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DGMK-Projekt Geophysik

SECURE – Sustainable dEployment and Conservation of Underground Reservoirs and Environment

Laufzeit
1.7.2017-30.6.2020
Forschungsstelle
Helmholtz Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum
T. Dahm, S. Cesca, S. Hainzl, A. Zang, P. Niemz, G. Richter, F. Silverii, T. Walter

Johannes Gutenberg-Universität Mainz
B. Kaus, T. Baumann, A. Popov, D. Muessle

Ludwig Maximilians Universität München
J. Wassermann, T. Megies

Universität Potsdam
G. Zöller, G. Richter
Anlass und Ziel

Die nachhaltige Nutzung von unterirdischen Georessourcen unter Einsatz neuer Technologien erfordert ein tiefgehendes Verständnis der Prozesse, welche die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen beeinflussen und die Wechselwirkung mit vorhandenen, natürlichen Störungssystemen berücksichtigen. Dabei spielt die Schwächung des Gesteins durch Rissbildung und -wachstum unter zeitlich variierenden Druck- und Spannungsbedingungen eine wesentliche Rolle. Bisher werden für unterschiedliche Reservoirgesteine und Nutzungsaktivitäten meist isolierte, empirische Modelle für Rissbildung entwickelt. Ein einheitliches Konzept, welches auf bruchmechanischen Prinzipien aufbaut, fehlt weitgehend.
In SECURE sollen skalenübergreifende und vielseitig anwendbare Vorhersage- und Charakterisierungswerkzeuge für die nachhaltige Nutzung von Gasspeichern, konventionellen und unkonventionellen Kohlenwasserstoff-Lagerstätten und geothermischen Reservoiren unter Produktion entwickelt werden.

Kurzbeschreibung

Das Verbundprojekt soll das Prozessverständnis für geologische, unterirdische Reservoirsysteme verbessern und neue Werkzeuge zur Charakterisierung von Integrität und Permeabilität entwickeln. Die Rissbildung und das Risswachstum im Reservoirgestein, welches z. B. durch eine seismologische und geodynamische Überwachung erfasst wird, spielt dabei eine zentrale Rolle. Daher sollen hier vor allem Prozesse untersucht werden, die von Seismizität begleitet werden. Ein skalen- und anwendungsübergreifendes Prognose- und Charakterisierungsmodell soll entwickelt werden, welches bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen verbindet. Dabei soll die makromechanische Modellierung von Spannungs- und Druckänderungen mit der mikromechanischen Beschreibung der Schädigung und Permeabilitätsveränderung verknüpft werden. SECURE verbindet innovative Modellierungsmethoden mit modernsten Verfahren der seismologischen Quellcharakterisierung und -überwachung. Die konsequente, probabilistische Beschreibung von Rissraten soll die Bayesische Parameterbestimmung ermöglichen.

Das Projekt wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (Förderkennzeichen 03G0872).

Bearbeitungsstand

Probabilistische Seismizitätsmodelle wurden für das Gasfeld Groningen erstellt und mit bestehenden Modellen verglichen. Monitoring-Konzepte für die Überwachung von Injektionsbohrungen wurden erarbeitet. Neuartiges Injektionsschema für Hydraulic Fracturing wurde im Labormaßstab betrachtet. Hydrofractures in Salzkavernen wurden modelliert. Geomechanische Modellierungen im Molassebecken wurden durchgeführt.

Publikationen

Journal papers (peer reviewed)


Maccaferri, F., Smittarello, D., Pinel, V. and Cayol, V., 2019. On the propagation path of magma-filled dikes and hydrofractures: the competition between external stress, internal pressure, and crack length. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. https://doi.org/10.1029/2018GC007915.

Helmholtz Zentrum Potsdam, Deutsches GeoForschungsZentrum

Projektstatus

Projekt­koordination

Dr. Dominik Soyk

Leiter der Abteilung Aufsuchung und Gewinnung

Förderung

Bundesministerium für Bildung und Forschung