Innovativa bergspänningsmätningar i djupa borrhål

Publicerad: 22 april 2016

Luleå tekniska universitet har erhållit medel för nationell infrastruktur inom naturvetenskap från Vetenskapsrådet för att bygga en nationell resurs för bergspänningsmätningar. Utrustningen är världsunik och möjliggör tredimensionell bergspänningsbestämning ned till ~3 km djupa borrhål.

Den kommer i första hand att användas i projekt som genereras inom det svenska vetenskapliga borrprogrammet (SSDP) och  det internationella kontinentalborrprogrammet (ICDP) men den kommer även att kunna användas i mer tillämpade projekt.

Flera typer av analyser

Bergspänningarnas storlek och riktning är av största vikt vid de allra flesta bergtekniska projekt på större djup. Spänningssituationen påverkar bergmassans stabilitet och vattengenomsläpplighet.

–  Denna kunskap är viktig för flera typer av tillämpade projekt, till exempel för analysen av säkerheten för förvaret med utbränt kärnbränsle, geotermisk energiutvinning, lagring av koldioxid i berggrunden och stabilitetsberäkningar av olika typer av bergrum säger Maria Ask, professor i Tillämpad geologi vid Luleå tekniska universitet

Källa: LTU
Foto: R Renberg
Längd på video: 1:01

Tre kilometer ner i berggrunden

Daniel Ask, Adjungerad professor inom Prospekteringsgeofysik Foto: Tomas Bergman
Daniel Ask, Adjungerad professor inom Prospekteringsgeofysik Foto: Tomas Bergman

–  Tekniken vi använder nere i borrhålet kallas hydraulisk spräckning. Med ett par packers förseglar vi en del av borrhålet. Sedan pumpar vi försiktigt in vatten under högt tryck och mäter trycket då bergväggen spricker eller en gammal spricka öppnas. Med hjälp av en resistivitetskamera mäter vi därefter sprickans orientering, säger Daniel Ask, adjungerad professor inom prospekteringsgeofysik vid Luleå tekniska universitet.

Daniel Ask kommer att arbeta som projektledare på de platser där bergspänningsmätnignarna ska utföras.

Avancerad teknik

Bergspänningsutrustningen består av två huvuddelar, mätutrustning i själva borrhålet och datainsamlingsenhet på ytan. Tre varianter av mätutrustning i borrhålet byggs för att kunna göra mätningar i tre olika borrshålsdiametrarna, 122, 96 och 76 mm i diameter. Utmaningen är designa mätutrustningen så att den får plats i de smala borrhålen samtidigt som den är tillräckligt robust. Ovan mark kommer en stålcontainer på en 13 meter lång trailer att innehålla tre vinschar med en total vikt på cirka 15 ton.

Utrustningen byggs på universitetet

På universitetets centralverkstad är arbetet i full gång. Huvudparten av utrustningen i borrhålet byggs på Luleå tekniska universitets centralverkstad men projektet innehåller också ett forskningssamarbete med Universitetet i Strasbourg i Frankrike.

–  Jag har arbetat här på centralverkstaden sedan 1973 och detta är det största uppdraget jag varit med om, alla kategorier. Det är också ett projekt där alla våra kompetenser och erfarenheter sätts på prov och utmanas, säger forskningsingenjör Tommy Nilsson, Luleå tekniska universitet.

Spänningstrailern testad och verifierad (juni-juli 2018)

LTUs infrastruktur inkluderar nu en toppmodern utrustning för hydrauliska bergspänningsmätningar. 

Spänningstrailern har utvecklats vid LTU i samarbete med bland annat universitetet i Strasbourg och Geosigma AB. Vetenskapsrådet och LTU har finansierat projektet, med in-kind finansiering från Geosigma AB och FracSinus Rock Stress Measurements AB.

Den första mätkampanjen genomfördes sommaren 2018. Testerna utfördes i ett 1,2 km långt borehål av Posiva Oy i Olkiluoto, Finland.

Foto: Daniel Ask
Spänningstrailern på väg till testplatsen i Finland. Foto: Daniel Ask
Foto: Daniel Ask
Den sista biten till testplatsen bestod av en smal skogsväg. Foto: Daniel Ask
Foto: Daniel Ask
Mobilisering inför tester med Tommy Nilsson (LTU) till vänster och István Lazányi (Fox Automatiska, Ungern) till höger. Foto: Daniel Ask
Maria Ask

Ask, Maria - Professor

Organisation: Tillämpad geokemi, Geovetenskap och miljöteknik, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser
Telefon: 0920-491411
Rum: F849 - Luleå»
Daniel Ask

Ask, Daniel - Adjungerad professor

Organisation: Prospekteringsgeofysik, Geovetenskap och miljöteknik, Institutionen för samhällsbyggnad och naturresurser

Taggar