Die Play-Fairway-Analyse bezeichnet eine Art von Karte, die in der Exploration verwendet wird. Dabei werden regionale geologische Trends, die für die Exploration eines bestimmten Plays relevant sind, als Polygone auf einer Karte dargestellt. Der Zweck dieser Karte besteht darin, die wichtigsten 'Fairways' oder Bereiche visuell darzustellen, in denen das jeweilige Play voraussichtlich erfolgreich sein wird und zusätzliche Explorationsarbeiten in kleinerem Maßstab erforderlich sind. Ein wichtiger Teil der Karte besteht oft darin, welche Bereiche außerhalb des Fairways liegen und keine weitere Exploration erfordern. Das Konzept wird in verschiedenen Explorationsarten verwendet, einschließlich der Kohlenwasserstoff- und Geothermie-Exploration.

Die Geothermal Play Fairway Analysis (GPFA) ist eine Explorationsmethode, die von der Öl- und Gasindustrie übernommen wurde, um vielversprechende Gebiete für die geothermische Erschließung zu identifizieren. Der Hauptzweck von GPFA besteht darin, das Explorationsrisiko zu reduzieren und die Erfolgsrate von Bohrungen zu erhöhen, insbesondere für 'blinde' geothermische Systeme, die keine offensichtlichen Oberflächenausdrücke wie heiße Quellen oder Geysire aufweisen.

Die Konzepte "Play" und "Fairway"

Geothermisches Play:

• Ein geothermisches 'Play' ist eine Gruppe potenzieller geothermischer Systeme, die die gleichen geologischen Eigenschaften und Gegebenheiten aufweisen. Für ein erfolgreiches geothermisches Play sind drei entscheidende Elemente erforderlich:
  • Wärme: Eine Wärmequelle mit ausreichend hoher Temperatur, die aus einer Magmakammer (vulkanogen) oder einer tiefen Wasserzirkulation in tektonisch aktiven Bereichen (nicht vulkanogen) stammen kann.
  • Flüssigkeit: Das Vorhandensein von Wasser oder Dampf, um die Wärme von der Quelle auf die Oberfläche zu übertragen.
  • Durchlässigkeit: Ein Netzwerk aus Brüchen, Verwerfungen und/oder porösem Gestein, das es der Flüssigkeit ermöglicht, zu zirkulieren und extrahiert zu werden.

Geothermisches Fairway:

• Geothermisches Fairway: Das 'Fairway' ist das geografische Gebiet innerhalb einer größeren Region, in dem die Wahrscheinlichkeit, ein erfolgreiches geothermisches Play zu finden, am höchsten ist. Dies sind die 'Sweet Spots', an denen die wichtigsten geologischen Elemente (Wärme, Flüssigkeit und Durchlässigkeit) am ehesten zusammenkommen.

So funktioniert die Fairway-Analyse des geothermischen Play

GPFA ist ein datengesteuerter Prozess, der sich in der Regel von einer regionalen Skala zu einer fokussierteren Skala auf Interessentenebene bewegt. Zu den allgemeinen Schritten gehören

Datenerfassung:

Es wird ein breites Spektrum an geowissenschaftlichen Daten gesammelt und zusammengestellt. Dies kann beinhalten:

• Geologische Karten und Querschnitte
• Geophysikalische Daten (z. B. seismische Untersuchungen, Schwerkraft, Magnetik)
• Geochemische Daten (z.B. Wasserchemie, Gasanalysen)
• Fernerkundungsdaten (z. B. GPS-abgeleitete Dehnungsraten, Satellitenbilder) Bohrdaten aus bestehenden Bohrlöchern (Öl, Gas, Wasser oder Geothermie)
• Strukturdaten (z.B. Fehlerorte und -ausrichtungen) Risikoelemente

Mapping (Common Risk Segment Maps):

Für jedes der kritischen Risikoelemente (Wärme, Durchlässigkeit und Flüssigkeit) wird eine separate "Common Risk Segment" (CRS)-Karte erstellt. Dies beinhaltet:

• Datenintegration: Die verschiedenen Datensätze werden in ein Geographisches Informationssystem (GIS) integriert.
• Analyse und Interpolation: Techniken wie Inverse Distance Weighting (IDW) oder Kriging werden verwendet, um eine kontinuierliche Oberfläche zu erstellen, die die Wahrscheinlichkeit anzeigt, dass jedes Element vorhanden ist.
• Risikoeinstufung: Auf jede Karte wird ein Ranking- oder Scoring-System angewendet, oft unter Verwendung eines farbcodierten Systems (z. B. grün für hohe Wahrscheinlichkeit/geringes Risiko, gelb für mittel, rot für niedrige Wahrscheinlichkeit/hohes Risiko).

Composite Risk Mapping:

 Die einzelnen CRS-Karten werden dann 'zusammengesetzt' oder gestapelt, um eine einzige 'Composite Common Risk Segment' (CCRS)-Karte zu erstellen. Diese letzte Karte hebt visuell die Gebiete hervor, in denen sich alle drei Schlüsselelemente am ehesten überlappen und die höchste Wahrscheinlichkeit für einen Bohrerfolg darstellen.

Hauptvorteile von GPFA

• Reduziert Risiken und Kosten: Durch die systematische Identifizierung der vielversprechendsten Gebiete reduziert GPFA das Risiko und die hohen Kosten, die mit Explorationsbohrungen verbunden sind, erheblich.
• Identifiziert 'blinde' Systeme: Die Methodik ist besonders effektiv bei der Lokalisierung geothermischer Ressourcen, denen Oberflächenausprägungen fehlen, die oft am schwierigsten zu finden sind.
• Verbessert die Entscheidungsfindung: Die daraus resultierenden Karten und Datenanalysen bieten eine quantitative Grundlage für die Entscheidungsfindung und die Gewinnung von Finanzmitteln für Geothermieprojekte.
• Skalierbar und anpassungsfähig: Die GPFA-Methodik ist flexibel und kann auf verschiedene geologische Umgebungen und geothermische Systemtypen angewendet werden, von vulkanischen Hochtemperatursystemen bis hin zu Sedimentbecken mit niedriger Temperatur.

Anwendung in der Geothermie

Die Geothermal Play Fairway Analysis (PFA) wurde von der PFA der Erdölindustrie als systematische Risikominimierungsmethode adaptiert. Sie integriert quantitative geowissenschaftliche Daten, um potenzielle geothermische Trends in verschiedenen Größenordnungen für die weitere Exploration zu identifizieren. Der Einsatz von PFA in der geothermischen Exploration kann Unsicherheiten quantifizieren und reduzieren, die Erfolgsraten von Explorationsbohrungen verbessern und neue Gebiete für die Entwicklung erschließen.

Diese Methode eignet sich besonders für die Lokalisierung und Qualifizierung verdeckter hydrothermaler Systeme ohne Oberflächenexpression, da die Suche nach diesen Systemen traditionell sehr zeit- und ressourcenintensiv ist. Da PFA eine Datenkartierungstechnik ist, die günstige Schnittpunkte von Wärme, Permeabilität und Fluid identifiziert, ist eine Oberflächenexpression für die Identifizierung einer geothermischen Ressource nicht erforderlich.

Die Anwendung von PFA im Explorationsprozess kann die Gesamtkosten der Exploration senken und so die Finanzierung von Bohrungen verbessern.

Beispiel USA (NREL)

Das Geothermal Technologies Office (U.S. DOE GTO) des US-Energieministeriums finanzierte elf Projekte zur Entwicklung und Erprobung geothermischer PFA-Ansätze, von denen fünf schließlich in die Bohrphase übergingen.

Die PFA-Projekte umfassten drei Phasen:

• Phase I umfasste eine Desktop-Analyse von elf Standorten. Die Teams nutzten dabei verfügbare Daten, um erste Eignungskarten zu erstellen.
• In Phase II sammelten die Teams an sechs Standorten neue geochemische, geophysikalische und geologische Daten, um Bohrziele für
• Phase III zu identifizieren.

Die Projekte führten zur Identifizierung unentdeckter Geothermiestandorte und potenzieller Gebiete für weitere Analysen und lieferten auch direkte Informationen für mehrere bundesstaatliche Nominierungen für Geothermiepachtverträge. Bisher hat das NREL eng mit dem PFA-Team zusammengearbeitet, um den GDR-Einreichungsprozess zu unterstützen. NREL unterstützte das PFA-Projekt zudem durch die Synthese und Analyse der Ergebnisse jedes Projekts im Rahmen des laufenden PFA-Retrospektivprojekts, wie in den GDR-Einreichungen 1276 und 1278 dokumentiert. Die Retrospektive wurde vom DOE GTO finanziert, um Kennzahlen zur Messung und Bewertung von Explorationswissen zu evaluieren, die Auswirkungen der elf PFA-Projekte zu ermitteln, verbleibende Datenlücken und öffentlich verfügbares nationales Explorationswissen zu bewerten, die typischen Merkmale eines Geothermieprojekts im Rahmen eines PFA-Best-Practice-Berichts zu definieren und optimierte PFA-Tools mit kombinierten Techniken aus allen elf PFA-Projekten zu entwickeln. Dieses Projekt umfasst außerdem einen PFA-Workshop, der die PFA-PIs sowie interessierte Mitglieder der internationalen Geothermie-Community zusammenbringt, um Erkenntnisse und gewonnene Erkenntnisse zu diskutieren.

Quelle

Teilweise Gemini, überarbeitet

Weblinks

https://gdr.openei.org/pfa

Literatur

Hinz NH, Coolbaugh M, Faulds JE, Shevenell L, Stelling P. Regional Quantitative Play Fairway Analysis: Methodology global examples and applications for the east African Rift System. In Proceedings. 6^th African Rift Geothermal Congress. 2016.

Holmes RC, Fournier A. Machine learning-enhanced play fairway analysis for uncertainty characterization and decision support in geothermal exploration. Energies. 2022. https://doi.org/10.3390/en15051929.

Weitere Literatur siehe:

• https://www.geothermie.de/bibliothek/links-und-infosysteme/literaturdatenbank oder
• https://www.geothermie.de/bibliothek/links-und-infosysteme/konferenzdatenbank

zuletzt bearbeitet September 2025, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de