Warum Wismut?

Laienhaft ausgedrückt, fungiert die Wismutlegierung aufgrund ihrer schmelzbaren und schnell erstarrenden Eigenschaften als intelligenter Pfropfen, der das Bohrloch in Bereichen mit Lecks oder schlechter Zementierung abdichten kann. Wismut ist ein ungiftiges Schwermetall, das in Kombination mit Zinn in Form von kleinen Kugeln verwendet wird. Beim Erhitzen auf eine relativ hohe Temperatur von etwa 300 °C schmilzt die Legierung, ergießt sich in den Leckbereich und erstarrt schnell. Im Gegensatz zu Zement, der nach dem Aushärten zum Schrumpfen neigt und daher nicht immer die ideale Wahl für die Behebung von Lecks ist, dehnt sich die Legierung beim Erstarren aus und füllt so den Raum perfekt aus.

"Ich wusste von der Verwendung von Wismut und hatte bereits in der Vergangenheit Kontakt mit dem britischen Unternehmen, als ich in Deutschland in der Abteilung für innovative Technologien arbeitete. BiSN hat weltweit über 500 thermische Anwendungen, aber erst bei MND habe ich das Verfahren mit meinen Kollegen in der Praxis gesehen", sagt Projektleiter Bronislav Vago, der die innovative Lösung für das Problem bei der Kru-3-Bohrung vorgeschlagen und das gesamte Projekt von der Planung bis zur Anwendung zusammen mit dem technischen Team überwacht hat.

In einer Tiefe von 3.550 Metern hatten die Kollegen mit einer schlechten Zementierung zu kämpfen. Unterhalb dieses Abschnitts befand sich ein offener Horizont mit unter hohem Druck stehendem Heißwasser. Die Bohrung sollte teilweise oberhalb dieses Problembereichs niedergebracht werden, was ein Risiko in Form eines Wasserüberlaufs und damit einer Abstumpfung der Lagerstätte oder einer Verhinderung des Gasflusses zum Bohrlochkopf darstellte. Normalerweise hätte man die gesamte Bohranlage zurückfahren, ein Zwei-Meter-Fenster fräsen und dann die Zementmischung einpumpen müssen. Dies wäre nicht nur kostspielig und zeitaufwendig, sondern das Ergebnis wäre auch ungewiss. Die Lösung war also ein Wismut-Stopfen.

"Wir haben die gesamte Operation mit einem Kran und ein paar Leuten bewältigt. Im Vergleich zu einem herkömmlichen schweren Bohrgerät ein wesentlich einfacheres, mobileres und effizienteres Verfahren", fügt Vago hinzu.

Eine ungewöhnliche Kombination von Methoden

Die Technologie wurde von der britischen Spezialfirma BiSN (Bi-bismuth, Sn-tin) geliefert, die bereits Hunderte von Isolations- oder speziellen Entsorgungssonden in der ganzen Welt durchgeführt hat, meist in Offshore-Lagerstätten. Die Besonderheit von Krumvir 3 bestand darin, dass die Arbeiten unter vollem Druck und ohne Sondenabschaltung durchgeführt wurden, d. h. unter Spannung, mit engen Werkzeugen und hohem Druck. Es war notwendig, zwei übliche BiSN-Anwendungsmethoden zu kombinieren und sie auf diese Situation zuzuschneiden.

Nach der Herstellung eines kleinen perforierten Fensters, durch das die geschmolzene Legierung hinter die Verrohrung fließen sollte, wurde ein thermischer Aktivator - im Wesentlichen ein zeitgesteuerter Zünder, der eine chemische Hochtemperaturreaktion von Thermit auslöst und die Legierungskugeln nach einer bestimmten Zeit zum Schmelzen bringt - in das Bohrloch eingeführt. Die geschmolzene Legierung verhält sich wie Wasser, hat aber die zehnfache Masse.

"Wir haben den Timer auf zehn Stunden eingestellt, um uns einen Spielraum zu verschaffen. Alles verlief reibungslos und pünktlich. Danach haben wir nur noch den Druckmesser am Bohrlochkopf überwacht und gehofft, dass alles nach Plan läuft", sagt Vago.

Das Einbringen der Wismutkugeln war keine Routine. Im Bohrloch herrschte ein Druck von 300 Atmosphären, was bedeutete, dass das gesamte System unter Gegendruck gehalten werden musste. Die Kugeln wurden in kleinen Chargen, vereinfacht gesagt, durch die Druckkammer geschüttet - und sie waren nicht gerade leicht. Ein Eimer wog 50 Kilo. Am Ende wurden rund 460 Kilogramm Material in das Bohrloch geschüttet, ein Großteil davon bestand aus den darunter liegenden Stahlkugeln.

Und das Ergebnis? Die Isolierung war erfolgreich.

Der Wismutpfropfen funktionierte wie erwartet. Er füllte und versiegelte den Raum zwischen der Stahlverrohrung und dem Gestein perfekt. Das Hochdruckwasser wurde abgelassen und das Team kann nun einen Pumpversuch aus dem Deckgebirgshorizont durchführen. "Dies wird uns ein aussagekräftiges Ergebnis darüber liefern, ob der höher gelegene Horizont ein Bergbaupotenzial hat", bestätigt die Geologin Lenka Klímová. Die Ergebnisse des Tests sollen bis Ende des Jahres vorliegen.

Wie geht es weiter? Die erfolgreiche Anwendung in Krumvír öffnet die Tür für eine weitere Ausbeutung. Die Technologie erweist sich als schnelle, effiziente und kostengünstige Lösung für eine Reihe von Situationen - Leckagen in Produktions-, aber auch in Speichersonden oder bei der gezielten Entsorgung von Sonden.

"Wir haben die Technologie jetzt getestet. Wir wissen, wie wir mit dem Material arbeiten müssen, wie viel Zeit es in Anspruch nimmt und wie kostspielig der Vorgang ist. Vor allem aber wissen wir, dass die Wärmedämmung zuverlässig funktioniert", fasst Bronislav Vago zusammen.