Original paper

Stress rotation in the suprasalt beneath Hanover (North German Basin) derived from image logs of the deep well Groß Buchholz Gt1

Hübner, Wiete; Wellbrink, Matthias; Röckel, Thomas; Steuer, Stephan; Krug, Stefanie; Tischner, Torsten

Abstract

Knowledge of the stress regime in the underground is essential for predicting the orientation of artificial fractures and deviating deep wells accordingly. Only few data exist on the stress orientation in the suprasalt sedimentary successions (Triassic and younger sediments) in the region of the North German Basin. In this article we analyse a new comprehensive data set of image logs from the deep well Groß Buchholz Gt1 in the northeast of Hanover. Over a depth interval of about 2500 m of the well, which has a total depth of 3901 m, depth acoustic and microresistivity logs (UBI, FMI) were recorded and analysed with respect to breakouts and drilling-induced fractures. From the position and orientation of such fractures and breakouts, the direction of horizontal stresses can be determined. In addition, natural fractures were classified and compared to fractures visible in the available drill cores. A total of 113 breakouts, distributed non-uniformly throughout the log, were evaluated. The orientation of the breakouts suggests a rotation of the maximum horizontal stress from N0° at 1200 m (Wealden) to N130°E–N150°E at 2900 m (Upper Muschelkalk). Of the numerous drilling-induced fractures in the Buntsandstein, 87 were analysed to determine the direction of the maximum horizontal stress. Beneath the Roet salt, the maximum horizontal stress points to N145°E, independent of depth. Analysis of the fractures in the drill cores from the Middle Buntsandstein confirms this tendency. This NW–SE direction of the maximum horizontal stress coincides with the general direction in sub-Zechstein rocks of the North German Basin. Kenntnisse der Hauptspannungsrichtungen im Untergrund sind essenziell, um die Ausbreitungsrichtung von künstlichen Rissen im Gestein vorherzusagen und Tiefbohrungen geeignet abzulenken. Im Bereich des Norddeutschen Beckens gibt es nur wenige publizierte Daten zu Spannungszuständen im Suprasalinar. Unter suprasalinaren Gesteinen werden im Allgemeinen die Gesteine oberhalb des Zechsteinsalinars verstanden, auch wenn im Buntsandstein (Röt) und im Muschelkalk Salzlagen vorhanden sind. Neue Informationen konnten aus der Tiefbohrung Groß Buchholz Gt1 im Nordosten von Hannover gewonnen werden. Auf einer Strecke von insgesamt über 2500 m des 3901 m tiefen Bohrloches wurden akustische und elektrische Verfahren eingesetzt, die ein parametrisiertes Abbild der Bohrlochwand aufnehmen (UBI, FMI). Die aufgezeichneten Logs wurden hinsichtlich Bohrlochrandausbrüchen ("Breakouts") und Zugrissen untersucht, aus deren Position und Orientierung die Hauptspannungsrichtungen im Untergrund rekonstruiert werden können. Zudem wurden Spannungsrichtungen an Hand offener und geschlossener Klüfte im Log und Kernmaterial bestimmt. Es ergaben sich eindeutige Hinweise auf 113 Breakouts, die ungleichmäßig über die Messstrecke verteilt sind. Die Orientierung der Breakouts lässt auf eine Rotation der maximalen horizontalen Hauptspannungsrichtung schließen. Sie rotiert von N0° bei 1200 m (Wealden) auf N130°E–N150°E bei 2900 m (Oberer Muschelkalk). Von den zahlreichen Zugrissen im Buntsandstein wurden 87 zur Bestimmung der Spannungsrichtung herangezogen. Unterhalb des Röt-Salinars weist die ermittelte maximale horizontale Hauptspannung tiefenunabhängig ebenfalls nach N145°E. Untersuchungen von Klüften in Bohrkernen aus dem Mittleren Buntsandstein der Bohrung bestätigen diese Tendenz. Diese NW–SO-Orientierung der ma ximalen horizontalen Hauptspannungsrichtung entspricht der Orientierung im Subsalinar des Norddeutschen Beckens.

Keywords

norddeutsches beckenstress orientationspannungsorientierungsuprasalt sedimentary successionssuprasalinare schichtenfolgenorth german basin