Stimulationen. tiefen Geothermie

Transkript

1 Stimulationen in der tiefen Geothermie T. Tischner Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover (BGR)

2 Bohrplatzgestaltung Grundlagen: Gesetze u. Verordnungen: BBergG, BVOT, WEG-Leitfaden (Gestaltung des Bohrplatzes)

3 Verrohrung u. Zementation: Norddeutsches Becken

4 Verrohrung u. Zementation: Anforderungen Grundlage: Tiefbohrverordnung (BVOT) der Länder (z.b. 19 NI) Mindestanforderungen an: Standrohr Ankerrohrtour Zementation und Absetzen weiterer Rohrtouren Überprüfung der Zementation Best practice guide und Standardisierung empfohlen!

5 Reservoir Stimulation - Hauptmethoden Chemische Stimulation (Matrix treatment) Hydraulische Gesteinsbehandlung (Hydr. Bohrlochbehandlung) Wirkungsbereich Meterbereich Hundert Meter

6 Chemische Stimulation Einsatz in Karbonat- und Sandsteinen (für Öl/Gas, Trinkwasser, Geothermie) Säure Typischer Ablauf: (für Geothermie im Molassebecken) Preflush (Wasserinjektion) Main flush (HCl + Inhibitor) Open hole Target zone Target zone After flush (Wasser) Einwirkzeit ( 1 d) Rückförderung mit Air lift / Entsorgung durch Klärwerk

7 Chemische Stimulation im Süddeutschen Molassebecken Geothermieanlagen Courtesy: S. Schumacher (LIAG) Fernwärme Strom Sehr gute Erfahrungen Keine Vorkommnisse oder Unfälle bekannt Säuerung des Malmkarst (Tiefe: m) Einsatz von HCl (7,5% - 20%), m³ Standardoperation (ca. 30 Geothermiebohrungen)

8 Chemische Stimulation im Süddeutschen Molassebecken Vorbereitung auf Säureinjektion (courtesy: Fa. Fangmann)

9 Hydraulische Gesteinsbehandlungen (Risserzeugung, Stimulation von Rissen/Klüften) im permeablen Sedimentgestein (Sandstein, Karbonat) Gas, Öl, Geothermie Sediment-Muttergestein (Tonschiefer, Kohleflöze, ) Schiefergas,.. kristallinen oder dichten Gestein (Granit, dichte Sandsteine) Geothermie Stützmittelfrac (seit 1940 er Jahre millionenfach) Slickwater frac (Boom seit 2000 er Jahre) Wasserfrac (seit 1980 er Jahre Einzelfälle) 300m m m 3 Typ. Volumen keine Anzahl Zusatzstoffe

10 Stützmittelfrac versus Wasserfrac Injektion von Gel, Stützmittel + Zusatzstoffe Öffnung von Zugrissen + künstliche Abstützung Injektion von Wasser ohne Zusatzstoffe Ausnutzung natürlicher Selbststützungseffekte (v.a. Scherung) Injektion Shut in S H Stützmittel (Keramik,Sand, ) S h S h S H

11 Hydraulische Gesteinsbehandlungen seit 1990: Standorte Horstberg Groß Schönebeck Bad Langensalza Wasserfracs (6 Standorte) Stützmittelfracs (4 Standorte) Soultz-sous- Forêts Landau Insheim Bad Urach Bad Aibling Bad Endorf Basel

12 Stützmittelfracs (Geothermie, seit 1990) Standort Anzahl Tiefe (m) Volumen Gel (m 3 ) Nutzung (ggf. angestrebt) Bad Aibling Thermalbad Bad Endorf Thermalbad Bad Langensalza Groß Schönebeck Thermalbad F&E Volumenangabe bezieht sich auf die jeweils größte Fracoperation am Standort

13 Wasserfracs (Geothermie, seit 1990) Standort Anzahl Tiefe (m) Volumen (m 3 ) Nutzung (ggf. angestrebt) Bad Urach Fernwärme Groß Schönebeck * F&E Hannover Nahwärme Horstberg F&E Insheim Strom Landau Strom/Fernwärme Basel (Schweiz) Soultz (Frankreich) Strom ca ; ; (in m Tiefe) Volumenangabe bezieht sich auf die jeweils größte Fracoperation am Standort *Slickwater frac F&E /Strom

14 Vertikale Rissausbreitung 0 Trinkwasserführende Schichten Tiefe (m) Vertikale Risshöhe bei den größten Wasserfracs Groß Schöneb. (13.000) Horstberg (20.000) Soultz (34.000) Basel (11.600)

15 Hydraulische Gesteinsbehandlungen: Tiefe Geothermie Alle Operationen wurden technisch sicher durchgeführt. Keine Havarien oder Unfälle bekannt!

16 Ausblick: Petrothermale Geothermie Heißwasseraquifere lokal stark begrenzt (ORG, Molassebecken, Gebiete im NDB) flächenhafte Geothermie abhängig von gering permeablen Gestein Petrothermale Geothermie / Hydraulische Gesteinsbehandlungen (v.a. Wasserfracs) unverzichtbar! Kristallingebiete tiefer als 3000m und T min = 100 C Quelle: TAB-Studie (2002)

17 Wasserfrac in Hannover 2011 Vielen Dank! Filterstation (Vol.: m 3 ; Rate l/s; Kopfdruck: bar)