Mitglied werden Sponsor werden

Durchlässigkeit

Durchlässigkeitsbeiwerte für die Bayrische Molasse. Quelle: Mraz et al.

In der Gesteinshydraulik versteht man unter Durchlässigkeit oder Permeabilität die Durchlässigkeit eines Gesteins für Fluide, also Flüssigkeiten oder Gase.

Maßeinheit

Definition

Die Permeabilität und der Durchlässigkeitsbeiwert beschreiben die Durchlässig­keit eines porösen Mediums gegenüber einem Fluid (z. B. Wasser), wobei sich die Permeabili­tät allein auf die Gesteinseigenschaften beschränkt und der Durchlässigkeitsbeiwert die Eigenschaften des Fluids zusätzlich einbezieht. Der Durchlässigkeitsbeiwert gibt an, welcher Volumenstrom Q bei einem hydraulischen Gradienten i pro Fläche A bei einer bestimmten Fluidtemperatur strömt.

Die Permeabilität steht mit dem Durchlässigkeitsbeiwert unter Berücksichtigung der dynamischen Viskosität µ und der Dichte ρF des Fluids und der Erdbe­schleunigung g durch die Formel

kf = K ρF g µ-1

in Beziehung.

Für reines Wasser bei 10 °C gilt folgendes Äquivalent:

  • Ein Durchlässigkeitsbei­wert von 10-5 m s-1 entspricht einer Permeabilität von 1 D bzw. 1 m s-1 entspricht 10-7 m2. Beide Parameter K und kf können richtungsabhängig sein und müssen dann als Tensor geschrieben werden.

Bestimmung

Messungen an Bohrkernen im Labor (Eigenschaft der Gesteinsmatrix), Ablei­tung aus Bohrlochmessungen (Permeabilität); Auswertung von Pump- und Injektionstests, Markierungsversuchen (Tracer, Eigenschaft des Gebirges).

Sekundäre Parameter

  • dynamische Viskosität des Fluids µ [kg m-1 s-1]
  • kinematische Viskosität des Fluids ν = µ/ρ [m2 s-1]

Die Dichte des Fluids ρF [kg m-3], Dichte und Viskosität des Wassers beeinflussen maßgeblich die Durchlässigkeit. Die Größen sind von der Art und Größe des Lösungsinhalts, dem Druck, dem Gasgehalt und der Temperatur abhängig.

Wertebereich

  • 10-8–10-20 m2 (permeabel > 10-13 m2) für K,
  • 10-1–10-13 m s-1 (durchlässig > 10-6 m s-1) für kf.

Die Mindestpermeabilität für eine hydrothermale Nutzung sollte über 10-13 m2 bzw. über 10-6 m s-1 liegen.

Literatur

Heitfeld, K., H., Koppelberg, W.: Durchlässigkeitsuntersuchungen mittels WD-Versuchen. Zb. Geol. Paläomtol. Bd. 1. Aufl. Stuttgart : Schweizerbart, 1981 

Stober, I. & Villinger, E. : Hydraulisches Potential und Durchlässigkeit des höheren Oberjuras und des Oberen Muschelkalks unter dem baden-württembergischen Molassebecken. In: Jh. Geol. Landesamt Baden-Württemberg, H. Nummer 37 (1997), S. 77–96 

Stober, I., Jodocy, M. & Hintersberger, B.: Gegenüberstellung von Durchlässigkeiten aus verschiedenen Verfahren im tief liegenden Oberjura des südwestdeutschen Molassebeckens. In: Z. Dt. Ges. Geowiss. : (2013), Nummer DOI: 10.1127/1860-1804/2013/000, S. 1-17 

Stober, I., Jodocy, M. & Hintersberger, B.: Vergleich von Durchlässigkeiten aus unterschiedlichen Verfahren - Am Beispiel des tief liegenden Oberen Muschelkalk-Aquifers im Oberrheingraben und westlichen Molassebecken. In: Z. geol. Wiss. : (2012), Nummer 40 (1), S. 1-18 

Terzaghi, K. : Die Berechnung der Durchlässigkeitsziffer des Tones aus dem Verlauf der hydrodynamischen Spannungserscheinungen. In: Sitzungsberichte Akad. Wiss. Wien, Nummer 132 (1923), S. 125-138

Elena Mraz, Elena, Markus Wolfgramm, Inga S. Moeck und Kurosch Thuro: Flüssigkeitseinschlüsse in Karbonaten des Oberjuras in Tiefbohrungen des südlichen Alpenvorlandes , DGK 2017. 

Weblink

http://www.chemie.de/lexikon/Permeabilität_(Petrophysik).html 

zuletzt bearbeitet April 2020