Seismik. und andere geophysikalische Methoden der Vorerkundung in der Geothermie

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1 und andere geophysikalische Methoden der Vorerkundung in der Geothermie Hartwig von Hartmann

2 Übersicht Einleitung: Geothermie Fluidsysteme, Wärme Vorerkundung Gravimetrie, Magnetik, Geoelektrik, Magnetotellurik : Oberrheingraben, Molassebecken, Norddeutsches Becken Zusammenfassung/Ausblick/Danksagung

3 Einleitung Wärme In Deutschland beträgt der mittlere Temperaturgradient ca. 30 C / km T [ C] ΔT/Δz = 20 K/km ΔT/Δz = 30 K/km 8752 ΔT/Δz = 40 K/km ΔT/Δz = 80 K/km mean value z [m] 777 An den Plattengrenzen ist der Wärmestrom stark erhöht. Die Temperaturzunahme mit der Tiefe resultiert aus der Restwärme der Erde und dem Zerfall radioaktiver Elemente in der Kruste Agemar, 2011

4 Einleitung Fluidsysteme Joooo Huebi Wasserkreislauf in Gebieten mit Magmenaufstieg Grundwasserkreislauf in Sedimentbecken In der Kruste gibt es natürliche Wasserkreisläufe, die Wärme transportieren und als Vorbild für die Nutzung geothermaler Energie dienen.

5 Ziele Die Notwendigkeit der Vorerkundung ergibt sich aus der Heterogenität des Untergrundes und der Kosten einer Bohrung. Erstellung des Bohrprofils. Erkundung lokaler Strukturen, Fazies und Diagenese. Abschätzung von Wegsamkeiten und der Ausdehnung von Reservoiren. Dürnhaar

6 Gravimetrie Messung der Schwere. Nach Bearbeitung: Darstellung von Anomalien. Kartierungen. Tiefe und Ausdehnung nicht direkt ablesbar. Notwendigkeit der Inversion. P. Skiba, 2011 N 5 km mgal

7 Magnetik Magnetik: Ausschnitt aus Befliegung durch Prakla-Seismos Messung des Magnetfeldes. Nach Bearbeitung: Darstellung von Anomalien. Kartierungen. Tiefe und Ausdehnung nicht direkt ablesbar. Notwendigkeit der Inversion. P. Skiba, 2011 N 5 km nt

8 Magnetik Magnetik: Modellierung einer Salzstockstruktur +10 nt -10 Magnetfeld gemessen Inversion: 1. Zuordnung der Magnetisierung einzelner Schichten und Körper 4 km magnetischer Horizont 2. Berechnung des resultierenden Magnetfeldes 40 km Salz P. Skiba, 2011

9 500 m Schaumann, et.al 2011 Geoelektrik Geoelektrische Messung Leinetalgraben Der elektr. Widerstand ist abhängig von Mineralbestand und Wasserführung Spezifischer Widerstand [Ωm] 1 km Geologisches Profil Information werden zwischen Bohrungen und Aufschlüssen interpoliert

10 Magnetotellurik Erkundung am geothermischen Standort Groß-Schönebeck Anpassung der Inversion durch die Niederohmige Bereiche im Bereich der abdeckenden Salzschichten S

11 Seismische Erkundung Süddeutsches Molassebecken Top of the Upper Jurassic carbonate platform 0,5 km W1 Strukturen Malm Fazies 8 km

12 Süddeutsches Molassebecken Karstentwicklung innerhalb der Oberjurassischen Karbonatplattform 600 m 5 km

13 Oberrheingraben S2 Extension + Scherung Hoher Temperaturgradient S1 Darstellung des komplexen Strukturmodells durch eine 3D- 5 km

14 Norddeutsches Becken 3s 3,85s Grabenstrukturen im oberen Paläozoikum I 5 II 2,5 km II I von Hartmann, 2004 TWT 13 km

15 Norddeutsches Becken 3D Salztektonik Bruchtektonik Distanz (m) Beilecke, 2010 Hervorheben von Störungen durch Kohärenzverfahren im Bereich des Muschelkalks 1,5 km Muschelkalk Buntsandstein Zechstein Zweiweglaufzeit (ms)

16 Zusammenfassung/ Ausblick In Deutschland konzentriert sich die Erkundung auf die Struktur, Lithologie, Fazies und diagenetischen Veränderungen geothermaler Reservoire. Seismische 3D Messungen erlauben die Interpretation des oft sehr komplexen Untergrundes und geben Einblick in die geologischen Vorgänge. Nichtseismische Verfahren ermöglichen die Erfassung weiterer petrophysikalischer Parameter. Verfahren zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit befinden sich für tiefe Erkundungen in der Entwicklung.

17 Danksagung Die seismischen Daten wurden freundlicherweise von der ExxonMobil Production Deutschland GmbH und der Exorka GmbH zur Verfügung gestellt.