INHALT

Seite 1 IM FOKUS

3D-seismische Messkam-pagne in der Schorfheide

Seite 2 IN SITU LABOR

Groß SchönebeckVSP-Bohrlochmessungen

AUS DEN PROJEKTENPetrophysikalische Daten

für die Temperaturprognose

Neue Methode zur Interpretation

hydrochemischer Daten

Seite 3 IN KÜRZE

Personalia, Termine, Kurzmeldungen

NEWSletter 01/2017www.gfz-potsdam.de/icgr

M. Stiller, K. Bauer, C. Krawczyk

Auf einer Fläche von 8 km x 8 km wurde im Umfeld der Geothermieforschungsplatt-form Groß Schönebeck eine 3D-reflexions-seismische Messkampagne durchgeführt. Die gewonnenen Daten liefern ein detail-liertes Abbild der geologischen Strukturen bis in eine Tiefe von mehr als 5 Kilometern.

Vier je 22 Tonnen schwere Vibroseis-Fahrzeuge der Firma DMT GmbH und Co. KG Essen erzeugten an 1.830 verschie-denen Quellpositionen seismische Wel-len, die an 3.240 in der Fläche verteilten Empfangspositionen registriert wurden. Auf diese Weise konnte ein seismisches Datenvolumen gewonnen werden, des-sen horizontale Abtastung 25 m x 25 m beträgt. Zur vertikalen Abtastung der ge-messenen Spuren wurde ein Intervall von 2 ms (entsprechend tiefenabhängig 5 – 15 m) gewählt. Die durch die CDP-Methode (= Summierung gemäß gemeinsamer Reflexionspunkte) erzielte Untergrund-

überdeckung beträgt im Kernbereich des Messgebiets bis zu 60fach. Die Datenak-quisition war angesichts der winterlichen Witterungsverhältnisse und der großräu-migen Einschränkungen durch die Auswei-sung verschiedener, teils sensibler Schutz-gebiete eine logistische Herausforderung.Gegenwärtig findet die Auswertung der Daten am GFZ statt. Die Datenqualität ist als hervorragend zu bezeichnen. Nach dem ersten seismischen Prozessing ergibt sich ein durchgehend gutes Reflektor-Imaging, das eine konsistente Auswer-tung bis in die Zieltiefe von 4.000 – 4.300 m ermöglicht. Die nächsten Schritte sind die Verbesserung des seismischen Prozes-sings und eine detaillierte strukturgeologi-sche Interpretation der 3D-Seismik unter Einbeziehung der zeitgleich stattgefunde-nen VSP-Messungen in den am Standort existierenden zwei Forschungsbohrungen (siehe Seite 2). Die integrierten Ergebnis-se werden auf dem Geothermiekongress DGK 2017 in München vorgestellt. www.gfz-potsdam.de/3D-Schorfheide

IM FOKUS

3D-seismische Messkampagne in der Schorfheide

International Centre for Geothermal Research ICGR

Abbild des Schorfheider Untergrundes

B. Norden, M. Stiller

Aus vielen Hunderten von möglichen Schnitten durch

das prozessierte 3D-Datenvolumen sind in der Abbildung

exemplarisch zwei senkrecht zueinander stehende Ver-

tikalschnitte und ein Horizontalschnitt dargestellt. Die

darin sichtbaren Strukturen spiegeln die reflektierenden

Schichtgrenzen im Untergrund wieder. Im Rahmen der

seismischen Interpretation werden diese den geologischen

Formationen zugeordnet, auf Störungssysteme unter-

sucht und in ihrer räumlichen Struktur konsistent erfasst.

Mit dem Wissen können Rückschlüsse auf eine mögliche

Nutzung tiefer Erdwärmeressourcen des Norddeutschen

Beckens gezogen werden.

Eingezeichnet ist der Verlauf der beiden GFZ-Forschungs-

bohrungen E GrSk3/90 (orange) und Gt GrSk4/05 (grün).

(Abb.: B. Norden)

2 • NEWSletter 01/2017International Centre for Geothermal Research ICGR

S. Fuchs

Die Modellierung der Temperaturvertei-lung im Untergrund ist ein geeignetes Mit-tel für die Erkundung sowie zur Abschät-zung der Auswirkungen verschiedener Nutzungsszenarien auf den geologischen Untergrund. Gerade in Grenzregionen mit oft variierenden Interessenlagen ist eine Kenntnis des Temperaturfeldes wichtig, um Nutzungskonflikte zu vermeiden.

Welchen Einfluss hat die Berücksichtigung der räumlichen Änderung von thermischen Gesteinseigenschaften auf die Prognose der Temperaturverteilung im Untergrund? Im Rahmen des Projekts GEOPOWER fand zum ersten Mal eine Bewertung un-terschiedlicher Methoden zur Zuweisung von repräsentativen thermischen Eigen-schaften verschiedener unterirdischer Gesteinsschichten statt. Dabei wurde der Einfluss auf berechnete Temperaturen im Verhältnis zu bohrlochgestützten Tempera-turmessungen quantifiziert. Es zeigt sich, dass die Berücksichtigung der räumlichen Variabilität der thermischen Gesteinsei-

genschaften in geologischen Formationen zu einer erheblichen Reduktion (bis zu 80 %) der Prognoseunsicherheiten (< 3 °C bis in 4 Kilometer Tiefe), sowohl im Ver-gleich zur Anwendung einheitlicher Forma-tionswerte als auch zu dessen Bezug aus Literaturwerten führt. Die Untersuchungen wurden für das Deutsch-Dänische Grenz-gebiet durchgeführt. Im Ergebnis wurde ein 3D-Temperatur-Modell der Unter-grundstrukturen erstellt, um die Planung geothermischer Anlagen zu ermöglichen. Sven Fuchs, Niels Balling, Improving the temperature predic-

tions of subsurface thermal models by using high-quality input

data. Geothermics 64, Part 1+2.

DAS-VSP-Messung mit dem hybriden Bohrlochmesssys-tem des GFZ in der Bohrung E GrSk3/90. (Foto: GFZ)

AUS DER FORSCHUNG

Petrophysikalische Daten für die Temperaturprognose

VSP-Bohrlochmessungen J. Henninges

Im Rahmen der 3D-seismischen Messkampagne wurden auch VSP (Vertical Seismic Profiling)-Messun-gen durchgeführt. An 61 flächig um die beiden Forschungsbohrungen herum verteilten Quellpunkten reg-ten vier je 22 Tonnen schwere Vib-rationsfahrzeuge seismische Wellen an. Die Messdaten wurden mit dem neuartigen Verfahren der ortsverteil-ten akustischen Messungen (Distri-buted Acoustic Sensing, DAS) in den Bohrlöchern aufgezeichnet. Hierbei kam das hybride Bohrlochmesssys-tem des GFZ zum Einsatz, mit dem sowohl faseroptische Sensorik, als auch elektrische Bohrlochsonden parallel betrieben werden können. Die DAS-Methode hat Messungen unter den erhöhten Temperaturbe-dingungen von bis zu 150 °C in über 4 Kilometer Tiefe ermöglicht und zu einer deutlichen Zeit- und Kostener-sparnis gegenüber der Verwendung einer konventionellen Geophonket-te geführt. Anhand der Messdaten werden genaue Zeit-Tiefen- und Ge-schwindigkeitsprofile ermittelt, die in die Auswertung der 3D-seismischen Erkundung einbezogen werden kön-nen. Als weitere Schritte sind ein reflexionsseismisches 3D-VSP-Ima-ging mit einer höher aufgelösten Ab-bildung der Strukturelemente um die Bohrungen herum sowie die Integra-tion mit vorhandenen geologischen Standortinformationen geplant. www.gfz-potsdam.de/3D-Schorfheide

IN SITU LABOR Groß Schönebeck

M. Brehme, K. Bauer

Die chemischen Wechselwirkungen zwi-schen Gesteinen und Fluiden sind noch wenig verstandene Prozesse. Dabei liefern sie wichtige Informationen über die Ent-stehung und den Aufbau geothermischer Reservoire. Dies ist besonders wichtig für eine effektive Nutzung der Ressource.

Bei der Analyse von chemischen Wech-selwirkungen finden bisher bestimmte chemische Parameter keine Berücksich-tigung. Ein am GFZ entwickeltes neues Verfahren stellt nun alle Eingangspara-meter gleich und gewährleistet dadurch eine umfangreichere Interpretation. Das neue Verfahren beruht auf dem Prinzip der „selbst-organisierenden Karten“. Ein Lernalgorithmus findet im Datensatz vor-kommende Wassertypen basierend auf jeweils charakteristischen chemischen Si-gnaturen. Anschließend ist eine Darstel-lung der Wassertypen in Karten oder Pro-filen möglich. Bereits eine geringe Anzahl von Wasserproben aus heißen Quellen in geothermischen Gebieten ermöglicht Rückschlüsse auf geochemische Prozesse im Untergrund. In einer Studie wurden

zwei geothermische Reservoire in Indo-nesien miteinander verglichen. Ein Gebiet ist vulkanisch geprägt, das andere durch Störungszonen beeinflusst. Aus einer ge-meinsamen Datenbasis von Fluidanalysen ergaben sich drei verschiedene Wasserty-pen, die charakteristisch für die jeweilige Geologie sind. Das wichtigste Ergebnis ist das Verständnis des Aufbaus und der Flu-idwegsamkeiten im Untergrund für den jeweiligen Reservoirtyp. Darauf basierend kann das Fündigkeitsrisiko beim Abteufen von Bohrungen gesenkt werden. Brehme, M., Bauer, K., Nukman, M., Regenspurg, S. (2017):

Self-organizing maps in geothermal exploration–A new approach

for understanding geochemical processes and fluid evolution. -

Journal of Volcanology and Geothermal Research, 336, p. 19-32.

Neue Methode zur Interpretation hydrochemischer Daten

3D-Untergrundmodell (aus Kirsch et al., 2015) und Karte der Temperaturverteilung im Rhät-Sandstein,

blau 30° C, rot 140° C. (Abb.: S. Fuchs)

Ich bin ein Platzhalter

Wasserproben als Eingangsdaten für numerische und räumliche Analysen von geochemischen

Prozessen (nach Brehme et al. 2017)

3 • NEWSletter 01/2017International Centre for Geothermal Research ICGR

Willkommen

IMPRESSUM

Herausgeber: International Centre for Geothermal Research ICGR

am Helmholtz-Zentrum PotsdamDeutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Redaktion & Satz:Angela Spalek

Kontakt: redaktion-icgr@gfz-potsdam.de

Redaktionsschluss:20. Juni 2017

V.i.S.d.P.: Josef Zens

30. Juli - 4. August 2017Joint Scientific Assembly of IAG-IASPEI 2017, Kobe, Japan www.iag-iaspei-2017.jp

12. - 14. September 2017 Der Geothermiekongress 2017, Münchenwww.geothermie.de

4. - 6. Oktober 2017 Novel approaches for Geothermal Exploration, IMAGE Final Conference, Akureyri, Islandwww.image-fp7.eu

8. - 9. November 2017 Jahrestagung des Forschungsverbun-des Erneuerbare Energien: Innovatio-nen für die Energiewende, Berlinwww.fvee.de

Join us!

Hannes Hofmann, DESTRESS „Demonstration of soft stimula-tion treatments of geothermal reservoirs“ www.destress-h2020.eu

Marton Pal Farkas, PhD im Projekt DESTRESS „Numerical investigation of hydraulic stimulation and related induced seismicity in Pohang fractured geo-thermal reservoir“ www.destress-h2020.eu

Evgenia Martuganova, RissDom-A „Rissdominierte Erschließung eines tiefen geothermischen Reservoirs zur Stromerzeugung im Norddeut-schen Becken“ RissDom-A

Florian Schäfer, PhD im Projekt MikroGraviMoTiS„Continuous gravity measure-ments for monitoring a geother-mal field in North Iceland“MikroGraviMoTiS

Anna Jentsch, PhD im Projekt GeMex „Structural-geological impact on soil gas composition – Examples from two caldera complexes in the Trans-Mexican Volcanic Belt“ www.gemex-h2020.eu

Neue Ansätze in der geothermi-schen Exploration sedimentärer und vulkanischer Gebiete stehen im Mittelpunkt der Abschlusskonfe-renz des EU-Projektes IMAGE, die vom 4. - 6. Oktober 2017 in Akureyri, Island, stattfindet. Es werden Ergeb-nisse auf den Gebieten geophysikali-sche Erkundung, Reservoir- und Tem-peraturmodellierung, Geochemie und Strukturgeologie präsentiert. Exkursio-nen führen zu den Hochtemperaturfel-dern Krafla und Reykjanes. Mehr Infor-mationen unter www.image-fp7.eu.

IN KÜRZE

Mikrogravimetrie in Island

Am Kraftwerksstandort Theistareykir in Nord-Island

laufen die Vorbereitungen für die Installation von

5 Gravimetern, davon 3 supraleitende, auf Hochtou-

ren. Für den Monitoring-Zeitraum von ca. einem Jahr

werden zudem 14 seismische Stationen, GPS-Instru-

mente sowie Wetter- und Feuchtesensoren aufgebaut.

Die in Zusammenarbeit mit isländischen und franzö-

sischen Wissenschaftlern erhobenen Daten sollen bei

Inbetriebnahme des Kraftwerkes Ende 2017 zu einem

besseren Verständnis der Reservoirprozesse beitragen.

Geothermisches Feld und Kraftwerk Theistareykir in

Nord-Island. (Foto: K. Erbaş) MikroGraviMoTiS

Termine

Ausgewählte Publikation Bremer, K., Reinsch, T., Leen, G., Roth, B., Lochmann, S., Lewis, E. (2017): Pressure, temperature and refractive index determination of fluids using a single fibre optic point sensor. - Sensors and Actuators A - Physical, 256, p. 84-88. Link

Die Geochemie geothermischer Fluide ist Thema eines Joint EU cross-topic workshops, der vom 26. - 27. Oktober 2017 in Miskolc, Ungarn, stattfindet. Er wird gemein-sam organisiert vom ICGR, Simona Re-genspurg, und den Koordinatoren von sieben EU-Geothermie-Projekten, die aktuell im Rahmen von Horizon 2020 gefördert werden. Synergien zwischen den Projekten sollen herausgearbeitet und zukünftiger Forschungsbedarf defi-niert werden. Mehr Informationen Hier.

Methoden und Instrumente der experimentellen Geothermie ste-hen im Fokus der von der Internatio-nal Heat Flow Commission im Rahmen der IAG-IASPEI 2017 in Japan (30. Juli - 4. August 2017) veranstalte-ten Session, die gemeinsam von GFZ/ICGR, Andrea Förster, und Skoltech, Russland, geleitet wird. Mehr Informa-tionen Hier.