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SECURE

erstellt von huenken zuletzt verändert: 08.08.2017 08:14

Projekt:

SECURE: Nachhaltige und umweltfreundliche Verwendung und Erhaltung von Untergrund Reservoiren

Laufzeit:

01.07.2017 bis 30.06.2020

Koordination:

Dr. Dominik Soyk

DGMK Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle e. V.
Überseering 40
22297 Hamburg

Projektpartner:

Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Sektion Erdbeben- und Vulkanphysik

Universität Mainz, Institut für Geowissenschaften (Geophysik)

Ludwig-Maximilians-Universität München, Department für Geo- und Umweltwissenschaften (Geophysik)

Universität Potsdam, Institut für Mathematik (Angewandte Mathematik)

Programm:

Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)

Themenschwerpunkt:

Unterirdische Geosysteme

Ziele:

Für eine sichere und nachhaltige Nutzung unterirdischer Geosysteme muss die Integrität von Reservoir- und Barrieregesteinen langfristig gewährleistet sein. Eine besondere Rolle spielen dabei Prozesse, welche durch Rissbildung und Risswachstum zu einer Schwächung des Gesteins führen können. Diese Schwächung kann z. B. durch Diffusions- und Transportprozesse infolge wechselnder Druck- und Spannungsbedingungen hervorgerufen werden. Dabei ist die Rissbildung und Rissausbreitung im Untergrund mit seismischen Ereignissen verbunden. Diese Mikrobeben sind zumeist nur mit entsprechend sensitiver Messtechnik registrierbar, die Seismizität kann allerdings auch spürbare Größenordnungen erreichen oder sogar zu Schädigungen an Bauwerken und Infrastruktur führen. In konventionellen Kohlenwasserstofflagerstätten wird häufig nach einem längeren Produktionszeitraum eine erhöhte seismische Aktivität festgestellt, die auf Kompaktionsprozesse des Reservoirgesteins und die Aktivierung von Bruchzonen zurückzuführen ist. Bei der hydraulischen Stimulierung unkonventioneller Kohlenwasserstofflagerstätten oder geothermischer Reservoire werden seismische Ereignisse aufgezeichnet, die je nach Belastungszyklus und Gesteinstyp stark variieren können. Auch in Gasspeichern führen Belastung und Rissbildung zu erhöhter Seismizität, welche Prozesse anzeigt, die sich ungünstig auf die Speicherstabilität auswirken.

Im Rahmen des Verbundprojekts SECURE sollen skalenübergreifende Werkzeuge zur Prognose und Charakterisierung hydromechanischer Prozesse bei der Nutzung unterirdischer Reservoirsysteme entwickelt werden. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich dabei auf Rissbildung und Risswachstum in Reservoiren und Deckgesteinen, welche als mikroseismische Ereignisse detektiert werden können. Hierzu sollen Modelle konzipiert werden, die erstmals bruchmechanische Prinzipien mit probabilistischen Seismizitätsmodellen kombinieren. Das Verbundprojekt gliedert sich in drei Arbeitspakete. Im Mittelpunkt des ersten Arbeitspakets steht das Monitoring. Dabei soll geprüft werden, wie schwache Mikroseismizität bestmöglich detektiert und charakterisiert werden kann. Ein Schwerpunkt der Arbeiten liegt in der Entwicklung einheitlicher Standards zur Beschreibung von Magnituden und Herdparametern. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Entwicklung fluidmechanischer Reservoirmodelle anhand von vier Fallstudien. Hierfür werden von den Industriepartnern Daten aus konventionellen Erdgasfeldern, aus Experimenten zur hydraulischen Stimulierung, aus Gasspeichern und aus geothermischen Aquifersystemen bereitgestellt. Ziel ist es, Druck- und Spannungsfelder als Funktion der Produktions- und Feldparameter zu bestimmen. Im dritten Arbeitspaket sollen auf Basis von Spannungssimulationen Seismizitätsmodelle entwickelt werden, welche zur Kalibrierung der fluidmechanischen Reservoirmodelle dienen. Es ist geplant, eine Software-Toolbox zu erstellen, die eine Kalibrierung von Reservoirmodellen für beliebige Anwendungen erlaubt, insbesondere der untersuchten Fallstudien. Mit den im Rahmen von SECURE entwickelten Werkzeugen soll eine genauere Prognose des zukünftigen Reservoirverhaltens und der zu erwartenden induzierten Seismizität möglich sein. Neben einem verbesserten Prozessverständnis der Stabilität und Integrität von Reservoirsystemen dienen die Ergebnisse auch der Abschätzung möglicher Umweltgefahren und der Weiterentwicklung von Richtlinien zur nachhaltigen Nutzung des Untergrundes.