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erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:37 — abgelaufen

Für eine sichere unterirdische Speicherung von Kohlendioxid müssen potenzielle Lagerstätten bis ins Detail charakterisiert werden. Zahlreiche Tests zur Bestimmung ihrer geologischen Eigenschaften sind hierfür vonnöten. Ein Ziel des Projekts PROTECT ist es, die dabei gewonnenen seismischen Daten besser auszuwerten und zu verknüpfen.

Die australische Versuchsanlage während ihres Aufbaus. (Bild: CO2CRC)Um einen Wiederaustritt des Treibhausgases Kohlendioxid aus künftigen Lagerstätten ausschließen zu können, müssen potenzielle Speicher und mögliche Austrittswege genauestens untersucht werden. Zudem bedarf es exakter Simulationen, wie sich der durch eine Verpressung von CO₂ verursachte Druck auf Störungen, Brüche oder Bohrungen in einem Speichergebiet auswirken könnte. Im Gespräch mit planeterde erklärt Projektleiterin Professor Charlotte Krawczyk vom Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik in Hannover, wie das GEOTECHNOLOGIEN-Projekt PROTECT zum Fortschritt in diesen Fragestellungen beitragen will.

planeterde: Frau Professor Krawczyk, bitte beschreiben Sie doch zunächst einmal, womit sich Ihr Projekt genau beschäftigt, welche Ziele wollen Sie in der dreijährigen Förderzeit erreichen?

Krawczyk: Die Abkürzung für das Projekt PROTECT sagt schon viel über unsere Zielsetzung aus: „PRediction Of deformation To Ensure Carbon Traps“ bedeutet, dass wir bei einer Speicherung von CO₂ auf die sichere Vorgehensweise und Verträglichkeit für den Untergrund achten und diesen überwachbar machen möchten. Um das zu erreichen, möchten wir vor Beginn einer Speicherung die Bereiche im Untergrund kennzeichnen, die durch die Speicherung von CO₂ möglicherweise einer besonderen Beanspruchung oder Deformation unterliegen können, sodass diese später zielgerichtet überwacht werden können. Deshalb entwickeln wir mit verschiedenen Methoden der Seismik und Geomechanik einen Mess- und Überwachungsablauf, der es ermöglicht, diese Bereiche aus seismischen Daten und Modellierungen vorherzusagen, die einem möglichen Risiko ausgesetzt sind – das heißt, wir untersuchen, ob Wegsamkeiten für CO₂ in den mächtigen Gesteinsschichten über einem Reservoir vorhanden sind. Wichtig ist hierbei, dass wir zunächst im großen seismischen Maßstab gucken und später bis zum Meter-Maßstab ins Detail gehen.

planeterde: Nach welchen Merkmalen charakterisieren Sie ein Speicher-Reservoir? Wie lässt sich das Leckagepotenzial eines Speicherstandortes zuverlässig vorhersagen?

Krawczyk: Wir schauen uns zum einen den räumlichen Verlauf von Horizonten im Untergrund an und charakterisieren die sie versetzenden Störungsflächen. Dies zeigt an, mit welchen Bewegungsrichtungen sich das Gefüge im Untergrund gebildet hat und zukünftig weiter entwickeln könnte. Dies ist sozusagen eine geometrische Bestandsaufnahme, die durch rückwärts und vorwärts gerichtete Modellierungen erlaubt, Vorhersagen über Spannungsverteilung und deren Wirkung auf Störungen im Untergrund zu machen. Zum anderen kommen bei der Charakterisierung physikalische Parameter wie seismische Geschwindigkeiten, Dichte und Dämpfung zum Einsatz, die in den seismo-mechanischen Modellierungen die numerische Beschreibung des Untersuchungsraumes liefern. Mit unserem Ansatz soll die Vorhersage von Bereichen mit dem Potenzial zur Bildung von Wegsamkeiten zwischen Erdoberfläche und Reservoir erzielt werden. Diese orientiert sich an den bisherigen Bewegungen im Untergrund und berücksichtigt gleichzeitig eine zusätzliche Deformation durch die Einbringung von CO₂. So können verschiedene Szenarien entworfen und Schwellwerte für zu speichernde CO₂-Mengen abgeschätzt werden.

planeterde: Woher erhalten Sie die nötigen Daten, um solch detaillierte Untersuchungen vorzunehmen?

Krawczyk: Unsere methodischen Entwicklungsarbeiten werden an einer Fallstudie im Otway Becken im Südosten von Australien durchgeführt. Hier gibt es gut geeignete Datensätze, die uns freundlicherweise vom CO₂CRC-Konsortium zur Verfügung gestellt werden. Zurzeit interpretieren wir die reflexionsseismischen 3D-Daten und werden zu Jahresende die ersten Deformationskarten erstellen. Außerdem finden besondere Datenbearbeitungsschritte sowie geomechanische und numerische Modellierungen statt, die kleine Störzonen in den gemessenen Daten besser sichtbar machen sollen.

Schematische Darstellung der Bohrkampagne im Otway Becken. (Grafik: CO₂CRC)

Schematische Darstellung der Bohrkampagne im Otway Becken. (Grafik: CO₂CRC)

 

planeterde: Wie gestaltet sich die Kommunikation mit Australien? Werden Ihre (Zwischen-)Ergebnisse dort bei der Messkampagne bereits berücksichtigt?

Krawczyk: Wir sind in engem Kontakt mit den Kolleginnen und Kollegen in Australien. Das Forschungsinteresse geht von beiden Seiten aus, da sich unsere Arbeiten sehr gut ergänzen. Auf Kolloquien stellen wir unsere Ergebnisse zur Diskussion, sodass diese in die zukünftigen Arbeiten einfließen. Ebenso koppeln wir die neuen Ergebnisse der Partner in unsere Arbeiten zurück. Dazu werden seismische Daten, Bohrlochdaten, Geologie, geodätische Daten und petrophysikalische Parameter ausgetauscht.

planeterde: Stützt sich Ihre Arbeit „nur“ auf die Daten aus Australien oder werden Sie auch eigene Feldversuche durchführen?

Krawczyk: In der Tat möchten wir im zweiten Teil des Projektes die gemachten Vorhersagen mit eigenen hochauflösenden Messungen im Feld überprüfen. Daraus soll abgeleitet werden, wie gut unsere Vorhersagen sind, wo gegebenenfalls noch methodische Arbeiten ergänzt werden müssen und wie man eine zukünftige Überwachung an diese Ergebnisse anpassen kann. Unser Verbund ist in vier Teilprojekte gegliedert. Neben den Antragstellern sind zwei Doktorandinnen und zwei erfahrene Wissenschaftler im Team, die die Arbeiten gut voranbringen.

planeterde: Inwieweit werden Ihre Erkenntnisse die Untersuchung künftiger potenzieller Lagerstätten erleichtern?

Krawczyk: Unseren Arbeitsablauf der „subseismischen Deformationsvorhersage“ testen wir im Rahmen von PROTECT speziell an den Daten aus dem Otway Becken. Hier sind viele Informationen vorhanden und die Datenqualität ist sehr gut. Es werden aber dadurch auch grundlegende methodische Ergebnisse erzielt, die in Publikationen einfließen und auf andere Reservoire und Fragestellungen übertragbar sind.

Außerdem hoffen wir, mit unseren Arbeiten ein Stück der Lücke zu schließen, die immer zwischen direktem Anfassen der Geologie an der Oberfläche und in Bohrungen auf der einen Seite sowie dem abgebildeten seismischen Volumen auf der anderen Seite besteht. Insofern werden sich bei erfolgreicher Erarbeitung des „Workflows zur sub-seismischen Deformationsvorhersage“ für viele Arten von Reservoiren weiter reichende Aussagen ableiten lassen. Diese können zu Spannungen im Untergrund, zum sicheren Umgang mit möglichen Wegsamkeiten sowie deren Überwachung oder umgekehrt zum Beispiel auch zur Nutzung von Wegsamkeiten innerhalb eines Reservoirs von Bedeutung sein.

planeterde: Frau Professor Krawczyk, vielen Dank für dieses Gespräch.


PROTECT ist Teil des GEOTECHNOLOGIEN-Kernbereichs „Technologien für eine sichere und dauerhafte Speicherung des Treibhausgases CO₂ III“. Kurzbeschreibungen der weiteren Projekte dieses Forschungsschwerpunkts finden Sie hier.

RD, iserundschmidt 09/2012