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Flowback

Flowback oder back-flow (Rückflusswasser) ist der heute häufig auch im Deutschen verwendete Begriff für das aus einer Bohrung rückgeförderte Fluid nach einer Bohrlochbehandlung, z.B. nach einer Fracoperation.

Im flowback mischen sich Fluide aus der Bohrspülung, dem Fracfluid und dem Formationswasser. Die Zusammensetzung des flowbacks ist zeitabhängig und zunächt durch Bohrspülung und Fracfluid dominiert, später dann zunehmend durch das Formationswasser und Kondensate, beispielsweise bei einer Gasförderung.

Nach einigen Tagen spricht man dann nicht mehr von flowback sondern eher von mitgefördertem Wasser (coproduced water).

Da das flowback mit natürlichen und künstlichen Stoffen (Additiven) belasted sein kann, muss es entsprechend behandelt und entsorgt werden. Auch natürliche Radioaktivität (NORM) kann eine Rolle spielen. Die Verpressung in tiefe Erdformationen, wenn notwendig nach einer Reinigung, ist hier nur eine der Optionen. Das Recycling also die Wiederverwendung nach Aufbereitung gewinnt zunehmend an Bedeutung auch im Interesse der Reduzierung des Wasserbedarfs.

Der Begriff Flowback (oft auch als Rückfluss bezeichnet) beschreibt also die Phase unmittelbar nach der hydraulischen Stimulation, in der der Druck am Bohrlochkopf abgelassen wird und die eingepresste Flüssigkeit zusammen mit Formationswasser wieder an die Oberfläche tritt.

Dies ist einer der kritischsten Momente im gesamten Fracking-Prozess, sowohl aus technischer als auch aus ökologischer Sicht.

Phasen des Rückflusses

Der Rückfluss ist kein einmaliges Ereignis, sondern ein Prozess, der sich über Tage oder Wochen hinziehen kann:

  • Initialer Flowback: In den ersten Stunden und Tagen kehrt vor allem das zurück, was zuvor eingepresst wurde (Wasser, chemische Additive, Reste von Breakern und Crosslinkern). In dieser Phase ist das Volumen am höchsten.
  • Übergang zum Formationswasser: Je länger die Förderung läuft, desto mehr mischt sich das eingepresste Fluid mit dem im Gestein natürlich vorkommenden Wasser (Produced Water). Dieses Wasser war oft Jahrmillionen im Gestein eingeschlossen.
  • Produktionsphase: Sobald der Großteil der Flüssigkeit entfernt ist, beginnt die eigentliche Förderung von Erdgas oder Erdöl.

Die komplexe Zusammensetzung

Das Wasser, das zurückkommt, ist chemisch deutlich belasteter als das ursprünglich eingepresste Frackfluid. Es enthält eine Mischung aus:

  • Fracking-Chemikalien: Reste der Biozide, Reibungsminderer und Tenside.
  • Extremer Salzgehalt: Das Formationswasser ist oft eine hochkonzentrierte Sole, deren Salzgehalt den von Meerwasser um das Vielfache übersteigen kann.
  • Schwermetalle: Durch den Kontakt mit dem Gestein lösen sich Stoffe wie Arsen, Barium, Blei und Cadmium.
  • NORM (Naturally Occurring Radioactive Material): In tiefen Schiefergesteinen kommen natürliche radioaktive Isotope (wie Radium-226 oder Radium-228) vor, die mit dem Wasser nach oben transportiert werden.

Technische Herausforderungen

Der Flowback muss präzise gesteuert werden, um die Integrität der Bohrung nicht zu gefährden:

  • Proppant-Management: Wenn der Druck zu schnell abgelassen wird, kann der Rückfluss so stark sein, dass die mühsam platzierten Stützmittel (Proppants) wieder aus den Rissen herausgespült werden. Dies würde die Leitfähigkeit des Risses zerstören.
  • Materialbelastung: Die im Flowback enthaltenen Salze und Sandreste wirken stark korrosiv und abrasiv auf die Ventile und Rohre an der Oberfläche.

Entsorgung und Aufbereitung

Die Handhabung dieser riesigen Abwassermengen ist eine der größten ökologischen Hürden des Frackings:

  1. Reinjektion: In den USA wird das Abwasser häufig in sehr tiefe, poröse Gesteinsschichten (Entsorgungsbrunnen) verpresst, die durch undurchlässige Schichten vom Grundwasser getrennt sind. Dies steht jedoch in Verdacht, Mikrobeben auszulösen.
  2. Aufbereitung und Recycling: Moderne Anlagen versuchen, den Flowback vor Ort zu reinigen (Filtration, Destillation), um das Wasser für die nächste Frack-Operation wiederzuverwenden. Dies spart Frischwasser und reduziert die Transportwege.
  3. Industrielle Kläranlagen: Eine Einleitung in kommunale Kläranlagen ist aufgrund der hohen Salzfracht und der Radioaktivität in der Regel nicht möglich, da diese Anlagen dafür technisch nicht ausgelegt sind.

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Flowback das „Abfallproblem“ des Frackings darstellt. Die sichere Trennung dieses belasteten Wassers vom biologischen Kreislauf ist die Grundvoraussetzung für jeden verantwortungsvollen Betrieb.

Bedeutung in der Geothermie

In der Geothermie spielt das flowback nur eine untergeordnete Rolle, da im Betrieb einer hydraulischen Dublette das Thermalwasser in einem geschlossenen Kreislauf geführt wird. Lediglich in der Bohrphase kann klassisches flowback anfallen, das dann gegebenenfalls ordnungsgemäß entsorgt werden muss. Es kann sich auch mit der Bohrspülung mischen.

Besonders dikutiert wurde das flowback im Kontext mit Fracking bzw. Stimulatioinsmaßnahmen. Derzeit (2024) wird in Deutschland Derartiges nicht durchgeführt.

Quelle

Teilweise Gemini, überarbeitet

Literatur

B.F. Russell, L.C. Hull, W.F. Downs: Response of East Mesa and Raft River Reservoirs to Injection-Backflow Testing, Stanford Geothermal Workshop (1983)

Ibrahim Kocabas: Designing Thermal and Tracer Injection Backflow Tests, World Geothermal Congress (2010)

Kocabas, R. N. Horne: Analysis of Injection-Backflow Tracer Tests in Fractured Geothermal Reservoirs, Stanford Geothermal Workshop (1987)

M.C. Adams: Tracer Stability and Chemical Changes in an Injected Geothermal Fluid during Injection-Backflow Testing at the East Mesa Geothermal Field, Stanford Geothermal Workshop (1985)

R.M. Capuano, M.C. Adams, P.M. Wright: Tracer Recovery and Mixing from Two Geothermal Injection-Backflow Studies, Stanford Geothermal Workshop (1983)

Umwelt Bundesamt: Tiefe Geothermie – mögliche Umweltauswirkungen infolge hydraulischer und chemischer Stimulationen (2015)  

Weitere Literatur unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.

Weitere Literatur siehe:

zuletzt bearbeitet April 2026, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de

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