGRA NTB 94-09 

Packer allerdings vorzeitig gesetzt. Nach Entspannen des Packers konnte zwar der 

Austausch erfolgen, dann musste aber noch einmal komplett ausgebaut und der 

Packer für das erneute Setzen vorbereitet werden, bevor der Packer auf Setzteufe 

gebracht und ordnungsgemäss gespannt werden konnte. 

Die TL-Sonde wurde durch das Gestänge und den Packer eingefahren und ein erster 

Messrun ausgeführt. 

Beim Einbau des Drucksensors (Triple-Probe) und der Moineau-Pumpe am 23/8" 

Tubing in das 5 1/2" Bohrgestänge wurde durch den zu gering kalkulierten Sicherheitsabstand 

zwischen der Unterkante des Drucksensors und dem Übergang auf den 

Packer das Messkabel an dieser Stelle gequetscht und beschädigt. Man musste daher 

die Tubinggarnitur wieder ausbauen und die TL-Sonde ausfahren, um das Messkabel 

reparieren zu können. Nach dem Wiedereinfahren der Sonde und dem Einbau der 

Tubinggarnitur konnte dann die Messung erfolgreich ausgeführt werden. 

Eine schematische Darstellung der Untertage-Installation für das Fluid Logging ist in 

Beilage 9.2 gezeigt. Um zu verhindern, dass der Tubingstrang durch den Betrieb der 

Moineau-Pumpe innerhalb des 5 1/2" Gestänges schlagen konnte und Triple-Probe, 

Messkabel oder Flat-Pack dadurch beschädigte, wurden die drei Zentralizer in diesem 

Bereich eingesetzt. 

Nach Abschluss der Messungen, dem Ausbau der Tubinggarnitur und dem Ausfahren 

der Sonde nahm man noch durch zwei Einfahrten mit einem Kuster-Sampler eine 

Wasserprobe im Bereich der grössten Zuflussstelle. Der PI P konnte ohne 

Schwierigkeiten gelöst und ausgebaut werden. Beim anschliessenden Roundtrip 

musste ab 721 m bis Sohle nachgebohrt werden. 

Nach dem Abschluss des Fluid Loggings wurden hydraulische Doppelpackertests auf 

markanten Anomalien des Fluid Loggings ausgeführt. 

Beim Umsetzen der Doppelpackergarnitur vom Test T6 auf T7 traten Schwierigkeiten 

beim Lösen des unteren Packers auf, so dass die Garnitur ganz ausgebaut werden 

musste. Ein weiterer Roundtrip erfolgte vor dem erneuten Packereinbau. Stellenweise 

musste bei diesem Roundtrip drehend und spülend eingebaut werden. 

Die anschliessenden Doppelpackertests T7, VM12, VM13 und VM14 wurden mit einer 

speziell zusammengestellten Testgarnitur ausgeführt, um für die Gasinjektion zur 

Messung das Testintervall entleeren zu können. Unterhalb der Doppelpacker wurden 

30 m 4 1/2" NU-Tubing als 'Auffangbehälter', eingebaut, um über ein Shut-in-Tool und 

entsprechende 1/4" Leitungen exakt kontrolliert das zwischen den Packern eingeschlossene 

Wasservolumen ablassen zu können. 

Technische Probleme (Kurzschluss in der Datenübertragung durch eingedrungenes 

Wasser, Leckage der Gas-Injektionsleitung) erforderten den zweimaligen Aus- und 

Wiedereinbau der Garnitur während dieser Testphase. 

Bei dem sich an dieser fast 5 Wochen dauernden Testperiode anschliessenden 

Roundtrip musste ab 377 m drehend und spülend eingebaut werden. Hohe Pumpendrücke 

erforderten ab 480 m den Ausbau des Gestänges. Ein abgerissenes Stück 

Packergummi hatte sich zwischen Innen- und Aussenkernrohr gesetzt. Danach konnte 

der Roundtrip erfolgreich bis 735 m gefahren werden,

NAGRA NTB 94-09 - 144- 

Als letztes Messprogramm wurden die Hydrofrac-Messungen ausgeführt, wobei eine 

entsprechende Doppelpackergarnitur am 2 3/8" Tubing eingebaut wurde. Nach 

Durchführung der 15 Tests fand eine abschliessende FMI-Messung statt, die die 

Orientierung der erzeugten Fracs ermöglichte. Gleichzeitig wurde dabei ein abschliessendes 

Kaliberlog mitgemessen. 

9.5.3.3 Ausbau zum Pegel 

Der Ausbau der Bohrung erfolgte als Pegel mit 2 Beobachtungszonen. Abweichend 

von der ursprünglichen Planung im Arbeitsprogramm wurden diese Zonen aufgrund 

der hydraulischen Testergebnisse mit tieferen Intervallen eingerichtet. 

Mit einem letzten Roundtrip wurde das Bohrloch befahren und anschliessend mit 

getracertem Wasser klargespült. Die Beilage 9.1 zeigt den fertigen Ausbau der 

SB4a/v, Beilage 9.2 enthält die Daten der Pegelrohre. Die Arbeitsschritte zum Ausbau 

sind in der folgenden Zusammenstellung kurz beschrieben: 

• Einschütten von 400 kg Quarzsand (0 2-3 mm), Einbau des ersten Filterrohrs an 

1.315" Tubing, Einschütten von 550 kg Quarzsand (0 2-3 mm) sowie 50 kg 

Quarzsand (0 0.3-0.9 mm) als Stützfilter und 25 kg Duranit Tonpellets (0 11- 

13 mm) 

• Einbau 23/8" NU-Tubing als Zementierstrang mit speziellem Spülübergang bis 

695 m, Zementation mit 3 m 3 PCHS-Sulfacem Zementbrühe (SG 1.83 kg/l), 

Ausbau Tubing bis 543.9 m, Zementation mit 3 m3 PCHS-Sulfacem Zementbrühe 

(SG 1.85 kg/l), Ausbau Tubing bis 440.5 m, Überschuss abspülen und 

nach Einwurf eines Stopfens radiales Bespülen der Bohrlochwand von 440 - 

430 m zum Säubern von Zementresten, Ausbau Tubing, Zementerhärtung 

• Einbau zweites Filterrohr an 1.315" Tubing, Einschütten von 300 kg Quarzsand 

(0 2-3 mm) sowie 50 kg Quarzsand (0 0.3-0.9 mm) als Stützfilter und 25 kg 

Duranit Tonpellets (0 11-13 mm) 

• Einbau 23/8" NU-Tubing als Zementierstrang bis 424 m, Zementation mit 2.5 m 3 

PCHS-Sulfacem Zementbrühe (SG 1.85 kg/l), Ausbau Tubing, Zementerhärtung 

• Einschütten von 3525 kg Duranit Tonpellets (0 11-13 mm) und 2775 kg 

Compactonit-Tonpellets (08-20 mm), Tonschüttung zutage 

Der Versuch, mit Hilfe einer Berstscheibe die Tubingstränge nach dem Einbau auf 

Dichtigkeit hin abdrücken zu können, schlug fehl. Ursache war die praktisch nicht 

vorhandene Belastbarkeit der Berstscheibe entgegen ihrer eigentlichen Druckrichtung. 

Die 'Scheibe' ist eine Metallfolie I Membrane, die kuppelförmig in Druckrichtung vorgewölbt 

ist (Nennbelastung ca. 40 bar, Berstdruck ca. 70 bar). Beim ersten Tubingeinbau 

fiel der Druck bei einem Abdrückversuch nach Einbau der ersten 40 Tubinge 

(aufgefüllt alle 5 Tubinge) bei 27 bar schlagartig ab. Es zeigte sich nach dem Ausbau 

der Tubinge, dass die Wölbung der 'Membran' mehrfach hin- und hergesprungen war 

und dadurch der Nennbelastung nicht mehr widerstehen konnte. Beim Wiedereinbau 

mit einer neuen Berstscheibe wurde daher jeder Tubing nach dem Einbau aufgefüllt, 

um die Druckdifferenz auf die 'Membrane l 

so gering wie möglich zu halten. Dennoch 

brach diese 2. Scheibe von selbst nach dem Einbau von 46 Tubingen, auf ein Abdrükken 

musste daher verzichtet werden.

- 145 - NAGRA NTB 94-09 

Die Schütthöhe der jeweiligen Ausbauabschnitte wurde durch Abtasten mit den Filtersträngen 

und dem Zementiertubing bzw. durch Kabellotungen jeweils kontrolliert und 

ergab sehr gute Übereinstimmungen. Auch der Einbau des Zementiertubings auf 

695 m neben den ersten Pegel, bzw. auf 425 m neben beide Pegelrohre, verlief 

absolut problemlos. 


9.6.1 9 5/8 11 Standrohr 

Die 9 5/8" Rohre konnten problemlos bis 71.2 m eingebaut werden. Sie waren mit 

6 Zentralizern bestückt, auf ein Rohrschuhventil wurde verzichtet. Die Zementation 

erfolgte mit 3 m 3 Zementbrühe PCHS Sulfacem, SG 1.9 kgll, bis zutage. Nach 48 h 

Zementerhärtung wurde der Rohrschuh mit einem 8 1/2" Rollenmeissel aufgebohrt. 

Die 9 5/8" Rohrliste und der Zementationsbericht sind in den Beilagen 9.4 und 9.5 

gezeigt. 

9.6.2 TI Verrohrung 

Für den Einbau der 7" Rohre war mit Schwierigkeiten zu rechnen. Das erste Rohr 

wurde mit einer Zackenkrone versehen und auf die Verwendung von Zentralizern 

verzichtete man, um die Rohrtour notfalls Iieinbohren" zu können. 

Beim Einbau der Rohre wurde man bei 88.2 m während des Nachsetzens fest und 

konnte die Rohrtour auch mit 55 t (Ausnahmelast) nicht freiziehen. Die Anzeichen 

liessen "differential sticking" als Ursache des Festwerdens vermuten, d.h. die Rohre 

wurden im Bereich der Verlustzone bei ca. 75 - 85 m durch die schwere Spülung und 

die daraus resultierende Druckdifferenz zwischen Bohrloch und Formation in den 

Filterkuchen an der Bohrlochwand gepresst. Um die Rohre wieder frei zu bekommen, 

wurde Wasser anstelle der schweren Spülung einzirkuliert. Damit sollte zum einen die 

Druckdifferenz verringert und zum anderen der vorhandene Filterkuchen weggespült 

werden. Dies war auch erfolgreich, da nach einiger Zeit die Rohre nach Dreh- und 

Ziehversuchen wieder frei wurden. Allerdings setzte auch wieder der Zulauf ein. 

Da die Rohre ab ca. 95 m nur noch drehend und spülend eingebaut werden konnten 

und der Zulauf deutlich stärker geworden war, wurde schwere Spülung einzirkuliert, 

um die Zuflusszone wieder zu stabilisieren. Die deutlich grössere Tragfähigkeit der 

Spülung setzte dann jedoch soviel Material im Ringraum in Bewegung, dass der 

Ringraum sich zusetzte. Es kam zu totalen Verlusten bei ca. 18 bar Pumpendruck und 

gleichzeitigem Festwerden. Nach längeren Zug- und Drehversuchen konnte die Zirkulation 

wieder hergestellt und die Rohrtour wieder freigefahren werden. Da die 

Schwerspatvorräte aufgebraucht waren und die Spülung durch den Wassereinsatz und 

das zugelaufene Formationswasser nur noch ein Gewicht von etwa 1.3 kgll besass, 

war ein Weitereinbau der Rohre unter diesen Bedingungen nicht möglich. Die Rohre 

wurden daher bis 71 m (Rohrschuh 9 5/8") wieder ausgebaut. 

Der vollständige Ausbau der Rohre wurde aus zwei Gründen nicht vorgenommen: 

• Die ersten Rohre hatten kurzes API-Rundgewinde, dass mehrfache Verschrauben 

mit dem Kraftdrehkopf des Bohrgerätes lies die Gefahr von Gewindeschä-

NAGRA NTB 94-09 - 146 - 

den zu gross werden, insbesondere, da die Rohre bei den Freifahrversuchen mit 

maximal zulässigem Drehmoment nachgekontert worden waren. 

• Beim erneuten Einbau der Rohre kann die Zeitspanne zwischen dem Zirkulationsende 

beim Nachbohren und dem Erreichen der kritischen Tiefe mit den 

Rohren stark verkürzt werden, damit ist ein Verwässern der Spülung durch zutretendes 

Formationswasser deutlich reduziert. 

Nachdem die Spülung auf ein Gewicht von 2.05 kgll beschwert und in ihrem Filtratverhalten 

optimal konditioniert war, wurde ein 6 1/4" Rollenmeissel an 3 1/2 11 

GWSK 

Gestänge durch die 7" Rohre hindurch eingebaut bis 94.4 m. Nach erfolgtem 

Spülungsaustausch im Bohrloch wurde dann bis 114 m nachgebohrt und anschliessend 

das Bohrloch mehrfach befahren, wobei zwischen 102 und 105 m mehrmals 

starker Widerstand auftrat. 

Bei dem Nachbohren traten weder Spülungsverluste noch Zulauf auf, es wurden aber 

grosse Mengen an Zementcuttings und -brocken (z.T. faustgross) und Formationsmaterial 

ausgetragen. 

Nach Ausbau des 6 1/4" Rollenmeissels wurde erneut mit dem Einbau der Rohre 

begonnen, die bis 102 m ohne Widerstand, ab da aber nur noch drehend und spülend 

eingebaut werden konnten. Ab 104 m musste man die Rohre regelrecht einbohren, der 

Fortschritt lag zum Schluss bei ca. 5 cm I 15 min. Es konnte jedoch die vorgesehene 

Tiefe von 112.5 m erreicht werden. 

Die Zementation der Rohre erfolgte dann mit 6 m 3 Zementbrühe (SG 1.85 kg/l) unter 

Zugabe von 2% CaCI 2 als Beschleuniger und 2 m 3 Wasser vorweg. Mischzone und 

Zement traten zutage. Etwa 1 h nach Zementationsende begann das Bohrloch überzulaufen, 

zuerst trat ein Gemisch Zement I Spülung aus dem Ringraum zwischen 9 5/8" 

und 7" Rohren zutage, dass immer mehr mehr verwässerte. Nach einer halben 

Stunde kam nur noch Wasser mit ca. 70 Ilmin. 

Ein solcher Wasserdurchbruch war als wahrscheinlich angesehen worden. Als 

Gegenmassnahme wurde während der Zementerhärtung im Keller an das 9 5/8" 

Standrohr ein 2" Abgang mit Schieber angeschweisst und der Ringraum darüber mit 

einem Blechring zugeschweisst. Nach dem Schliessen des Schiebers baute sich bis zu 

8 bar Druck auf. Durch diesen Anschluss wurden nach der Zementerhärtungszeit für 

die eigentliche Rohrzementation 4.5 m 3 Zementbrühe mit einem Enddruck von 40 bar 

injiziert, um den Zuflusskanal aufzufüllen und abzudichten. 

Das später gemessene CET-Log und die Temperaturangleichsmessung zeigten, dass 

eine dichte Ringraumzementation erreicht worden war. Die Rohrliste und der Zementationsrapport 

sind in den Beilagen 9.6 und 9.7 enthalten. 


Der Einsatz eines Preventers erfolgte nach Einbau der T' Verrohrung. Es wurden ein 

9" x 3000psi Doppelbackenpreventer und ein 7 1/16" x 2000psi Ringpreventer mit 

entsprechendem Adapterspool auf den T' Bodenflansch montiert. Schliessanlage, 

Manifold, Gasseparator und Fackel vervollständigten die Ausrüstung. 

Nach Abschluss der Bohrarbeiten wurden die Rohre über der Kellersohle geschnitten.

- 147 - NAGRA NTB 94-09 



Wie bei allen Bohrungen wurde auch hier wieder eine Bentonit-Süsswasser-Spülung 

verwendet, der CMC zugesetzt wurde. Die Spülungsüberwachung und -konditionierung 

wurde durch einen Service-Ingenieur vorgenommen. Neben Schüttelsieb und DesiItereinheit 

war zeitweise eine Zentrifuge an der Bohrung aufgestellt. Sie konnte aber 

nur wenig genutzt werden und wurde daher nach ca. 2 Monaten wieder abgebaut. 


Zur Spülungsentsorgung wurden auf dem noch bestehenden Teil des Bohrplatzes SB2 

Stapeltanks aufgestellt. In diesen Tanks wurde die mit Saugwagen abgefahrene 

Altspülung zwischengelagert. War die Lagerkapazität erschöpft, wurde mit mobilen 

Zentrifugenanlagen die Spülung aufgearbeitet. Die anfallende Flüssigphase konnte 

über den bestehen Kanalanschluss abgelassen werden, die Feststoffe wurden in eine 

Deponie entsorgt. 



Bis auf die Dilatometerbohrstrecke und dem Meter nach Durchkernen des 

7" Rohrschuhs wurde die gesamte Bohrung mit einer Krone (Tabelle 40) gekernt. Da 

ein Dreifachkernrohr eingesetzt wurde, war die Schneidlippe verbreitert, bzw die 

Schneidfläche um 90/0 gegenüber den bisher eingesetzten Kronen vergrössert. Der 

durchschnittliche Bohrfortschritt reduzierte sich dadurch deutlich von 1.1 m/h in SB4 

auf 0.8 m/h in SB4a/v. Zur Schonung des Kerns vor Anspülung war die Krone mit 

Spüllöchern in der Schneidlippe ausgestattet. Die Kernmarschtabelle ist als 

Beilage 9.8 beigefügt. 

Tabelle 40: 

Kernkrone SB4a/v 

Grösse Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kernnummer 



länge 

";mm m h m/h 0/0 m 

6 1/4 60021 BV 663.7 829.5 0.8 98.8 3.9 164 

9.9.2 Rollenmeisselbohrung 

Nur der 12 1/4" Bohrabschnitt war als Meisselbohrung geplant. Er wurde mit einem 

Zahnmeissel begonnen. Aufgrund der geringen Teufe und damit ungenügender 

Meisselbelastung konnte mit dem grobzahnigen Meissel auf einem Block kein Fortschritt 

mehr erzielt werden. Ein noch vorhandener Warzenmeissel (V527) löste dieses

NAGRA NTB 94-09 - 148 - 

Problem. Aufgrund der geringen Einsatzdauer ist eine Angabe von repräsentativen 

Werten für diesen Bohrlochabschnitt nicht sinnvoll. 

9.9.3 Erweiterungswerkzeug 

Für die Erweiterung des 6 1/4 11 Kernbohrlochs auf 8 1/2 11 wurde das bereits in SB2 

verwendete Dia-Werkzeug benutzt. Für die Erweiterung sind ebenfalls keine repräsentativen 

Werte anzugeben, da aufgrund der schlechten Bohrlochstabilität ein häufiges 

Befahren und Nachbohren erforderlich war. 


Die Bohrlochverlaufsmessungen zeigen bis 113 m eine nördliche, danach eine südliche 

Richtung. Dieser IISprungll ist dadurch bedingt, dass das Bohrloch bei den 

Messungen in dem oberen Abschnitt in sehr schlechtem Zustand war und noch die 

umfangreichen Nachbohrarbeiten anschliessend stattfanden. (Bei einer Neigung von 

ca. 1 0 

aus der Vertikalen ist die Bestimmung des Azimutes sehr ungenau, da bereits 

geringste Exzentrizität des Messgeräts zu grossen Azimutschwankungen führt.) Die 

repräsentativen Messwerte ab 114 m zeigen einen sehr geradlinigen Bohrlochverlauf, 

wobei die Bohrung ganz leicht Neigung in südliche Richtung aufbaut. Die 

Gesamtabweichung der Bohrung beträgt 19.5 m nach Azimut 191 0 (Beilagen 9.10 

und 9.11). 


Deutliche Zeitverzögerungen entstanden durch die Schwierigkeiten mit der Zuflusszone, 

die Weihnachtspause und die erheblich verlängerten Testarbeiten nach Erreichen 

der Endteufe. Die Bohrarbeiten im 3. Abschnitt haben durch den entgegen der 

Planung geringeren Bohrfortschritt rund 10 Tage zusätzlich beansprucht. Insgesamt 

dauerte die Bohrung rund 7 Wochen länger als geplant, die Zeitverteilung für die 

einzelnen Arbeiten ist in Beilage 9.12 gezeigt.

- 149 - NAGRA NTB 94-09 

10 SONDIERBOHRUNG SB4a/s (schräges Bohrloch) 


Das Umsetzen des Bohrgerätes und der Austausch des Vertikal- gegen den Schrägbohrmast 

erfolgte unmittelbar nach dem Abschluss der Ausbauarbeiten am vertikalen 

Bohrloch. Alle anderen Bohrplatzinstallationen konnten praktisch unverändert bleiben. 

Aufgrund der besonderen Situation, mit 45° Neigung in Hangschutt und Rutschmasse 

bohren zu müssen, wurde hier auf das Tubex-Bohrverfahren zurückgegriffen, anfangs 

war es nur für den ersten Abschnitt geplant. Später wurde es aber auch für den zweiten 

Verrohrungsabschnitt erforderlich. 

Die Schwierigkeiten beim Erbohren der Basis der Rutschmasse waren auch hier 

wieder zu erwarten. Die ursprüngliche Planung, nach Einbau der ersten Verrohrung 

(im Top der Rutschmasse) bis in den anstehenden Fels zu kernen und die Strecke 

anschliessend für den Rohreinbau zu erweitern, wurde vor Bohrbeginn geändert. 

Die wissenschaftlichen Untersuchungen im Bereich der Rutschmasse liess man entfallen, 

um die Bohrung möglichst schnell und unter bohrtechnisch optimierten Parametern 

bis in den Fels mit Rollenmeissel bohren und verrohren zu können, unter Einsatz 

einer entsprechend beschwerten Spülung. Die hier angetroffenen Verhältnisse, gleiche 

artesische Druckhöhe bei geringerer vertikaler Teufe und fünffache Zulaufrate bereiteten 

jedoch sehr grosse Schwierigkeiten. Mit dem Tubex-Verfahren konnte jedoch 

erfolgreich weitergearbeitet und die Bohrung bis in den anstehenden Fels verrohrt 

werden. 

Die weiteren Bohrarbeiten verliefen störungsfrei, die Richtungsstabilität der Bohrung 

erforderte nur einmal ein Umstabilisieren zur Neigungskorrektur. 

Aufgrund ihrer Lage wurde in dieser Bohrung erstmalig eine abschliessende 

Bohrungsversiegelung nach den Kriterien einer minimalen Nuklidfreisetzung aus einem 

potentiellen Endlagergebiet bzw. einer Endlagerzone realisiert. 

Die intensiven Planungs- und Konzeptionsarbeiten sowie die diesbezügliche behördliche 

Prüfung (Hauptabteilung für die Sicherheit der Kernanlagen HSK) verliefen parallel 

zur Vorbereitung und dem Abteufen der Bohrung, sodass bereits einen Tag nach der 

behördlichen Bewilligung die Ausführungsarbeiten zur Versiegelung begonnen werden 

konnten 

10.2 Geologisches Profil und Verrohrungschema 

Aufgrund der Hanglage und Neigung wurde das geologische Profil der vertikalen 

Bohrung teufenmässig angepasst (Tabelle 41).

NAGRA NTB 94-09 - 150- 

Tabelle 41: 

Geologisches Profil SB4a/s (Planung) 

bis 

Formation 

55 m Gehängeschutt und Moräne, 


850 m Valanginien-Mergel evtl. mit Fremdgesteinseinschlüssen 

Das ursprünglich vorgesehene Bohrungsschema ist in Tabelle 42 genannt. 

Tabelle 42: 

Bohrungsschema SB4a/s (Planung) 


65 m 306 mm (12 1/16") 273 mm ( 10 3/4") 

150 m 9 7/8" 7 5/8" 

427 m 6 3/4" 51/2" 

851 m 123 mm -- 

Mit dem Tubex-Verfahren sollte die 273 mm Verrohrung bis in den Top der Rutschmasse 

eingebaut werden. Nach dem Kernen bis in den Fels wäre anschliessend für 

den Einbau einer 7 5/8" Verrohrung mit 9 7/8" Bohrdurchmesser erweitert worden. 

Ebenfalls auf maximal mögliche 6 3/4" wollte man das Kernbohrloch des nächsten 

Abschnitts erweitern für den Einbau der 5 1/2" Verrohrung, um dann mit 123 mm bis 

Endteufe zu kernen. 

Die aufgetretenen Schwierigkeiten in der vertikalen Bohrung erzwangen jedoch eine 

Änderung des Programms. Die Tubex-Verrohrung sollte so tief wie möglich eingebracht 

werden, um zumindest den subartesischen Hangschuttbereich damit verrohrt zu 

haben. Mit entsprechend beschwerter Spülung wollte man dann nur mit 9 7/8" Rollenmeissei 

bis in den anstehenden Fels bohren und ohne irgendwelche wissenschaftlichen 

Untersuchungen die 7 5/8" Rohre so schnell wie möglich einbauen. 

Die angetroffenen Probleme erzwangen im Ablauf der Arbeiten eine weitere Abänderung 

des Programms, wie sie in Kapitel 10.3.2 beschrieben ist. 

Das angetroffene geologische Profil ist in Tabelle 43 gezeigt. 

Tabelle 43: 

bis 

geologisches Profil SB4a/s (angetroffen) 

Formation 

115.0 m Hangschutt und Rutschmasse 

579.3 m Palfris-Formation, Vitznau-Mergel 

599.1 m Melange (Palfris-Fm., Vitznau-Mgl., Schimberg-Sch., Wildflysch-Komp.) 

624.1 m Schimberg-Schiefer 



858.2 m Palfris-Formation

- 151 - NAGRA NTB 94-09 

10.2.1.1 Technische Daten der Bohrung 

Die folgende Tabelle 44 gibt eine Übersicht über wesentliche Bohrungsdaten: 

Tabelle 44: Bohrungsdaten SB4a/s 

Koordinaten 


Bohranlage 



Beginn Abbau 


Vertikalteufe 


nach Azimut 

Verrohrung 273 mm Verrohrung 

219 mm Verrohrung 

5 1/2" Endverrohrung 

Versiegelung 

673251.8 

192213.1 

942.3 m 

Wirth B5-R 

10.05.1995 

27.09.1995 

22.11.1995 

858.2 m 

609.6 m 

603.5 m 

64.5 0 

bis 84.4 m 

bis 178.3 m 

bis 416.0 m 

ab 365.6 m 




zeitliche Ablauf der Bohrung ist im Zeit-Teufen-Diagramm in Beilage 4.1 bildlich dargestellt. 


10.05.1995 - 13.05.1995 Hammer-Bohrung von 3.5 m - 84.6 m, Bohrdurchmesser 

306 mm, Verrohrung 273 mm (Tubex-Systemgrösse 240) 

13.05.1995 Gamma-Ray-Log, Kaliberlog 

13.05.1995 - 14.05.1995 Aufbau Schieber, Spülungsrinne und Arbeitsbühne 

14.05.1995 9 7/8" Stirnfräse eingebaut, Tubex-Schuh abgetastet, 

Fräse ausgebaut 

14.05.1995 - 17.05.1995 Einbau Injektionspacker, 0.6 m3 Zementbrühe verpresst, 

Wartezeit auf Zementerhärtung, Wasserzulauf 2 I/min, 

Druckaufbau bis 8.5 bar in 20 h

NAGRA NTB 94-09 - 152 - 


17.05.1995 Orientierungskernen 6 1/4", 83.2 - 87.9 m 

17.05.1995 - 20.05.1995 Spülung SG 2.3 kg/l angemischt, Meisselbohrung 9 7/8" 

von 84.6 - 95.6 m, schlagartig einsetzender Zulauf mit ca. 

400 Ilmin, Ausbau Garnitur, Bohrloch eingeschlossen, 

Kopfdruck baut auf bis 6 bar, Spülung abgefahren, Einbau 

Garnitur, Meisselbohrung 9 7/8" von 95.6 - 120.7 m 

mit Wasser unter Zulauf, Checktrip, LO., wieder auf Sohle 

fest, Bohrstrang in 14 h freigefahren, ständiger Zulauf 

20.05.1995 - 22.05.1995 Wartezeit und Vorbereitung für Weiterbohren mit Tubex 

System 190, Bohrdurchmesser 237 mm, Verrohrung 

219 mm 

22.05.1995 - 26.05.1995 Oruckluft-Hammerbohrung bis 178.5 m, ständiger Zulauf 

26.05.1995 Gammy-Ray-log 

26.05.1995 - 01.06.1995 Einbau Injektionspacker, 1.7 m3 Zementbrühe verpresst, 

Wartezeit auf Zementerhärtung, weiterhin Wasserzulauf 

400 I/min im Ringraum 273 mm zu 219 mm Verrohrung, 

Oruckzementation auf Ringraum (1.8 m3 Zementbrühe 

mit max. 18 bar), Wartezeit auf Zementerhärtung, Ringraum 

läuft mit ca. 0.1 I/min, Oruckaufbau bis 8 bar 

01.06.1995 - 03.06.1995 Einbau 7 5/8" Rollenmeissel, Zement aufgebohrt bis 

174.2 m, Ausbau, Einbau Fräser, Tubex-Rohrschuh aufgefräst, 

Bohrloch dabei vertieft bis 178.9 m, Ausbau, 

Einbau 7" HV bis 178.0 m, Preventermontage 

10.3.3 

Bohrlochabschnitt von 178.9 - 417.4 m 

- 13.06.1995 

- 18.06.1995 

03.06.1995 

13.06.1995 

19.06.1995 

Kernbohrung 6 1/4" von 178.9 - 332.2 m 

Hydraulischer Test VM 1, VM2 

Oruckzementation auf RR 273 mm zu 219 mm 

Verrohrung mit 150 I Zementbrühe 

19.06.1995 

26.06.1995 

03.07.1995 

- 26.06.1995 

- 03.07.1995 

- 05.07.1995 

Kernbohrung 6 1/4" von 332.2 - 417.0 m 


Abbau Preventer, Ausbau 7" HV, Roundtrip mit 

6 1/4" RM, fest in 390 m, mit 22 t Überlast freigezogen, 

Roundtrip beendet, eine Meisselrolle mit lagerzapfen 

abgebrochen und im loch verblieben, Einbau 6 1/4" 

Kernrohr, 0.4 m gekernt, Meisselrolle mit Kern zutage, 

Ausbau Kernrohr 

05.07.1995 - 06.07.1995 Spülungsaustausch, Fluid-logging 

06.07.1995 - 07.07.1995 Geophysikalisches logging, Oll, SP, NGS, MSFl, GR, 

lOT, CNT, OSI, FMI, CET, CCl 

07.07.1995 - 09.07.1995 1. Temperatur-Angleichsmessung 0 -170 m

- 153 - NAGRA NTB 94-09 

09.07.1995 - 17.07.1995 Wartungsarbeit am Bohrgerät. Wartezeit auf Erweiterungswerkzeug 

und Erweiterung von 6 1/4" auf 7 5/8" 

von 178.6 - 417.0 m 

17.07.1995 - 21.07.1995 Einbau und Zementation 5 1/2" Verrohrung, Zementerhärtung, 

Preventermontage, Zement und Rohrschuh 

aufgebohrt 


21.07.1995 - 28.07.1995 Kernbohrung 123 mm von 417.4 - 532.6 m 


09.08.1995 - 10.08.1995 2. Temperatur-Angleichsmessung 0 - 170 m 

10.08.1995 - 14.08.1995 Hydraulischer Test VM9 


20.08.1995 - 29.08.1995 Hydraulischer Test T1, VMT1, VMT2 


09.08.1995 - 19.09.1995 Hydraulischer Test T2, T3, T 4 

19.09.1995 - 27.09.1995 Kernbohrung 123 mm von 617.3 - 858.2 m, Endteufe 


27.09.1995 - 07.10.1995 HydraulischerTestVM10, VMT3, VMT4 

07.10.1995 - 08.10.1995 Roundtrip 

08.10.1995 

08.10.1995 

09.10.1995 

Geophysikalisches logging, ohne Erfolg 

Roundtrip 

Geophysikalisches logging, MSFl, NGS, SOT -AS, FMS, 

09.10.1995 

10.10.1995 

12.10.1995 

13.10.1995 

14.10.1995 

15.10.1995 

16.10.1995 

17.10.1995 

18.10.1995 

08.11.1995 

08.11.1995 

08.11.1995 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

- 

10.10.1995 

12.10.1995 

13.10.1995 

14.10.1995 

15.10.1995 

16.10.1995 

17.10.1995 

18.10.1995 

08.11.1995 

10.11.1995 

SAS, GET, GGl, GR 

Roundtrip 

Fluid-logging 

3. Temperatur-Angleichsmessung 0 - 170 m 

Roundtrip 

Fluid-Logging 

Roundtrip 

Geophysikalisches Logging, SlT, GR, SBTI, Oll 

Roundtrip 

Hydraulischer Test VM11 - VM16 

Roundtrip 

Kaliberlog 

Roundtrip, Bohrloch klargespült

NAGRA NTB 94-09 - 154 - 

10.11.1995 - 12.11.1995 1. Verfüllungszementation 858.2 - 667.0 m, Zementerhärtung, 

Zement aufgekernt bis 680.0 m 

12.11.1995 - 13.11.1995 1. Tonschüttung 680.0 - 645.0 m 

14.11.1995 - 15.11.1995 2. Verfüllungszementation 645.0 - 510.8 m, Zementerhärtung 

15.11.1995 - 19.11.1995 Schwerspat-Sedimentbett 510.8 - 453.0 meingebracht, 

Sedimentationszeit, aufgespült bis 456.9 m, 

19.11.1995 2. Tonschüttung 456.9 - 429.2 m 

19.11.1995 - 21.11.1995 3. Verfüllungszementation 429.2 - 354.6 m, Zementerhärtung, 

Zement aufgekernt bis 366.0 m 

21.11.1995 Bridge Plug 365.6 - 365.9 m gesetzt, Perforation von 

357.0 - 363.0 m mit 122 Schuss 



Der erste Abschnitt dieser Bohrung wurde als Druckluft-Hammerbohrung mit dem 

Tubex-Verfahren abgeteuft. Das Nachsetzen und Verschweissen, bzw. Verschrauben 

der ca. 8.5 m langen Rohre (0273 mm) mit eingeschobenem Gestängerohr war nach 

kurzer Lernphase ohne Probleme möglich. 

Die erwarteten Vorteile dieses Verfahrens haben sich dabei voll und ganz bestätigt. In 

Hangschutt und Rutschmasse konnten die Richtung und Neigung exakt eingehalten 

werden, die inhomogene Formation mit Blöcken und Geröllen bereitete keine bohrtechnischen 

Schwierigkeiten. Bis zum Erreichen des Grundwasserspiegels trat aber 

eine erhebliche Staubentwicklung auf. 

Bei 84.4 m Tubex-Rohrschuhteufe fiel das Werkzeug schlagartig um ca. 0.2 m durch, 

ohne die Rohre nachzuziehen. Als Ursache waren entweder ein durchgeschlissener / 

durchgeschlagener Hammerschuh oder der Bruch einer Schweissnaht anzunehmen. 

Nach Ausbau des Hammers erfolgte eine Gamma-Ray-Messung, um Informationen 

über das durchbohrte Gebirge zu erhalten, da die Cuttingprobennahme praktisch nicht 

möglich gewesen war. Allerdings ergab diese Messung keine sichere Korrelation zur 

vertikalen Bohrung. 

Im Anschluss an diese Messung erfolgte ein Kaliberlog zur Kontrolle, ob eine der 

Schweissverbindungen gebrochen sei. Es ergab keine diesbezüglichen Anzeichen. Es 

konnte jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass der ganze Schlagschuh abgerissen 

war. Die für das Ausfräsen des Tubex-Rohrschuhs vorhandene Fräse (0 256 mm) 

wurde daher eingebaut, um die Sohle abzutasten. Das Fräsen / Bohren vor Sohle gab 

keinen Hinweis auf einen abgerissenen Schlagschuh. Man muss daher annehmen, 

dass der Schlagschuh durch den Hammer durchgeschliffen worden war. Nach 

Auskunft des Tubex-Lieferanten stellte die erreichte Teufe mit 45° Neigung einen 

neuen Tiefenrekord für diese Systemgrösse dar.

- 155 - NAGRA NTB 94-09 

Der Wasserspiegel in den 273 mm Rohren stand bei ca. 75 m, dies entspricht etwa 

52 m vertikaler Teufe. Das stimmte auch mit dem in der Pegelbohrung gemessenen 

Spiegel inetwa überein. 

Zur Zementation der Rohre wurde ein Injektionspacker am 2 3/8 11 

Tubing bis 80 m 

eingebaut und gesetzt. Der Wasserspiegel im Tubing fiel nach dem Auffüllen sofort ab, 

ein Zeichen dafür, dass entlang der Rohre noch eine Verbindung zum subartesischen 

Aquifer bestand. 

Nach Injektion von ca. 660 I Zementbrühe (max. 6 bar Druck) wurde der Tubing 

geschlossen. Nach Lösen und Ausbau des Packers 10 h später setzte geringer Zulauf 

mit ca. 2 Ilmin ein, nach Einschliessen des Bohrlochs baute sich in 20 h ein Druck von 

8.5 bar auf. 

Damit war davon auszugehen, dass die Kommunikation in den subartesischen Aquifer 

zwischen Rohren und Bohrloch durch die Zementation abgedichtet worden war, da 

ansonsten kein Druckaufbau hätte stattfinden können. Andererseits zeigte sich damit, 

dass die im vertikalen Bohrloch angetroffene Hochdrucksituation auch hier bestand 

und im nächsten Bohrabschnitt zu bewältigen war. 


In vier Kernmärschen mit dem 6 1/4 11 

x 4" Equipment wurde versucht, einen Hinweis 

auf das anstehende Gebirge zu erhalten. Nur einige faustgrosse Mergelbrocken mit 

Tonresten konnten gewonnen werden und zeigten, dass man auf alle Fälle noch nicht 

den Fels erreicht hatte. 

Um die zu erwartende Hochdruckzone durchbohren und verroh ren zu können, wurde 

die Bohrspülung mit Schwerspat auf ein spezifisches Gewicht von 2.3 kgll beschwert. 

Eine 9 718" Rollenmeisselgarnitur mit Bitstabilisator, 6 11 

Schwerstange, Stringstabilisator 

und weiteren Schwerstangen wurde eingebaut. Nach Aufbohren des Zementes 

konnte bis 95.6 m ohne Zulauf oder Verluste vertieft werden. Schlagartig einsetzender 

Zulauf von mindestens 400 Ilmin machte ein Weiterbohren jedoch unmöglich. Die 

Spülungstanks liefen nach wenigen Minuten über, die Spülung verwässerte. Um ein 

Überfluten des Bohrplatzes und der angrenzenden Weiden durch Spülung zu verhindern, 

mussten die Bohrarbeiten abgebrochen werden. Schon kurz nach Ende der 

Spülungszirkulation kam praktisch klares Wasser aus dem Bohrloch, das direkt in das 

in der Nähe befindliche Bachbett abgeleitet werden konnte. Nach Ausbau des Gestänges 

wurde das Bohrloch mit dem auf 2 m Tiefe gesetzten Injektionspacker eingeschlossen. 

Sofort stellte sich ein Kopfdruck von 5.2 bar ein, der in 2 h bis auf 7 bar 

aufbaute, mit weiter steigender Tendenz. Bei 96 m Bohrtiefe, d.h. ca. 67 m Vertikalteufe 

war ein solcher Kopfdruck bei gleichzeitig dermassen grosser Zuflussrate 

spülungstechnisch nicht mehr zu beherrschen. 

Da u.U. nur noch wenige Meter Bohrstrecke bis in den anstehenden Fels fehlten, 

wurde versuchsweise die Garnitur (ohne Stringstabilisator) wieder eingebaut. Bei stetigem 

Zulauf konnte man die Bohrlochsohle problemlos anfahren und bohrte mit Klarwasser 

weiter. Mit z. T. extremen Bohrfortschritten von 4 minlm erreichte man ohne 

Probleme 120.7 m. Auch ein dann gefahrener Checktrip verlief einwandfrei. Als man 

danach jedoch wieder vor Sohle stand, wurde der Strang schlagartig fest, eine Zirkulation 

war ebenfalls nicht mehr möglich. Der Ringraum lief jedoch konstant mit den ca. 

400 I/min weiter.

NAGRA NTB 94-09 - 156 - 

In rund 14 h gelang es, die Garnitur mit extremen Drehmomenten, Überlast und nur 

teilweise möglicher Zirkulation (ab 110m volle Zirkulation) bis in den Rohrschuh rückwärts 

freizubohren. Die bohrtechnischen Anzeichen, Bohrfortschritt und Art des 

Festwerdens, deuteten noch nicht darauf hin, dass schon der anstehende Fels erreicht 

war. 

Da unter diesen Bedingungen ein Erreichen der Felsoberfläche und ein erfolgreicher 

Rohreinbau ausgeschlossen waren, musste als Ausweichlösung wieder auf das 

Tubex-System zurückgegriffen werden, in diesem Fall auf die Grösse 190 mit 219 mm 

Verrohrung und 237 mm Bohrdurchmesser. 

Nach leichten Verzögerungen beim Antransport des Tubex-Equipments wurden die 

ersten Rohre bis 84 m eingebaut und der Hammer am 5 1/2" Seilkerngestänge eingefahren. 

Es bestand die Gefahr, dass sich der Ringraum Bohrloch I 219 mm Rohre bzw. 

zwischen beiden Verrohrungen zusetzen könnte, und sich dann der gesamte Zulauf 

innerhalb der 219 mm Rohre hochdrücken würde. Ein Anschweissen des nächsten 

Rohres wäre dann unmöglich gewesen. Man liess daher drei Paar Zapfen- und 

Muffenvorschweissverbinder anfertigen und bestückte damit die nächsten drei Tubex 

Rohrverbindungen, um auch unter Zulaufbedingungen nachsetzen und die kritische 

Zone so abdecken zu können. 

Mit einigen Anfangsschwierigkeiten beim Durchörtern der bereits mit der Meisselgarnitur 

gebohrten Strecke konnte die Bohrung dann in zwei Tagen (59.9 und 34.0 m/d) bis 

178.3 m vertieft werden. Während auf den ersten Metern noch grosse Mengen an 

schlammigem, tonigen Material in dem durch die Druckluftspülung mitgeförderten 

Wasser vorhanden waren, traten ab ca. 130 m nur noch klares Wasser und splitförmige 

Mergelcuttings zutage, Anzeichen dafür, dass der anstehende Fels erreicht war. 

Nach wie vor hatte die Bohrung eine Schüttung von ca. 400 Ilmin. 

Ein Gammy-Ray-Log bestätigte die Vermutung, dass man ab ca. 130 m sicher im 

anstehenden Fels gebohrt hatte. Die Auswertung der später noch gefahrenen 

geophysikalischen Logs lies jedoch nur den Schluss zu, dass die Felsoberfläche 

bereits bei ca. 115 m liegen muss. 

Mit Injektionspacker am 2 3/8 11 

Tubing erfolgte anschliessend die Zementation der 

Rohre mit 1.7 m3 Brühe (bei max. 20 bar Pumpendruck), entsprechend mehr als 60 m 

Steighöhe im Ringraum. Nach der Zementerhärtung und Ausbau des Packers war kein 

Zulauf innerhalb der Rohre festzustellen, der Ringraum lief jedoch unverändert. Mit 

einem speziellen Zementierkopf, der auf die 273 mm Rohre geschraubt wurde, konnten 

überkopf in einem zweiten Versuch 1.8 m3 mit max. 18 bar in den Ringraum injiziert 

werden. 

Nach der Zementerhärtung wurde der Zementierkopf abgenommen, mit ca. 0.1 /Imin 

produzierte der Ringraum noch. Der Ringraum wurde mit einer Manschette 

verschweisst und ein Manometeranschluss angebracht. Der Druckaufbau innerhalb 

von 5 h betrug 7 bar, aufgrund der geringen Rate wurde der Zulauf erst später abgedichtet. 

Der Zement im Rohrschuhbereich wurde mit einem 7 5/8 11 

Rollenmeissel von 174.2 m 

bis 178.0 m aufgebohrt. Anschliessend baute man eine Fräse ein, mit der der restliche 

Zement gebohrt, der Tubex-Rohrschuh aufgefräst und bauartbedingt dabei das Bohrloch 

bis auf 178.9 m vertieft wurde. Der Einbau der 7 11 

Hilfsverrohrung und die Montage 

der Preventeranlage beendeten diesen Bohrabschnitt.

- 157 - NAGRA NTB 94-09 


10.4.3.1 Kernen 6 1/4 11 

Die ab 178.9 m beginnenden Kernbohrarbeiten mit dem 6 1/4" x 94 mm Dreifachkernrohr 

verliefen störungsfrei mit fast vollständigem Kerngewinn bei bester Kernqualität. 

Es wurden Tagesleistungen von ca. 15 m/d erreicht. Bei 332.2 m erfolgte ein Unterbruch 

für Hydrotests. Mit Singleshot-Messungen erfolgte laufend eine Kontrolle auf 

Neigung und Richtung der Bohrung. Da die Neigung mit 42 bis 43 Grad zwar geringfügig 

unter dem Soll von 45 Grad lag, aber praktisch konstant blieb, wurden keine 

Korrekturversuche durch Umstabilisieren vorgenommen. 

Bei 417 m Bohrtiefe war die Absetzteufe für die 5 1/2" Verrohrung erreicht, die gemäss 

Verrohrungsplan bis Kote 640 m (= 100 m über Endlagerniveau) eingebaut werden 

sollte. 

Nach ersten Hydrotests erfolgte der Abbau des Preventers und der Ausbau der 

TI Hilfsverrohrung. Bei dem danach gefahrenen Roundtrip mit 6 1/4" Rollenmeissel 

wurde der Bohrstrang beim drehenden und spülenden Einbau auf 390 m schlagartig 

fest. Mit 22 t Überlast konnte der Strang wieder freigezogen und nachfolgend der 

Roundtrip zuende gefahren werden. Nach dem Ausbau zeigte sich, dass eine Meisselrolle 

samt Lagerzapfen abgebrochen war. Zum Fangen der Rolle wurde das Kernrohr 

eingebaut und 0.4 m zugekernt, die Rolle konnte so zutage gebracht werden. 

Anschliessend erfolgte der Einbau des 2 3/8" Tubings bis Sohle, der Spülungsaustausch 

für das Fluid-Logging und der Ausbau des Tubings bis 70 m. Durch den Tubing 

konnte dann die TL-Sonde für die ersten Messruns ins Bohrloch eingefahren werden. 

Für das Absenken des Spiegel montierte man eine 4" Grundfoss-Pumpe aussen am 

Tubing und baute wieder bis auf 150 m ein. Das Stromkabel der Pumpe und ein 

1 1/4" PE-Rohr als Steigleitung wurden aussen am Tubing befestigt, die TL-Sonde 

wurde weiterhin durch den Tubing gefahren. 

Als nächster Schritt erfolgte nach dem Fluid-Logging das geophysikalische Logging. 

Zur Kontrolle der Ringraumabdichtung zwischen der artesischen und subartesischen 

Zonen wurde auch hier eine Temperatur-Angleichsmessung bis 170 mausgeführt. 

Nachdem keine eindeutige der Auswertung dieser Messung möglich war, wurden zwei 

weitere Kontrollmessungen vorgesehen, eine kurz nach Einbau der 5 1/2" Rohre, eine 

letzte nach Abschluss der Bohrarbeiten. 


Für die Erweiterung war für einen bereits vorhandenen Werkzeugkörper eine neue 

diamantbesetzte Hülse mit entsprechenden Abmessungen angefertigt worden. Mit 

durchschnittlich 35 - 40 mld konnte das 6 1/4" Bohrloch bis 417 m auf 7 5/8" Durchmesser 

aufgeweitet werden. 

Der anschliessende Einbau der 5 1/2" Rohre und die Zementation erfolgten problemlos. 

Während der Zementerhärtung fand die erneute Preventermontage und der 

Austausch des 5 1/2" GWSK gegen den 4 1/2" GWSK- Bohrstrang statt. Mit einem 

4 3/4" Rollenmeissel bohrte man den Zement im Rohrschuhbereich bis 416.2 m auf.

NAGRA NTB 94-09 - 158 - 


10.4.4.1 Kernen 123 mm 

Mit dem 4 1/2 11 

GWSK Seilkernsystem, ebenfalls mit 3-fach Kernrohr, wurden mit 

123 mm Bohr- und 74 mm Kerndurchmesser die Bohrarbeiten fortgesetzt. Bei 617.3 m 

änderte man erfolgreich die Stabilisierung des Kernrohrs, um den geringfügigen, aber 

stetigen Neigungsaufbau der Garnitur zu beenden. Durch diesen Einsatz eines Stabis 

bei 3 m im Aussenkernrohr kam es anfangs zum Mitdrehen des Innenrohres. Der 

dadurch im Durchmesser verringerte Kern konnte mit der gleichfalls starkem 

Verschleiss ausgesetzten Kernfangfeder nicht gehalten werden. KM 93 wurde 

komplett verloren und musste überbohrt werden. Der dadurch aufgetretene Kernverlust 

betrug ca. 1.7 m. Mit dem Austausch der vor Ort angefertigten 3 m Aussenkernrohrteile 

gegen Neuteile war das Problem behoben. 

In dem Bohrabschnitt fanden bei 532.6 m, 617.3 m, und 740.0 m Unterbrechungen für 

Hydrotests statt. Der erste Stop wurde ebenfalls genutzt, um die zweite Temperatur 

Angleichsmessung (0 - 170 m) auszuführen. 

Bei durchschnittlich 14 - 16 mld Fortschritt konnte die Bohrung ohne bohrtechnische 

Schwierigkeiten bis auf 858.2 m vertieft werden. Mit dieser Tiefe war die Forderung, 

die Kote 340 m zu erreichen, sicher erfüllt. Beim Ein- und Ausbau des Bohrgestänges 

oder der Packergarnituren waren keinerlei Probleme mit Überlast oder Aufstehen 

aufgetreten. 

10.4.4.2 Abschlussarbeiten 

Nach Erreichen der Endteufe erfolgten wie in der Bohrphase zuerst Singlepackertests. 

Nach einem einwandfreien Befahren des Bohrlochs traten dennoch grosse Schwierigkeiten 

beim geophysikalischen Logging auf. Das Tool stand mehrfach auf, bei 578 m 

wurde man fest und konnte nur mit 6 t Überlast die Sonde wieder freiziehen. Ein 

Roundtrip brachte einige faustgrosse Nachfallbrocken zutage. Auch beim zweiten 

Loggingversuch standen die verschiedenen Tools vielfach auf: MSFL I NGT bei 616 m, 

SCT/NGT bei 705 m, FMS/NGT Pass1 bzw. 2 bei 705 m bzw. 598 m. Nur die Checkshot-Messung 

konnte ab Endteufe durchgeführt werden. Ein CET-Log für die 5 1/2" 

Rohrzementation schloss die Messserie ab. 

Ein weiterer Roundtrip erfolgte vor dem Einbau des 2 3/8" Tubings, mit dem auch der 

Spülungsaustausch für das Fluid-Logging stattfand. Anschliessend baute man den 

Tubing bis 400 m aus und versuchte den ersten Messrun. Elektronikprobleme mit dem 

TL-Tool verzögerten den Messablauf. Vor dem zweiten bzw. dritten Messrun wurde der 

Wasserspiegel durch Schwappen auf 80 bzw. 350 m abgesenkt. Weitere Toolprobleme, 

evtl. mitverursacht durch Nachfall im Bohrloch, konnten nicht behoben werden. 

Darauf brach man die Messung ab und führte zunächst die dritte Temperatur 

Angleichsmessung (0 - 170 m) erfolgreich aus. 

Ein Roundtrip mit teilweisem Spülungsaustausch bildete den Anfang für einen weiteren 

Versuch, das Fluid-Logging auszuführen. Nach dem ersten Run, aufgestanden bei 

525 m, baute man den Tubing bis 400 m zum Schwappen ein. Mit 50 m bzw. 329 m 

Absenkung wurden die Runs 2, 3 und 4, bzw. 5 und 6 bis jeweils ca. 585 m gemessen.

- 159 - NAGRA NTB 94-09 

Nach einem Roundtrip, bei dem wieder Spülung einzirkuliert wurde, und einem Checktrip 

erfolgten geophysikalische Messungen mit Slim-Hole-Tools. Das BHC-GR und der 

Slimhole-Televiewer konnten ab Sohle, das OLL ab 525.6 m gemessen werden. 

Vor dem Einbau der Doppelpackergarnitur für die abschliessenden Packertests wurde 

das Bohrloch nochmals befahren. 

Die Bohrlochstabilität bereitete entgegen den Problemen bei den Loggingarbeiten 

keine Schwierigkeiten für die Doppelpackertests, die noch einmal rund 3 Wochen 

dauerten. 

10.5 Bohrlochversiegelung 

Mit der Wellenberg-Bohrung SB4a/s wurde erstmals eine Nagra-Bohrung nach den 

Kriterien einer minimalen Nuklidfreisetzung aus dem Wirtgestein eines vorgesehenen 

Endlagergebietes versiegelt. Dazu wurden ein bohrungsspezifisches Versiegelungskonzept 

und ein Versiegelungsprogramm erarbeitet und von der Aufsichtsbehörde 

bewilligt. Die Versiegelung basiert auf einem redundanten Mehrkomponentensystem, 

bestehend aus sieben hintereinandergeschalteten Einzelbarrierezonen. Ihre Gesamtlänge 

beträgt 492.6 m und überdeckt den offenen Bohrlochbereich ab Sohle (858.2 m) 

bis in den verrohrten Bereich (365.6 m). Als Materialien kamen Quellzement, Ton, 

Schwerspat sowie ein mechanischer Packer zum Einsatz. Vor ihrem Einsatz wurden 

die Materialien intensiv auf ihre Eigenschaften, Kennwerte und ihre erzeugende 

Dichtwirkung im Labor unter in situ Bedingungen getestet. Die Ausführungsarbeiten 

nahmen insgesamt 14 Tage in Anspruch und konnten programmgemäss sowie ohne 

grössere Schwierigkeiten durchgeführt werden. 

Ein Roundtrip mit anschliessendem Kaliberlog (nur bis 550 m) leitete die Arbeiten zur 

Versiegelung der Bohrung ein. Dabei wurden je nach Arbeitsschritt entweder das 

4 1/2" Kerngestänge oder der 2 3/8" Tubingstrang eingesetzt. 

Nach dem Klarspülen der Bohrung mit Bohrgestänge erfolgte durch den Tubingstrang 

die erste Zementation mit Quellzement von Sohle bis 667 m. Nach Aufkernen des 

Zements bis 680 m brachte man eine erste Quelltonschüttung bis 645 m ein. Das 

Einbringen und Abtasten der Tonschüttung konnte nach Wechseln der Kernkrone 

gegen eine glatte Rohrschuhkrone und dem Einsatz eines unten verschlossenen 

Innenrohrs in mehreren Etappen erfolgreich ausgeführt werden. Eine weitere Zementation 

erfolgte von 645.0 - 510.8 m. Als nächste Zone wurde ein Schwerspat-Sedimentbett 

von 510.8 - 456.9 meingebracht. Aufgrund der Schwierigkeiten beim 

Abtasten der Schwerspatoberkante wartete man 3 Tage, bevor die 2. Tonschüttung 

von 456.9 - 429.2 m eingebracht wurde. Die letzte Zementation erfolgte von 

429.2 - 354.6 m. Der Zement wurde bis 366 m aufgekernt, bevor der abschliessende 

Bridge Plug von 365.9 - 365.6 m am Wireline gesetzt wurde. Für die Langzeitbeobachtung 

erfolgte noch die Perforation der 5 1/2" Rohre von 363.0 - 357.0 m mit 122 

Schuss in 2 Runs. 

Nach der Demontage von Preventer und 7" Bodenflansch wurde ein Normflansch an 

die 5 1/2" Rohre geschweisst und mit einem Blindflansch verschlossen. Mit einem 

Flanschrohr erfolgte bei der Rekultivierung die Verlängerung bis zum Geländeniveau. 

Damit waren die Arbeiten an der Bohrung SB4a/s abgeschlossen, nur 4 Tage später 

war die Bohranlage mit Zubehör komplett abtransportiert.

NAGRA NTB 94-09 - 160- 


10.6.1 273 mm Standrohr 

Die ursprünglich nur bis Top Rutschmasse vorgesehenen 273 mm Tubex-Rohre 

wurden aufgrund der Probleme mit der Rutschmasse im vertikalen Bohrloch so tief wie 

möglich eingebaut. Mit 84.4 m war aufgrund des ausgeschliffenen Hammerschuhs die 

Maximaltiefe erreicht. Die Rohre wurden beim Einbau gemäss der Einbauanweisung 

für das Tubex-Verfahren mit Wurzel- und Decknaht verschweisst. 

Die Zementation der Rohre erfolgte mit ca. 660 I Zementbrühe (PCHS-Sulfacem), SG 

1.9 kgll mit Hilfe eines Injektionspackers am Tubing. Aufgrund des Ringrauminhalts 

von ca. 15 11m kann von einer Steighöhe von mindestens 25 m ausgegangen werden. 

Damit ist im It. Gamma-Ray-Log tonigen Bereich eine sichere Abdichtung erreicht. Die 

Rohrliste und der Zementationsrapport sind in den Beilagen 10.2 und 10.4 enthalten. 

10.6.2 219 mm Zwischenverrohrung 

Die vorgesehene 7 5/8" Verrohrung konnte, bedingt durch die im Kapitel 10.3.2 

beschriebenen Bohrlochverhältnisse, nicht eingesetzt werden. Das eingesetzte Tubex 

System führte zum Einbau von Rohren mit 219 mm (8 5/8") Durchmesser. Diese 

Rohre wurden ebenfalls grossenteils nach Einbauanweisung verschweisst. Für drei 

Verbindungen setzte man speziell gefertigte Vorschweiss-Gewindeverbinder 

(Beilage 10.3) ein, um auch unter potentiell möglichem Wasserzufluss nachsetzen zu 

können. Über die Gewindeverbindung wurde anschliessend ebenfalls eine Schweissnaht 

gelegt. 

Die erste Zementation erfolgte auch hier mit Injektionspacker am Tubing. Es wurden 

1.7 m3 Zementbrühe (PCHS-Sulfacem), SG 1.90 kgll, mit max. 30 bar verpresst. 

Als 2. Zementation wurden mit Hilfe einer spezielle Abdichtung überkopf 4 m3 in den 

Ringraum 273 mm zu 219 mm Rohre verpresst. Durch das Platzen der Abdichtung 

wurden sie weitgehend wieder durch den Zufluss ausgefördert. In einem weiteren 

Versuch konnten dann 1.8 m3 mit max. 18 bar in dem Ringraum verpresst werden. 

Nach der Zementerhärtung trat ein Zulauf von 0.1 I/min auf, der nach Einschliessen bis 

7 bar Druck aufbaute. Da sich dieser Zulauf bis zum nächsten Teststop auf ca. 

2.5 I/min erhöht hatte, erfolgte eine Injektion von 150 I Zementbrühe bei max. 20 bar 

Druck. Danach war der Ringraum dicht. 

Das CET zeigt für den unteren Abschnitt von 110 - 170 m sehr guten Bond, im Bereich 

110 - 95 m keinen und darüber mässigen Bond an. 

Eine zusätzliche Überprüfung der Zementationen auf die sichere Abdichtung zwischen 

dem artesischen Aquifer und dem subartesischen Hangschutt erfolgte durch eine 

1. Temperatur-Angleichsmessung vor Einbau der 5 1/2" Verrohrung. Da diese 

1. Messung noch gewisse Fragen offen lies, erfolgte beim ersten Teststop nach 

Einbau der 5 1/2" Rohre eine 2. Messung und nach Abschluss der Bohrarbeiten eine 

3. Messung. Die Auswertung der drei Messungen bestätigte dann, dass kein Wasserfluss 

über den kritischen Bereich erfolgte, Die Rohrliste und der Zementationsrapport 

sind in den Beilagen 10.5 und 10.6 enthalten,

- 161 - NAGRA NTB 94-09 

10.6.3 5 1/2 11 Endverrohrung 

Die 5 1/2 11 

Endverrohrung konnte mit Rohrschuh und Anschlag bis auf 416 m eingebaut 

werden. Aufgrund der dichten Zentralizerbestückung mussten die Rohre auf den 

letzten 50 m ins Bohrloch geschoben werden, da die Schleiflast zu hoch wurde. Zur 

besseren Einbindung des Rohrschuhs waren die ersten drei Rohre zusätzlich mit 

Scratchern besetzt. Bis einschliesslich des sechsten Rohres waren die Verbindungen 

zusätzlich verschweisst. Das Verschrauben der Rohre erfolgte mit optimalem 

Drehmoment durch das Bohrgerät. 

Die Zementation führte eine Servicefirma aus. Der Zement wurde trocken verblendet 

im Silowagen angeliefert und im Premixtank vorgemischt. Es wurden 10.8 m 3 Zementbrühe 

(SG 1.75 kg/I) mit 4 m3 Wasserspacer vorweg und 4.9 m 3 Nachpumpmenge 

eingesetzt. Der Überschuss trat zutage. 

Das später gefahrene CET zeigt weitgehend sehr guten Bond ab Rohrschuh bis ca. 

170 m, darüber praktisch gar keinen mehr. Die Temperatur-Angleichsmessungen 

können hierfür die Ursache sein, die genau über diesen Bereich ausgeführt wurden. 

Die durch die Temperaturwechsel entstandenen wärmebedingten Materialausdehnungen 

können eine Mikroringraumbildung hervorgerufen haben. 

Die Rohrliste und der Zementationsbericht sind in Beilage 10.7 und 10.8 gezeigt. 


Auf die 273 mm Verrohrung wurde ein Plattenschieber (DN 400, PN 25) montiert, der 

als Absperrorgan bei ausgebautem Gestänge genutzt werden sollte. Aufgrund der 

Einbaulage mit 45° Neigung hakte beim Gestängeeinbau die Rollenmeisselgarnitur im 

Schiebergehäuse und die Schieberplatte wurde beschädigt. In der Zufluss-Situation 

war der Schieber daher nicht mehr funktionsfähig, ersatzweise wurde der Injektionspacker 

am Tubing auf ca. 5 m Teufe als Absperrorgan genutzt. 

Ein Doppelbackenpreventer (9" x 3000psi) und ein Ringpreventer (7 1/16" x 2000psi) 

waren im dritten Bohrabschnitt während der Kernbohrphase montiert. Der 

7" Bodenflansch war dafür auf die Hilfsverrohrung gesetzt und mit einem Adapter an 

die 219 mm Verrohrung geschweisst. Für die Erweiterung wurde auf eine Preventeranlage 

verzichtet. Nach Einbau der 5 1/2" Verrohrung bis zum Abschluss der Bohrarbeiten 

war die Preventeranlage wieder installiert, ebenfalls wieder mit Übergang auf die 

5 1/2" Rohre und verschweisst mit den 219 mm Rohren. Düsenmanifold, Degasser 

und Fackel waren jeweils an die Preventeranlage angeschlossen. 



Für die Bohrarbeiten wurde wie bisher eine Bentonit-CMC-Süsswasserspülung eingesetzt, 

die jedoch mit einem Polymer (Alcomer 60) zusätzlich konditioniert wurde. Die 

Filtratwerte und der Filterkuchen konnten dadurch bei verringertem Bentonit- und 

CMC-Einsatz deutlich verbessert werden, zusätzlich wurde eine Reduktion der 

Gestängereibung im Bohrloch erzielt. Die Spülungsüberwachung und -konditionierung 

erfolgte durch einen Spülungsservice.

NAGRA NTB 94-09 - 162 - 


Die 8pülungsentsorgung geschah wie bisher durch den Transport mit 8augwagen in 

die 8tapeltanks auf dem Bohrplatz 8B2, Hier wurde bei Bedarf wieder eine mobile 

Zentrifuge zur Aufarbeitung eingesetzt und die Entsorgung in Kanalnetz bzw. Deponie 

ermöglicht. 



Für die Kernbohrarbeiten mit 6 1/4 11 

Bohrdurchmesser wurde die bereits im vertikalen 

Bohrloch eingesetzte Krone weiter benutzt. Der 123 mm Kernbohrabschnitt konnte 

ebenfalls mit einer Krone abgebohrt werden. Die Leistungsdaten beider Kronen sind in 

der folgenden Tabelle genannt. Beide Kronen wurden jeweils mit Dreifachkernrohren 

eingesetzt. Für die Kernmärsche 1 - 4 (die Orientierungskerne 83.2 - 87.9 m) und 50 

(die Fangarbeit auf die Meisselrolle 417.0 - 417.4 m) gelangte eine gebrauchte 

6 1/4 11 x 4" Krone mit Doppelkernrohr zum Einsatz. Für diese Einsätze können keine 

repräsentativen Werte angegeben werden. Die Kernmarschliste ist in Beilage 10.10 

enthalten. 

Tabelle 45: 

Kernkronen 8B4a1s 

Grösse Serien- Typ Bohr- Bohrzeit Fort- Kern- mittlere Kern- 

00 nummer strecke schritt gewinn Kern- marsch 

10 marsch- Anzahl 

länge 

m h m/h % m 

61/4 11 60021 BY* 238.1 324.3 0.73 99.8 5.3 45 

94mm 

123 mm 60334 BY 440.8 545.0 0.86 99.4 5.3 83 

74mm 

TOTAL 678.9 869.3 0.78 99.6 5.3 128 


Im Vergleich mit der Bohrung 8B4 zeigt sich deutlich, dass der mittlere Bohrfortschritt 

durch die breitere Kronenlippe von 1.1 m/h auf 0.8 m/h zurückgegangen ist, d.h. der 

Einsatz des Dreifachkernrohrs den Bohrfortschritt um rund 20% reduziert hat. 

10.9.2 Meisselbohrung 

10.9.2.1 306 mm und 237 mm Hammerbohrung 

Die ersten beiden Abschnitte wurden jeweils mit einem Tubex-Hammer mit Meissel 

und exzentrischem Räumer gebohrt. Die Bohrparameter waren 0.5 - 2 t Andruck bei 

10 - 15 U/min. Als Hammer waren die Typen 80-8 bzw, 80-6 eingesetzt worden. Für 

den Antrieb der Imlochhämmer und als 8pülmedium wurde Druckluft eingesetzt, die 

von zwei, bzw. einem Kompressoren geliefert wurde, mit ca. 20 Nm3/min bei 14 -

- 163 - NAGRA NTB 94-09 

16 bar pro Kompressor. Als Hammergestänge wurde das 5 1/2" Seilkerngestänge 

eingesetzt, zwischen Hammer und Gestänge war im ersten Abschnitt zusätzlich ein 

Stossdämpfer eingebaut. 

10.9.2.2 9 7/8" Rollenmeisselbohrung 

Der Versuch, den zweiten Abschnitt als Rollenmeisselbohrung abzuteufen, musste 

aufgrund der geologisch-hydrologischen Schwierigkeiten aufgegeben werden. Eingesetzt 

worden war ein 9 7/8" Rollenmeissel mit Bit-Stabilisator, 6" Schwerstange, 

Stringstabilisator (nur anfangs) und weite rn 5 Stück 6" Schwerstangen. Mit der 

Schwerspülung konnte ein Fortschritt von 2 mlh erreicht werden. Das Weiterbohren 

unter Wasserzufluss erfolgte zeitweise mit 6 m/h. 

10.9.3 Erweiteru ngswerkzeuge 

Eine Bohrlocherweiterung wurde nur für den Einbau der 5 1/2" Rohre erforderlich. 

Dazu benutzte man den bereits vorhanden Körper mit einem neuen diamantbesetzten 

Erweiterungselement, das von 6 1/4" auf 7 5/8" aufweitete. Als Pilot wurde wiederum 

ein 6 1/4" Rollenmeissel eingesetzt. 


Der gewünschte Bohrlochverlauf konnte mit aussergewöhnlich guter Genauigkeit 

eingehalten werden. Die 6 1/4" Kerngarnitur baute zwar geringfügig Neigung ab, aber 

ein Korrigieren war nicht erforderlich. Mit der 4 1/2" Kerngarnitur konnte die Neigung 

wieder aufgebaut und nach Umstabilisieren dann gehalten werden. Eine Richtungskorrektur 

war nicht erforderlich. 

Der Durchstosspunkt der Bohrungsachse durch die Ebene auf Kote 340 m ist nur um 

rund 8 m vom geplanten Zielpunkt entfernt. 

In Beilagen 10.13 und 10.14 sind die Vertikal- und Horizontalprojektion der Bohrung 

und die Verlaufsdaten enthalten 


Ziemlich genau die Hälfte der Gesamtzeit der Bohrung SB4aJs wurde von den wissenschaftlichen 

Mess- und Testarbeiten in Anspruch genommen. Eine Darstellung der 

Zeitverteilung auf die unterschiedlichen Arbeitsschritte ist in Beilage 10.15 gezeigt.

NAGRA NTB 94-09 - 164-

- 165 - NAGRA NTB 94-09 

11 AUFSICHTSKOMMISSION UND BERICHTERSTATTUNG 

11.1 Regelung der Aufsicht 

Als Aufsichtsbehörden wurden mit der Bundesratsbewilligung vom 31. August 1988 

bezeichnet: 

• Bundesamt für Energiewirtschaft (BEW), vertreten durch die Hauptabteilung für 

die Sicherheit der Kernanlagen (HSK) für die Beurteilung der Sicherheit eines 

allfälligen Endlagers, 

• Bundesamt für Umweltschutz (BUS, heute BUWAL) für die Einhaltung der auferlegten 

Gewässer- und Immisionsschutzvorschriften. 

Vorbehalten blieben die Befugnisse der Aufsichtsbehörden gemäss Artikel 19 der 

Verordnung über vorbereitende Handlungen, sowie die Befugnisse der kantonalen und 

kommunalen Aufsichtsbehörden. 

Zur Koordination und Sicherstellung der gegenseitigen Information bildeten Vertreter 

der Aufsichtsbehörden des Bundes und der Kantone Obwalden und Nidwalden eine 

Aufsichtskommission. Ihre Leitung und Sekretariat oblagen der HSK. 

11.1.1 Zusammensetzung der Aufsichtskommission Wellenberg 

Diese gemäss der Bundesbewilligung gebildete Aufsichtskommission setzte sich 

zusammen aus höchstens vier Vertretern des BEW und BUS/BUWAL, einem der KNE, 

dreien des Kantons Nidwalden und einem aus dem Kanton Obwalden, wobei die 

Kantone auch Vertreter der Gemeinden oder Talschaften benennen durften. Zur 

Unterstützung konnten weitere Experten hinzugezogen werden. Die Aufsichtsbefugnisse 

standen nicht der Aufsichtskommission als solcher zu, sondern den einzelnen 

Aufsichtsbehörden nach Massgabe der für sie geltenden Rechtsvorschriften. 

11.1.2 Tätigkeit der Aufsichtsbehörden 

Neben der Berichterstattung zuhanden der Bundesbehörden umfasste die Tätigkeit 

der Aufsichtskommission die Genehmigung von Arbeitsprogrammen und allfälligen 

Programmänderungen, die Beaufsichtigung der Bohrungen durch Besuche und 

Besprechungen und die Abnahme der Bauarbeiten bei Erstellung und Rekultivierung 

der Bohrplätze. 

11.2 Berichterstattung 

Die Berichterstattung über den Stand der Arbeiten erfolgte auf den regelmässig stattfindenden 

Aufsichtskommissionssitzungen, bei denen durch Nagra-Vertreter über den 

aktuellen Stand berichtet und zu allfälligen Fragen Stellung genommen wurde.

NAGRA NTB 94-09 - 166 - 

11.2.1 Zwischenberichte 

Zuhanden der Aufsichtskommission wurden ebenfalls die halbjährlichen Zwischenberichte 

durch die Nagra erstellt, die folgende Zeiträume umfassten: 

Tabelle 46: 

Zwischenberichte Wellenberg 

Zwischenbericht von bis 

NZB WLB 90-01 31.05.1990 

NZB WLB 90-02 01.06.1990 17.11.1990 

NZB WLB 91-01 18.11.1990 31.05.1991 

NZB WLB 91-02 01.06.1991 15.11.1991 

NZB WLB 92-01 16.11.1991 31.05.1992 

NZB WLB 92-02 01.06.1992 15.11.1992 

NZB WLB 93-01 16.11.1992 31.05.1993 

NZB WLB 95-01 01.06.1995 30.04.1995 

NZB WLB 95-02 01.05.1995 21.11.1995 

11.2.2 14-Tage-Berichte 

Auf Wunsch der Gemeinde Wolfenschiessen wurden ab 20. Juni 1990 alle 14 Tage 

erscheinende Kurzberichte über den Stand der Arbeiten an die Gemeinde und betroffene 

kantonale Behörden versandt, solange die Feldarbeiten ausgeführt wurden. 

11.2.3 Schlussbericht und weitere technische Berichte 

Weitere Informationen zu den jeweiligen Fachgebieten wurden sowohl in internen 

Berichten als auch in Nagra Technischen Berichten (NTB), insbesondere in den jeweiligen 

Schlussberichten zur Geologie und zu hydraulischen Testen, zusammengefasst 

und dokumentieren die wissenschaftlichen Ergebnisse dieser Bohrungen. 

11.2.4 Orientierung der Gemeindebehörden und der Bevölkerung 

Neben den oben genannten 14-Tage-Berichten fanden eine Reihe von Informationsveranstaltungen 

auf den Bohrplätzen und in den Gemeinden für die Behörden und die 

ansässige Bevölkerung statt. Für interessierte Besuchergruppen wurden eine Vielzahl 

von Führungen durchgeführt. 

In den Nagra Publikationen "Nagra Aktuell" bzw. "Nagra Report" und "Nagra Informiert" 

sowie durch Pressemitteilungen wurden die Arbeiten ebenfalls dargestellt.

Deutsch (10.2 MB) - Nagra

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