Stand des Forschungs- und Entwicklungsprojektes ldquo3D-Modell dergeothermischen Tiefenpotenziale von Hessenrdquo
Arne BuszligDirk ArndtAndreas HoppeIngo Sass
Technische Universitaumlt DarmstadtInstitut fuumlr Angewandte Geowissenschaften
15 September 2009
4 Tiefengeothermie-Forum
Auftraggeber Kooperationspartner
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
Hessisches Landesamtfuumlr Umwelt und Geologie
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 2
Tiefengeothermische Potenzialkarte Hessen
Teilprojekt IErstellung eines digitalen geologischen 3D-Strukturmodells Modellierung der Stoumlrungen und
stratigraphischen Horizonte
Teilprojekt IIErstellung eines digitalen geothermischen 3D-Potenzialmodells Ermittlung und Zuordnung physikalischer
Gesteinsparameter
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 3
Strukturmodell
Generierung von Stoumlrungsflaumlchen Stoumlrungsnetz Geologische Schnitte (Seismik)
Generierung von Horizontflaumlchen Bohrdaten Geologische Schnitte Ausbisslinien Isolinien (Seismik)
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 4
Modellhorizonte I
Keuper
BuntsandsteinMuschelkalk
Tertiaumlr
Lias
Quartaumlr
Top KeuperTop Muschelkalk
Top Buntsandstein
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 5
Modellhorizonte II
Zechstein
Rotliegend
Kristallin
Schiefergebirge
Karbon
Top BuntsandsteinTop Zechstein
Top Rotliegend
Top Grundgebirge
Top KeuperTop Muschelkalk
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 6
Verbreitung Keuper
Maximale Teufe ca 400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 400 m
Dominierende Gesteine Tonsteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
00
10
20
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70
10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
higk
eit i
n W
(mK
)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
higk
eit i
n W
(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
higk
eit i
n W
(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
00
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 2
Tiefengeothermische Potenzialkarte Hessen
Teilprojekt IErstellung eines digitalen geologischen 3D-Strukturmodells Modellierung der Stoumlrungen und
stratigraphischen Horizonte
Teilprojekt IIErstellung eines digitalen geothermischen 3D-Potenzialmodells Ermittlung und Zuordnung physikalischer
Gesteinsparameter
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 3
Strukturmodell
Generierung von Stoumlrungsflaumlchen Stoumlrungsnetz Geologische Schnitte (Seismik)
Generierung von Horizontflaumlchen Bohrdaten Geologische Schnitte Ausbisslinien Isolinien (Seismik)
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 4
Modellhorizonte I
Keuper
BuntsandsteinMuschelkalk
Tertiaumlr
Lias
Quartaumlr
Top KeuperTop Muschelkalk
Top Buntsandstein
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 5
Modellhorizonte II
Zechstein
Rotliegend
Kristallin
Schiefergebirge
Karbon
Top BuntsandsteinTop Zechstein
Top Rotliegend
Top Grundgebirge
Top KeuperTop Muschelkalk
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 6
Verbreitung Keuper
Maximale Teufe ca 400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 400 m
Dominierende Gesteine Tonsteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
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higk
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(mK
)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 3
Strukturmodell
Generierung von Stoumlrungsflaumlchen Stoumlrungsnetz Geologische Schnitte (Seismik)
Generierung von Horizontflaumlchen Bohrdaten Geologische Schnitte Ausbisslinien Isolinien (Seismik)
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 4
Modellhorizonte I
Keuper
BuntsandsteinMuschelkalk
Tertiaumlr
Lias
Quartaumlr
Top KeuperTop Muschelkalk
Top Buntsandstein
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 5
Modellhorizonte II
Zechstein
Rotliegend
Kristallin
Schiefergebirge
Karbon
Top BuntsandsteinTop Zechstein
Top Rotliegend
Top Grundgebirge
Top KeuperTop Muschelkalk
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 6
Verbreitung Keuper
Maximale Teufe ca 400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 400 m
Dominierende Gesteine Tonsteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
00
10
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
higk
eit i
n W
(mK
)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
higk
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 4
Modellhorizonte I
Keuper
BuntsandsteinMuschelkalk
Tertiaumlr
Lias
Quartaumlr
Top KeuperTop Muschelkalk
Top Buntsandstein
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 5
Modellhorizonte II
Zechstein
Rotliegend
Kristallin
Schiefergebirge
Karbon
Top BuntsandsteinTop Zechstein
Top Rotliegend
Top Grundgebirge
Top KeuperTop Muschelkalk
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 6
Verbreitung Keuper
Maximale Teufe ca 400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 400 m
Dominierende Gesteine Tonsteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
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higk
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n W
(mK
)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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higk
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 5
Modellhorizonte II
Zechstein
Rotliegend
Kristallin
Schiefergebirge
Karbon
Top BuntsandsteinTop Zechstein
Top Rotliegend
Top Grundgebirge
Top KeuperTop Muschelkalk
Hoppe amp Mittelbach (1999)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 6
Verbreitung Keuper
Maximale Teufe ca 400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 400 m
Dominierende Gesteine Tonsteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
eitfauml
higk
eit i
n W
(mK
)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 6
Verbreitung Keuper
Maximale Teufe ca 400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 400 m
Dominierende Gesteine Tonsteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 7
Verbreitung Muschelkalk
Maximale Teufe ca 600 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 200 m
Dominierende Gesteine Kalksteine Mergelsteine
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
nicht prioritaumlr
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 8
Verbreitung Buntsandstein
Maximale Teufe im Oberrheingraben bis zu 3500 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 1200 m
Dominierende Gesteine Sandsteine Ton- und Siltsteine
Tiefengeothermische Nutzung zukuumlnftig
evtl moumlglich
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
mel
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 9
Verbreitung Zechstein
Maximale Teufe ca 1400 m
Maximale Maumlchtigkeit ca 550 m
Dominierende Gesteine Salzgesteine Tonsteine Mergelsteine Kalkgesteine
Beispiel Top Plattendolomit
TOP in m u GOK
Koumltt amp Kracht (2009)
lt 200gt200 - 400gt400 - 600gt600 - 800gt800 -1000
gt1000 -1200gt1200 -1400gt1400
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung
als Deckschicht relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 10
Verbreitung Rotliegend
Maximale Teufe ca 3800 m
Maximale Maumlchtigkeit theoretisch 2000 m moumlglich ca 850 m nachgewiesen
Dominierende Gesteine Sandsteine Konglomerate Vulkanite
TOP in m u GOKlt 400
gt400 - 800gt800 -1200
gt1200 -1600gt1600 -2000gt2000 -2400gt2400Koumltt amp Kracht (2009)
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 11
Verbreitung Grundgebirge
Dominierende Gesteine Metasedimentite
(und Metavulkanite) Kristallin
Schiefergebirge
Kristallin
Fuumlr die tiefengeothermische Nutzung relevant
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
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σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 12
Bohrungen
Mehr als 3900 digitalisierte Bohrungen
Bohrungen aus der Datenbank der Kohlenwasserstoffindustrie muumlssen noch integriert werden
Teufe
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
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Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
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Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
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σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 13
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Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
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4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
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Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 14
Digitalisierung geologischer Schnitte
Erfasste geologische Schnitte stammen aus Geologischen Karten GK200 GK25 Geologische Jahrbuumlcher Hessen Geologische Abhandlungen Hessen Weitere Literatur
Alle Schnitte (262) wurden gescannt georeferenziert und in GOCAD integriert
digitalisiertnoch ausstehend
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 15
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 16
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 17
Isolinienplaumlne und vorhandene Modelle
Vorhandene strukturelle 3D ModelleNoumlrdlicher Oberrheingraben (Baumlr 2008)Hanau Seligenstaumldter Senke (Lang 2007)
IsolinienplaumlneBasaltbasis Vogelsberg (Ehrenberg 1985)Top Buntsandstein (GK)Top Unterer Buntsandstein (GK)Basis Kupferschiefer (Kulick 1984)Top Plattendolomit (K+S)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 18
Stoumlrungen
Das Stoumlrungsnetz der Geologischen Uumlbersichtskarte 1300000 ist sehr detailliert
Auswahloptionen von Stoumlrungslinien auf Basis der Tektonischen Karte Deutschlands (Zitzmann 1981)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 19
Vorgehensweise Strukturmodellierung
Modellierungsschritte
Schritt 1 Zusammenstellung der digitalen raumlumlichen Informationen
Schritt 2 3D-Modellierung des vereinfachten Stoumlrungssystems
Schritt 3 Modellierung der indizierten Formationsoberflaumlchen - die Aufloumlsung des
Flaumlchennetzes haumlngt von der Informationsdichte ab
Schritt 4 = Schritt 1 des geothermischen Modells Aufbau von SGRIDs und
Zuweisung geothermischer Gesteinskennwerte
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
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Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Waumlr
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 20
Bohrungen mit Temperaturdaten
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
100000000 - 1000000000
1000000001 - 2000000000
2000000001 - 3604500000
Teufe in m unter NN 100 ndash 1000lt 2000lt 3600
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
ck
Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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)
Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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(mK
) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
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σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 21
Porositaumlts- und Permeabilitaumltsdaten aus der Kohlenwasserstoffdatenbank
Waumlhrend der Bohrarbeiten wurden in relevanten Teufenabschnitten Bohrkerne gewonnen
Die Porositaumlten und Permeabilitaumlten wurden im Labor bestimmt
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
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Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
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Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 22
Auswertung von hydraulischen Tests
Aus hydraulischen in-situ Tests in Kohlenwasserstoffbohrungen (Oberrheingraben) werden rechnerisch Permeabilitaumlten ermittelt
Zeitveraumlndert nach Personenkreis Tiefe Geothermie (2008)
Flieszlig-periode
Druckaufbau-periode
2 Flieszlig-periode
2 Druckaufbau-periode
zu zu zuoffen offen
Dru
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Formationsdruck Pf
Beispiel Drill Stem Test
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 23
Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
Wetterau
Hessische Senke und Nordhessische Becken
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
Waumlr
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Silt- undTonschiefer
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Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Waumlr
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
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10E-18 10E-17 10E-16 10E-15 10E-14 10E-13 10E-12Permeabilitaumlt in msup2
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
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Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
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Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
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Zonen struktureller und lithologisch-faziellerKriterien zur Beprobung
Hessisches Schiefergebirge
Taunus
Oberrheingraben Mainzer Becken und Hanau-Seligenstaumldter SenkeKristalliner Odenwald Sprendlinger Horst SpessartBuntsandstein Odenwald Kinzigtal
Vogelsberg
Nordosthessische Buntsandsteinscholle
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Hessische Senke und Nordhessische Becken
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Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
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Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
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Silt- undTonschiefer
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Gruumlnschiefer undPhyllit
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Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
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Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 24
Strategie zur Bestimmung der Gesteinskennwerte
Dominierende Gesteine
Hintertaunus Silt- und TonschieferTaunuskamm Quarzite und QuarzsandsteineVordertaunus Gruumlnschiefer und Phyllite
Hintertaunus
Taunuskamm
Vordertaunus
Geologische Uumlbersichtskarte von Hessen HLUG (2007)
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Silt- undTonschiefer
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 27
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Waumlr
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 28
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzit
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 29
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
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Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
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4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 25
Waumlrmeleitfaumlhigkeiten
Die Waumlrmeleitfaumlhigkeit der Gesteine wird als rein konduktive Groumlszlige gemessen und stellt somit einen Gesteinskennwert dar
Da Waumlrmeleitfaumlhigkeit immer auch konvektiven Einfluumlssen unterliegt muss immer das Wertepaar Permeabilitaumlt und Waumlrmeleitfaumlhigkeit gemeinsam betrachtet werden
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Silt- undTonschiefer
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) Silt- undTonschiefer
Gruumlnschiefer undPhyllit
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) Silt- undTonschieferGruumlnschiefer undPhyllitQuarzsandstein
Quarzit
Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 30
Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
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Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
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Kopfplatte
Druckkappe
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4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
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Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 26
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Silt- undTonschiefer
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Waumlrmeleitfaumlhigkeit und Permeabilitaumlt der Gesteine des Taunus
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Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
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Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
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Druck-behaumllter
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Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
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Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
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Gruumlnschiefer undPhyllit
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Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
Teufen und Validierung uumlber Thermotriaxversuche
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Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
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Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
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Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
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Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
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Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
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Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
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Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
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Teufenkorrektur der Kennwerte
Bei den ermittelten Kennwerten handelt es sich um Messungen an trockenen Bohrkernen unter Umgebungsbedingungen
Das Modell soll die temperatur- und tiefenabhaumlngige (Druck) Veraumlnderung der Kennwerte beruumlcksichtigen
Rechnerische Ermittlung von Werten fuumlr wassergesaumlttigte Gesteine unter realistischen Druck und Temperaturbedingungen fuumlr relevante
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Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
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Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 31
Hochdruck-Hochtemperatur Triaxialzelle
Zellendruck-anschluss
Kopfplatte
Druckkappe
Porenwasser-druck-
anschluumlsse
Membran
Druckstempel
Druck-behaumllter
Grundplatte
σ1
σ1
σ3σ3
Spezialanfertigung von Wille Geotechnik
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 32
Folgende Kennwertzuweisung ist vorgesehen Permeabilitaumlt Waumlrmeleitfaumlhigkeit Porositaumlt Dichte Waumlrmekapazitaumlt Modellqualitaumlt Sonstiges
Schnittstelle geologisches ndash geothermischesModell
Die Integration der geothermischen Kennwerte in das Strukturmodell wird voraussichtlich uumlber SGRIDs erfolgen Bei SGRIDs handelt es sich um definierte Volumenkoumlrper die sich in ihrer Form an die modellierten Flaumlchen anpassen koumlnnen Jedem SGRID koumlnnen unabhaumlngig eine Vielzahl an (geologischen) Kennwerten zugewiesen werden
Lerch (2005) 10 km
4 Tiefengeothermie-Forum | 15 September 2009 | Darmstadt 33
Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz
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Vielen Dank fuumlr Ihre Aufmerksamkeit
Das Projekt wird im Auftrag des Hessischen Ministeriums fuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz durchgefuumlhrt Wir danken fuumlr die Finanzierung und Foumlrderung des Projektes
Unserem Kooperationspartner dem Hessischen Landesamt fuumlr Umwelt und Geologie danken wir fuumlr das Bereitstellen der fachlichen Daten und dem intensiven wissenschaftlichen Austausch
Hessisches Ministeriumfuumlr Umwelt Energie Landwirtschaft und Verbraucherschutz