LIS_AGENS: Analyse der Interaktion von Störungsprozesszone und Spannungsfeld zur Identifikation des Agens induzierter Seismizität

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LIS_AGENS

LIS_AGENS: Analyse der Interaktion von Störungsprozesszone und Spannungsfeld zur Identifikation des Agens induzierter Seismizität

01.05.2024 bis 30.04.2027


Ruhr-Universität Bochum
Institut für Geologie, Mineralogie und Geophysik (Ingenieurgeologie und Felsmechanik)
Universitätsstraße 150
44801 Bochum

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Geoforschung für Nachhaltigkeit (GEO:N)

Tiefengeothermie

Bei der Durchführung von Tiefengeothermieprojekten kann es aufgrund von Spannungsveränderungen im Untergrund zu einer Reaktivierung von Störungen und dem Auftreten induzierter Seismizität kommen. Obwohl dieser Effekt immer wieder beobachtet wird, erfolgt zumeist nur eine ungenügende Betrachtung des Zusammenhanges zwischen Seismizität und dem Rissinventar (sog. Trennflächen) einer Störungszone, die für das Verständnis von Reaktivierungsmechanismen entscheidend sind. Das Verbundprojekt AGENS will das Verständnis der an der Reaktivierung von Störungszonen verantwortlichen Mechanismen verbessern. AGENS steht für »Demonstration eines adaptiven, multilateralen Lagerstättenaufschlusses für geothermische Energie zur Seismiziäts- und Kostenmitigation im Oberrheingraben« und wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert. Im Rahmen von AGENS ist vorgesehen, ein störungsdominiertes geothermisches Reservoir des Oberrheingrabens mittels verzweigter Mehrfachbohrungen zu erschließen. Mit dem Verfahren des sog. multilateralen Lagerstättenaufschlusses werden von einer Hauptbohrung Seitenäste (Lateralbohrungen) abgelenkt, um den Kontakt zum Reservoir zu erhöhen. Ein Konsortium aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen plant im Raum Speyer (Rheinland-Pfalz) insgesamt vier Hauptbohrungen, von denen mehrere Seitenarme abgelenkt werden sollen. Das geothermische Reservoir wird auf diese Weise an verschiedenen Stellen erschlossen und die lokale Störungszone dabei mehrfach durchstoßen.

Mit LISAGENS soll die im Rahmen von AGENS durchbohrte Störungszone detailliert charakterisiert werden. Das Vorhaben gliedert sich in sechs Arbeitspakete. Das erste Arbeitspaket umfasst die Kartierung von Analogaufschlüssen im weiteren Umfeld des Untersuchungsgebietes. Nach Identifizierung geeigneter Gesteinsaufschlüsse entlang des Oberrheingrabens soll eine detaillierte Aufnahme der dort zutage tretenden Störungszonen erfolgen. Neben charakteristischen Trennflächenparametern (Orientierung, Länge, Persistenz, Öffnungsweite, Rauigkeit, Füllung usw.) werden dabei Gesteinsfestigkeiten in den Kompartimenten der Störungszonen bestimmt sowie ausgewählte Proben für weiterführende Laboruntersuchungen entnommen. Die Daten dienen der Erstellung eines geomechanisch-hydraulisch-strukturellen Modells der lokalen Störungszonen anhand von Oberflächendaten. Im Mittelpunkt des zweiten Arbeitspakets steht die Durchführung einer geologischen Bohrung, mit der über eine Strecke von etwa 190 Metern Gesteinskerne aus dem Bereich der Störungszone gewonnen werden sollen. Das dritte Arbeitspaket widmet sich der Ansprache und Charakterisierung der erbohrten Gesteinskerne. Nach eingehender geologischer Aufnahme erfolgt eine Beprobung für weiterführende gesteins-, trennflächen-, hydro- und thermomechanische sowie chemische Untersuchungen. Im Rahmen des vierten Arbeitspakets ist die Auswertung von Bohrungslogs, mikroseismischer Messungen und Betriebsparametern des agEnS Projekts geplant. Dabei sollen Informationen zu den Trennflächen in der Prozesszone sowie zum Aufbau der Störung gesammelt werden. Das fünfte Arbeitspaket befasst sich mit der Modellbildung der Störungszone. Hierfür werden alle Ergebnisse der vorherigen Arbeitspakete in einer deskriptiv-deterministischen Modellierung der untersuchten Störungszone verbunden. Als Resultat liegt ein datenbasiertes Modell vor, mit dem die geomechanischen Prozesse bei der Bildung und Reaktivierung von Störungszonen nachvollzogen werden können. Dabei soll insbesondere die These geprüft werden, dass die Magnitude der induzierten mikroseismischen Ereignisse durch die Größe und Orientierung der Trennflächen in der Prozesszone einer Störung kontrolliert wird. Die Leitung des Vorhabens ist Gegenstand des sechsten Arbeitspakets.

Das Vorhaben LISAGENS ist integraler Bestandteil des Verbundprojekt AGENS. Die Zeit- und Arbeitspläne beider Projekte sind eng aufeinander abgestimmt, so dass eine wechselseitige Ergebnisnutzung ermöglicht wird. Die Projektfortschritte werden im Rahmen gemeinsamer Arbeitstreffen kontrolliert.

Weitere Informationen sind der Webseite der geopfalz GmbH zu entnehmen.