In der Geologie ist Riss eine alternative Bezeichnung für Störung (Fracture, Fault). In der Geothermie spielen Risse oder Klüfte eine entscheidende Rolle für die Wasserwegsamkeit eines Gesteinsvolumens. Die so genannte Kluftpermeabilität steht hierbei im Gegensatz zur Porenpermeabilitat.
Alleine das Vorhandensein von Klüften und Rissen reicht allerdings nicht aus, um eine Wasserdurchlässigkeit zu begründen, sie müssen eine ausreichende Öffnung (Rissweite) haben und untereinander verbunden sein.
Während eine Vielzahl kleiner Klüfte durch eine statistische Herangehensweise beschrieben wird, wobei sowohl die Häufigkeit, also sowohl der mittlere Abstand der Klüfte als auch deren Orientierungen (Kluftrose) eine Rolle spielen, werden größere Klüfte einzeln betrachtet. Bei den vielen kleinen Klüften spricht man dann auch von der Matrix-Klüftigkeit. Es ist zunächst völlig offen, ob Wasser vorwiegend durch einzelne Großklüfte oder vorwiegend durch die Matrix fließt. Beides ist zu beachten.
Zur Steigerung der Wasserwegsamkeit in einem Gesteinsvolumen können im Untergrund künstliche Risse erzeugt werden.
In der Regel geschieht dies durch Einpressen von Wasser. Um eine nachhaltige Wasserdurchlässigkeit zu begründen müssen diese Risse offen gehalten werden. Sind die Rissoberflächen rau und entstand bei deren hydraulischer Öffnung eine rissparallele Verschiebung (Scherung) der Gesteinsblöcke auf beiden Rissseiten, so wird sich der Riss bei Wegnahme des Drucks nicht wieder schließen (self propping). Alternativ kann ein Stützmaterial (proppant) wie Sand oder Keramikkügelchen eingebracht werden.
Bei der hydrothermalen Geothermie geht es oft darum Bohrungen an natürliche Risssysteme anzuschließen. Dazu werden die Bohrungen dann beispielsweise hydraulisch stimuliert. Durch Wasserdruck werden vorhandene Risse aufgeweitet oder auch reaktiviert. Dabei können ungewollt auch künstliche Risse entstehen.
Eine weitere Möglichkeit zum Bohrungsanschluss an natürliche Risse ist das Bohren von side tracks oder Lateralen. Dies gelingt insbesondere deshalb da die natürlichen Risse in größerer Tiefe in der Regel Vertikalrisse sind. Sie streichen meist in Richtung der größten Horizontalspannung, weshab die, horizontal oder zumindest schräg geführten, Bohrungen senkrecht dazu, also in Richtung der kleinsten Horizontalspannung auszurichten sind.
Bei der petrothermalen Geothermie (EGS) sind im Reservoir nicht genügend natürliche Risse vorhanden, um eine ausreichende Wassewegsamkeit zu begründen. Hier ist dann die Erzeugung künstlicher Risse durch 'hydraulic fracturing' nötig. Es ensteht so eine künstlicher unterirdischer Wärmetauscher.
In der Tiefengeothermie sind fractures bzw. Risse und Klüfte oft wesentlich für die Permeabilität, also für mögliches Fließen von Flüssigkeiten wie Thermalwasser verantwortlich. Dies gilt sowohl für einzelne Risse bis hin zu Störungszonen als auch für Risssysteme. Das Fließen in Rissen und Rissystemen wird umfangreich wissenschaftlich bearbeitet. Die Risse sind oft unterschiedlich rau, heterogen in Bezug auf die Apertur (Öffnungsweite), Parameter, die zudem druck- und temperaturabhängig sind.
zuletzt bearbeitet August 2024, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de
