Radarsysteme zur Erkundung der Erdmassen in der Umgebung von Bohrlöchern

Angewandte Geowissenschaften wie die Geophysik oder Hydrogeologie, Steinbruch- und Bergbauunternehmen sowie zahlreiche andere Fachgebiete der Ingenieur- und Umweltwissenschaften sind auf ein Explorations-Tool angewiesen, das die Untersuchung der Struktur von Felsformationen in der Umgebung von Bohrlöchern gestattet. Das gegenwärtig verfügbare Bohrloch-Radarsystem mit Richtwirkung ist die vielversprechendste Technik, doch ein solches System ist nur in Tiefen bis zu 1500 Metern einsetzbar und verursacht hohe Betriebskosten. Ein Konsortium von Partnern aus der Industrie hat jetzt im Rahmen eines Forschungsprojekts ein neues System entwickelt, das die bislang geltenden Einschränkungen nicht aufweist und zudem in mehr Anwendungsbereichen als bisher zum Einsatz kommen kann.

Industrielle Technologien

Umfassende und detaillierte Informationen über die Struktur und Eigenschaften des Gebirges in der Umgebung von Bohrlöchern lassen sich nur mit Radarverfahren gewinnen. Solche Verfahren werden auch zur Vorfelderkundung in Salzlagerstätten verwendet, in denen Kavernen zum Speichern von Gas genutzt werden sollen. Auf diesem Gebiet ist eine mit Richtwirkung arbeitende Bohrloch-Radarapparatur das einzige System, das echte dreidimensionale Informationen liefert. Gegenwärtig das weltweit einzige verfügbare Gerät dieser Art für allgemeine Anwendungen ist ein Bohrloch-Radarsystem des schwedischen Herstellers Malå GeoScience, der am aktuellen Projekt als Partner beteiligt ist. Diese Anlage kann allerdings aufgrund von konstruktionsbedingten Einschränkungen nur in Tiefen von maximal 1500 Metern eingesetzt werden. Die zur Interpretation der Radardaten notwendige Software hat außerdem den Nachteil, dass die Datenerfassung nur mit geringer Geschwindigkeit möglich ist und in einigen Fällen keine gesicherte Interpretation der richtungsabhängigen Größen zulässt. Diese Einschränkungen und die hohen Betriebskosten des derzeitigen Radarsystems begründeten die Notwendigkeit zur Entwicklung einer besseren und leistungsfähigeren Apparatur. So wurde im Projekt BORATYEC ein völlig neues Radarsystem entworfen und entwickelt. Es besteht aus einem Modul zur gerichteten Gewinnung von Radardaten, dessen Einsatztiefe von bislang 1500 Metern auf maximal 2500 Meter gesteigert wurde und in künftigen Projektphasen weiter entwickelt werden soll. Das Modul kann an ein Standardkabel angeschlossen werden, wie es üblicherweise zur Datenübermittlung von Bohrlochsonden verwendet wird. Weiterhin verfügt das System über ein Modul zur schnellen Datenerfassung, das vor allem für die Gewinnung von tomografischen Daten aus flachen Profilen sehr von Nutzen sein wird. Auch die bisherigen Unsicherheiten bei der Interpretation der richtungsabhängigen Größen konnten ausgeräumt werden, da es den Projektpartnern gelungen ist, das theoretische Problem der Ausrichtung der Richtantenne zu lösen. Durch dieses fundierte theoretische Verständnis konnten die Planung von Messkampagnen und die Interpretation der gewonnenen Daten entscheidend vereinfacht und verbessert werden. Für tiefere Bohrlöcher wurde ein spezielles Radarsystem entwickelt, das sich ganz neue Märkte erobern dürfte. Bislang nämlich gab es kein System, das in diesen großen Tiefen und unter den dort herrschenden extremen Betriebsbedingungen einsetzbar war. Zur Erkundung flacher Erdprofile wurde ein weiteres Spezialsystem entwickelt, das für diesen Anwendungsfall optimiert wurde. Es zeichnet sich nicht nur durch wesentlich niedrigere Betriebskosten aus, sondern liefert aufgrund einer verbesserten Software auch Ergebnisse von erheblich höherer Qualität. Unter industriellen Aspekten verfolgten die Projektpartner zwei Ziele: Zum einen sollte eine völlig neue Apparatur entwickelt werden, und zum anderen sollte diese Apparatur in vielfältigeren Anwendungsfällen als bisher einsetzbar sein. Um dieses Ziel zu erreichen, wurde das neue gerichtet arbeitende Radarsystem in einem umfassenden Programm getestet, in welchem es zur Lösung von Problemen im Bergbau, in Steinbruchbetrieben, in Bau- und Umweltschutzprojekten sowie in der Hydrogeologie eingesetzt wurde. Das Radarsystem steht gegenwärtig zu Demonstrationszwecken und zur Markteinführung zur Verfügung.

Development and Utilization of a Complete Directional Borehole Radar System with a Maximum Operating Depth of 2500 Meters

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