Helmholtz-Zentrum Deutsches Geoforschungszentrum

GoEffective– Geomechanische Beurteilung und Bohrplanung für Geothermiestandorte mittels Effective Stress

Laufzeit: 2023-2026

Zuwendungsgeber: BMWK

Projektverantwortliche:Oliver Heidbach und Steffi Lammers

Projektpartner: Michael Drews, Florian Duschl (TU München) Birgit Müller (KIT), Rene Kahnt (G.E.O.S), Mojtaba Rajabi (Univ. Brisbane)

Die tiefe Geothermie in Deutschland hat das Potential ein entscheidender Faktor zur Erreichung der Klimaschutzziele zu sein – insbesondere bei der Wärmewende. Hierzu müssen jedoch die Risiken bezüglich der notwendigen Tiefbohrungen, Fündigkeit und Produktion weiter reduziert werden. Dabei ist die mechanische Integrität des Untergrundes entscheidend, beeinflusst sie doch maßgeblich die Reservoirqualität, die Bohrlochstabilität und das Auftreten induzierter Seismizität. Die mechanische Integrität des Untergrundes ergibt sich neben den geomechanischen Gesteinseigenschaften aus der Differenz zwischen minimalen Hauptspannungsmagnitude und dem Porendruck, der minimalen Effektivspannung. Das Projekt zielt darauf ab, die Risiken und Kosten tiefengeothermischer Projekte in Deutschland zu verringern, indem erstmals Porendruck und somit minimale Effektivspannungen im Rahmen der World Stress Map zur Verfügung gestellt werden.

Speziell für die Bohrplanung sind Porendruck und minimale Effektivspannung von zentraler Bedeutung, da sie das optimale Spülungsgewicht, die Rohrabsetzteufen und die Bohrlochstabilität definieren. In einem weiteren Schritt soll daher die neue Datenbank genutzt werden, um das Bohrrisikomanagement-Toolkit EFFECT zu entwickeln. Das Toolkit soll es ermöglichen unter Eingabe des Bohrstandorts und Bohrpfads automatisiert eine Vorhersage der minimalen Effektivspannung und Bohrlochstabilität zur Verfügung zu stellen. Das Toolkit wird von einem Industriepartner hinsichtlich seiner Eignung sowie der Sensitivitäten an realen Daten validiert und bzgl. seiner Handhabbarkeit optimiert. Die Verfügbarkeit einer Datenbank zu Porendruck und Effektivspannungen sowie die Bereitstellung eines Toolkits, dass eine qualitativ hochwertige und standardisierte Vorhersage dieser Parameter erlaubt, wäre weltweit einzigartig und verschafft der Tiefen Geothermie in Deutschland sowohl sozioökonomische als auch sicherheitsrelevante Vorteile.

Referenzen:

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Drews, M.C., Hofstettter, P., Zosseder, K., Shipilin, V., Stollhofen, H., 2020. Predictability and mechanisms of overpressure in the Bavarian Foreland Molasse Basin: an integrated analysis of the Geretsried GEN-1 Deep Geothermal Well. Geotherm. Energy 8, 20. https://doi.org/10.1186/s40517-020-00175-8

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Drews, M.C., Shatyrbayeva, I., Bohnsack, D., Duschl, F., Obermeier, P., Loewer, M., Flechtner, F., Keim, M., 2022. The role of pore pressure and its prediction in deep geothermal energy drilling – examples from the North Alpine Foreland Basin, SE Germany. Petroleum Geoscience 28. https://doi.org/10.1144/petgeo2021-060

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Reinecker, J., Tingay, M., Müller, B., Heidbach, O., 2010. Present-day stress orientation in the Molasse Basin. Tectonophysics 482, 129–138. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.07.021

Reiter, K., O. Heidbach, J. Reinecker, B. Müller, and T. Röckl (2015), Spannungskarte Deutschland 2015, Erdöl Erdgas Kohle, 131(11), 437-442.

Seithel, R., Steiner, U., Müller, B., Hecht, C., Kohl, T., 2015. Local stress anomaly in the Bavarian Molasse Basin. Geotherm. Energy 3. https://doi.org/10.1186/s40517-014-0023-z

Ziegler, M. O., Heidbach, O., 2020. The 3D stress state from geomechanical–numerical modelling and its uncertainties: a case study in the Bavarian Molasse Basin. Geothermal Energy, 8(1). https://doi.org/10.1186/s40517-020-00162-z

 

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