Geothermie

Szenarien der Entstehung von Anhydritzementation in geothermischen Lagerstätten

Ein späteres Zuwachsen von Erdwärmespeichergesteinen mit einem Sekundärmineral wie etwa Anhydrit beeinträchtigt oft die Ergiebigkeit und ursprüngliche Fördereigenschaften von Speichergesteinen. Ziel des Forschungsvorhabens der „RWTH Aachen“ ist es, die Zementation von Aquiferen infolge sekundärer Mineralisation zu verstehen und mögliche Maßnahmen zu entwickeln, um die dadurch verursachten Permeabilitätsbarrieren zu überwinden.

Zusammenfassung

Oft werden Ergiebigkeit und ursprüngliche Fördereigenschaften von Speichergesteinen durch ein späteres Zuwachsen des Speichers mit einem Sekundärmineral wie etwa Anhydrit empfindlich beeinträchtigt. Dies kann dazu führen, dass die Erschließung heißer Aquifere zur Erdwärmenutzung aus wirtschaftlichen Gründen ausbleiben muss.
Um für die Zukunft teure, aber hinsichtlich der geforderten Permeabilität nicht fündige Fehlbohrungen zu vermeiden, werden in dem vorliegenden Projekt die räumlichen Verteilungsmuster der Anhydritzementation des Rhätsandsteins am Beispiel von Bohrungen in Norddeutschland untersucht. Ziel ist es, die bei der Entstehung von Zementation zusammenwirkenden hydrodynamischen, geochemischen und geothermischen Prozesse zu verstehen. Dazu wurde (1) die Interpretation geophysikalischer Bohrlochmessungen weiterentwickelt, um aus Standard-Logs den Anhydrit-Gehalt zu ermitteln, (2) die chemischen Bedingungen für die Ausfällung von Anhydrit unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen untersucht und (3) numerische Simulationen zur Analyse verschiedener Szenarien für die Entstehung beobachteter Zementationsmuster durchgeführt.

Ergebnisse:

  • Als wichtiges Ergebnis konnte abgeschätzt werden, dass sich eine Zementationsfront unter gewöhnlichen Reservoir-Bedingungen (Fließgeschwindigkeit > 10-2m a-1) mit einer Geschwindigkeit von weniger als 10 -6 m a-1 in Fließrichtung der Grundwasserströmung ausbreitet.
  • Die Ergebnisse der Rührversuche wiesen nach, dass bei geringen Übersättigungen Calciumsulfat nur unter Zugabe von Anhydrit zur Festsubstanz ausfällt - die Bildung von Anhydrit-Keimen ist offenbar kinetisch gehemmt.
  • Die Simulationsversuche zeigten, dass dort eine Anhydrit-Zementation in Erscheinung tritt, wo eine gesättigte Calziumsulfat-Lösung in tiefe Bereiche des Rhät-Aquifers zuströmt. Dort ist die Lösung aufgrund der mit der Tiefe zunehmenden Temperatur übersättigt, sodass eine Ausfällung von Anhydrit erfolgt.

Weitere Projektdaten

Projekttitel: Szenarien der Entstehung von Anhydritzementation in geothermischen Lagerstätten - zuverlässigere Prognosen der petrophysikalischen Reservoireigenschaften und mögliche Maßnahmen zu ihrer Verbesserung

Projektnummer: 0327095

Projektzeitraum: 2000 - 2003

Projektort: Deutschland (Nordrhein-Westfalen)

Projektansprechpartner:

Herr Prof. Dr. Clauser

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Quelle: Technische Informationsbibliothek Hannover (TIB)