Szenarien der Entstehung von Anhydritzementation in geo- thermischen Lagerstätten
- zuverlässigere Prognosen der petrophysikalischen Reservoireigenschaften
und mögliche Maßnahmen zu ihrer Verbesserung
Forschungsprojekt
der Angewandten Geophysik der RWTH Aachen, gefördert
durch das Bundesministerium
für Bildung und Forschung und durch das Bundesministerium für
Wirtschaft und Technologie über den Projektträger
BEO (Biologie, Energie,
Umwelt) des Forschungszentrums Jülich.
Koordination: Prof. Dr. C. Clauser , Dr. H. Pape , R.Wagner
Pape, H.,
Clauser, C., 2003. Das Erkennen, Beschreiben
und Erklären von Mustern der Permeabilitäts-verteilung in zementierten
Speichergesteinen mit geophysikalischen Logs, fraktalen Strukturmodellen
und gekoppelten numerischen Simulationen, Abschlussbericht, DFG Projekt-Nr. CL 121/11-1,
Angewandte Geophysik, RWTH Aachen.
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Wissenschaftliche und technische Arbeitsziele dieser Vorhaben
Oft werden Ergiebigkeit
und ursprüngliche Fördereigenschaften von Speichergesteinen
empfindlich beeinträchtigt durch ein späteres Zuwachsen des
Speichers mit einem Sekundärmineral wie etwa Anhydrit. Dies kann
dazu führen, dass eine Ausbeutung von Erdölfeldern oder die
Erschließung heißer Aquifere zur Erdwärmenutzung aus
wirtschaftlichen Gründen unterbleiben muss. Daher ist es überaus
wichtig, die Speicher- und Transporteigenschaften eines aufzuschließenden
Speichers vor Abteufen einer kostspieligen Bohrung einschätzen
zu können. Es ist jedoch gegenwärtig ein großes Problem,
dass nicht vorhergesagt werden kann, wo und in welchem Ausmaß
ein Speicher sekundär zementiert wurde. Um das große finanzielle
Risiko beim Aufschluss von Speichern durch Bohrungen zu verringern,
muss daher verstanden werden, wie die beteiligten Prozesse beim Entstehen
von Zementation zusammenwirken.
Hierzu will dieses
Projekt beitragen durch
- Weiterentwicklung
der Interpretation geophysikalischer Bohrlochmessungen, um aus Standard-Logs
den Anhydritgehalt zu ermitteln,
- Untersuchung
der chemischen Bedingungen für die Ausfällung bzw. Auflösung
von Anhydrit
und
- numerische Simulationen
zur Analyse verschiedener Szenarien für die Entstehung beobachteter
Zementationsmuster.
Um die Bildungsbedingungen
von Anhydritzementation sowie deren mögliche Verteilung mit der Tiefe
zu untersuchen und zu verstehen, müssen die folgenden drei Hauptthemen
bearbeitet werden.
(A)
Petrophysik der Speicherzementation:
Hierzu zählen
- Überlegungen zur Parametrisierung von Prozessen,
deren Skalenlänge kleiner als die der Modellbetrachtung ist,
- die Entwicklung einer quantitativen Beziehung, mit
der im Falle von Zementation die Änderung der Porosität
- und in Folge hiervon auch der Permeabilität - ausgedrückt
werden kann und
- die Entwicklung eines Modells für die vertikale
Verteilung von Anhydrit, Porosität und Permeabilität in
Norddeutschland.
(B) Fluid-Matrix-Wechselwirkung:
Dies umfasst
- die Erweiterung des vom Simulationsprogramm SHEMAT
verwendeten Speziationsprogramms in Hinsicht auf hohe Drücke
und Temperaturen,
- Laborexperimente zur Auflösungskinetik und
- Durchströmungsexperimente zur Untersuchung
der Anhydritzementation.
(C) Numerische Modellierung:
Das für die Berechnung der Modellszenarien erforderliche
numerische Werkzeug wurde im Rahmen eines gegenwärtig im Abschluss
befindlichen vom Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben
(GGA) in Hannover koordinierten Verbundvorhabens (BMBF-FKZ 032 6995
A-D) entwickelt und steht bereits für die geplanten Untersuchungen
und Erweiterungen zur Verfügung.
