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Lexikon der Geowissenschaften: Spülungszusätze

Spülungszusätze, Hilfsmittel in der Bohrspülung (Spülbohrung), um deren Eigenschaften hinsichtlich des Austrags des Bohrkleins von der Bohrlochsohle, der Stabilisierung der Bohrlochwand, der Beherrschung der Formationsdrücke, der Schonung der Lagerstätte und der Kühlung und Schmierung der Bohrwerkzeuge zu verbessern. Zum Einsatz kommen vor allem folgende Materialien:

a) Bentonit ist ein bei Wasserzugabe stark quellender Ton. Verantwortlich für diese Eigenschaft ist das Tonmineral Montmorillonit. Bei Natrium-Bentonit (TIXOTON) löst sich die Kristallstruktur bei Wasserzugabe völlig auf. Eine Natrium-Bentonitsuspension verhält sich in Bewegung breiartig und verfestigt sich im Ruhezustand zu einer Art Gel. Dieser Vorgang ist bei erneuter Bewegung reversibel. Bentonit erhöht die Viskosität der Bohrspülung und verbessert so deren Transportfähigkeit für Bohrklein, hält beschwerende Spülungszusätze wie Schwerspat- oder Kreidepulver in der Schwebe, sorgt beim Eindringen der Bohrspülung in die Bohrlochwand für einen Filterkuchen. Die Bohrlochwand wird abgedichtet, so daß weiterer Spülungsverlust und unter Umständen eine Verunreinigung des Gebirges unterbleibt. Zusätzlich werden Lockergesteinsschichten stabilisiert. b) Beschwerungsstoffe erhöhen die spezifische Dichte der Bohrspülung. Zum Einsatz kommen gemahlene Kreide oder Schwerspat. Die Dichteerhöhung hindert artesisch gespanntes Formationswasser am Eindringen in das Bohrloch und ermöglicht das Bohren bei erhöhten Gebirgsdrücken. c) CMC-Polymere (Carboxymethylcellulose) wirken je nach Polymerisierungsgrad viskositätserhöhend, ohne jedoch zu vergelen, sie verringern die Eindringtiefe der Bohrspülung in das Gebirge und bilden dünne, elastische Filterkuchen an der Bohrlochwand, schützen die Bentonitstrukturen in der Bohrspülung vor der Einwirkung von Elektrolyten, binden das freie Wasser in der Bohrspülung und stabilisieren so quellfähige Formationstone. d) Polyacrylamide wirken ähnlich wie CMC-Polymere. Sie besitzen gegenüber diesen jedoch eine stärkere stabilisierende Wirkung auf quellfähige Tone. Daneben sind sie als vollsynthetische Produkte weniger anfällig gegen bakterielle Zersetzung. e) Polysaccharide sind natürliche Polymere (z.B. Stärkemehl). Sie neigen in Süßwasserspülungen allerdings zu rascher biologischer Zersetzung. Die führt zu hohen bakteriellen Belastungen und verschlechtert sowohl die Viskosität als auch die Wasserbindefähigkeit der Spülung. f) Schäumungsmittel bestehen aus anionischen Tensiden, ähnlich Geschirrspülmitteln. Sie werden bei Bohrungen mit Luftspülung eingesetzt. Sie schäumen zufließendes Wasser aus und verbessern den Austrag des Bohrkleins. [ABo]

Literatur: DVGW (1996): Lehr- und Handbuch Wasserversorgung, Bd. 1: Wassergewinnung und Wasserwirtschaft. – München, Wien.

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