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Dolomitkluft - Forschungsvorhaben

Gesamtziel des Verbundvorhabens Dolomitkluft ist die Erhöhung der Erfolgsaussichten bei der Exploration und Erschließung geothermischer Reservoire zur Wärme- und Stromerzeugung vor allem im südlichen und südwestlichen bayerischen Molassebecken.

Steckbrief 

Programm/ Zuschussgeber

BMWi

Akronym

Dolomitkluft

Titel/ Thema

Erschließung, Test und Analyse des ersten kluftdominierten Dolomitaquifers im tiefen Malm des Molassebeckens

Identifikation/ Zuwendungsnummer

0324004

Durchführungszeitraum

2016-05-01  –  2018-10-31

Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag

4.768.428 EUR

Sonstiges

 

Wesentliche Forschungschwerpunkte

Bei dem Projekt handelt es sich um die geothermische Erschließung des etwa 5000 m tiefliegenden Malm am Standort Gelting-Geretsried. Projektbetreiber ist die Enex Geothermieprojekt Nord GmbH & Co KG.

Bereits im Jahr 2013 wurde im Auftrag der Enex die Tiefbohrung GEN-1 abgeteuft, die die erwartete Fündigkeit weit unterschritten hat. Das Erschließungsziel folgte dem sogenannten Fazieskonzept, bei dem durch 3D Seismikinterpretation ein bestimmter Faziesbereich erwartet und erbohrt wird. Das Projekt hat 2013 mit 6006 m Bohrstrecke die bislang längste und tiefste Geothermiebohrung Europas zurückgelassen. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll von dieser Bohrung aus ein Sidetrack durch eine grabenartige Störungszone abgeteuft werden. Tiefliegende Störungszonen sind bisher wissenschaftlich kaum detailliert untersucht worden, insbesondere auf ihre Permeabilitätsstruktur hin.

Der Forschungsverbund untersucht diese Störungszone strukturgeologisch, geomechanisch, geohydraulisch und seismisch, um Aussagen zur störungsgebundenen Permeabilitätsstruktur treffen zu können. Für die zukünftige erfolgreiche Erschließung von tiefliegenden Störungszonen insbesondere in klüftigen Dolomiten, sind die Forschungsergebnisse von entscheidender Bedeutung. Ziel des Forschungsvorhabens ist es, neben grundlegendem Erkenntnisgewinn zur tiefen störungsgebundenen Geohydraulik den Weg zu ebnen, um das hohe geothermische Potential des südlichen Bayerischen Molassebeckens wirtschaftlich erschließ- und nutzbar zu machen. 

Teilvorhaben

Das Teilvorhaben der ENEX verfolgt das Ziel, während der Ablenkbohrung in Geretsried eine Datenbasis zu generieren, um die Arbeitspakete der Verbundpartner mit verlässlichen und validen Daten zu unterstützen. Ebenso sollen während der Durchführung der Stimulation und der hydrologischen Tests innovative Verfahren auf ihre Bewährung in der praktischen Umsetzung getestet werden. Darüber hinaus hat ENEX die Aufgabe, die Arbeiten der Verbundpartner und aller weiteren involvierten Parteien zu koordinieren und auf die Umsetzung der Förderinhalte zu achten. Im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit obliegt es ENEX, sowohl die Tiefe Geothermie im Allgemeinen als auch das Projekt Geretsried sowohl Laien als auch Fachkräften offenzulegen und die Ergebnisse des Förderprojekts entsprechend zu publizieren.

Die konkreten Ziele im Teilvorhaben sind die Störungsklassifikation bezüglich ihrer Höffigkeit durch strukturgeol. Interpretation der vorhandenen Seismik, geomech. Charakterisierung von Störungszonen inkl. Spannungsfeldanalyse durch Auswertung von Loggingdaten und Tests an Bohrkernen zur hydraul.-mech. Modellierung für das EGS Potential von Dolomitklüften, Ermittlung der Dimensionierung von zonierten Störungen und deren Permeabilitätsstruktur als Zuflusszone und Erschließungsziel, hydraulische Charakterisierung und Parametrisierung von zonierten Störungs- und Kuftzonen für THM-Reservoirmodelle, Klassifizierung der Fazies und Diagenesestadien in Bezug auf die Reservoirqualität, Porosität/Permeabilität und Zusammenfassung in einem ersten Fazies Atlas für den Malm der Molasse. Um die Ziele des Gesamtvorhabens zu erreichen, sollen an der TUM folgende Aufgaben durchgeführt werden:

  1. seismisches Geschwindigkeitsmodelsl für die südliche Molasse,
  2. Geomech./hydraul. Reservoirverhalten bei der Erschließung und im Betrieb;
  3. Fazielle/lithologische/diagenetische Beschaffenheit des tiefen Malm im Hinblick auf die Speicherqualität. Dazu sollen

(i) strukturgeol. Seismikinterpretation, Störungsversatzanalyse;

(ii) hydraulische Erfassung, Modellierung, Charakterisierung von dolomitischen Störungszonen;

(iii) geomech./petrophysik. Parametererhebung;

(iv) Faziesklassifikation, petrographische Analysen zur Erfassung diagenetischer Prozesse;

(v) Labortests unter in situ Bedingungen zum Verhalten verschiedener Säuren in Dolomiten;

(vi) Spannungsfeldanalyse, Störungscharakterisierung, Validierung;

(vii) Aufnahme von Bohrkernen und deren fazielle lithostratigraphische Einordnung;

(viii) Korrelation von Bohrlochlogs/-kernen/-klein durchgeführt werden

Die Schwerpunkte der Arbeit von G.E.O.S. liegen dabei in der Verbesserung des Geschwindigkeitsmodells um die Targets auf den identifizierten Strukturen (Störungen) mit hoher Präzision zu treffen. Dies ist ganz besonders für das störungsbasierte Erschließungskonzept für den Sidetrack wichtig und soll über die Auswertung des geplanten Checkshot erfolgen. Auf dieser Grundlage und mit den Informationen aus der Bohrphase wird das geologische Modell fortlaufend angepasst. Zudem werden geothermische Simulationen mit ECLIPSE vergleichend zu FEFLOW- Simulationen des Partners GTN durchgeführt. Hauptziele sind einerseits die Verifizierung der Modelle und andererseits die Identifikation von Grenzen für die Permeabilität von Störung und Matrix für eine für die Fündigkeit ausreichende Schüttung. Dabei soll die so ermittelte Permeabilität mit den Untersuchungen der TUM abgeglichen werden. Nach Abschluss der Testarbeiten werden diese systematisch unter Nutzung des Tools G.E.O.S.I.M. ausgewertet, welches dazu verifiziert und erweitert werden soll. Um die wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Ziele des Gesamtvorhabens zu erreichen, sollen in diesem Teilprojekt folgende Arbeiten von der G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH durchgeführt werden:

  1. Auswertung Checkshot und Erstellung eines Geschwindigkeitsmodells
  2. Präzisierung des geologischen Modells vor, während und nach der Bohrphase
  3. Durchführung von geothermischen Reservoirsimulationen mit ECLIPSE und Vergleich der Ergebnisse mit FEFLOW
  4. Auswertung der Fördertests und Validierung und Erweiterung des von G.E.O.S. entwickelten Simulationstools G.E.O.S.I.M.  

Im Teilvorhaben erstellt GTN ein dynamisch-gekoppeltes numerisches Modell (Basis: 3DSeismik), welches die Charakterisierung der Störungszonen und ihres Einflusses auf das Strömungsverhalten zum Ziel hat. Die Ergebnisse von GTN (nutzt FEFLOW) werden mit denen von G.E.O.S. (nutzt ECLIPSE) verglichen. GTN unterstützt die TUM bei der Bewertung der Gesteine und Teste bzgl. der EGS-Eignung des klüftigen Malms und bei der hydraul. Bewertung der Störungen. Schwerpunkt von GTN liegt auf der Auswertung der Testdaten (FIT) in Kombination mit den Bohrlochmessungen und Daten aus anderen Projekten. Es wird ein Cutting-Log der Bohrung erstellt, wo keine Bohrkerne vorliegen. Schwerpunkt liegt auf den mikrofazielle Analyse der Cuttings, welche u.a. auch auf Dünnschliffen der Cuttings fußt und mit den petrographischen Analysen aus Bohrkernen verglichen werden. Schwerpunkt von GTN ist die Erstellung eines Konzeptes zur Stimulation und zum Test des geplanten Sidetracks, welche neue Methoden/Stimulatoren nutzt. GTN unterstützt alle weiteren Arbeiten durch ihre Fachkenntnisse. Um die wirtschaftlichen u. technischen Ziele des Gesamtvorhabens zu erreichen, sollen in diesem Teilprojekt folgende Arbeiten von der GTN durchgeführt werden:

  1. Präzisierung des geologischen Modells auf Basis vom Check Shot und neu gewonnenen Bohrungsdaten im Verlauf des Projektes zusammen mit G.E.O.S.;
  2. Geotherm. Reservoirmodellierung mit FEFLOW und Vergleich mit Ergebnissen aus ECLIPSE;
  3. Bewertung der Labordaten und des Gebirges hinsichtlich EGS-Nutzung;
  4. Bewertung von Fazies und Diagenese;
  5. Planung und Auswertung der Test- und Stimulationsarbeiten unter Berücksichtigung neuer Verfahren und Stimulationsmittel;
  6. Bewertung der Fluiddaten.

Das LIAG als Verbundpartner wird seine langjährige Expertise in der geothermischen Exploration vor allem in der seismischen Erkundung einbringen. Konkrete Ziele des LIAG sind:

  1. Erarbeitung eines Leitfadens zur seismischen Erkundung speziell des südlichen Molassebeckens;
  2. Störungsklassifikation bezüglich ihrer Höffigkeit durch strukturgeologische Interpretation der vorhandenen Seismik;
  3. Charakterisierung von Störungszonen inklusive Spannungsfeldanalyse durch Auswertung von Loggingdaten und Analyse von Bohrkernen;
  4. Hydraulisch-mechanischen Modellierung für das EGS Potential von Dolomitklüften;
  5. Quantitative Dimensionierung von zonierten Störungen und deren Permeabilitätsstruktur als Zuflusszone und Erschließungsziel;
  6. Klassifizierung der erbohrten Diagenesestadien in Bezug auf die Reservoirqualitätsparameter Porosität/Permeabilität.

Folgende Aufgaben sollen zum Erreichen der Projektziele in sieben Arbeitspakten bearbeitet werden:

  1. Seismisches Geschwindigkeitenmodell für das südliche Molassebecken für eine optimale Störungsinterpretation;
  2. Störungsdimensionierung für ein TH Reservoirmodell, Erweiterung des am LIAG bestehenden TH Modells Großraum München;
  3. Frac-Simulation zur modellhaften Eignungsprüfung der angetroffenen Dolomite für EGS Nutzung;
  4. Planung/Beauftragung/petrographische Untersuchungen an etwa 330 m Bohrkernen aus dem Reservoir;
  5. Dünnschliffanalyse von Bohrklein/Kernen, Einbringung der umfangreichen Messdaten in GeoTIS;
  6. Spannungsfeldanalyse, kinematische Störungsanalyse, Bestimmung des Störungsreaktivierungspotentials;
  7. Öffentlichkeitsarbeit durch fachliche Mitarbeit an Informationsbroschüren und Veranstaltungen, Kolloquien zum Wissenstransfer

Highlights

  • Forschung an der längsten Geothermiebohrung Europas
  • Geophonversenkmessung
  • 330 m Bohrkerngewinn aus 4600 m Tiefe
  • Umfangreiches Logging Programm
  • Innovative Säuerungs- und Pumpversuche

Projektpartner

Literatur

https://www.tib.eu/de/suchen/?tx_tibsearch_search[number]=0324004A&tx_tibsearch_search[st]=ex&tx_tibsearch_search[searchspace]=tn

Weblinks

https://www.leibniz-liag.de/forschung/projekte/laufende-projekte/dolomitkluft.html 

zuletzt bearbeitet März 2020