Kurzname: ProSalz
Projekt: ProSalz: Prozessverständnis, Skalierbarkeit und Übertragbarkeit von reaktivem Mehrphasentransport in Salzlagerstätten
Laufzeit: 01.07.2017 bis 30.06.2020
Koordination:

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Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ), Anorganische Isotopengeochemie
Telegrafenberg
14473 Potsdam

Projektpartner:
Programm: Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)
Themenschwerpunkt: Unterirdische Geosysteme
Ziele:

Aufgrund ihrer hohen Abdichtungswirkung dienen Salzlagerstätten bevorzugt als Speichermedium für verschiedene Fluide. Hierzu werden künstliche Kavernenhohlräume geschaffen, die zur Untergrundspeicherung von Erdöl oder Erdgas nutzbar sind, um Bedarfsspitzen auszugleichen und eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten. Damit die langfristige Integrität solcher Kavernen sichergestellt werden kann, ist eine umfangreiche Überwachung der Speicher sowohl während der Betriebs- als auch der Nachbetriebsphase erforderlich. Im Untergrund zirkulierende wässrige Fluide bergen aufgrund ihrer lösenden Wirkung ein hohes Gefahrenpotential für die Integrität von Kavernenspeichern. Gleiches gilt für das natürliche Vorkommen von Fluiden im aktiven Kalisalzbergbau. In beiden Fällen können eindringende Fluide eine Auflockerung des Gesteinsverbandes verursachen, die zur Subsidenz mit erheblichem Schadenspotential für Bergwerksgebäude und oberirdische Schutzgüter führen kann.

Das Verbundprojekt ProSalz befasst sich mit offenen Fragen zur zeitlichen und räumlichen Entwicklung der Fluidmigration zwischen Kavernenhohlraum und Salzgestein, die mit Hilfe geochemischer und geophysikalischer Methoden sowie experimentellen Simulationen auf verschiedenen Skalen beantwortet werden sollen. Da Speicherkavernen für direkte Untersuchungen nicht zugänglich sind, ist geplant, großskalige Untersuchungen in einem aktiven Salzbergwerk durchzuführen. In einem Bergwerksstollen sollen dabei etwa 100 Meter lange Messprofile erstellt werden, welche die Übergangszone zwischen Salzgestein und einem natürlich entstandenen Kavernenhohlraum abdecken. Weiterhin ist beabsichtigt, in einem Salzpfeiler des Bergwerks einen künstlichen Hohlraum zu schaffen, um kavernentypische Prozesse in situ zu simulieren und die Dimensionen von Fluidmigration beobachten zu können. Vergleichbare Experimente sind auch im Labormaßstab mit Autoklaven geplant. Dabei soll auch der Einfluss variierender Prozessparameter wie Salzmineralogie, Feuchtegehalt, Gaszusammensetzung sowie Temperatur- und Druckgradienten ermittelt und durch gas-, isotopen- und gesteinsgeochemische sowie petrologische Untersuchungen ergänzt werden. Die vergleichenden, skalenübergreifenden Untersuchungen - von in situ Zuständen bis hin zu mikroskopischen Maßstäben - werden für numerische Simulationen eingesetzt, wobei Modelle erarbeitet werden sollen mit denen die Übertragbarkeit auf verschiedenste natürliche und technische Situationen realisiert werden soll.

ProSalz gliedert sich in drei Teilprojekte. Im Rahmen des ersten Teilprojekts werden die Salzgesteine in einem Bergwerksstollen strukturell erfasst und beprobt sowie Gas- und Isotopenzusammensetzungen bestimmt. Weiterhin wird ein Hohlraum in einem Salzpfeiler hergestellt, in dem die Gegebenheiten technischer Kavernen simuliert und die Fluidausbreitung detektiert werden können. Das zweite Teilprojekt umfasst zu den Feldversuchen komplementäre Autoklavenexperimente im Labormaßstab. Außerdem sind petrographische Untersuchungen und Fluideinschlussanalysen vorgesehen. Im dritten Teilprojekt sollen Reaktionsmodule für die numerische Simulation potentieller Kavernenspeicher und natürlicher Kavernensysteme entwickelt werden. Zur Kalibrierung dienen die Daten der Feld- und Laborexperimente.

Im Ergebnis soll ProSalz dazu beitragen, dass Prozessverständnis des Mehrphasensystems Salz-Gas-Wasser im Übergangsbereich von Kavernenhohlraum zum Salzgestein zu verbessern und so einen Beitrag zur Sicherung und Prognostizierbarkeit der langfristigen Integrität von natürlichen und technischen Salzkavernen zu leisten.