Aleksi Autti: Syvät kairareiät

Arctic Drilling Company Oy Ltd (ADC) on toiminut kalliokairauksen urakoitsijana vuodesta 2004 saakka ja nähnyt markkinoiden kehityksen suunnan jo lähes 20 vuotta. Viimeisten kuuden vuoden aikana olemassa olevien asiakkuuksien reikien keskisyvyydet ovat muuttuneet merkittävästi. Vielä vuonna 2016 ADC:n kairaamien pintakairausreikien keskisyvyydet olivat 600 m luokkaa ja vuonna 2022 reikien keskisyvyys oli lähes 1100 m. Näin alkuun voidaan todeta, että yli 1000 m syvyydessä kairaaminen on ajankäytöllisesti hyvin erilaista kuin alle 500 m syvyyksissä. Syvemmällä aikaa menee paljon sydänputken pumppaamiseen, sydänputken ylös vaijerointiin sekä kairausterän vaihtamiseen. Valitettavasti kaikki näihin työvaiheisiin käytetty aika on aina pois varsinaisesta reiän kairaamisesta, mutta nuo vaiheet ovat pakollisia. Reikien syventyminen on tuottanut matkan varrella merkittäviä haasteita, joiden ratkaisemiseen ADC on ohjannut huomattavasti resursseja ja investointeja. Lisäksi pohjoismaisessa toiminnassa ympäristön kantokyky ei saa vaarantua syvien kairausreikien tai niissä käytettyjen ratkaisujen vuoksi.

Reiän tavoitesyvyyden ylittäessä varsinkin 1500 m muodostuu elintärkeäksi huolehtia reiän stabiloinnista alusta saakka. Kallioperän ollessa ehyttä ja kivilajien riittävän kovia tästä ei välttämättä tarvitse huolehtia, mutta usein syvälle kairatessa törmätään savi- tai kalkkikivikerrostumiin ja rikkovyöhykkeisiin. Pidempiaikainen kairaaminen epästabiililla reiällä johtaa yleensä reiän paikallisiin sortumiin, putkien tarttumiseen kiinni tai jopa putkiletkan katkeamiseen ja näiden kautta reiän menettämiseen. Kairauksessa on siis tavoitteen syvyyden mukaan otettava huomioon alkureiän olosuhteet ja parannettava niitä, jotta tavoitteeseen päästään. Käytetyin ja perinteisin keino stabilointiin on reiän rikkonaisten kohtien sementointi, joka oikein toteutettuna auttaa hyvin. Sementoinnin huonoja puolia ovat pitkä ja olosuhteista riippuva kuivumisaika, vesi- ja maaperäriippuvainen resepti sekä huono toteutusmahdollisuus, jos reiässä on merkittävää vesivirtausta. Uusimpana keinona ovat tulleet käyttöön vaijerilla reikään laskettavat työkalut, joilla voidaan syöttää rikkonaisiin kohtiin reikää stabiloivaa kemikaalia. Tämän toimintatavan tärkein etu on aikasäästö, joka saavutetaan verrattuna sementointiin. Kuitenkin suurissa rikkonaisissa kohdissa ei tästä välttämättä ole hyötyä. Arvokkain, mutta samalla varmin tapa varmistua alkureiän stabiloinnista, on sijoittaa reikään suojaputket eli kairata kokoa suuremmalla kairauskalustolla mahdollisimman syvälle. Suosituin kairauksessa käytettävä koko on 76mm (NQ) halkaisija, joten suojaputket kairataan tällöin 96mm (HQ) kokoisella kalustolla. Pohjoismaissa on tälläkin hetkellä alueita, joissa yli 1200m syvien reikien kairaaminen ilman suojaputkia on todella haastavaa tai lähes mahdotonta.

Kaikessa kairaamisessa on yleistynyt viimeisten 10 vuoden aikana kairauskemikaalien käyttö, mutta näistä saatava hyöty korostuu syvälle kairatessa. Kairauskemikaali on yleisnimitys lisäaineille, joita kairausprosessissa käytetään. Nämä ovat yleisimmin erilaisia synteettisiä, semisynteettisiä tai luonnon polymeereja. Näiden avulla parannetaan kiintoaineksen poistumista terältä ja reiästä, jäähdytetään terää paremmin, vähennetään kitkaa ja värinää kairausputkissa, stabiloidaan reikää, estetään tiettyjen kivilajien kohdalla tapahtuvaa reiän supistumista ja vähennetään sydänhukkaa. Käytettävien kairauskemikaalien kohdalla avainasemassa on huolehtiminen niiden ohjeiden mukaisesta sekoittamisesta kairausveteen. Kairauskemikaalien käytössä parhaan mahdollisen hyödyn saavuttamiseksi on tärkeää testata aluekohtaisesti erilaisten kemikaalien kombinaatiot, sillä yhdistelemällä kemikaaleja voidaan korostaa tiettyjä ominaisuuksia. Yleensä suomen kielessä käytetty termi ”kemikaalit” aiheuttaa negatiivisen mielleyhtymän ympäristön suhteen, mutta englanniksi termi on ”drilling fluid”. Näistä kairauksen lisäaineista kuitenkin 95% on biohajoavia, mitkään ainesosista eivät ole vesieliöstölle myrkyllisiä tai biokertyviä, ja siirtäjäaineina käytetään kasviöljypohjaisia ainesosia.

Syvälle kairattaessa tilaajan eli yleensä kaivos- tai malminetsintäyhtiön tarvitsema tieto on kaikista tärkeintä syvyyksissä, jotka ovat lähellä tavoitetta. Tästä syystä alkureiästä voi syntyä niin sanottuja turhia metrejä, joiden näyte ei välttämättä tuota lisäarvoa. Ohjattua kairausta käyttämällä reikää voidaan haaroittaa ja tuottaa pääasiassa näytettä, joka on tilaajalle arvokasta. Ohjatun kairauksen käyttö on vielä kokonaismarkkinaan suhteutettuna harvinaista, mutta sen määrä on nimenomaan reikien syventymisen vuoksi lisääntynyt. Ohjatussa kairauksessa voidaan myös ilman kiilan käyttöä haaroittaa reikää halutulla syvyydellä ja saavuttaa reikätavoitepisteitä, jotka ovat vaakasuunnassa jopa satojen metrien päässä toisistaan. ADC:lla on omassa käytössään Azidrill-työkalu ja ohjattuun kairaukseen koulutettu tiimi, joiden avulla voidaan joustavasti toteuttaa ohjatun kairauksen projekteja. Hyötyä tästä menetelmästä on myös, kun halutaan varmistua syvällä olevan reiän tarkasta tavoitteeseen osumisesta. Syvien reikien kairaaminen on aina arvokasta eikä ole kenenkään etu, jos reiästä saatu näyte ei tuota tilaajan tarvitsemaa lisäarvoa.

Syvien reikien kairauksessa kairakone on yhdellä reikäpaikalla kohtuullisen pitkään, ja tietenkin ohjattua kairausta käytettäessä tämä aika pitenee merkittävästi. ADC on työskennellyt projekteissa, joissa ohjattua kairausta tehtäessä kairakone on ollut samassa paikassa 6–9 kuukautta. Luonnollisesti tuolle paikalle aiheutuva ympäristökuorma kasvaa samassa suhteessa. Näkyvin ja varmasti huomattavin paikallinen kuorma ympäristölle tulee reiästä nousevasta kairausvedestä ja sen mukana kulkeutuvasta kiintoaineksesta. Tutkitut pitkäaikaisvaikutukset aluskasvillisuuden peittymisestä kiintoaineksella ovat vielä jonkin verran kiistanalaisia, mutta kairapaikan jättämä visuaalinen jälki on ainakin lyhytaikaisesti huomattava.

Kairausvesien hallinta voidaan toteuttaa muun muassa maakuoppia kaivamalla ja laskeuttamalla. Kuitenkin nykyisessä toimintaympäristössä ADC suosittelee syväkairauksen yhteydessä käytettäväksi koneellista kairausveden puhdistusta. Tällöin reiästä nouseva vesi kerätään talteen, pumpataan puhdistuslaitteiston läpi ja projektista riippuen puhdas vesi voidaan laskea hallitusti maastoon tai laittaa uudestaan kiertoon. Jälkimmäinen tapa on suljettu kierto, jolloin kallioperän kiintoaineksen ominaisuuksien mukaan kairausvesi käytetään uudelleen, kunnes se on kylläistä. Viimeisessä vaiheessa näissä projekteissa kairausvesi sitten toimitetaan säiliössä pois työmaalta ja otetaan kiertoon uutta, puhdasta vettä. Oli kairausveden lopullinen käsittely tehty kummalla tavalla tahansa, kiintoaineksen poistamisella vedestä saavutetaan huomattavasti pienempi ympäristöjalanjälki kairauspaikalle.

Vaikka kairaaminen itsessään on hyvin samanlaista lähellä maanpintaa tai syvällä, on syvälle kairattaessa otettava huomioon useita aiemmin käsiteltyjä seikkoja. Suunniteltaessa projektin aiempiin reikiin verrattuna merkittävästi syvempiä reikiä on hyvä olla yhteistyössä urakoitsijan kanssa, jolla on paljon kokemusta syvien reikien kairaamisesta. Valmistautumisella pystytään säästämään syvän reiän kairauksen aikana merkittävästi aikaa, rahaa ja ympäristövaikutuksia.

TEKSTI: ALEKSI AUTTI KUVAT: DC/AVEA MEDIA