1Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ, Potsdam; 2Universität Potsdam, Institut für Geowissenschaften, Potsdam; 3Landesamt für Umwelt, Naturschutz und Geologie Mecklenburg-Vorpommern (LUNG)
Barytablagerungen im Rahmen der Zirkulation salinarer Fluide, stellen ein Problem für den langfristigen Betrieb geothermischer Anlagen dar. Wenn mit Baryt übersättigte Fluide re-injiziert werden, können Ablagerungen im Reservoir akkumulieren, was zu einer irreversiblen Reduktion der Injektivität führt. Methoden, um dies zu verhindern, sind mit zusätzlichen Kosten verbunden, und müssen daher im Vorfeld qualifiziert beurteilt werden. Es wird ein Gleichgewichtsmodell zur Berechnung der gesamten, erwarteten Barytmenge unter Verwendung der Software PHREEQC vorgestellt. Um die zeitliche Entwicklung des hieraus folgenden Injektivitätsverlustes zu bestimmen, wird die Verteilung der Ablagerungen entlang des Fließpfades mit der Kinetik des Barywachstums unter Berücksichtigung von radial divergierendem Darcy-Fluss untersucht. Der stationäre Fall ist durch eine analytische Lösung validiert, um die daraus folgende Permeabilitäts- bzw. Injektivitätsabnahme über die Zeit zu berechnen. Die hydraulischen Reservoireigenschaften sowie die Fluidchemie sind so gewählt, dass Regionen des Norddeutschen Beckens (NGB) und des Oberrheingrabens (ORG) repräsentieren sind. Hydrothermale Fluide aus ähnlicher Tiefe sind im ORG im Allgemeinen heißer, während sie im NGB salzhaltiger sind. Aufgrund der Löslichkeit von Baryt, abhängig von Temperatur, Druck und Solezusammensetzung, ist die erwartete Gesamtablagerungsmenge für das ORG (18 g m-3) höher als für das NGB (11 g m-3). Der stärkste prognostizierte Rückgang der Injektivität nach 10 Jahren ist jedoch beim NGB (-64%) stärker ausgeprägt als beim ORG (-27%). Dies lässt sich durch die jeweiligen Fällungsraten erklären, die ebenfalls von Temperatur und Salzgehalt abhängen. Darüber hinaus begünstigt eine schnellere Fällungskinetik eine Zementierung näher an der Injektionsbohrung, weshalb die effektive Permeabilität umso stärker beeinträchtigt wird. Die Änderung der Injektionstemperatur um ±10 °C sowie die Änderung der Durchflussrate hat keinen signifikanten Einfluss auf den Injektivitätsverlust. Die reaktive Oberfläche (~Barytgehalt) im Gestein hingegen wirkt sich stark auf die Ergebnisse aus. Die vorgestellten Modelle zeigen, dass obwohl im ORG ein höheres Fällungspotential vorliegt, der Injektivitätsverlust im NDB gravierender ist.
