Für die Gewinnung von Erdwärme sowie zur unterirdischen Speicherung von Energie in Form von Wärme, Druckluft oder Gas ist eine sehr gute hydraulische Durchlässigkeit der Reservoirgesteine eine Grundvoraussetzung. So entscheiden bei Sandsteinen die Struktur und Verteilung von Sandkörnern und Poren darüber, ob eine Formation technisch und wirtschaftlich effizient genutzt werden kann. Mit virtuellen Bohrkernen lassen sich die Eigenschaften potenzieller Reservoire ohne kostspielige Feldversuche und aufwändige Laboranalysen untersuchen. Ein Team um Maria Wetzel vom Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam (GFZ) hat einen neuen Ansatz zur „Herstellung“ solcher Bohrkerne für drei Arten typischer Reservoirsandsteine entwickelt. Er ahmt den natürlichen Prozess der Entstehung nach. Dabei können erstmals vielfältige natürliche Kornformen abgebildet werden, was zu einem wesentlich realistischeren Modell führt. Die Arbeit war Titelgeschichte des Fachmagazins Minerals.
Vorteile der digitalen Gesteinsphysik
Die digitale Gesteinsphysik entwickelt sich zu einem wichtigen Werkzeug, um die Verfügbarkeit von Georessourcen zu bewerten und den geologischen Untergrund nachhaltig und umweltfreundlich zu nutzen. Auf Basis von Computer-Tomographie-Aufnahmen werden virtuelle Bohrkerne erstellt, mit deren Hilfe die Entwicklung der mechanischen und hydraulischen Eigenschaften von Gesteinen berechnet und dann auf das gesamte Reservoir hochskaliert werden kann. Sie hängt vom Zusammenspiel zwischen Korn- und Porenraum und den durchströmenden Fluiden ab. Wenn zum Beispiel Minerale den Porenraum zusetzen, verringert das die Strömungsgeschwindigkeit von Gas oder Wasser. Letztlich bestimmt die Durchlässigkeit des Gesteins, wie effizient und wirtschaftlich ein Reservoir genutzt werden kann, zum Beispiel um Erdwärme zu gewinnen oder Wärme, Druckluft oder Gas zu speichern.
In den letzten Jahren haben Fortschritte bei den bildgebenden Verfahren und die weiter gestiegene Rechenleistung die Simulation verschiedenster physikalischer Prozesse ermöglicht, basierend auf hochaufgelösten digitalen 3D-Abbildungen des Porenraums von Gesteinen mit mehreren Millionen Elementen. Die Qualität der Vorhersagen hängt jedoch entscheidend von der Qualität der genutzten Modelle ab.
Neuer Ansatz für die Modellierung von Sandstein
Maria Wetzel und ihre Kollegen Thomas Kempka und Michael Kühn, alle vom GFZ und der Universität Potsdam, haben nun einen neuen Ansatz vorgestellt, mit dem sie typische Referenzgesteine in digitalen Modellen präziser und naturgetreuer als bisher nachbilden können. Hierbei handelt es sich um drei Sandsteine mit, die zum Beispiel im Norddeutschen Becken vorkommen: Fontainebleau, Berea und Bentheim. Mehr erfahren….
