Forschungsprojekt "Geothermie Allgäu 2.0 - Stimulationsexperiment im Malmkalk in einer tiefen Geothermiebohrung in Mauerstetten"

Beschreibung der am Institut für Bohrtechnik und Fluidbergbau durchzuführenden Arbeiten

Παντα ρει
Panta rhei - Alles fließt (im Untergrund)
Grundwasser, Wärme, Erdöl, Erdgas ...

  • Energie für unser Land - effizient, sauber und bezahlbar - ist eine Hauptaufgabe unserer Forschung.
  • Deshalb ist neben Erdgasgewinnung, Energiespeicherung auch die Nutzung von Erdwärme unser Ziel.
  • Erdwärme bei hohen Temperaturen ist nur in Form von Heißwasser oder Heißdampf aus großer Tiefe (größer 2,5 km) gewinnbar.
  • Dazu muss das Gestein durchlässig sein in Form von offenen Poren, Klüften und Rissen. Dies stellt uns die Natur aber nur in ausgewählten Gebieten bereit (z. B. Malmkarst im Raum München).

Unsere Aufgaben im Forschungsprojekt Geothermie Allgäu 2.0

1. Die Bestimmung der Porosität und der Durchlässigkeit der Gesteine im Labor

Zwischenergebnis: sehr kleine Werte für die Durchlässigkeit

Neuentwickelte Laboranlage zur Messung von Durchlässigkeit (Permeabilität) und Porosität bei hohen Drücken

2. Testversuche in der Tiefbohrung Mauerstetten interpretieren (Wasser einpressen, Wasser fördern, Druckverlauf messen), um daraus die Gesteinseigenschaften in der Tiefe zu bestimmen

Zwischenergebnisse:

  • Es sind natürlich Klüfte vorhanden, die sich bei Wasserinjektion öffnen, dabei entsteht eine hohe/gute Durchlässigkeit.
  • Die Fließfähigkeit bei Wasserförderung ist sehr gering, Klüfte öffnen sich nicht, daher ist keine Heißwassergewinnung möglich.

3. Entwicklung Technischer Verfahren zum Offenhalten bzw. erzeugen von Klüften

Dazu sollen Verfahren entwickelt und laborativ erprobt werden, die Gestein so durchlässig machen, dass die Strömung von Heißwasser aus dem Gestein in die Tiefbohrung hinein möglich wird (z. B. Öffnung natürlicher Klüfte durch hohen Flüssigkeitsdruck und Einspülung von Sandkörnchen, Behandlung von Kalkstein mit verdünnter Salzsäure, Abkühlung des Gesteins durch Kaltwasser mit nachfolgender Rissbildung).

Zwischenergebnisse:

  • Durch hohen Druck werden Klüfte erzeugt.
  • Verdünnte Salzsäure löst das Gestein und unterstützt die Rissbildung.
  • Salzsäure ist nach vollständiger Reaktion mit dem Kalkgestein komplett umgesetzt und damit umweltverträglich.

Kernprobe in einer offenen Apparatur, Wasserinjektion durch eine innere Bohrung. Es öffnen sich schon bei geringem Druck natürliche Klüfte, aus denen Wasser ausfließt.Kernprobe nach Wasserdruckbeanspruchung und Öffnen einer natürlichen KluftGeöffnete Kluft, in die nachfolgend Gesteinskörnchen (Gesteinsmehl, Proppant) eingespült werden, um die Kluft offen zu haltenHochdruckautoklaven zur Untersuchung der Wirkung von Säuren und CO2 auf das Gestein von ErdwärmebohrungenNatürlicher Zustand

 

 

  

Angriff der Gesteinsoberfläche durch Säureeinwirkung