Experimente zur Produktivitätssteigerung in der Geothermie ...

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Experimente zur Produktivitätssteigerung in der Geothermie-Forschungsbohrung Groß Schönebeck 3/90
hydraulisch geeignete fluviatile Sandsteinpakte mit Mächtigkeiten > 20 m (Detfurth-,
Solling- und Quickborn-Sandsteine) in relevanten Tiefenbereichen gefunden wurden,
sind die fluviatilen Sandsteine des Oberrheingrabens weit verbreitet und im zentralen
Oberrheingraben mit 350 – 550 m sehr mächtig ausgebildet. Während die kleinräumigen
Bildungen im Norddeutschen Becken durch gute hydraulische Eigenschaften
bestimmt werden, können im Oberrheingraben für den Mittleren Buntsandstein
Durchlässigkeiten von durchschnittlich 30 – 50 mD (Kernporosität) nachgewiesen
werden. Dagegen lassen Produktionstests lokal auf Permeabilitäten von 450 mD
schließen. Bei dem Buntsandsteinspeicher handelt es sich also um einen Kluft-Porenspeicher.
Für eine geothermale Nutzung ist es hier erforderlich, höffige Kluftsysteme
anzuschließen, um ausreichend hohe Produktivitäten zu erzielen. Daraus
ergibt sich großer Forschungsbedarf, da noch nicht klar ist, inwieweit sich mehrere
geothermische Nutzungen beeinflussen, die das gleiche Störungssystem nutzen.
Die Salinität der Wässer liegt etwa bei 100 – 250 mg/l (Na-Cl-Typ; Na-Ca-Cl-Typ). Im
Oberrheingraben wurden lokal auch sehr niedrig salinare Wässer gefunden. Dies
wird auf die Zumischung meteorischer Wässer zurückgeführt. Prinzipiell weisen die
Wässer einen hohen CO2-Gehalt auf, was im Zuge von Entgasungsprozessen zur
Karbonatausfällung führen kann. Die Korrosionsgefahr ist aufgrund des hohen Lösungsinhaltes
als hoch einzuschätzen.
Das Rotliegend in Deutschland ist für eine geothermische Nutzung nur sehr lokal
und bedingt geeignet. Prinzipiell scheinen die am Südrand des Norddeutschen Beckens
befindliche sandige Fazies und insbesondere die dort befindlichen äolischen
Sandsteine potenziell geeignet zu sein. Dabei werden die relevanten Gebiete heute
noch überwiegend durch die Kohlenwasserstoffindustrie genutzt, da die entsprechenden
Sandsteine Erdgasspeicher bilden. Im Falle einer geothermischen Nutzung
müssen allerdings mehrere Speicherhorizonte parallel genutzt werden, da die
Produktivität eines Aquifers allein nicht ausreichend groß ist.
Das Rotliegend im Oberrheingraben ist in einem kleinen Gebiet zwischen Worms und
Stockstadt in einer Tiefenlage, die eine Nutzung im Sinne der Aufgabenstellung gewährleistet.
Allerdings sind die Matrixeigenschaften der fluviatilen Sandsteine meist
mit mittleren Permeabilitäten von 0,1 – 10 mD sehr schlecht. Wiederum ist nur die
kombinierte Nutzung des Kluft- und des Porenspeichers ausreichend.
Die Fluide weisen hohe Salinitäten von 200 – 300 mg/l (Ca-Na-Cl-Typ) auf. Somit
besteht eine hohe Gefahr hinsichtlich Korrosion sowie Lösungs- und Fällungsprozessen.
Aus den Recherchen ergeben sich einige Problemstellungen, die weiteren Forschungsbedarf
bedingen.
• So sind Prozesse und Wirkungen durch Fluide mit Temperaturen > 100 °C bei
entsprechenden Salinitäten noch zu wenig erforscht.
• Kombinierte Kluft-Porenspeicher sind noch wenig erforscht. Das betrifft unter
anderem den hydraulischen Wirkkreis von Kluftporenspeichern, wie er z. B. für
die Bemessung von bergrechtlichen Bewilligungsfeldern benötigt wird. Auch
ist noch nicht geprüft worden, inwieweit sich mehrere Anlagen in einem kleineren
Gebiet auf die hydraulischen und thermalen Eigenschaften der Tiefen-
STR 04/16