Reaktivitäts- und Stabilitätsklassifizierung von organischen Molekülen in geothermischen Reservoiren und deren Nutzung als Tracer (SMART TRACER, BMU)

Dieses Projekt ist Teil des Gesamtprojektes „Tracerversuche zur Charakterisierung von sedimentären Geothermalreservoiren (Smart Tracers)“ im Projektverbund GeneSys II, zusammen mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und dem GGA-Institut. Es wird gefördert durch das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit.

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Gegenstand des Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Anwendung von Tracermethoden zur Charakterisierung von Geothermalreservoiren. Die für den Wärmetransfer bedeutsame Wasser–Gesteinskontaktfläche soll dabei quantifiziert werden. Durch den Einsatz neuer Tracer (die ggf. auch als Temperatursensoren dienen) sowie neuartiger Markierungsmethoden werden Aussagen zur komplexen Reservoirstruktur (Mobilfluidvolumina, Verweilzeitenverteilungen, Speicher-Durchfluß–Charakteristika, Kontaktflächen Fluid–Gesteinsmatrix) sowie zur Temperaturverteilung im Reservoir ermöglicht. In einem speziellen Laborversuchsstand sollen Standardtracer sowie weitere Substanzen auf ihre Eignung für den Geothermalfeldeinsatz und ihre Aussagefähigkeit untersucht werden. Der Einsatz unter Geländebedingungen erfolgt in den Versuchsbohrungen Horstberg (Z1) und/oder Groß Schönebeck (GS3, GS4). Modellrechnungen dienen der Quantifizierung der Stoff- und Wärmetransportprozesse und erlauben eine Prognose des Langzeitverhaltens des Reservoirs. Entwicklungsarbeiten an existierenden Programmmodulen sind ein wichtiger Bestandteil des Vorhabens. Es ist zu erwarten, dass die neuen Verfahren bei erfolgreichem Projektabschluss auf großes Interesse bei Fachbehörden und Firmen, die sich mit der Planung und Ausführung von Anlagen zur Erdwärmenutzung beschäftigen, stoßen werden, da der Einsatz zu einer optimalen Dimensionierung der geothermischen Anlagen und damit zur Kostenersparnis führt.

Schwerpunkte sind die:


  • Bestimmung der Reaktivitäts- und Stabilitätseigenschaften ausgewählter organischer Verbindungen unter Reservoirbedingungen (hohe Temperaturen und Salinitäten)
  • Untersuchung der Wechselwirkung zwischen chemischen Markierungsmitteln und Porenraumoberflächen durch Batch- und Säulenversuche unter nachgebildeten Reservoirbedingungen
  • Identifizierung kinetischer Reaktionsparameter
  • Erstellung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zur Klassifizierung von Reaktivität und Stabilität organischer Verbindungen in geothermalen Systemen
  • Analytische Verfahrensentwicklung für die Bestimmung von Sulfonsäuren in salinaren Systemen