Teilprojekt I: Untersuchungen zur Stabilität und Langzeiteffektivität von Inhibitoren unter experimentellen Bedingungen im Laborautoklaven
Das Ausfallen von Mineralen (Scaling) aus geförderten Fluiden in geothermischen Anlagen ist bereits ein bekanntes Problem aus der Erdöl- und Erdgasindustrie. Um diesen Ablagerungen an Anlagenequipment (z.B. Rohrleitungen, Pumpen, Wärmetauscher) bzw. in Injektionsbohrungen entgegenzuwirken, können sogenannte Inhibitoren eingesetzt werden. Diese reagieren mit den Komponenten in der Lösung, die für die mineralische Ausfällung verantwortlich sind und verhindern diese so.
Die Zielstellung in diesem vom Deutschen Geoforschungszentrum Potsdam am Internationales Geothermiezentrum durchgeführten Teilprojekt ist zum einen die Bestimmung der Stabilität und Effektivität sowie die Charakterisierung des Abbauverhaltens der im Verbundprojekt entwickelten Scale-Inhibitoren in natürlichen geothermischen Fluidproben als auch in synthetischen Lösungen.
Die experimentellen Arbeiten zur Wirksamkeit der Inhibitoren in natürlichen geothermischen Fluiden werden in Abhängigkeit von Druck und Temperatur in speziell entwickelten Laborautoklaven durchgeführt. Für die Untersuchungen zum Abbauverhalten der Inhibitoren wird der Einfluss verschiedenster Parameter (z.B. pH Wert, Salinität) in synthetischen Lösungen ebenfalls in Laborautoklaven untersucht. Die Reaktoren ermöglichen dabei ein kontinuierliches Monitoring von chemischen Prozessen innerhalb der Reaktoren anhand von in situ Messungen der elektrischen Leitfähigkeit, des Redoxpotentials sowie der Schallgeschwindigkeit. Weiterhin können die molekularen Bindungen der Inhibitoren und der daran gebundenen Substanzen (in situ) unter Hochdruck und Hochtemperatur mit dem Fourier Transform Infrarot (FTIR) Spektrometer untersucht werden.
Die Charakterisierung der gebildeten Festphasen (Scales) wie der Mineralinhalt, die Gesamtelementbestimmung sowie der molekularen Bindungen, erfolgt mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), und FTIR-Spektrometrie. Zur Beschreibung der Kristallmorphologie und –größe der Scales werden die Rasterelektronenmikroskopie (REM) und die Durchlichtmikroskopie eingesetzt.