Ziele

Das Projekt „Hydromechanisches Verhalten geothermischer Reservoire im Spannungsfeld geologischer Strukturen“ ist ein Teilprojekt im niedersächsischen Forschungsverbund Geothermie und Hochleistungsbohrtechnik (gebo). Es ist ein Teilprojekt (G5), das im Schwerpunkt Geosystem angesiedelt ist, der die Geowissenschaftlichen Aspekte im Gesamtverbund abdeckt. In dem vorgestellten Teilprojekt soll aufbauend auf einem für den Norddeutschen Raum typischen 3D-Untergrundmodell die Spannungsverteilung sowie das hydromechanische Rissverhalten im Bereich komplizierter geologischer Strukturen charakterisiert werden. Ziel ist der Erkenntnisgewinn über das hydromechanische Reservoirverhalten während und nach den Bohr- und Stimulationsmaßnahmen, um Nutzungskonzepte zu optimieren.

Erste Ergebnisse

Gezeigt werden 3D Modellierungen des Spannungsfeldes am GeneSys-Standort Hannover-Groß-Buchholz, die mit dem Programm COMSOL Multiphysics (Finiten Elemente Methode) durchgeführt wurden. Als Basis dienten die geologischen Strukturpläne des geotektonischen Atlas NW-Deutschlands, sowie Messungen der Dichte und der seismischen Geschwindigkeiten im Bohrloch. Erkennbar ist das Ausstreichen der oberen Schichten an der Oberfläche und den Salzstöcken, sowie deren dortige Aufwölbung. Die Farbe der Gitterlinien zeigt die Formation an, die Flächenfarbe die Tiefe.

Ein Vergleich der Ergebnisse der Bohrlochuntersuchungen des Spannungsfeldes zeigt eine gute Übereinstimmung mit der Simulation. Vor allem können die beobachteten tiefenabhängigen Änderungen der Hauptspannungsrichtungen in größerer Teufe durch das Modell reproduziert werden. Kreisförmige Spannungsfeldmuster können Abweichungen zwischen Messwerten und den Spannungsfeldsimulationen verursachen. Die erhaltenen Absolutwerte der Horizontalspannung liegen etwas niedriger als die Werte, die aus den ersten Ergebnissen eines Mini-Frac-Versuches gewonnen wurden, so dass anzunehmen ist, dass zusätzliche tektonische Spannungen eine Rolle spielen. Weiterhin zeigt sich, dass die rheologische Beschreibung der Salzstöcke einen wesentlichen Einfluss auf das Spannungsfeld und vor allem auf die Auswirkung externer tektonischer Spannungen hat.

Ausblick

Die bisherigen Ergebnisse zeigen bereits ohne die Berücksichtigung externer tektonischer Spannungen eine gute Übereinstimmung mit den In-Situ Werten. Um die bisher angenommenen Absolutwerte zu erhalten, muss allerdings eine von der einfachen Hook’schen Betrachtung, die auf den dynamischen Messwerten beruht, abweichende Beschreibung des Salzes vorgenommen werden. Hier besteht noch Forschungsbedarf. Zusätzlich soll noch geklärt werden, ob eine Grabenstruktur im Oberjura ursächlich für die Unterschiede zwischen Mess- und Simulationswerten sein kann. Auf Basis dieser Untersuchungen wird darauf folgend das hydromechanische Reservoirverhalten während einer hydraulischen Stimulation näher untersucht.

Ansprechpartner

Dr. Rüdiger Thomas
+49 511 643-3456

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