Työraportti 2004-15 Suojaputkien irroitustyö kairanreiästä Ol-KR24 furajoen Olkiluodossa Risto Niinimäki Suomen Malmi Oy Huhtikuu 2004 Karttaoikeudet: Maanmittaushallitus lupa nro 41 /MYY/04 Pasivan 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.
SUOJAPUTKIEN IRROITUSTYÖ KAIRANREIÄSTÄ OL-KR24 EURAJOEN OLKILUODOSSA TIIVISTELMÄ Posiva Oy jätti valtioneuvostolle vuonna 1999 periaatepäätöshakemuksen, jolla se haki lupaa rakentaa käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituslaitos Eurajoen Olkiluotoon. Periaatepäätöshakemuksen mukaisesti paikkatutkimukset keskitetään Olkiluotoon. Joulukuussa 2000 valtioneuvosto teki asiasta myönteisen päätöksen. Toukokuussa 2001 eduskunta vahvisti valtioneuvoston päätöksen. Kesällä 2003 kairatulla reiällä OL-KR24 hankittiin tietoa ONKALOn pystykuilun suunnitellulta alueelta. Kairaustyön päättyessä reikään työn alkuvaiheessa asennetut 84/77 mm suojaputket, jotka ulottuivat syyyydelle 119,91 m saakka, eivät irroitusyrityksistä huolimatta irronneet. Suojaputkista johtuen ei reiän yläosassa voitu tehdä mm. virtauseromittauksia. Suojaputket poistettiin reiästä ja työn lopuksi reiän avoimuus tarkistettiin 548 metrin syvyyteen vaijerilla luotaamalla. Työn aikana jouduttiin poistamaan myös 20,13 metrin syvyyteen ulottuneet 114/99 mm suojaputket ja asentamaan uudet samankokoiset suojaputket poistettujen tilalle. Avainsanat kairaus, kairanreikä, suojaputki
REMOVING OF CASINGS FROM DEEP BOREHOLE OL-KR24 AT OLKILUOTO IN EURAJOKI ABSTRACT Posiva Oy submitted an application for the Decision in Principle to the Finnish Government in May 1999. According to the application the site investigations will be focused in Olkiluoto. The Government made a positive decision about the application at the end of 2000. The Finnish Parliament ratified the Decision in Principle on the final disposal facility for spent nuclear fuel at Olkiluoto, Eurajoki in May 2001. The decision makes it possible for Posiva to focus the confirming bedrock investigations at Olkiluoto, where in the next few years an undergrm.md rock characterisation facility, the ONKALO, will be constructed. In summer 2003 Suomen Malmi Oy (Smoy) core drilled deep borehole OL-KR24 in order to gain more information at the site of a vertical shaft planned for the ONKALO. When the drilling work was completed 84/77 mm casings were supposed to be lifted from the borehole but they were stuck in the hole. The casings extended from the surface to the depth of 119.91 metres. Due to these casings it was not possible to carry out flow measurements in the upper part of the hole. The casings were removed from the hole by overcoring technique and the openness of the hole was verified to the depth of 548 meters by lowering a cable to that depth. During the course of the work also the 114/99 mm casings extending to the depth of 20.13 metres had to be removed by overcoring. Finally these casings were replaced with new 114/99 mm casings. Keywords: core drilling, borehole, casing
1 SUOJAPUTKIEN IRROITYSTYÖ KAIRANREIÄSTÄ OL-KR24 EURAJOEN OLKILUODOSSA TIIVISTELMÄ ABSTRACT SISÄLLYSLUETTELO 1 1. YLEISTÄ 2 2. TYÖNKUVAUS 4 3. VIITELUETTELO 6 4. LIITTEET 1 Aikataulu 2 Kairausvesi 3 Reiän yläosan rakenne 7 8 9
2 1. YLEISTÄ Kesällä 2003 tehdyillä tutkimuksilla hankittiin tietoa ONKALOn pystykuilun suunnitellulta alueelta. Tutkimuksiin liittyen Suomen Malmi Oy kairasi kesällä 2003 551,11 m syvyisen reiän OL-KR24 pystykuilun suunnitellulle kohdalle. Reiänkairauksen yhteydessä reiässä tehtiin jännitystilamittauksia. Myös reiän suoruudelle oli asetettu tavoitteet, minkä johdosta työssä käytettiin ohjattua kairausta. Reiän OL-KR24 kairauksen yhteydessä reiän yläosassa lävistettiin noin 94 ja 115 metrin syvyyksillä vyöhykkeet, joista reikään vuotava kivimateriaali haittasi sekä jännitystilamittauksia että taivutuskairausta. Reikään vuotavan kivimateriaalin vuoksi reikä päätettiin putkittaa 84/77-suojaputkella noin 120 metrin syvyyteen. Reiän valmistumisen jälkeen todettiin suojaputkien olevan tiukasti reiässä. Syyksi arvioitiin suojaputkien ja kallion väliin kertynyt soija. Kairaustyön lopussa putket päätettiin jättää reikään ja poistaa ne sen jälkeen kun reiässä tehtävät geofysikaaliset mittaukset ja pohjaveden virtausmittaukset saataisiin valmiiksi. Reiän tarkemmat tiedot löytyvät Posiva Oy:n raportista Working Report 2003-52, "Core Drilling of Deep Borehole OL-KR24 at Olkiluoto in Eurajoki 2003''. Puhdistustyö aloitettiin koneen asennuksella reikäpaikalle 27.10.2003. Työ saatiin päätökseen 22.1.2004. Työn lopuksi reiän avoimuus varmistettiin käyttämällä vaijerin päähän kiinnitetty paino reiän pohjassa syvyydellä 548 metriä. Tässä raportissa esitetyt pituuslukemat on mitattu reiän 0-tasosta, joka on kallionpinta. Reiän puhdistustyön jälkeen putkensuun ja kallionpinnan välinen erotus on muuttunut. Puhdistustyönjälkeen nykyinen kallionpinnan ja putkensuun välinen etäisyys on 0,71 m. Putkensuun koordinaateista muuttui ainoastaan korkeus ja se on nyt+ 10,45. Kuvassa 1 on esitetty kartta reiän sijainnista. Puhdistustyöhön käytettiin hydraulista Diamec 1 OOOS kairauskonetta.
3 Selkeytysaltaat OLKILUODON TUTKIMUSALUE Kalranrelklen sijalnnit KKJ jprojektlo: Gauss.l(rvger) U.2DM sa nlo & Rl kkola OyJKF SEUTYKSET: KR1 Å ~ PH1 Å r Kairanrqtkö Ja $Gn maanpintaproj ktio ONKALO, pilottireikä Kuva 1. Reiän OL-KR24 sijainti Olkiluodon tutkimusalueella.
4 TYÖNKUVAUS Puhdistustyö alkoi kairauskoneen asennuksella reikäpaikalle 27.10.2003. Seuraavana päivänä jatkettiin aloitustöitä mm. vesilinjan rakentamisella. Aloitustöiden valmistuttua yritettiin poistaa kairakoneella nostamalla 84/77 mm suojaputket Suojaputket eivät irronneet. Liitteessä 3 on esitetty reiässä olevat suojaputket lähtötilanteessa. Suojaputket päätettiin irrottaa irtikairaamaila isommalla koolla 98/89 mm suojaputkien ulkopuolelta 84/77 mm suojaputkien toimiessa samalla ohjuriputkina sisäpuolella. Ensimmäiseksi tulpattiin 84/77 mm suojaputket syvyydeltä noin 120 m,jotta huuhteluvesi ei pääsisi virtaamaan syvemmälle reikään vaan huuhtelisi reiän yläosaa mahdollisimman hyvin. Ensimmäinen puutulpan vienti ei onnistunut puutulpan turvotessa ja juuttuessa jo syvyydellä 56 metriä. Tulppa saatiin pois kun 84/77 mm suojaputket aukesivat 63 metrin syvyydestä. Toisen puutulpan vienti onnistui, kun tulppaa oli sorvattu hieman ohuemmaksi. Kairausta varten täytyi poistaa reiän yläosaan noin 20 m syvyyteen 114/99 mm putkien sisäpuolelle kairauksen tueksi lasketut 98/89 mm suojaputket 114/99 suojaputkien ja 89/89 mm suojaputkien väliä pyrittiin puhdistamaan sinne valuneesta soijasta vesipaineelia pumppaamaila vettä 98/89 mm suojaputkien sisältä. Kunnollista vesikiertoa ei kuitenkaan 98/89 mm ja 114/99 mm putkien väliin saatu aikaan. Koska 98/89 mm suojaputket olivat tiukassa, niitä yritettiin poistaa tunkkaamalla. Tunkatessa suojaputket katkesivat uroskierteen juuresta noin 0,5 metrin syvyydestä. Tässä vaiheessa yritettiin jälleen purkaa 84/77 mm suojaputkia. Purkukalusto jäi kuitenkin reiässä olevaan 84/77 mm suojaputkeen kiinni ja se jouduttiin purkamaan oikeakätisellä kalustolla. Purkutyön lopussa reikään jäi kalastusporkkana ja kuusi metriä vasenkätistä purkukalustoa. Kalastusporkkana oli kiinni 63 metrin syvyydessä 84/77 mm suojaputken päässä. Seuraavaksi päätettiin kairata irti toisiinsa juuttuneet 114/99 ja 98/89 mm putket. Kairaus tehtiin 128 mm kalustolla. Kairaus päättyi syvyydelle 20,35 m. 114/99 ja 98/89 mm suojaputket nostettiin reiästä ylös. Putket olivat kiinni toisissaan, joten niitä ei saatu kierteistä auki vaan ne jouduttiin katkaisemaan leikkaamalla. Reiän yläosaan laskettiin 114/99 mm suojaputket takaisin. Tämän jälkeen päästiin reikää avartamaan syvyydelle noin 57 metriä 98/89 mm kalustolla. Tämän jälkeen reiästä
5 poistettiin kuusi metriä vasenkätistä 42 mm purkuputkea, mutta porkkana jäi edelleen 84/77 suojaputken päähän. Koolla 89/98 mm aloitettiin kairaus 84/77 mm suojaputkien ympäriltä. Kun 84/77 mm suojaputken pää oli ohitettu syvyydellä noin 63 metriä tuli putkia 98/89 mm putkia nostettaessa tuli myös kalastusporkkana niiden mukana pois reiästä. Irtikairaus jatkui syvyydestä 63 m 98/89 mm kalustolla. Huuhteluvesikierto lakkasi toimimasta syvyydellä noin 95,5 m. Kairausta jatkettiin syvyydelle 119,87 m ja putket nostettiin reiästä ylös. Seuraavaksi nostettiin loput 84/77 mm suojaputket pois reiästä ja kairakone siirrettiin pois reikäpaikalta. Reikään jätettiin reikäsyvyydelle 20,13 m ulottuva 114/99 mm suojaputki. Tilanne suojaputkien poistotyönjälkeen on esitetty liitteessä 3. Tammikuussa 2004 havaittiin reiän olevan tukossa syvyydessä noin 120 m. Kairakone asennettiin uudelleen reikäpaikalle. Putket pysähtyivät syvyydelle 119,61 m. Kairauksen alkuvaiheessa oli vaikeuksia päästä syvemmälle. Kun putket nostettiin reiästä havaittiin terälle jääneen merkkejä puutulpasta. Jatkettiin kairaamista ja puutulppa saatiin liikkeelle, mutta sitä ei saatu tarttumaan niin hyvin teräputkeen, että se olisi noussut ylös. Päätettiin käydä putkilla reiän pohjalla syvyydessä 548,12 m, jossa putket pysähtyivät ja vesipaine nousi. Reiän kairattu syvyys on 511, 11 m. Putket nostettiin reiästä. Reiän aukinaisuus tarkastettiin laskemalle reikään vaijerin päässä paino. Paino meni syvyydelle 548 m. Kairakone siirrettiin pois reikäpaikalta. Koivusta valmistettu noin 0, 7 metrin mittainen tulppa on jäänyt reiän pohjalle. On myös mahdollista, että puutulppa on työn aikana kulunut huomattavasti tai kokonaan. Työtä tehtiin pääosin 1-vuorotyönä, ajoittain 2-vuorotyönä. Välillä tehtiin työtä toisella reikäpaikalla kun töiden järjestelyt sellaista edellyttivät. Kaluston 89/98 mm kairauksessa käytetyn timanttiterän mitat ovat 98,8/86,2 mm. Työn aikataulu on esitetty liitteessä 1. Työtä varten valmistetut merkkiainevesierät on esitetty liitteessä 2. Liitteessä 3 on esitetty reiän yläosan rakenne ennen (a) ja jälkeen (b) suojaputken poistoa.
6 2. VIITELUETTELO Niinimäki, R, 2003 Core Drilling of Deep Borehole OL-KR24 at Olkiluoto in Eurajoki 2003. Posiva Oy. Working Report 2003-52. 163 s.
Reiän OL-KR24, suojaputkien poisto Aikataulu Pvm Pvm Työvaiheen kuvaus 27.10.2003 28.10. Koneen asennus reikäpaikalle, vesilinjan rakentaminen, säiliöiden täyttö 28.10. - 29.10. Suojaputkien 84/77 irroitusyrityksiä, eivät irronneet 29.10. Puutuipan vientiyritys noin 124 metrin syvyyteen, puutulppa takertui (=turposi) syvyyteen 56 m 30.10. Suojaputkien 84/77 purkua, saatu pois 63 m, jolloin puutulppakin saatiin pois. 31.10. Suojaputkien 84/77 lasku takaisin ja uuden puutulpan vienti syvyyteen 120 m. Tulppa jäänyt noin 120 metrin syvyyteen. 3.11. Yritetty purkaa suojaputket 98/89. Vesipainetta käytetty apuna, vettä tuli heikosti ylös 98/89 ja 114/99 putkien välistä. Suojaputket 98/89 eivät lähteneet irti. 4.11. Jatkettu 98/89 suojaputkien irroitusta, yritetty saada aikaan vesikiertoa, eivät irronneet. Asennettu tunkkija tunkattu 89/98 suojaputkia, jotka katkesivat uroskierteenjuuresta noin 0.5 m maanpinnan alapuolelta. 4.11. - 11.1 1. Yritetty purkaa 84/77 suojaputkia, saatu pois 63 m. Jatkettu purkamista vasenkätisellä kalustolla, purkukalusto jäi kiinni. Vasenkätistä kalustoa purettu oikeakätisellä kalustolla. Yritys saada katkennut 98/89 suoiaputken uroskierre irti, mutta ei onnistunut. 12.11. Valmistelevia töitä, mm. ohjurien hitsaus 128/116 teriin, toisiinsajuuttuneiden 114/99 ja 98/89 suojaputkien irtikairaamista varten. -...) 13.11. - 20.11. 114/99 suojaputken tulppaus. 128 kairaus suojaputkien irroittamiseksi, kairaus onnistui ja päättyi syvyyteen 20.35 m. 128 putket nostettu pois 1 reiästä. 114/99 ja 98/89 suojaputkien nosto aloitettu. 21.11. - 24.11. 114/99 ja 98/89 suojaputkien nosto reiästä, 16 metrin matkalta putket tiukasti toisissaan kiinni, jouduttu leikkaamaan poikki kun ei pysty a vaaman kierteistä. 25.11. 114/99 suojaputkien lasku reiän yläosaan. 26.11. - 10.12. Avarruskairaus syvyyteen noin 57 m. 11.12. Vasenkätisen purkukaluston poistoa, saatu noin 6 m. 12.12. - 18.12. Suojaputkikairaus 98/89 putkistolla 84/77 suojaputkien ulkopuolelta. Syvyydellä noin 95.50 kairausvesi lakkaa tulemasta ylös. 98/89 irtikairaus lopetettu syvyyteen 119.87 m. 98/89 suojaputkien nosto reiästä. 19.12. 84/77 suojaputkien nosto reiästä. Suojaputket tukossa alaosastaan. Koneen siirto reikäpaikalta pois. Havaittu tukos reikäsyvyydellä noin 120m. 14.1.2004 Koneen asennus reikäpaikalle. 15.1. Putkien lasku alas, pysähtyi 116.61 m. Reiänhuuhteluaja puutulpan kairausta 19.1. Puutuipan kairaus jatkuu. Tulppa lähti liikkeelle eikä nouse teräputken mukana ylös. 20.1. - 21.1. Putkien lasku alas jatkuu, jouduttu sorvaamaan syvyyden 450 m alapuolella. Lopetettu syvyydelle 548.12 m kun vesipaine kohosi korkealle ja nostettu putket reiästä ylös ia katkottu. Puutulppa ei tullut mukana. 22.2. Reikä luodattu vaijerin päähän kiinnitetyllä painolla syvyydelle 458 m. Kaluston siirto pois reikäpaikalta. r et
Kairausvesi Reikä OL-KR24 8 Liite 2 Päivä 28.10. 28.10. 3.11. 3.11. 13.11. 13.11. 17.11. 17.11. 18.11. 18.11. 19.11. 19.11. 20.11. 20.11. 20.11. 20.11. 26.11. 27.11. 27.11. 27.11. 28.1. 28.1. 2.12. 2.12. 2.12. 10.12. 11.12. 11.12. 11.12. 12.12. 12.12. 12.12. 12.12. 15.12. 15.12. 15.12. 16.12. 17.12. 17.12. 17.12. 17.12. 17.12. 18.12. 15.1. 19.1. 20.1. 21.1. 21.1. 21.1. 23.1. Aika Syvyys m Huuhtelu Huuhtelu Huuhtelu Huuhtelu 1.00 3.60 5.80 9.00 10.80 12.50 13.60 15.60 17.50 20.00 21.50 26.00 30.50 35.00 39.50 42.75 48.50 51.40 55.00 56.86 Huuhtelu 58.20 62.40 64.00 65.50 68.50 71.40 75.90 82.40 83.20 92.20 95.50 62.80 95.50 96.80 102.50 106.80 111.00 116.50 n. 119 120.90 131.00 340.00 480.00 530.00 Mittarilukema litraa ennen jälkeen 3 514 000 3 517 000 3 517 000 3 520 000 3 520 000 3 523 000 3 523 000 3 526 000 3 526 000 3 529 000 3 529 000 3 532 000 3 532 000 3 535 000 3 535 000 3 538 000 3 538 000 3 541 000 3 541 000 3 544 000 3 544 000 3 547 000 3 547 000 3 550 000 3 550 000 3 553 000 3 553 000 3 556 000 3 556 000 3 559 000 3 559 000 3 562 000 3 562 000 3 565 000 3 565 000 3 568 000 3 568 000 3 571 000 3 571 000 3 574 000 3 574 000 3 577 000 870 000 873 000 1 536 000 1 539 000 1 539 000 1 542 000 1 542 000 1 545 000 1 545 000 1 548 000 1 548 000 1 551 000 1 551 000 1 554 000 1 554 000 1 557 000 1 557 000 1 560 000 1 560 000 1 563 000 1 563 000 1 566 000 1 566 000 1 569 000 2004 Ei käytetty Tilavuus Erä Sähkön- Merkkiainejohtavum pitoisuus litraa no ms/m ).lg/1 3m 3 1 17.9 551 3m 3 2 18.1 552 3m 3 3 18.3 556 3m 3 4 18.1 563 3000 5 17.9 586 3000 6 18.1 556 3000 7 18.4 575 3000 8 18.5 584 3000 9 18.7 557 3000 10 18.9 571 3000 11 18.5 564 3000 12 18.4 618 3000 13 18.8 554 3000 14 18.8 552 3000 15 18.6 540 3000 16 18.5 560 3000 17 18.7 560 3000 18 17.8 555 3000 19 18.5 565 3000 20 18.8 570 3000 21 18.7 572 3000 22 19.0 579 3000 23 18.6 580 3000 24 18.9 519 3000 25 18.9 518 3000 26 18.9 423 3000 27 19.2 506 3000 28 18.7 522 3000 29 18.3 519 3000 30 18.2 501 3000 31 18.5 493 3000 32 18.8 511 3000 33 18.8 500 3000 34 18.8 515 3000 35 22.7 515 3000 36 21.6 520 3000 37 21.9 460 3m 3 38 2.9 495 3m 3 39 21.8 565 3m 3 40 21.6 515 3m 3 41 21.6 580 3m 3 42 21.6 515 3m 3 43 21.7 510 3m 3 1 23.5 498 3m 3 2 10.0 520 3m 3 3 1.1 551 3m 3 4 2.0 635 3m 3 5 2.0 554 3m 3 6 1.9 522 3m 3 7 5.0 522
a) b) REIÄN OL-KR24 YLÄOSAN RAKENNE ENNEN SUOJAPUTKIEN POISTOA REIÄN OL-KR24 YLÄOSAN RAKENNE SUOJAPUTKIEN POISTON JÄLKEEN 1'-- CO a; 0) MITTOJA Z- suojaputken suu = +9.84 m Z- kallionpinta = +9.74 m a = 20.13 m b= 0.10m c = 119.91 m d = 551.11 m E CO CO IS) -~ 0) 0) ~ T"" T"" ' c.> :::J :::J ~ 1'-- t:: v CO ;g tl "0 ~ > >. c :ro -~ MITTOJA ro :::J.3 o. E CO N Z- suojaputken suu= +10.45 m IS) Z- kallionpinta = +9.74 m a = b = 20.35 m 20.13 m c= 0.71m d = 119.87 m e = 0.04 m (syv.119.91 m) f = 551.11 m 0) 0) ~... T"" å) ~ "S.o 1 -~:::J <> ~ 1 0 :::J :::J~ a., "0 :::J.3 "ä. E E CO 0) IS) 1 :::J.3 "ä. E E >. >. > >. c =ro -~ 1 \0 ~rr ~rr r... ~ w
TEKIJÄ ORGANISAATIO SUOMEN MALMI OY PL 10 Juvan teollisuuskatu 16-18 02921 ESPOO TILAAJA TILAAJAN YHDYSHENKILÖ POSIVAOY 27160 OLKILUOTO 2, i.d )HH. Dl Heikki Hinkkanen Posiva Oy URAKOITSIJAN YHDYSHENKILÖ FM Tauno Rautio Smoy RAPORTTI TYÖRAPORTTI 2004-15 SUOJAPUTKIEN IRROITUSTYÖ KAIRANREIÄSTÄ OL-KR24 EURAJOEN OLKILUODOSSA TEKIJÄ Risto Niinimäki Geologi, Smoy TARKASTAJA UQ,l Tauno Rautio Geologi, Smoy
Työraportti 2004-15 Suojaputkien irroitustyö kairanreiästä Ol-KR24 furajoen Olkiluodossa Risto Niinimäki Huhtikuu 2004