CO2SEALS: Integrität von Deckgesteinsformationen für die CO2-Speicherung
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CO2SEALS: Integrität von Deckgesteinsformationen für die CO2-Speicherung
01.08.2008 bis 31.07.2011
Prof. Dr. R. Littke
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (RWTH) Aachen, Lehrstuhl für Geologie, Geochemie und Lagerstätten des Erdöls und der Kohle
Lochnerstrasse 4-20
52056 Aachen
Sonderprogramm GEOTECHNOLOGIEN
Die Nutzung des Untergrundes zur Kohlendioxid-Speicherung für globale Klimaschutzziele
Ein entscheidendes Kriterium für eine sichere Untergrundspeicherung von Kohlendioxid ist die Dichtheit der Deckgesteine (Caprock), welche die Speicherformationen überlagern. Ziel des Verbundvorhabens ist es, die Abdichtungseigenschaften geologischer Barrieren zu untersuchen, wenn sie freiem und gelöstem Kohlendioxid ausgesetzt sind. Es ist geplant, die petrophysikalischen, mineralogischen, geochemischen und strukturellen Eigenschaften verschiedener potentieller Deckgesteine anhand von Laborexperimenten zu bestimmen und die Ergebnisse mit Hilfe von numerischen Simulationen auf den Reservoirmaßstab zu übertragen. An dem Verbund sind die RWTH Aachen und die Universität Karlsruhe beteiligt. Während der Schwerpunkt der RWTH Aachen auf mineralogischen und geochemischen Analysen sowie der numerischen Simulation von Transport- und Reaktionsprozessen liegt, konzentriert sich die Universität Karlsruhe auf die Alteration und die geomechanischen Eigenschaften von Störungs- und Schwächezonen.
Das Vorhaben der RWTH Aachen gliedert sich in zwei Teilprojekte, die sich mit experimentellen Arbeiten bzw. mit numerischen Simulationen befassen. Im Rahmen des ersten Teilprojekts sind verschiedene Laborexperimente geplant, welche die mineralogischen, petrophysikalischen und hydraulischen Änderungen im System "Kohlendioxid-Sole-Gestein" erfassen werden. Mit Hilfe von Fluidfluss- und Sorptionsexperimenten sollen die Transportprozesse analysiert werden, die beim Kontakt zwischen Gestein und Kohlendioxid auftreten. Weiterhin sind Untersuchungen zur Interaktion zwischen überkritischem Kohlendioxid und Tonen geplant, um die Reaktivität der Tonminerale zu bestimmen. Großskalige, triaxiale Durchströmungsexperimente sollen Informationen über den Einfluss der Kohlendioxid-Migration entlang von Störungen und Klüften liefern. Die Arbeiten im zweiten Teilprojekt konzentrieren sich auf die Durchführung numerischer Modellierungen, die auf Grundlage der Ergebnisse des ersten Teilprojekts von der Bohrkernskala bis hin zur Reservoirskala reichen.
Die Universität Karlsruhe befasst sich mit den Zusammenhängen zwischen Kohlendioxid-induzierter Alteration potentieller Deckgesteine und deren geomechanischem Verhalten. Neben der Untersuchung der mineralogischen und geochemischen sowie texturellen Veränderungen der Gesteinseigenschaften durch Kohlendioxid-Einwirkung, stehen vor allem die Störungszonen im Mittelpunkt des Vorhabens. Störungszonen sind potentielle Schwachstellen in den Deckgesteinen, die durch die Kohlendioxid-Speicherung reaktiviert bzw. neu gebildet werden können und mögliche Wegsamkeiten für die Kohlendioxid-Migration darstellen. Das Arbeitsprogramm umfasst umfangreiche Untersuchungen zur Reaktivität von Deckgesteinen unter dem Einfluss Kohlendioxid-reicher Formationswässer, zu Alterationsprozessen in Schwächezonen sowie zur Änderung der geomechanischen Eigenschaften von Störungszonen in Abhängigkeit vom Alterationsgrad. Es ist geplant, im Rahmen von Laborexperimenten künstliche Scherzonen in ausgewählten Tongesteinen zu erzeugen und diese über festgelegte Zeiträume mit Kohlendioxid -reicher Atmosphäre bzw. Sole in Kontakt zu bringen. Aus den experimentell gewonnenen Daten soll ein numerisches Modell zur Alteration von Tonsteinen unter Einwirkung von Kohlendioxid entwickelt werden. Mit Hilfe dieses Mehrphasenmodells sind Voraussagen zur Stabilität und Dichtheit von potentiellen Deckgesteinen unter einem langfristigen Einfluss von Kohlendioxid möglich.