GEO-MRT | NMR Roadside Service im Wilden Westen: NMR-Signal / Noise Studie @ FLORENCE-COPPER | AZ

Arbeitsbereich: Signal/Noise Optimierung | Mineralabbau | Geotechnik

Toolstring: NMR-Bohrloch Sonde 2,38 Zoll Durchmesser

Bohrlochtiefe: etwa 400 m

Bohrloch Durchmesser: etwa 8 cm

Nach den eindrucksvollen Momenten im ARCHES Nationalpark, und den sehr positiven Ergebnissen unserer NMR-Messung am UMTRA Standort in Moab | UT, ging es weiter durch die weite Landschaft vom Bundesland Utah nach Arizona. Dort wartete das nächste NMR-Roadside Service Projekt auf uns: FLORENCE-COPPER | AZ!

Auf der langen Fahrt durch steppen-wüstenhafte Landschaften bekommt man weitere Eindrücke, wie schwer sich die Menschen hier getan haben müssen, um dieses Stück Land für sich zu gewinnen. Wie immer in der Geschichte der Menschheit ist es ein doppelt- und mindestens zweiseitig-geschmiedetes Schwert: zum einen haben sich die Ureinwohner in dieser (und in den meisten anderen Regionen des Kontintens) mit ihren vielen Stämmen (in AZ, z.B., die Navajos) schon seit Jahrentausenden in "ihrem Land" eine Lebensgrundlage in Kooperation mit der Natur erschaffen.

Abb. 1: Auf dem Weg von Moab | UT nach Phoenix | AZ geht es weiter durch lange Ebenen der dort typischen Steppen- und Wüstenlandschaft, und entlang der angrenzenden Berge der Region. Wilde Eindrücke auch hier, die einen Einblick gewähren in das harte Leben der vormaligen Stammeskulturen in der Region (z.B. die Navajos), aber auch das der weißen Siedler, die ab Mitte des 19. Jahrhunderts begannen, sich diesen harschen Teil der Erde untertan zu machen.

Auch wenn die "Pioniere mit Gottes Glauben" angeblich mit der Urbevölkerung in relativer Friedfertigkeit koexistierten, kann man davon ausgehen, dass sich Interessenskonflikte auch in dieser Region im Laufe der Zeit nicht mehr auf freundliche Art und Weise haben auflösen lassen können. ( Dito: Man darf an dieser Stelle gerne auf die fundierten Geschichstbücher und Abhandlungen über dieses unrühmliche historische Thema in den Amerikas verweisen... )

Abb. 2: Die friedliebenden Siedler-Pioniere der Region, die von Utah aus und laut eigener Aussage von der „Stimme Gottes“ getragen, immer weiter in das „Neue Land“ vordrangen, sahen sich zunächst gewaltigen Herausforderungen gegenüber, die die Natur ihnen auferlegte. Wie die meisten Siedler-Geschichten, sind auch diese einerseits sehr beeindruckend, andererseits mit dem Manko behaftet, letztlich durch Einsatz roher Gewalt, sich das anzueignen, was eigentlich anderen vormals „gehört“ hat. Wie im Bergbau | Goldgräber | Minenabbau in Colorado, war auch hier das Schmiedehandwerk eine Notwendigkeit, um mit entsprechenden Gerätschaften das „Gelobte Neue Land“ landwirtschaftlich und in anderer Hinsicht zu erobern. Wie man sich gut vorstellen kann, kam der „Grundwasser Versorgung“ eine zentrale Bedeutung zu.

Nach einem langen Tag der Anfahrt von Moab | UT nach Phoenix | AZ, konnten wir am nächsten Morgen mit unserer Arbeit auf dem Gelände des Kupfer-Erzeugungsunternehmens FLORENCE-COPPER beginnen. Hierzu flog sogar der NMR-Maestro selbst, Vista-Clara Inc. Firmeneigner Dr. Dave Walsh aus Seattle ein, um dem stark erhöhten Noise-Anteil im NMR-Nutzsignal beim Bohrlochlogging in den designierten Überwachungsbrunnen auf die Spur zu kommen. Und dieses Handikap dann auch zu überwinden. Pionierarbeit eben...

Gesagt, getan: Nach einer ausführlichen (und sehr guten) Einführung in alle Sicherheitsaspekte (HSE: Health|Safety|Environment), was das Firmengelände und den operativen Einsatz betrifft, hatten wir freie Bahn, um uns den ganzen Tag dieser NMR-Signal/Noise Problematik zu widmen und an einer Verbesserung dieses Mankos zu arbeiten.

Ich war in dem Fall hauptsächlich Beobachter, um zu sehen und zu lernen, wie Dave Walsh mit diesem technischen Problem umgeht. Wir haben zunächst bestätigt, dass sich keine weiteren Verbesserungen durch zusätzliche Maßnahmen im experimentellen Aufbau erzielen lassen konnten. Dieser Hoffnungsschimmer war innerhalb von 2-3 Testmessungen gleich mal abgehakt.

Um dem Problem Herr zu werden, musste Dave also seine Ingenieurskunst anwenden, und die Messsonde noch vor Ort modifizieren, was wir dann auch in einem der gut gekühlten und staubfreien Arbeitsräume der Fabrikeinrichtung durchführen konnten.

Abb. 3: NMR-Signal-Noise Studien in einem der sog. „Überwachungsbrunnen“ auf dem Fabrikgelände von FLORENCE-COPPER wurden durchgeführt, um die bis dato schlechte NMR-Signalaufzeichnung in den vorgegebenen Bohrlöchern grundsätzlich zu verbessern. Auf dem Fabrikgelände wird das Edelmetall nicht durch typische Tage-oder andere Minenabbau-Methoden aus dem Erdboden extrahiert, sondern durch ein chemisches Verfahren, das durch Auflösen der Materialkomponenten und nachfolgende Spülungen aus der Abbau-Tiefe an die Oberfläche, bewerkstelligt. Eine ganze Reihe an geophysikalischen Sensoren und Spülpumpen, die in dem Brunnen installiert sind, erzeugen nachweisbar eine gehörige Portion an elektrischem Noise („Rauschen“), das dem eigentlichen Nutzsignal der NMR-Messsonde überlagert ist. Dies wurde an diesem einen (1) Einsatztag durch unsere Testmessungen in verschiedenen Brunnentiefen zwischen 30 und 200 m bestätigt. Mit der Erkenntnis wurde nachfolgend eine technische Lösung angestrebt und auch erzielt.

Neben den technischen Herausforderungen an diesem Tag, war (wie in Utah) wiederum die Hitze jenseits der 40º C Marke ein nicht zu unterschätzender Nemesis bei der Arbeit, und wo man immer regelmäßig genügend Flüssigkeit nachtanken musste, um Dehydration zu vermeiden.

Eine weitere potentielle Signal-Störquelle für unsere NMR-Messungen war das umliegende Wettergeschehen, und entsprechend regelmäßig zu beobachten. Wie in den Tagen vor unseren Messungen, gab es auch am Einsatztag Gewitterwolken am Himmel, deren elektrische Aufladung der Atmosphäre die Messungen nachhaltig negativ beeinflussen können. Ähnlich wie in Peru, gab es auch hier präzise Vorsichtsmaßnahmen und SOP’s (Standard Operation Procedures), um bei solchen Wetter-Situationen entsprechend sofort zu reagieren.

Abb. 4: NMR-Signal-Noise Beeinflussung durch Wettergeschehen sind bekannt, und waren auch schon Thema in Peru. Wie auch dort in der Yanacocha-Mine, gab es auch hier präzise Vorschriften, wie im Falle eines Gewitters die sicherheitstechnischen Aspekte der Einsatzkräfte und für die technischen Installationen vor Ort gewahrt werden müssen. In diesem Fall ist das Unwetter weit weg genug an uns vorbei gezogen. Die eigentlichen Hauptstörsignale im NMR-Logging Verfahren wurden letztlich eindeutig in Form von anderen technischen Komponenten in den Brunnenanlagen identifiziert.

Dave hatte offenbar einen guten Job gemacht, da das „Rauschen“ nach seiner elektro-technischen Manipulation an der Messsonde durch die andere Sensorik in den Brunnenanlagen ein wenig ausgeblendet werden konnte. An einer Tiefenmessung (in etwa 200 m) hatten wir sogar auf einmal überhaupt kein „Rauschen“ mehr im Messsignal. Allerdings betraf dies nur diese eine Messung, und auch nur ein einziges Mal. Beim erneuten Versuch einer Messung war schon wieder ein gehöriger Rauschanteil im Nutz-Signal zu beobachten. Offenbar hatte sich eine Spülpumpe in einem anderen Brunnen kurzzeitig ausgeschaltet und dann automatisch wieder eingeschaltet. Damit war prinzipiell auch die Stör-Einflusszone auf die NMR-Messungen durch die anderen Brunnen bestätigt worden.

Um dieser Situation Herr zu werden, müssen also grundsätzlich technische und operative Vorkehrungen getroffen werden, um für diesen speziellen Einsatzort sehr gute NMR-Logging Ergebnisse zu erzielen. Der Mehrwert für eine solche temporäre „Optimierung“ im technischen Einzugsgebiet einer NMR-Messung wäre allerdings erheblich:

• Neben der qualitativ | quantitativen Beurteilung der Durchflusseigenschaften der vorliegenden Erd-Formation, können auch Dichtungs- und Materialermüdungserscheinungen von Betoneinspritzungen in der Brunnenwand oberhalb des Grundwasserspiegels sichtbar gemacht werden (durch die Erkennung von Durchfluss im Beton, wo eigentlich keiner stattfinden sollte, z. B. durch kleine Risse in der Betonwand).

• Solche Wasserdurchlässigkeit-Untersuchungen mittels NMR-Logging sollten mit Sicherheit durch zusätzliche Messverfahren, z. B. hochauflösende Kameraaufnahmen o.ä., verifiziert werden.

• Zusammen ließen sich sehr gute Rückschlüsse über die Art und Größe einer solchen ungewollten „Verunreinigung“ der Kupferabbaus ziehen – wobei hier natürlich ein besonderes Augenmerk gelegt wird auf den Schutz des Grundwasserleiters und der Vermeidung von etwaigen negativen Einflüssen auf dessen Reinheit, beispielsweise durch Störungen jedweder Art im Brunnenaufbau und der Spüleinrichtungen.

! Carpe Diem | Viel H2O trinken | Gesund bleiben !