INHALT

Seite 1 IM FOKUS

Nachhaltigkeitsexperiment

Seite 2 IN SITU LABOR

Groß SchönebeckKomponenten auf

dem Prüfstand

AUS DEN PROJEKTENModellierte Temperatur-

Tiefen-Profile

Monitoring bei der CO2-Speicherung

Seite 3 IN KÜRZE

Kurzmeldungen, Termine und Weiteres

NEWSletter 02/2013www.gfz-potsdam.de/icgr

Von E. Huenges Mit den Experimenten am For-schungsstandort Groß Schönebeck wurden neue Erkenntnisse gewonnen, die wichtig für zukünftige Projekte zur geothermischen Nutzung des Nord-deutschen Beckens sind.

Von verschiedenen Konzepten zur Prü-fung der Nachhaltigkeit des Thermal-wasserkreislaufs im Reservoir wurde für den Standort eine Durchströmung durch die Gesteinsmatrix, d.h. durch den natürlichen Porenraum der Reser-voirgesteine gewählt. Frühere kurzzei-tige Pulstests hatten hierbei Hinweise auf günstige, durch natürliche und hydraulische Stimulation geschaffene Wegsamkeiten geliefert. Daher wurde ein Thermalwasserkreislauf zwischen den Bohrungen aufgebaut, indem For-mationswasser gefördert und wieder reinjiziert wurde. Das Konzept der Durchströmung schließt auch stimu-lierte Bereiche im Nahfeld der Bohrun-gen mit ein. Jedoch ergaben sich aus

den Langzeitpumptests zunehmend schlechtere hydraulische Bedingun-gen, die auf mögliche Barrieren zwi-schen beiden Bohrungen hinweisen. Zusätzlich zu einer Abrasion und Se-dimentation von Beschichtungsma-terial der Verrohrung treten Ausfäl-lungen aus dem Thermalwasser im Bohrlochtiefsten und vermutlich auch im Bohrlochnahbereich auf. Möglicher-weise haben sich die hydraulischen Ei-genschaften des Risssystems und des Reservoirs mit der Zeit verändert. Wie die einzelnen Prozesse in Bezug auf ihre Ursache und ihren Beitrag zum Rückgang der Produktivität zu wich-ten sind, wird vertiefend untersucht. Es werden jetzt neue Konzepte heran-gezogen und alternative verlässliche Erschließungsstrategien entwickelt. Ein Ansatz ist in Anlehnung an das Hot Dry Rock-Verfahren die Erzeugung ei-nes Rissnetzwerkes zwischen beiden Bohrungen mit Einbeziehung des An-schlusses an permeable Störungszo-nen.

IM FOKUS

Nachhaltigkeitsexperiment

Internationales Geothermiezentrum ICGR

Großes hydrothermales Po-tential in Berlin

Im direkten Berliner Umland und im Stadtgebiet gibt es 8 Tiefbohrungen, die das einzige gesicherte Wissen zur Geologie bis 4 km Tiefe liefern. Mehre-re Gesteinsformationen im Untergrund enthalten Porenwasser und sind prin-zipiell für eine hydrothermale Nutzung geeignet. Es wurden aus den geologi-schen Informationen Potentialkarten entwickelt mit Aussagen zur Tiefenla-ge der Schichten und deren Mächtig-keit. Weitere relevante Parameter wie Temperatur, Gesteinsporosität und re-levante Zustandsgleichungen wurden statistisch aus vorhandenen Bohrloch-messungen abgeleitet.

Die Abbildung zeigt das hydrothermale Wärmepotential des mittleren Buntsandsteins (ca. 60-70°C) nach Modell-rechnungen. Die Farbskala kodiert die Energiedichten der im Porenwasser enthaltenen Wärme in Gigajoule pro Quadratmeter projezierte Oberfläche. Abb.: O. Kastner (GFZ)

2 • NEWSletter 02/2013Internationales Geothermiezentrum ICGR

Von S. Fuchs, A. Förster In Kooperation mit der Universität Potsdam wurde im Rahmen der Dis-sertation von Sven Fuchs eine Me-thode entwickelt, die es erlaubt die Gesteinswärmeleitfähigkeit aus pet-rophysikalischen Bohrlochmessungen abzuleiten. Unter Kenntnis des Wär-mestroms aus dem Erdinnern ist so die Berechnung von Temperaturpro-filen mit einer sehr geringen Abwei-chung (< 5 %) zu realen Bohrloch-temperaturen möglich.

Die Dissertation mit dem Titel „Well-Log Based Determination of Rock Ther-mal Conductivity in the North German Basin“ untersucht die Wärmeleitfähig-keit mesozoischer Sedimentgesteine des Norddeutschen Beckens auf un-terschiedlichen Skalen mit verschiede-nen Methoden. Dazu gehören (1) die Labormessung der Wärmeleitfähigkeit an Bohrkernen, (2) die Bewertung und Verbesserung mathematischer Mo-delle zur Berechnung von Matrix- und Gesamtwärmeleitfähigkeit und (3) die Entwicklung neuer Methoden zur Be-rechnung von Wärmeleitfähigkeitspro-filen auf der Basis von konventionellen geophysikalischen Bohrlochmessun-gen. Damit sind neue Werte zur Wär-meleitfähigkeit von Gesteinstypen (kleine Skala), von geologischen For-mationen (mittlere Skala), als auch für lange Bohrlochabschnitte (große Ska-la) verfügbar. Die Zuverlässigkeit der

Anwendung der Zwei-Phasen-Misch-modelle, bestehend aus Gesteinsma-trix und Fluiden im Porenraum, ist nun statistisch abgesichert. Mit neu entwickelten Korrektur- und Konver-tierungsverfahren kann der Fehler der Modelle weiter reduziert werden. Neue empirische Berechnungsformeln, basierend auf Parametern von geo-physikalischen Bohrlochmessungen, erlauben Tiefenprofile der Wärme-leitfähigkeit zu berechnen und diese in Temperatur-Tiefen-Verteilungen zu transformieren. Die Dissertation wur-de im Rahmen des Verbundvorhabens GeoEnergie (GeoEn) bearbeitet.

Blick in einen Bypass, der für Materialuntersuchungen in den Thermalwasserkreislauf eingebunden ist.

. Foto: S. Regenspurg (GFZ)

AUS DEN PROJEKTEN

Modellierte Temperatur-Tiefen-Profile

Monitoring bei der CO2-Speicherung Von G. Baumann, J. HenningesIm Rahmen einer an der TU Berlin erfolgreich verteidigten Doktorarbeit zum Thema „Determination of dis-placement and evaporation/precipi-tation processes via Pulsed Neutron-Gamma (PNG) monitoring for CO2 storage operations” wurde ein er-weitertes Sättigungsmodell für PNG-Messungen entwickelt, das neben Verdrängungsprozessen auch Aus-trocknungs- und Salzausfällungspro-zesse im Untergrund berücksichtigt.

Die Speicherung von CO2 im geolo-gischen Untergrund ist eine Mög-lichkeit, um CO2-Belastung in die Atmosphäre zu verringern. Zur Über-wachung der dabei im Untergrund ab-laufenden Prozesse wurden spezielle Monitoringverfahren eingesetzt und

weiterentwickelt. Für das Monitoring in verrohrten Bohrungen eignen sich jedoch nur ausgewählte Verfahren, wie zum Beispiel die radiometrische Pulsed-Neutron-Gamma-Methode (PNG). Dieses Modell wurde auf die PNG-Monitoringdaten am Pilotstand-ort Ketzin (Brandenburg), dem einzi-gen CO2-Speicherprojekt in Deutsch-land, angewendet. Erstmals konnten dabei in situ Salz-ausfällungen im Zusammenhang mit der Speicherung von CO2 in salinen Aquiferen nachge-wiesen werden. Das ICGR nutzt Synergien aus der Forschung der Nutzung geothermi-scher Ressourcen und zur Unter-grundspeicherung von Kohlendioxid (CO2) besonders in Bereichen der geologischen Erkundung sowie im Reservoirengineering.

Von H. MilschAm Standort Groß Schönebeck wur-de der Hauptstrang im Außenbereich zwischen Produktionsbohrung und Funktionshalle geöffnet. In Bypäs-sen wurden hier seit Anfang 2011 Bauteile und Anlagenkomponenten ausgelagert und während des Be-triebs der Anlage mit Formationsfluid durchströmt. Die jetzt geöffneten By-pässe enthielten verschiedene Arma-turen, Rohre aus unterschiedlichen Materialien, Rohrverbinder sowie Tiefenpumpenbauteile. Im Rahmen des vom BMU geförderten Projekts „Langzeit-Korrosionsuntersuchungen und -Monitoring in salinarem Ther-malwasser“ untersucht das ICGR mit Verbund- und Kooperationspartnern Korrosions- und Ausfällungsprozes-se unter realen Betriebsbedingungen mit dem Ziel einer Materialqualifizie-rung unter ökonomischen Gesichts-punkten. Der Zustand und die Funk-tionalität der Komponenten wurden umfassend dokumentiert, Ablagerun-gen in den Bauteilen und die Fluide im Kontaktbereich wurden beprobt. Vom Bundesamt für Strahlenschutz wurden Messungen der Ortsdosisleis-tung durchgeführt. Die Komponenten werden jetzt von den Herstellern so-wie einem unabhängigen Prüfinstitut weitergehend metallographisch, kor-rosionstechnisch und mechanisch un-tersucht.

IN SITU LABOR Groß Schönebeck

Bohrkerne und Bohrungsdaten aus dem Norddeutschen Becken.

Abbildung: S. Fuchs (GFZ)

Anlagenkompo-nenten auf dem Prüfstand

3 • NEWSletter 02/2013Internationales Geothermiezentrum ICGR

Gratulation zur Promotion:

Gunter Baumann, TU BerlinDetermination of displacement and evaporation/precipitation processes via Pulsed Neutron-Gamma (PNG) monitoring for CO2 storage operations

Personalia

PublikationenReinsch, T.; Henninges, J.; Ásmunds-son, R. (2013) Thermal, mechanical and chemical influences on the perfor-mance of optical fibres for distributed temperature sensing in a hot geother-mal well. Environmental Earth Scien-ces:1-16.

Feldbusch, E.; Regenspurg, S.; Banks, J.; Milsch, H.; Saadat, A. (2013 on-line first): Alteration of fluid proper-ties during the initial operation of a geothermal plant: results from in situ measurements in Groß Schönebeck. Environmental Earth Sciences.

IMPRESSUM

Herausgeber: Internationales Geothermiezentrum ICGR

am Helmholtz-Zentrum PotsdamDeutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Redaktion:Angela Spalek

Dr. Kemal ErbasKontakt:

redaktion-icgr@gfz-potsdam.de

Layout:Patricia Bäuchler

Redaktionsschluss:20. August 2013

V.i.S.d.P.: Franz Ossing

IN KÜRZE

Aktives seismisches Experiment am Standort Wayang Windu, West Java

Im Rahmen des am ICGR koordinierten Indonesien-Projektes wird in dem geothermischen Feld der Firma Star Energy seit einem Jahr ein umfangreiches Moni-toring- und Untersuchungsprogramm durchgeführt. Unter Federführung des Projektpartners LIAG Han-nover und mit Beteiligung der indonesischen Partner Badan Geologi (Geological Agency of Indonesia) und ITB (Institut Teknologi Bandung) wurde im August 2013 erstmalig auch ein reflexionsseismisches Profil aufgenommen. Die Anregung erfolgte mit einem Klein-Vibratorfahrzeug von LIAG, das für die Messungen nach Indonesien transportiert wurde. Das Bild zeigt Registrier- und Service-Fahrzeuge auf einem knapp 1.000 Meter langen Profilabschnitt. Im Hintergrund Kondensdampf eines der größten (218 MWe) Geothermie-Kraftwerke Indonesiens und der Vulkan Gunung Malabar.

Foto: U. Polom (LIAG)

KurzmeldungenProfessur an der TU DelftZum 1. Oktober 2013 übernimmt David Bruhn an der TU Delft, De-partment of Geosciences & Engi-neering, eine Teilzeitprofessur im Bereich „Geothermal Engineering“. Die niederländische Universität ist sehr aktiv in der Kohlenwasserstoff-Forschung tätig und verfügt über Expertise und Infrastruktur in vielen Bereichen, die Synergien zur Geo-thermie aufweisen. Die Universität möchte ihre Aktivitäten im Bereich der Geothermie deutlich ausbauen, was sowohl durch das 2007 initiierte „Delft Aardwarmte Project“ zur Ver-sorgung des Campus der Universität mit Erdwärme als auch mit der Ein-richtung der neuen Professur zum Ausdruck kommt. Mit David Bruhn hat die TU Delft einen erfahrenen, langjährigen Mitarbeiter des ICGR verpflichtet.

Termine29. September - 3. Oktober 2013 GRC Annual Meeting, Las Vegaswww.geothermal.org

8. - 11. Oktober 2013Third Geoelec Training course on geothermal electricity, Pisa, Italywww.geoelec.eu

12. - 14. November 2013Deutscher Geothermiekongress und Fachausstellung der Geo-T Expo, Essenwww.geothermie.de

3. - 5. Dezember 2013International Conference on „Recent developments and concepts for the sustainable exploitation of geother-mal resources in Indonesia“, Ban-dung, Indonesien. www.gfz-potsdam.de

Sven Fuchs, Universität PotsdamWell-Log Based Determination of Rock Thermal Conductivity in the North German Basin

Neu im Team:

Daniel Müller Projekt: Effizienz und Betriebs-sicherheit von Energiesystemen mit saisonaler Energiespeiche-rung in Aquiferen für Stadtquar-tiere (ATES)

Jörg ZotzmannProjekt: Anwendung von verschiedenen Inhibitoren zur Vermeidung von Ausfällungen und Korrosion in Tiefengrund-wassersystemen im Molasse-becken und im Norddeutschen Becken

Fotos: C. Cunow (GFZ)

Save the date: Open WorkshopGesellschaftliche Akzeptanz, Risi-komanagement und Betriebserfah-rungen von Anlagenbetreibern in Deutschland stehen im Mittelpunkt eines von EnBW und ICGR im Rah-men des EU-Projektes Geoelec am 11. November 2013 in Essen veran-stalteten Workshops. Die Veranstal-tung richtet sich an Interessenten aus Industrie, Forschung, Politik und Behörden sowie an Investoren und Projektentwickler. Der Work-shop findet am Vortag des Geother-miekongresses DGK2013 und der Fachausstellung Geo-T Expo statt, die Teilnahme ist kostenfrei. Nähere Informationen in Kürze unter www.geoelec.eu.