Ein betrachteter Bodenkörper besteht aus dem Volumen fester Bestandteile (Korngerüst) sowie dem Volumen des Porenraums. Dieser Porenraum ist i.d.R. mit verschiedenen Fluiden gefüllt. Im tieferen Untergrund handelt es sich dabei meist um Wasser. Bei einer Belastung aufgenommen werden.
Der Porenwasserdruck beschreibt den im Porenraum wirkendenWasserdruck. Dieser ist hydrostatisch, wenn keine äußeren Einflüsse vorliegen.Wasserdruckverhältnisse werden von der Geologie und vorherrschenden Spannungsregimes beeinflusst.
Totale Spannungen ergeben sich aus der Summe der effektiven Spannungen und dem Porenwasserdruck. Totale Spannungen entsprechen der äußeren Belastung.
Porenwasserdrücke Pp können von hydrostatischen Werten abweichen. Sie werden dann entweder als über- oder unterhydrostatische Porenwasserdrücke bezeichnet. Der maximaleWert,
den ein Porenwasserdruck annehmen kann, wird von Sv begrenzt. Ferner wird Pp immer kleiner als S3 sein, da es sonst zu einem Zugversagen der Formation kommen würde. Häufig wird Pp im Verhältnis zu Sv ausgedrückt. Gilt p = 1, so spricht man von einem lithostatischen Porenwasserdruck (Zoback, 2007). Es gibt verschiedene natürliche Mechanismen, die überhydrostatische Porenwasserdrücke erzeugen.
Unterkompaktion (Disequilibrium Compaction) stellt dabei einen der wichtigsten Prozesse dar: Durch die Kompaktion von Sedimentschichten vergrößert sich die Dichte und somit auch Sv. Demzufolge wirkt im Untergrund eine höhere Spannung, die zunächst ausschließlich durch das vorhandene Porenwasser aufgenommen wird. Dabei entsteht ein Porenwasserüberdruck, der im Zuge eines Kompaktionsprozesses abgebaut und zeitverzögert auf die Gesteinsmatrix übertragen wird. Wird das Abfließen des dadurch verdrängten Wassers durch eine Schicht mit einer niedrigen hydraulischen Durchlässigkeit, wie bspw. Tonsteine, blockiert, kann der Porenwasserüberdruck nicht abgebaut werden. Die Sedimentations- und Versenkunsgrate überschreiten also die Rate der Entwässerung.
Analog zu Disequilibrium Compaction können tektonische Kompressionen (tectonic compression) zu Porenwasserüberdrücken führen. Dabei ändern sich die horizontalen in situ Hauptspannungen
durch tektonische Prozesse, die auf einer geologischen Zeitskala innerhalb einer kurzen Zeitperiode stattfinden (Osborne & Swarbrick, 1997).
Weitere sekundäre Porenüberdruckmechanismen sind temperaturbedingt und beinhalten zum Beispiel Fluidexpansion, Kohlenwasserstoffgenese und -umwandlung sowie diagenetische Prozesse (Osborne & Swarbrick, 1997). Auch lateraler Drucktransfer kann zusätzliche Porenüberdrücke generieren (Yardley & Swarbrick, 2000).
Simander, Thomas: Geomechanische Post-Drill Analyse des Tiefengeothermieprojektes Kirchweidach: BSc, TU München, 2021
Osborne, M. J. & Swarbrick, R. E. (1997). Mechanisms for Generating Overpressure in Sedimentary Basins: A Reevaluation. AAPG Bulletin, 81 (6), 1023–1041.
Osborne, M. J.,Swarbrick, R. E. (1998). Mechanisms that generate abnormal pressures: an overview. In B. E. Law, G. F. Ulmishek & V. e. Slavin (Hrsg.), Abnormal pressures in hydrocarbon environments (S. 13–34).
Yardley, G. S. & Swarbrick, R. E. (2000). Lateral transfer: a source of additional overpres-sure? Marine and Petroleum Geology, 17 , 523–537.
Zoback, M. D. (2007). Reservoir geomechanics. Cambridge Cambridge Univ. Press. Zugriff auf http://www.loc.gov/catdir/enhancements/fy0808/2008295723-b.html
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