Department 5 Geoengineering - GFZ - GeoForschungsZentrum ...

Abb. 5.20: Geologischer Schnitt durch das Nordostdeutsche Becken und angrenzende Gebiete, für den thermische
Modelle berechnet wurden. Gezeigt werden verschiedene Szenarien der Tiefenlage der Lithosphäre/Asthenosphäre-
Grenze (LAB). Nummeriert und farbkodiert sind geologische Einheiten, die sich in Bezug auf Zusammensetzung und
thermische Eigenschaften unterscheiden (aus Lotz, 2004).
Cross section of the Northeast German Basin and adjacent areas used as conceptual model for thermal modelling. Different
scenarios of the lithosphere/asthenosphere boundary depth (LAB) are shown. Numbered circles denote geological
units (colorcoded) of different composition and thermal properties (from Lotz, 2004).
für die geplanten CO 2SINK-Bohrungen (Abb. 5.21) geologische
Vorprofile erstellt.
Der CO 2SINK-Speicher (die Stuttgart-Formation) ist eine
geologische Einheit von ausgeprägter Heterogenität. Klastische
Sedimentgesteine, die in Überflutungsgebieten
(Überflutungsfazies) abgelagert wurden, wechseln mit Ablagerungen,
die in Rinnen sedimentiert sind (sandige Rinnenfazies).
Diese Sandsteine vom Grauwacken-Typ bilden
auf Grund sehr guter hydraulischer Eigenschaften die
eigentlichen Reservoirzonen für die CO 2-Speicherung.
Um die Heterogenität der Stuttgart-Formation quantitativ
zu erfassen, wurde zur Reservoircharakterisierung eine
geostatistische Modellierung der möglichen Rinnensandsteingeometrien
(Abb. 5.22) in Zusammenarbeit mit dem
Geological Survey of Denmark and Greenland (GEUS)
durchgeführt.
Die Charakterisierung von Reservoir- und Caprock-Gesteinen
ist für das Verständnis einer sicheren CO 2-Speicherung
notwendig. Erste mineralogische und geochemische
Analysen der Caprock-Gesteine in Ketzin (Abb. 5.23)
zeigten typische Tonsteingefüge in diesen Gesteinen.
Mehr oder weniger gerundete Quarze sind in eine dichte,
oft blättchenförmige Grundmasse aus Ton- und Glimmermineralen
eingebettet. Große und durchgängige Porenräume
sind nicht zu erkennen. Oft ist eine deutliche
Schichtung von rein sandigen und tonigen Partien zu beobachten.
Durchgängige Porenräume sind in diesen dichten
tonigen Partien nicht zu erwarten, was sie zu idealen Abdecker-Gesteinen
für Reservoire macht.
Gesteinsphysikalische Parameter für das Engineering von
Tiefenreservoiren
Die Injektion von CO 2-haltigen Wässern in tiefe Gesteinsformationen,
das Einbringen von Stützmitteln in hydraulisch
frisch aufgebrochene Reservoire, die Infiltration von
Bohrspülungen in Reservoirgestein und das Langzeitdurchströmen
eines geothermischen Reservoirs mit Tiefenwässern
beeinflussen die physikalischen Gesteinseigenschaften.
Diese Änderungen können auch experimentell
im Labor bestimmt werden.
Mit der triaxialen Hochdruckpresse wurden am GFZ Potsdam
mechanische Parameter des Bentheimer Sandsteins
bestimmt. Ein Schwerpunkt war die Bestimmung des
Skempton-Koeffizienten (Änderung des Porendrucks
dividiert durch die Änderung des äußeren Umschließungsdrucks).
Die Experimente zeigen, dass der Skempton-Koeffizient
einer Probe bei Veränderungen des äußeren
Stressfeldes nicht konstant ist. Bei Erhöhung des
Umschließungsdruckes sinkt der Skempton-Koeffizient.
Durch die Vorbelastung der Probe werden die Einflüsse
von bleibenden Deformationen minimiert. Das Modell
zeigt, dass gerade die Porenraumgeometrie (runde Poren
bis irreguläre Poren) in direktem Zusammenhang mit
deren Deformationsverhalten steht.
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam
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