Kairanreiän HH-KR3 puhdistustyö Loviisan Hästholmenilla vuonna 1 ggg

Transkriptio

1 Työraportti Kairanreiän HH-KR3 puhdistustyö Loviisan Hästholmenilla vuonna 1 ggg Tauno Rautio Joulukuu 1999 POSIVA OY Mikonkatu 15 A, FIN HELSINKI. FINLAND Tel Fax

2 Työ r a p o r t t i Kairanreiän HH-KR3 puhdistustyö Loviisan Hästholmenilla vuonna 1 ggg Tauno Rautio Joulukuu 1999

3 TEKIJÄ ORGANISAATIO : SUOMEN MALMI OY PL 10 Juvan teollisuuskatu ESPOO TILAAJA: POSIVA OY Mikonkatu 15 A HELSINKI TILAAJAN YHDYSHENKILÖ : ~.t2._~1t-~-l+ Dl Heikki H~~en Posiva Oy URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ : FM Tauno Rautio Smoy RAPORTTI: TYÖRAPORTTI KAIRANREIÄN HH-KR3 PUHDISTUSTYÖ LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 1999 TEKIJÄ: "1- -11~~. Tauno Rautio Geologi, Smoy TARKASTAJA: ~.?-~\.. Å l~ L \ Pekka Mikkola Toimitusjohtaja, Smoy

4 Työ raportti Kairanreiän HH-KR3 puhdistustyö Loviisan Hästholmenilla vuonna 1 ggg Tauno Rautio Suomen Malmi Oy Joulukuu 1999 Pesivan työraporteissa käsitellään käynnissä olevaa tai keskeneräistä työtä. Esitetyt tulokset ovat alustavia. Raportissa esitetyt johtopäätökset ja näkökannat ovat kirjoittajien omia, eivätkä välttämättä vastaa Posiva Oy:n kantaa.

5 CLEANING OF THE BOREHOLE HH-KR3 AT HÄSTHOLMEN IN LOVIISA IN 1999 ABSTRACT Hästholmen in Loviisa is one of the four sites, which were selected for the detailed site investigations. The aim of these investigations is to study bedrock properties for fmal disposal of spent nuclear fuel. The final disposal site will be decided in the year As a part ofthe detailed investigation programme borehole HH-KR3 was drilled to the depth of m in During autumn 1999 a multipacker system was installed into the borehole to monitore hydraulic heads in different borehole sections while test pumping was carried out in borehole KR2. The aim of test pumping was to study hydraulic connections between boreholes. After test pumping the multipacker system was lifted about 373m when it was stuck. In order to open the borehole Suomen Malmi Oy (Smoy) carried out cleaning operations commissioned by Posiva Oy in autumn A total of five packers with 277 m steel rods and plastic tubes were removed from borehole KR3 with different kind offishing tools. In order to get all the debris from the bottom of the borehole, it was extended by drilling additional 0.46 m. The volume of flushing water used in the cleaning work was about 4m 3 Uranine was used as a label agentin the flushing water. Openness ofthe borehole was verified to the depth of m by drill rods. Keywords: multipacker system, uranine, flushing water, borehole cleaning

6 KAIRANREIÄN HH-KR3 PUHDISTUSTYÖ LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 1999 TIIVISTELMÄ Loviisan Hästholmen on yksi yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin valituista neljästä alueesta. Tutkimusten avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn polttoaineen loppusijoittamisen Suomen kallioperään. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna Loviisan Hästholmenin tutkimusalueelle kairattiin yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen kairanreikä HH-KR3 vuonna Reiän loppusyvyys oli 803,35 m. Syksyllä 1999 reikään asennettiin monitulppalaitteisto reiän KR2 koepumppauksen ajaksi mahdollisten reikien välisten hydraulisten yhteyksien selvittämiseksi. Koepumppauksen jälkeen laitteisto oli tarkoitus poistaa, mutta nostettaessa se juuttui kiinni. Laitteistoa saatiin nostetuksi noin 373 m alkuperäisestä sijainnistaan ennen sen kiinni juuttumista. Reiän avaamiseksi Suomen Malmi Oy (Smoy) suoritti syksyllä 1999 puhdistustöitä kairakoneella Posivan toimeksiannosta. Tehtävänä oli poistaa reiässä KR3 oleva monitulppalaitteisto. Reiässä HH-KR3 oli puhdistustyön alkaessa viisi tulppaa, noin 277 m terästaukoja ja tulppiin liittyviä muoviletkuja. Monitulppalaitteisto poistettiin reiästä erityyppisillä kalastustyökaluilla, joista osa oli suunniteltu erityisesti vastaavankaltaisiin töihin. Irtonaisen materiaalin poistamiseksi puhdistustyön lopussa kairattiin kallionäytettä. Kallionäytettä saatiin yhteensä 0,46 m. Reiän puhdistamisen yhteydessä käytettiin uraniinilla merkittyä vettä noin 4 m 3. Kairausputkistolla tarkastettiin reiän avoimuus reikäpituuteen 803,81 m saakka. Avainsanat: monitulppalaitteisto, uraniini, huuhteluvesi, reiän puhdistus

7 KAIRANREIÄN HH-KR3 PUHDISTUSTYÖ LOVIISAN HÄSTHOLMENILLA VUONNA 1999 TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO 1 1. YLEISTÄ 2 2. TYÖNKUVAUS Tausta Reiän puhdistaminen 4 3. HUUHTELUVESIJÄRJESTELYT JA TARKKAILUMITTAUKSET Huuhteluvesijärjestelyt Tarkkailumittaukset ja reiän pesu 6 4. VIITTEET 7 5. LIITTEET 5.1 Tulppauksen kaaviokuva 5.2 Puhdistustyön eri vaiheet 8 9

8 2 1. YLEISTÄ Posiva Oy:n käytetyn ydinpolttoaineen aluevalintaprosessi on edennyt yksityiskohtaisten sijoituspaikkatutkimusten toiseen vaiheeseen, joka käynnistyi vuoden 1997 alussa ja päättyy Yksityiskohtaisia paikkatutkimuksia on tehty neljällä tutkimusalueelia Kuhmon Romuvaarassa, Äänekosken Kivetyssä, Eurajoen Olkiluodossa ja Loviisan Hästholmenilla. Tutkimusten avulla selvitetään kallioperäominaisuuksia tähdäten käytetyn uraanipolttoaineen loppusijoittamiseen syvälle Suomen kallioperään. Lopullinen sijoituspaikka valitaan vuonna Loviisan Hästholmenin tutkimusalueelle kairattiin yksityiskohtaisiin paikkatutkimuksiin liittyen kairanreikä HH-KR3 vuonna Reiän sijainti on esitetty kuvassa 1. Kairaustyö on kuvattu työstä laaditussa raportissa (Niinimäki, 1997). Syksyllä 1999 reikään asennettiin monitulppalaitteisto reiän KR2 koepumppauksen ajaksi mahdollisten reikien välisten hydraulisten yhteyksien selvittämiseksi. Koepumppauksen jälkeen laitteisto oli tarkoitus poistaa, mutta nostettaessa se juuttui kiinni. Laitteistoa saatiin nostetuksi noin 373 m alkuperäisestä sijainnistaan ennen sen kiinnijuuttumista. Kiinnijuuttumisesta johtuen Suomen Malmi Oy (Smoy) suoritti syksyllä 1999 reiän puhdistustöitä Posivan tilausten 9708/99/HH ja 9719/99/HH mukaisesti. Reiän HH-KR3 pituus oli ennen puhdistustyön alkamista 803,35 m. Reiän halkaisija on 66 mm syvyysvälillä 40,28-203,10 mja 56 mm syvyysvälillä 203,10-803,35 m. Reiän lähtökaltevuus on 69,3 ja -suunta 21,6. Työn lopuksi reikää syvennettiin kairaamalla 0,46 m, jolla varmistettiin reiän pohjalla mahdollisesti olevien irtokivien ja muun irtonaisen materiaalin saanti pois reiästä. Reiän lopullinen syvyys on 803,81 m. Reiälle on uppoporauksella tehty laajennettu yläosa noin 40 m:n syvyyteen. Yläosa on putkitettu 140/130 mm putkella. Raportissa esitetyt syvyysmitat ovat reikäsyvyyksiä maanpinnasta lukien. Puhdistustyö aloitettiin Tulppauskaluston pääosat saatiin pois reiästä mennessä. Lopuksi reikä pestiin merkkiainevedellä. Työ saatiin päätökseen Puhdistuksessa käytettiin Diamec 1000 S -kairakonetta. Työn vastaavana työnjohtajana toimi Ville Teivaala. Työtä tehtiin pääsääntöisesti yhdessä vuorossa. Vuoromiehistö koostui kahdesta kairaajasta

9 3 1'"T "- " r v r " " " " " " ' ' ~' -~ " \. \ HÄSTHOLMENIN TUTKIMUSALUE Kairanreikien sijainti Koordinaattijärjestelmä: KKJ 3 (projektio: Gauss-Kruger) HM/Saanio & Riekkola Oy SELITYKSET: L:t Kairanreikä KR1.1 J..1 T.1 +..L -====-====:=h::::=r== 1:60 Kuva 1. Tutkimusreiän HH-KR3 sijainti

10 4 2. TYÖNKUVAUS 2.1 Tausta Reikään oli asennettu monitulppalaitteisto reiän HH-KR2 koepumppauksen ajaksi. Monitulppalaitteisto koostui 15 kpl metrin mittaisesta paisutettavasta tulpasta, niitä yhdistävistä kannatintangoista ja mittausvä1eihin ja tulppiin menevistä nailonletkuista. Tulpat ovat kumipäällysteisiä ja niiden rungot on valmistettu ruostumattomasta teräksestä. Tulppia yhdistää ruostumattomasta teräksestä valmistetut kannatintangot. Kannatintankojen halkaisija on kahdeksan millimetriä ja yhden tangon pituus on viisi metriä. Lisäksi reiässä oli seitsemään mittausvä1iin ja tulppiin menevät nailonletkut ( 0 8/6 mm). Laitteistoa nostettiin Posivan toimesta marraskuussa kolmijalan ja vaijerin avulla. Kalusto nousi tällöin noin 372,6 metriä, jonka jälkeen se juuttui kiinni. Kiinnijuuttuneena reiässä oli viisi tulppaa ja niihin liittyvä materiaali. Kaaviokuva tulppien sijainnista ennen laitteiston nostoa ja puhdistustyön alkaessa on esitetty liitteessä 1. Liitteessä 1 on esitetty myös nailonletkujen lukumäärä kussakin tulppausvä1issä. 2.2 Reiän puhdistaminen Puhdistustyö aloitettiin asentamalla kairakone reiälle. Koneen avulla vedettiin kannatintangosta, jolloin laitteisto nousi viisi metriä juuttuen uudestaan. Reiän yläosaan, syvyyteen 203m, päätettiin asentaa 64/57 suojaputket Putkistoa laskettaessa pujotettiin kannatintanko ja nailonletkut putkiston sisään. Suojaputkistan asennuksen yhteydessä todettiin tulppalaitteiston irronneen ja reiästä nousi pois ylimmän tulpan lisäksi kaikki yläpuoliset tangot ja letkut. Suojaputket nousivat myös pois reiästä. Kannatintangot olivat katkesivat tulpan alakannen kierteestä. Seuraavaksi tartuttiin tankoihin erilaisilla työtä varten rakennetullia pyydyksillä. Koneen ja tunkin avulla vetämällä saatiin kaksi tulppaa ja niihin liittyneet nailonletkut ja terästangot paistettua. Molempien pois saatujen tulppien kumit olivat kääntyneet kaksinkerroin. Toiseksi alimmaisen tulpan poistamiseksi kairattiin tulpankanteen T -36 -kalustolla reikä. Ennen reiän kairaamista poistettiin vaippakierukalla tulpan yläpäähän jääneet kaksi nailonletkuihin liittynyttä läpivientiputkea. Kairauksen aiheuttaman värinän vaimentamiseksi reikään laskettiin 64/57 -suojaputket syvyyteen 203, 10m. Kairaamisen

11 5 jälkeen reikään asennettiin kalastustappi alu53 -putkien kärjessä. Kairakoneella vetämällä tanko katkesi tulpan alapuolelta. Tulppa nostettiin pois reiästä. Myös tämän tulpan kumit olivat kääntyneet kaksinkerroin. Alimman tulpan yläpuolella oli jäljellä kymmenen metriä terästankoja ja nailonletku. Tangot saatiin pois sirppipyydyksellä. Tankojen mukana tuli pääosa nailonletkuista. Loput nailonletkut ja tulpan paisutukseen käytetty läpivienti poistettiin erilaisilla pyydyksillä. Tämän jälkeen tulppaan kairattiin T-36 -kalustolla reikä, johon asennettiin kalastustappi alu53 -putkien kärjessä. Kairakoneella vetämällä laitteisto irtosi ja reiästä nousi tulppa. Tulpan kumit olivat repeytyneet ja enin osa kumista ja kaksi sidepantaa olivat jääneet reikään. Lisäksi reikään oli jäänyt noin 0,15 m pitkä alapään venttiilin terässuojus ja runsaasti nailonletkujen palasia. Terässuojus poistettiin työntämällä se kairauskalustolla reiän pohjalle. Koska pienten irtonaisten kappaleiden saaminen pois reiästä oli vaikeaa, päätettiin reikää kairata hieman syvemmäksi, jolloin irtonainen materiaali jäisi teräputken sisään. Kallionäytettä kairattiin 0,46 m. Näytteen mukana nostettiin kuminkappaleita, siderenkaiden palasia, suojakartio ja raudanpalasia. Reiän syvyydeksi mitattiin 803,81 m, joka on myös reiän avoin syvyys maanpinnasta mitattuna.

12 6 3. HUUHTELUVESIJÄRJESTELYT JA TARKKAILUMITTAUKSET 3.1 Huuhteluvesijärjestelyt Reiässä tehdyissä puhdistustöissä käytettiin merkittyä huuhteluvettä. Merkkiaineena käytettiin uraniinia eli natriumfluoresiinia. Uraniini on pulverimainen orgaaninen väriaine, joka hajoaa UV -säteilyn vaikutuksesta. Tämän takia merkkiainesäiliö oli peitettynä pressullakäytön aikana. Merkkiaineen laatu oli tarkistettu ennen käyttöönottoa Fortum Oy:n laboratoriossa Vantaalla. Uraniini oli annosteltu valmiiksi 0,500 g annoksiksi pieniin lasipurkkeihin. Reikäpaikalla aineet liuotettiin yhteen litraan vettä. Liuotettu merkkiaine-erä sekoitettiin hitaasti 1000 litran erissä merkkiainesäiliöön huuhteluveden pumppauksen alkaessa ja pumppauksen aiheuttaman vedenkierron varmistaessa merkkiaineen sekoittumisen. Huuhteluvesi reikien puhdistustöihin saatiin Hästholmenin vesijohtoverkostosta. Vesi johdettiin merkkiainesäiliöön suodattimen läpi mekaanisten epäpuhtauksien suodattamiseksi. Suodattimen läpäisy oli 500 J.lm pienemmille hiukkasille. Merkkiaineen sekoitussäiliönä käytettiin yhtä 3 m 3 lasikuitusäiliötä. 3.2 Tarkkailumittaukset ja reiän pesu Reiällä HH-KR3 puhdistustyön aikana käytettiin huuhteluvettä yhteensä 4,0 m 3 Työn ensimmäisessä vaiheessa, kairaukseen, vettä kului 2,0 m 3 Reiästä ei palautunut vettä. Puhdistustyön lopuksi reikää huuhdottiin merkkiainevedellä reiän seinämästä mahdollisesti irtoavien kivien ja kivijauhon pudottamiseksi reiän pohjalle. Huuhtelulaitteena oli toisesta päästään tulpattu kaksoisliitin, jonka kehällä oli 90 asteen välein halkaisijaltaan 5 mm:n reikiä. Tällöin vesisuihkut suuntautuivat kohtisuoraan reiän seinämään. Huuhteluun käytettiin merkittyä vettä 2, 0 m 3

13 7 4. VIITTEET Niinimäki R Syväkairaus HH-KR3 Loviisan Hästholmenilla vuonna Pasivan työraportti

14 8 Tulppaus- ja mittapistekaavio reiällä HH-KR3. Liite 5.1 Om(z-127rn - ' ' kulma 69,3 ) Vai1eri rn Mittapiste - HH 38 Tulppaväli 15:n yläpuoli Mittausvyöhyke ( Reikäsyvyys).70 m yläpuolelta m. 7 läoivientiä 90 m, 7 läpivientiä 110 m, 6 läpivientiä 125 rn. 6 läoivientiä 145 rn. 5 läoivientiä HH37 HH llOm rn MAA NPINNAN TA SOLLA PE LASTUSTYÖN 7 AL KAESSA m. 5 läoivientiä 290 m. 4 läoivientiä 300 m. 4 läoivientiä 370m. 3 läoivientiä m. 3 läpivientiä 410 m, 2 läpivientiä HH35 HH34 HH m m 371,6-410 m m. 2 läpivientiä 515 m, 1 läpivienti HH m 2 1, 640 m 1 läoivienti 650 m. 0 läoivientiä HH m Alimmassa tulpassa murtoventtiili

15 9 Puhdistustyön eri vaiheet Liite 5.2 Reikä HH-KR3 Pvm Klo Työsuorite :00-19:00 Koneen ja kaluston siirto reiälle :00-20:00 Koneen pystytys ja kiinnitys reiälle. Nostoyrityksiä, kalusto noust vnst metriä juuttuen sitten tiukkaan. Tunkilie rakennettiin telineet koneen lattialle :00-16:00 Laskettiin 64/57 -suojaputkistoa reikään :00-14:00 Jatkettiin suojaputkien laskemista reikään. Putket karkasivat kun 72 m oli laskettu. Laskettiin lisää putkia. Lisäputket eivät menneet ylimmän tulpan ohitse, jolloin putket nostettiin pois. Tulppauskalusto lähti nousemaan, jolloin sitä nostettiin 20 m :00-22:00 Nostettiin edelleen, ylin tulppa saatiin reiästä. Yhdystanko on katkennut tulpan alakannen kierteistä. Yläosa puhdistettiin muoviletkuista. Tarkistettiin syvyys ja yritettiin tartuntaa terästangosta :00-14:00 Toisella yrityksellä sirppi -pyydys saatiin tarttumaan ja aloitettiin nosto. Kalusto lähtikin nousemaan ja kun oli nostettu 17,5 m tulivat suojaputket mukana Kaluston nosto jatkui. Ylös saatiin toiseksi ylin tulppa. Yhdystanko oli jälleen katkennut tulpan alapuolisesta kierteestä. Tulpan kumi oli kääntynyt kaksinkerroin. Vaihdettiin koneeseen leuat, jonka jälkeen yritettiin tuloksetta tartuntaa tangon päähän :00-14:00 Useita tartuntayrityksiä pienellä sirppipyydyksellä, jolla saatiinkin useita tartuntoja. V edettäessä kuitenkin pyydys irtosi. Viimein saatiin pitävä tartunta. Koneen voimalla ei kalusto noussut, jolloin aloitettiin tunkkauksen valmistelu :00-22:00 Tunkattaessa kalusto tuntui irtoavan, mutta mitään ei saatu ylös. Pyydys menee kuitenkin kaksi metriä ruempaa alemmaksi. Reikään laskettiin yläosalle 64/57 -suojaputket. Yritettiin tuloksetta tartuntaa tankoihin : Reiän todettiin olevan avoin syvyyteen 129,20 m. Ulosvetäjä -pyydykseen tulleista jäljistä päätellen vastassa muovin lisäksi oli myös rautaa.

16 10 Puhdistustyön eri vaiheet Liite 5.2 Pvm Klo Työsuorite :00-22:00 Yritettiin poistaa irtonaista materiaalia sekä ns. "Olkiluotolainen" -pyydyksellä, että T -56 ja T -66 teräputkilla ihnan tulosta :00-22:00 "Olkiluotolainen" -pyydyksellä saatiin tartunta, jolloin ylös saatiin kaksitankoaja kolmas tulppa. Tanko katkesi jälleen tulpan alapuolisesta nipasta. Tartuttiin sirppipyydyksellä tangon päähän. Kone ei kuitenkaan jaksanut nostaa, jolloin siirryttiin tunkkaukseen. Tunkattaessa kalusto lähti nousemaan Ja ylös saatiin tangot toiseksi alimman ja kolmannen tulpan väliltä. Muoviletkuista tuli todennäköisesti kaikki. Tanko katkesi toiseksi alimman tulpan yläpuolelta :00-14:00 Putkipitimen leuat vaihdettiin suuremmaksi (66 mm) ja laskettiin 64/57 -suojaputket välille 0-203,10 m. Lopuksi leuat vaihdettiinjälleen T -56 -kalustolle sopiviksi :00-14:00 Yrityksiä puhdistaa tulpan yläpuolinen alue irtonaisesta materiaalista "mekko" -pyydyksellä, jolla päästiin syvyyteen 261,25 m. Tuloksen saatiin muovinpalasia. Toisella yrityksellä samalla pyydyksellä, päästiin syvyyteen 260,95 m. Ylös letkujen liittimet, pala tankoa, muovia, kivenpalasia ja hiekkaa. Kolmannella yrityksellä saatiin tulpan yläpuoli todennäköisesti puhtaaksi. Tulpan pää syvyydellä 261,95 m :00-22:00 Rakennettiin vesilinja kairaamista varten ja täytettiin säiliö merkkiainevedellä. Tulpan kanteen kairattiin reikä T-36 - kalustolla. Vuoron lopuksi tyhjennettiin vesilinja ja pumppu :00-14:00 Kun porkkanapyydyksellä saatiin pitävä tartunta tulppaan, nousi toiseksi alin tulppa vetämällä ylös. Tanko oli katkennut kierteestä tulpan alapuolelta. Yritettiin tartuntaa tankoihin. Pyydyksiä muuntamalla saatiin tartunta tangon päähän ja vetämällä saatiin ylös tangot ja pääosa muoviletkuista :00-12:00 Alimman tulpan yläpuolista reikää puhdistettiin irtonaisesta materiaalista "mekko" -pyydyksellä ja reikämagneetilla. Pois saatiin muovia, metallijauhoa, teippiä ja muoviletkun liitin. "Mekko" -pyydyksen kunnostamisen jälkeen reiästä saatiin tulpan sidepanta, seitsemän cm tankoa, paisutusletkun ja

17 11 " Puhdistustyön eri vaiheet Liite 5.2 Pvm Klo Työsuorite muoviletkun palasia ja kuminkappaleita :00-16:00 Useita puhdistusyrityksiä tulpan yläpuolelta, joilla saatiin ylös liittimen ja tangonpalasia, teippiä, muovia ja kuminkappaleita. Yritettäessä kairata reikää tulpan kanteen oli terän sisään joutunut liitintangon palanen, joka esti terän tunkeutumisen :00-18:00 Tulpan yläpuolineo reikä saatiin puhdistettua, jonka jälkeen säiliö täytettiin ja merkkiaine lisättiin veteen. Tulppaan kairattiin reikä. Reikään asennettiin porkkana -pyydys, joka kuitenkin irtosi useasti nostojen aikana. Lopulta tulpan runko saatiin ylös ja lähes puolet kumivaipasta. Reikään jäi kumin ja sidepantojen lisäksi noin 15 cm pitkä alapään venttiilin terässuojus. Reikää puhdistettiin T -56 -kalustolla, jolloin reiän todettiin olevan tukossa syyyydessä 273,20 m. Estettä ryhdyttiin kairaamaan, jolloin se lähti vajoamaan. Este takertelee, joten edelleen putkia tarvitsee välillä pyöritellä. Käytiin syyyydessä noin 570 m :00-18:00 Laskettiin putket alas ja kairaamalla päästiin syvyyteen 801,92 m. Ylösnostettaessa putket juuttuivat syyyydellä noin 520 m. Putket kuitenkin irtosivat vetämällä. Teräputkessa oli kuminkappaleita, siderenkaan palasia ja suojakartion seinät. Kairattiin edelleen syvyyteen 803,81 m. Näytettä saatiin 0,46 m. Lisäksi saatiin suojakartion osa, siderenkaiden palasia, kuusiokolopultti, kaksi kivenpalaa ja kuminkappaleita. Reiän pesuun käytettiin 2000 litraa merkkiainevettä :00-12:00 Katkottiin putket ja siirrettiin kone pois reiältä.