Tracer Fluid Logging (TFL) Fluoreszierende Tracer in der Praxis

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Martina Krüger
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1 Tracer Fluid Logging (TFL) Fluoreszierende Tracer in der Praxis

2 Tracer-Fluid-Logging Fließgeschwindigkeit des Wassers wird anhand der Ortsveränderung eines gut nachweisbaren Inhaltsstoffes beobachtet klassischer Tracer: NaCl Nachweis erfolgt über die elektr. Leitfähigkeit des Wassers (SAL) dient dem Nachweis von langsamen Fließbewegungen, welche mit dem Impellerflowmeter nicht mehr erfasst werden können Bestandteil des Arbeitsblattes W110 des DVGW

3 Teufe SAL-0-1 1:200 1 ms/cm SAL ms/cm 6.5 Lithologie nach Bohrdokumentation Ausbau nach Bohrlochgeophysik 0.7 SAL [ms/cm] Versuchsdauer 0 min 140 Teufe 1: NaCl- Zugabe

4 Berechnung der Durchflussrate aus Verlagerung des Tracers mit der Zeit Q 1 = A v 1 = ( π CAL²)/4 v1 = ( π (0,4 m)²)/4 1 m/h = 0,125 m³/h = 125 l /h Q 2 = ( π (0,4 m)²)/4 0,7 m/h = 0,082 m³/h = 82 l /h V=1 m/h 1 0 min 60 V =0,7 m/h 2 3 m 1-1

5 Lithologie nach Bohrdokumentation Ausbau nach Bohrlochgeophysik

5 Problem bei der Verwendung von NaCl als Tracer: gravitativ gesteuerter Konzentrationsausgleich Teufe 1:200 SAL 1 ms/cm 6.5 Lithologie nach Bohrdokumentation Ausbau nach Bohrlochgeophysik SAL [ms/cm] Versuchsdauer 0 min 140 1: NaCl- Zugabe

6 Anforderungen an alternative Tracer - nicht toxisch - leicht nachweisbar - allgemein anerkannt - die Wassersäule darf nicht beeinflusst werden (arbeiten mit möglichst geringen Konzentrationen des Tracers) - nicht reaktiv (im Wasser chemisch weitgehend inert) - wieder entfernbar Diese Vorgaben erfüllen die fluoreszierenden Tracer Uranin und Eosin

7 Uranin Anregung mit UV Licht => Fluoreszenz im sichtbaren Bereich Quelle: Wikipedia

8 Jährliche Färbung des Chicago Rivers am St. Patrick s Day Bis 2004 wurden dafür noch 45 kg des Farbstoffes verwendet, im Jahr 2005 wurde die Menge auf 18 kg Uranin reduziert. Quelle: Wikipedia

9 Anwendung in der Hydrogeologie 1877 gelang der Nachweis der Donauversickerung zwischen Immendingen und Möhringen mit Hilfe von 10 kg Uranin, 20 Tonnen Salz und 1200 kg Schieferöl Nach 60 Stunden konnten alle drei Substanzen in der Quelle Aachtopf (11,7 km entfernt) als prachtvoll grünleuchtendes Salzwasser mit deutlich kreosotartigem Geschmack nachgewiesen werden. A. Knop (1878): Über die hydrographischen Beziehungen zwischen der Donau und der Aachquelle im badischen Oberlande. In: Neues Jahrb. Mineral. Geol. Palaeontol. S

Messwertkorrektur zur Trennung der Signale der beiden Tracer - Fahrgeschwindigkeit: 4 m/min -

10 Optisches Fluoreszenz - Log (OF) - Nachweis der Farbstoffe Uranin und Eosin im Konzentrationsbereich zwischen : µg/l (angestrebt: 1-50 µg/l) - Automatische Messwertkorrektur zur Trennung der Signale der beiden Tracer - Fahrgeschwindigkeit: 4 m/min - Voraussetzungen : ph Wert größer 5,5 nicht zu starke Trübung Es sollten keine ähnlich fluoreszierenden Stoffe im Wasser vorhanden sein!

Versuchsdurchführung Teufe 0 μg/l 37.5 0 artesischer Auslauf: + 0.

Messungen der Tracerkonzentration (im Beispiel in einer Stunde 6

11 Versuchsdurchführung Teufe 0 μg/l artesischer Auslauf: m Teufe 0 - teufenorientierte Tracereingabe - wiederholte Messungen der Tracerkonzentration (im Beispiel in einer Stunde 6 Messungen) m³/h Zufluss 1.9 m³/h m³/h Zufluss 1.6 m³/h Wolke 60 min nach Tracerzugabe bei 50 m Wolke 30 min nach Tracerzugabe bei 50 m Wolke nach Tracerzugabe bei 50 m

12 Vorteil der Farbtracer Uranin und Eosin Keine gravitativen Effekte Teufe Ausbau nach Bohrlochgeophysik OF.E-1 (nach Tracerzugabe) 0 μg/l µg/l 100 OF.E-2 (nach 45 min) 0 μg/l 100 OF.E-3 (nach 21 h) Teufe 0 μg/l innerhalb von 21 h um 30 cm aufsteigendes Wasser unterhalb von 5.4 m in Ruhe befindliche Wassersäule 6 6

spektralen Absorptionskoeffizienten (SAK bei 436 und 254

13 Ausblick - Bau einer Kombisonde zur Bestimmung der - Konzentration der Farbtracer Eosin und Uranin - spektralen Absorptionskoeffizienten (SAK bei 436 und 254 nm) - Trübungsmessung Die Kombisonde befindet sich in der Testphase!

14 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit

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