MATURITY

 

Einfluss der thermischen Reife auf die petrophysikalischen und gekoppelten hydro-mechanischen Eigenschaften geringdurchlässiger Tonsteine - Feld & Laborskala

Das Projekt MATURITY befasst sich mit der Erkundung und Bewertung der langfristigen Speichereigenschaften von Tonsteinformationen unterschiedlicher thermischer Reife , welche wesentlich die Gesteinsfestigkeit, Steifigkeit, Porosität, Quellverhalten und hydraulischen Eigenschaften beeinflusst. Neben der Tiefenlage und den regionalen Spannungsverhältnissen haben diese Eigenschaften Einfluss auf die Größe und Durchlässigkeit der Auflockerungszone rund um einen Einlagerungsstollen, die bautechnische Machbarkeit, und das Selbstabdichtungspotential. Im Rahmen diverser vergangener Forschungsarbeiten konnten grundsätzliche Aspekte der Abdichtungseigenschaften untersucht werden, allerdings nicht unter Berücksichtigung variierender diagenetischer Entwicklung, d.h. der geologischen Versenkungsgeschichte.

Die Zusammenhänge zwischen thermischem Reifegrad und Kompaktion sind prinzipiell bekannt, allerdings liegen bis heute keine systematischen wissenschaftlichen Untersuchungen an potentiellen Wirtsgesteinen in Europa vor, welche eine quantitative Übertragbarkeit auf einen anderen, thermisch mehr oder weniger reifen Standort erlauben. Diesbezügliche Untersuchungen scheitern insbesondere daran, dass Kerne mit unterschiedlichem Reifegrad aus tiefen und damit sehr kostspieligen Bohrungen gewonnen werden müssten. Im Untersuchungsgebiet der Hilsmulde südlich von Hannover lassen sich jedoch günstige Bedingungen vorfinden , da relevante Tonsteinformationen in geringer Tiefe und unterschiedlicher thermischer Reife vorliegen.

Experimentelle Untersuchungen

Das Projekt umfasst sowohl umfangreiche Tests auf dem Feldmaßstab als auch ein großangelegtes Testprogramm im Labor. Insgesamt werden acht, bis zu 99 Meter tiefe, Kernbohrungen in die Zielformation der Pliensbachzeitliche (191-183 Millionen Jahre) Tonsteine abgeteuft. Nach einem Loggingprogramm werden dann zunächst kurzzeitige hydraulische Messungen durchgeführt, welche dann nach dem Bohrlochausbau von Langzeitmessungen der hydraulischen Eigenschaften ergänzt werden. Auf der Laborskala werden eine Reihe von teilweise aufwendigen petrophysikalischen (LEK RWTH) als auch gekoppelte hydromechanische Tests (LIH RWTH) durchgeführt. Dabei werden unter anderem Porosität und Permeabilitiät, Sorptionsverhalten, effektive Steifigkeit und Festigkeit, poroelastische Eigenschaften sowie Quellverhalten der Tonsteine in Abhängigkeit der thermischen Reife ermittelt. Außerdem helfen stratigraphische Analysen mit mikro- und makropaläontologischen Untersuchungen die verschiedenen Bohrlöcher zu korrelieren (BGR).

Projekt Team:
Florian Amann
Mohammadreza Jalali
Lisa Winhausen
Raphael Burchartz
Ralf Littke (LEK)
Sebastian Grohmann (LEK)
Garri Gaus (LEK)
Jochen Erbacher (BGR)

Projektfinzierung und Projektpartner