Ziel des Verbundprojekts Trigger ist es, die möglichen langfristigen Auswirkungen, welche bei einer Erhöhung der Spreizung zwischen Förder- und Injektionstemperatur bei Betrieb eines Geothermiekraftwerks auftreten könnten, zu untersuchen. Dabei sollen auf der Probenskala die Effekte von Temperaturänderungen von mindestens 100 K auf die Rissbildung und die Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen (Lösung / Ausfällung) und damit auf die gesteinsmechanischen Eigenschaften, sowie Porosität und Permeabilität untersucht werden. Dadurch sollen Auswirkungen auf den nachhaltigen Betrieb von Geothermieanlagen bei einer Steigerung der Wärmeproduktion bei gleichen Fluidförderraten betrachtet werden.

Steckbrief

Wesentliche Forschungsschwerpunkte

Im Projekt sollen Auswirkungen auf den nachhaltigen Betrieb von Geothermieanlagen bei einer Steigerung der Wärmeproduktion bei gleichen Fluidförderraten betrachtet werden. Eine Erhöhung der Temperaturspreizung würde mit einer deutlichen Verbesserung der Wirtschaftlichkeit eines Geothermieprojekts einhergehen. Das Projekt zielt zum einen auf die Vohersagbarkeit des Effekts der thermo-mechanischen und thermo-chemischen Prozesse auf das lokale Reservoirverhalten (z.B. Produktivität) im unmittelbaren Bohrlochumfeld ab. Zum anderen sollen Prognosen über die zu erwartenden Änderungen der effektiven Spannungen in geothermischen Reservoiren, die mit Änderungen der Porosität und Permeabilität aufgrund von Rissbildung und Auflösung/Ausfällung zusammenhängen, erzielt werden.

Kooperationspartner und Teilvorhaben

Johannes Gutenberg-Universität Mainz - FB 09 Chemie, Pharmazie und Geowissenschaften - Institut für Geowissenschaften. Teilvorhaben: Experimentelle Charakterisierung & numerische Modellierung von thermisch induzierter Bruchbildung und Fluid-Gestein Interaktionen. Das Teilvorhaben 'Experimentelle Charakterisierung und numerische Modellierung von thermisch induzierter Bruchbildung und Fluid-Gestein Interaktionen' (emotif) beschäftigt sich mit dem Einfluss der thermischen Stimulation auf die Porosität und Permeabilität von Bohrkernen und wird durch mikroanalytische Messungen und eine Untersuchung verschiedener Gesteinsparameter bestimmt. Akustische Emissionen überwachen die Experimente und liefern Bruchorte, Muster und Magnitude. Numerische Modellierung von Fluid-Gestein-Reaktionen verbinden die experimentell gewonnen Ergebnisse.

ITB - Institut für Innovation, Transfer und Beratung gemeinnützige GmbH - Institut für Geothermische Ressourcenmanagement. Teilvorhaben: Numerische Simulation thermisch induzierter Rissbildung. Ziele des Teilprojekts sind die numerische Simulation thermisch induzierter Rissentwicklung mit Hilfe eines Diskreten Elemente Ansatzes sowie Messungen dafür benötigter thermischer Materialparameter. Für die Simulationen soll ein bestehendes Softwarepaket so erweitert werden, dass die relevanten thermo-mechanischen Prozesse möglichst korrekt abgebildet werden. Damit sollen kombinierte Durchströmungs- / Deformationsexperimente simuliert werden. Der Simulationsworkflow soll durch den Vergleich von Labor- und Simulationsergebnissen validiert und kalibriert werden. Eine über den experimentell zugänglichen Bereich hinausgehende Parameterstudie soll Daten zu den systematischen Zusammenhängen zwischen thermischer Belastung, Rissentwicklung und Veränderungen der mechanischen und hydraulischen Materialeigenschaften liefern. Auf Basis dieser Daten soll ein mathematisches 'thermal damage' Modell entwickelt werden, das als Ausgangspunkt für ein 'Upscaling' der Beschreibung der relevanten thermo-mechanisch-hydraulischen Prozesse auf die Reservoirskala dienen kann. Zweites Ziel des Teilprojekts sind u.a. Messungen der relevanten thermischen Eigenschaften an Proben typischer Reservoirgesteine des ORG. Die Ergebnisse, insbesondere auch der essentielle thermische Ausdehnungskoeffizient, fließen in die Simulationen ein.

Ruhr-Universität-Bochum - Fakultät für Geowissenschaften - Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik - Geophysik. Teilvorhaben: Experimentelle Untersuchung durch Fluidtemperaturvariationen bedingter Rissbildung und induzierter Lösungsfällungsprozesse (TRIEL). Im Teilvorhaben TRIEL sollen die durch Unterschiede in den Temperaturen des durchströmten Gesteins und des strömenden Fluids verursachten Prozesse in zwei Typen von Laborexperimenten untersucht und ihre Bedeutung für die Betriebsparameter geothermischer Tiefenprojekte herausgearbeitet werden. Dabei sollen die Effekte von Temperaturänderungen von mindestens 100 K auf die Rissbildung und die Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen (Lösung / Ausfällung) durch kontinuierliches Beobachten gesteinsmechanischer Eigenschaften bei für petrothermale Geothermieprojekte repräsentativen Bedingungen erfasst werden. Die Untersuchungen sollen an Proben von Gesteinen erfolgen, die als prototypisch für den Untergrund im Oberrheingraben angesehen werden. Die hydraulischen Langzeitexperimente, die bis zu einem Monat andauern, sind wichtig, um den Einfluss physiko-chemischer Alteration auf die Entwicklung der hydraulischen Eigenschaften herausarbeiten zu können. Die Deformationsexperimente erweitern die betrachteten Interaktionen um Trennflächenstabilität und seismische Aktivität. Die Ergebnisse der Experimente sollen wichtige Eingangsparameter für die Modellierung der Nutzung eines geothermischen Reservoirs liefern.

MaP - Microstructure and Pores GmbH. Teilvorhaben: Räumlich aufgelöste Analyse der faziesabhängigen Veränderung der effektiven Porosität mittels Flüssigmetallinjektion. Im Teilvorhaben TRIGGER-RAPOMI werden Fragestellungen bearbeitet, die sich mit der ortsaufgelösten Porenraumkonnektivität unter Berücksichtigung der Gesteinsfazies auf der Mikroskala beschäftigen. Gleichzeitig wird ein grundlegendes Verständnis der mikroskaligen Mechanismen angestrebt, die induzierte Rissbildungen begünstigen oder verhindern. Es werden Messungen des effektiven Porenraums vor und nach der thermischen Stimulation mittels Flüssigmetallinjektion durchgeführt und die gewonnenen Erkenntnisse in die Beschreibung der mikrostrukturellen Entwicklung infolge der Stimulation integriert. Zudem wird ein Upscaling-Ansatz entwickelt.

Weblinks

www.enargus.de/search/

zuletzt bearbeitet Dezember 2024, Änderungs- oder Ergänzungswünsche bitte an info@geothermie.de