Die wissenschaftlichen Arbeiten im Bereich Gesteinsphysik sind experimentell ausgerichtet und untersuchen Zusammenhänge zwischen den physikalischen Eigenschaften von Gesteinen und deren innerem Aufbau. Die Fragestellungen, die bei unseren Forschungsarbeiten im Mittelpunkt stehen, resultieren aus der Nutzung der Geothermie als erneuerbarer Energiequelle, der Untergrundspeicherung von Kohlenstoffdioxid sowie der Erschließung von natürlichen Methanhydratvorkommen. Über die Charakterisierung des Ist-Zustandes hinaus rücken zunehmend Untersuchungen in den Vordergrund, die das Verständnis von dynamischen Prozessen und damit Veränderungen im Untergrund betreffen. Alle Experimente laufen unter kontrollierten Druck- und Temperaturbedingungen ab, die den möglichen in situ Bedingungen während der Reservoirnutzung entsprechen. Unsere Messmethoden entwickeln wir kontinuierlich weiter, um Experimente unter immer extremeren, z. B. superkritischen Bedingungen, durchführen zu können. Als wichtiges Bindeglied zwischen Erkundung und Erschließung tragen die Ergebnisse zu einer nachhaltigen Nutzung geothermischer Reservoire bei.

Gesteins- und Reservoircharakterisierung

Die Messung der physikalischen Eigenschaften von Gesteinen unter simulierten in situ Bedingungen im Labor ist entscheidend für eine umfassende Charakterisierung natürlicher geologischer Reser-voire. Routinemäßig betreiben wir experimentelle Apparaturen und Aufbauten zur Untersuchung der seismischen, elektrischen und hydraulischen Eigenschaften wassergesättigter Gesteinskerne bei einem kontrollierten Umschließungsdruck bis 300 MPa, Porendrücken bis 100 MPa und maximalen Betriebstemperaturen von 250 °C.

Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen

Produktion bzw. Injektion von Fluiden aus bzw. in den Untergrund führen zur Störung des thermodynamischen und chemischen Zustands des Reservoirs. Als Reaktion auf diese Störungen werden Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen induziert, die die Gesteinseigenschaften verändern können. Zur Prognose des Langzeitverhaltens von Reservoiren während bzw. nach der Nutzung führen wir experimentelle Untersuchungen unter simulierten Reservoirbedingungen im Labor durch.

Methodenentwicklung

Zur Erfüllung von Anforderungen, die neue Aufgabenstellungen mit sich bringen, werden vorhandene Methoden weiterentwickelt und neue Messaufbauten geschaffen. So entstehen viele unikale Apparaturen, mit denen die interessierenden Gesteinseigenschaften unter den simulierten Bedingungen der Erdkruste gemessen werden können. Eine große Herausforderung ist z. B. die Erweiterung des Temperaturbereichs auf sehr heiße geothermale Quellen mit Temperaturen von 400 °C und mehr.

Kontakt

Wissenschaftler
Dr. Erik Spangenberg
Geothermische Energiesysteme
Telegrafenberg
Gebäude A 69 , Raum 104
14473 Potsdam
+49 331 288-1276
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