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Spannungsbarriere

Der Spannungstensor, der das in situ Spannungsfeld an jedem Punkt im Untergrund beschreibt ist mit maßgeblich für die Neuentstehen von Rissen und die Aufweitung und Ausbreitung von Rissen. Dies gilt sowohl für natürliche Vorgänge der Tektonik als auch für künstliche Vorgänge im Rahmen von Stimulationsmaßnahmen.

Drastische Änderungen des Spannungstensors infolge unterschiedlicher petrophysikalischer Parameter benachbarter Gesteinsschichten können ein Wachstum eines Risses in eine Nachbarschicht sicher verhindern. Diese Schicht stellt demnach eine spannungsbedingte Barriere für die Rissausbreitung dar (Spannungsbarriere).

Zu unterscheiden ist die Spannungsbarriere von einer Permeabilitätsbarriere an der ein Fluideinströmen in die Nachbarschicht unterbunden wird. Auch Permeabilitätsbarrieren begrenzen die Rissausbreitung, aber auch Gesteinsschichten mit besonders hoher Durchlässigkeit stellen Barrieren für eine Rissausbreitung dar, da sich dort der notwendige Porendruck nicht mehr aufbauen kann (Leakage).

Bedeutung in der Geothermie

Spannungsbarrieren, insbesondere zum Hangenden hin, haben in der Geothermie eine große Bedeutung. Sie begrenzen das Reservoirwachstum während der Produktionsphase einer Anlage nach oben.

Eine besondere Bedeutung haben sie bei Maßnahmen der hydraulischen Stimulation.

Literatur

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