Spannungsprofilierung in verbesserten geothermischen Systemen (SPINE)

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Bei diesem Projekt geht es um die Entwicklung eines neuen Werkzeugs und von Testprotokollen zur Durchführung von Spannungsprofilen in kristallinem Gestein für eine bessere Abschätzung der Stimulationseffizienz und der induzierten Seismizität im Zusammenhang mit der Herstellung von unterirdischen Wärmetauschern. Es ist in vier miteinander verbundenen Arbeitspaketen organisiert, die darauf abzielen, Instrumentierung und Testprotokolle im Labor, im intermediären Feldlabor und im geothermischen Projektmaßstab zu entwickeln: (1) Erprobung und Aufrüstung von Bohrlochinstrumenten bei relevanten geothermischen Temperaturen und Drücken, (2) Demonstration von Spannungsprofilen im Feldmaßstab in den hochgradig kontrollierten Umgebungen zweier großer unterirdischer Forschungslabors, SURF (USA) und BULG (Schweiz), (3) Erprobung von Protokollen im Labormaßstab in vollständig kontrollierten 3D-Spannungsregimen und (4) vorwärts und rückwärts gerichtete 3D-Spannungsanalysen unter Verwendung vollständig gekoppelter numerischer Thermo-Hydro-Mechanischer (THM) Modellierung, die auf verschiedenen Skalen durchgeführt werden.

In diesem Projekt wird sich das LIH Aachen darauf konzentrieren, die Stimulationsprotokolle im Dezimeter-Labormaßstab zu reproduzieren, sie auf alle Arten von Stressbedingungen anzuwenden und die Modelle mit induzierter Mikroseismizität zu koppeln. Die Stimulation wird mit Mini-SIMFIP-Sonden zur Flüssigkeitsinjektion in eine kubisch geklüftete Gesteinsprobe (0,3x0,3x0,45 m) unter echten triaxialen Belastungsbedingungen durchgeführt, die mit den in-situ-Belastungsbedingungen im Felslabor von Bedretto vergleichbar sind. Das Hauptergebnis dieses Projekts wird ein Benchmarking und eine Verbesserung des Spannungsinversionsalgorithmus für die 3D-Versetzungsdaten im Vergleich zu den echten dreiachsigen Testergebnissen mit vollständig kontrollierten Randbedingungen sein. Darüber hinaus wird ein einzigartiger Datensatz über Spannungsstörungen in gebrochenem kristallinem Gestein im Labormaßstab gesammelt und als direkter Input für die Entwicklung und weitere Validierung der numerischen Simulatoren verwendet.

Projekt Team:
Florian Amann
Mohammadreza Jalali
Max Kewel
Julian Osten
Leonie Soltek (RWTH Extern)

Projektfinzierung und Projektpartner