Einzelprojekt 7: Methoden zur Abschätzung der induzierten Seismizität durch petrothermale Geothermieanlagen vor Beginn der Hauptbohrungen mittels Laborversuchen und Interpretation über numerischer Modelle

Triaxialzelle im Labor Quelle: TUBAF

Um die komplexen Abhängigkeiten zwischen Spannungsfeld, Fluidparametern, Energiebilanz und den mechanischen/hydro-mechanischen Eigenschaften des Gesteins/Gebirges quantifizieren zu können, sollen spezifische statische und dynamische hydro-mechanisch-gekoppelte Laborversuche an Gesteinsproben durchgeführt werden. Dazu stehen im gesteinsmechanischen Labor der TU Freiberg zwei spezielle Prüfmaschinen zur Verfügung: Eine statisch-dynamische Triaxialmaschine mit thermo-hydro-mechanischer Kopplung sowie ein dynamisches Großschergerät mit hydro-mechanischer Kopplung. Außerdem steht eine seismoakustische Messapparatur mit 12 Kanälen zur Verfügung, um gegebenenfalls die Gesteinsproben auch seismisch zu überwachen und/oder zu durchschallen.
Ergänzt werden sollen dies Laborarbeiten durch begleitende HM- und THM-gekoppelte numerische Simulationen. Die aus den Laborversuchen abgeleiteten konstitutiven Beziehungen werden implementiert und zur Nachrechnung der Laborversuche verwendet. Außerdem werden darauf aufbauend prognostische Simulationen durchgeführt, um einen über die Laborversuche hinausgehenden Parameterbereich abzudecken.

Triaxialzelle im numerischen Modell Quelle: TUBAF

Vergleich: Modellierungsergebnisse- Laborergebnisse Quelle: TUBAF

Ziel ist es, eine Möglichkeit zu schaffen mithilfe prognostischer numerischer Modelle das Verhalten des Reservoirs in Bezug auf die induzierte seismische Aktivität vor dem Bohrbeginn abzuschätzen und die technischen Optionen zur Reduktion derselben zu bewerten.

Im Rahmen des Projektes sollen folgende Schwerpunkte aufgearbeitet werden:

• Welchen Einfluss hat die Dynamik des Fluideintrags beim Stimulieren auf die induzierte Seismizität? Lässt sich durch impulsartige oder stufenartige/zyklische  Druckbeaufschlagung die Seismizität limitieren?
• Gilt das Effektivspannungskonzept? Wenn ja: mit welchen porenelastischen Konstanten ? Gibt es eine Druckabhängigkeit?
• Können dynamische Anregungen vorgespannte Systeme zur induzierten Seismizität anregen? Wenn ja, unter welchen Bedingungen und mit welchen Auswirkungen?
• Welchen Einfluss haben Viskosität/ Temperatur des Fluids auf die induzierte Seismizität?
• Welche Korrelation gibt es zwischen der Nachbruchcharakteristik des Gesteins und der zu erwartenden induzierten Seismizität?

Balkenplan EP7 (PDF, 14 KB)
Projektvorstellung KickOff 12/2013
Projektvorstellung Workshop München 10/2014
Projektvorstellung gemeinsamer Workshop MAGS2 - S_Hynergie, Bochum 10/2016