Mobilisation unverfestigter Sedimente im Zuge der CO₂-Speicherung

Projektanfang: 01.03.2013

Projektende: 31.12.2017

Projektstand: 01.01.2018

In zahlreichen Sedimentbecken, einschließlich des Nordsee-Beckens, treten Gase, Formationsfluide und Sediment oft gemeinsam an der Erdoberfläche oder am Meeresboden aus. Unterschiedliche Prozesse können zur Mobilisation unverfestigter Sedimente führen. Die Zeugen solcher Prozesse, sind unter anderem als „Chimneys“ in Seismogrammen oder als Schlammvulkane an der Erdoberfläche oder als „Pockmarks“ am Meeresboden sichtbar.

Austritt von Gas, Formationswasser, Erdöl und feinkörnigem Sediment an einem Schlammvulkan im Northland Basin, Neuseeland Quelle: F. May

Für die CO₂-Speicherung in der Nähe von vorgeschlagenen oder existierenden Speicherstandorten unter der Nordsee ergeben sich aus diesen Beobachtungen sicherheitsrelevante Fragen:

• Können die weit verbreiteten Strukturen deformierter Sedimente mögliche fluiddurchlässige Leckagepfade im Umfeld von CO₂-Speichern darstellen?
• Kann die Erhöhung des Porenfluiddrucks durch CO₂-Injektion zur Bildung oder Reaktivierung solcher Strukturen führen?  

Zur Beantwortung dieser Fragen wurden an der Universität Jena Laborexperimente durchgeführt, die zu einem besseren Verständnis der Mobilisationsprozesse und zur Quantifizierung wichtiger Einflussfaktoren dienten. Die Kenntnis dieser Prozesse und deren Steuerungsparameter erlaubt es, sie bei der Standorterkundung gezielt zu untersuchen und in die Prognose des Speicherverhaltens und bei der Sicherheitsbewertung mit einzubeziehen.

Literatur:

• Warsitzka, M., Kukowski, N. and May, F. (2022) Warsitzka, M., Kukowski, N. and May, F. (2022) Patterns and failure modes of fractures resulting from forced folding of cohesive caprocks – Comparison of 2D vs. 3D and single vs. multi-layered analog experiments. - Front. Earth Sci., 10, 881134; DOI: 10.3389/feart.2022.881134 (PDF, 8 MB) - Front. Earth Sci., 10, 881134; DOI: 10.3389/feart.2022.881134
• Abschlussbericht: Sedimentmobilisierungen und deren Risiken für die CO₂-Speicherung
• Data sheets of the experiments described in the final report are available in English

Partner:

Institut für Geowissenschaften der Friedrich-Schiller-Universität Jena