Transienta effekter under Lugeon-tester i borrhål

Sammanfattning: Hydrogeologiska tester av borrhål har länge varit en viktig metod för att estimera sprickigt bergs hydrogeologiska parametrar såsom transmissivitet och magasinskoefficient. Lugeon-tester är borrhålstester där vatten injekteras i en sektion under konstant tryck som höjs och sänks i steg. Utvärderingen av testet kan ge information om flödet i de vattenledande sprickorna är turbulent eller laminärt samt om det uppstår några geomekaniska effekter, såsom elastisk vidgning av sprickor under testets gång. De ekvationer som rutinmässigt används för utvärdering av testet förutsätter stationärt flöde och tryck i slutet på varje trycksteg, förhållanden som sällan återfinns i verkligheten. Antagandet om stationaritet tros ge en felaktig utvärdering av testet och därför har konsultföretaget Geosigma tagit fram en transient numerisk modell som beskriver Lugeon‑tester och som kan användas för utvärdering av testet. Modellen har i detta examensarbete använts för att utvärdera Lugeon-tester utförda i Rönnskär av Geosigma, men också Lugeon-tester utförda av författaren i Uppsala. Resultatet från utvärderingen har jämförts med utvärderingar med antagande om stationära förhållanden och utvärderingar genomförda med modeller i programvaran AQTESOLV. Dessutom har en känslighetsanalys genomförts för den numeriska modellen. Undersökningar utförda med den numeriska modellen visar att stationära utvärderingar av Lugeon-tester ger en felaktig tolkning av resultatet om stationära förhållanden inte råder. Detta beror på den transienta effekten, där flöde och tryck under ett trycksteg påverkar flöde och tryck under de efterföljande tryckstegen. Utvärderingsmetoden där den numeriska modellen används går ut på att relatera skillnaden mellan modellerat och uppmätt flöde i slutet på varje trycksteg till det rådande differenstrycket i borrhålet. Den nya utvärderingsmetoden ger en säkrare utvärdering av Lugeon-tester eftersom den tar hänsyn till de transienta effekterna. Utvärdering av Lugeon-tester med den nya metoden ger i flera fall andra tolkningar än den stationära utvärderingsmetoden. De båda utvärderingsmetoderna ger samma tolkningar när stationära förhållanden verkligen råder. Utvärderingsmetoden är dock känslig för brusigt data.   ISO-standarden 22282-3 beskriver Lugeon-tester och där rekommenderas att tryckstegen skall vara 10-30 minuter långa. Med den numeriska modellen har dock Lugeon-tester med 2 minuter långa trycksteg kunnat utvärderas på ett tillfredställande sätt. Lugeon‑testernas testtid kan således förkortas betydligt i förhållande ISO-standardens vilket skulle innebära en lägre kostnad för att utföra den här typen av tester.