SUGAR III: Submarine Gashydrat Ressourcen - Exploration einer Feldtest-Lokation und geomechanisches Verhalten beim Gashydratabbau

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SUGAR III

SUGAR III: Submarine Gashydrat Ressourcen - Exploration einer Feldtest-Lokation und geomechanisches Verhalten beim Gashydratabbau

01.01.2015 bis 31.03.2018

Dr. Matthias Haeckel

GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Marine Biogeochemie (Marine Geosysteme)
Wischhofstr. 1-3
24148 Kiel

Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN

Methan im Geo-/Biosystem

SUGAR III, mit Arbeitsschwerpunkt in Bezug auf Methanemissionen und Klimarelevanz, ist in vier Teilprojekte untergliedert:   

  • Geophysikalische Exploration und Datenauswertung
  • Explorationsbohrtechnik;
  • Erdgasproduktion aus Gashydraten;
  • Technologien und Strategien zur Umweltüberwachung.

Neben der Weiterentwicklung der Gashydrat-Technologien für einen abschließenden Feldtest (ca. 2020) im Donautiefseefächer auf europäischer Ebene (ab 2017), steht dabei die gründliche geologische Charakterisierung der Feldtestlokation, das Umweltmonitoring während der Gasförderung sowie die Untersuchung der geomechanischen Effekte in Bezug auf ungewollte Methanleckagen im Vordergrund. Insgesamt tragen die in SUGAR III durchgeführten Arbeiten dazu bei, die mögliche Gefährdung der Umwelt durch zukünftigen Methanhydratabbau einzuschätzen.

Die Erkundung möglicher Lokationen für den geplanten Feldtest im Donautiefseefächer hat auf den Expeditionen MSM 34+35 (Dez. 2013 bis Feb 2014) mit der geophysikalischen Datenerhebung (2D/3D-Seismik, CSEM, OBS- und OBM-Experimente, Wärmestrom-Messungen) begonnen und soll mit MeBo200-Bohrungen fortgesetzt werden. Die erhobenen geophysikalischen Daten sollen durch das GEOMAR, mittels der in SUGAR-A & SUGAR II entwickelten Joint Inversion, in Teilprojekt 1 ausgewertet werden. Dies erlaubt eine präzise geologische Charakterisierung des marinen Untergrunds, vor allem die Identifikation möglicher Wegsamkeiten für Gasaustritte. Bei der Auswahl der Feldtest-Lokation sind solche geologischen Störungen zu vermeiden, um das Risiko von Methanaustritten in die Wassersäule während des Gashydratabbaus zu minimieren. Das GFZ wird in diesem Zusammenhang seismische Tomographie-Hochdruck-Experimente durchführen, mit denen die geophysikalischen Prozessierungsalgorithmen für die Joint Inversion signifikant verbessert werden können. Hierdurch kann die erforderliche präzise Lagerstättencharakterisierung in Teilprojekt 1 erreicht werden.

In Teilprojekt 3 wird zum einen die Mikrostruktur des Gashydrat-Sediment-Verbundes, d. h. auf Porenskala, und zum anderen die geomechanischen und geotechnischen Eigenschaften von Gashydrat-Sedimenten untersucht. Ziel der Untersuchungen am GZG ist die Entwicklung eines geotechnischen, mikrostrukturellen Modells, welches eine quantitative Festlegung wichtiger gesteinsphysikalischer Größen, wie z. B. des elastischen und viskoelastischen Verhaltens, erlaubt und zudem als Ankerpunkt für eine deutlich verbesserte geophysikalische Datenauswertung in Teilprojekt 1 dient. Das GZG wendet zudem hochauflösende tomografische Verfahren an, die die Kernfrage für die mechanische Stabilität, nämlich ob zwischen Gashydrat und Sediment ein Wasserfilm vorhanden ist, beantworten kann. Diese Zementierungseigenschaft ist essentiell für die Bewertung des Umweltrisikos durch Gashydratabbau in Bezug auf Hangrutschungen und Bohrlochinstabilitäten (diese Gefahr ist für Tiefwasserbohrungen konventioneller Öl- und Gasreservoire, die Gashydratlagen durchteufen, bereits bekannt) sowie für die Auswahl der Abbaumethode (Druckentlastung oder CH4-CO2-Hydratumwandlung). In Bezug auf diese Aspekte untersuchen GFZ und GEOMAR in Hochdruckexperimenten das makroskopische geomechanische Verhalten während des Gashydratabbaus unter statischen (GFZ) und dynamischen (GEOMAR) Bedingungen. Natürliche Proben aus dem Donaudelta sollen auf einer MeBo200-Bohrkampagne mit METEOR für Laboruntersuchungen gewonnen werden.

In Teilprojekt 4 wird schließlich Technologie zur schnellstmöglichen Detektion etwaiger Methanaustritte während des Gashydratabbaus entwickelt, um zügig geeignete Gegenmaßnahmen, wie den sofortigen Produktionsstopp, einleiten zu können. Die ELAC Nautik GmbH verbessert sein Fächerecholotsystem zur hydroakustischen Lokalisierung von Gasblasen durch den Einsatz frequenzmodulierter Sendesignale, die CONTROS GmbH wird Lander-basierte und Kamera-geführte chemische Sensorsysteme bauen, um die Gasleckagen lokal aufzuspüren und die Produktionsstätte kontinuierlich zu überwachen, die KM Embient GmbH entwickelt zusammen mit GEOMAR eine anwenderfreundliche, automatische Gasblasendetektion und simuliert mögliche Methanleckage-Szenarien für den Standort Donaudelta, um die Umweltauswirkungen, inklusive Methantransfer in die Atmosphäre einschätzen zu können. Das in Teilprojekt 4 entwickelte Umweltmonitoringsystem ist die Grundvoraussetzung für die gesellschaftliche Akzeptanz und die behördliche Genehmigung einer Nutzung von submarinen Methanhydratlagerstätten.

Weitere Informationen finden sich auf den Webseiten des GEOMAR.