Charakterisierung und Vorhersagbarkeit wichtiger Reservoirparameter für die Geothermie im Molassebecken

Charakterisierung und Vorhersagbarkeit wichtiger Reservoirparameter für die Geothermie im Molassebecken

Johanna Bauer1, Michael Krumbholz2, Daniela Pfrang3

1Leibniz Institut für Angewandte Geophysik (LIAG); 2Bundesanstallt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR); 3Technische Universität München, Lehrstuhl für Hydrogeologie (TUM)

Geothermische Reservoire müssen hohe Anforderungen, unter anderem an Temperatur und Permeabilität, erfüllen. Das Molassebecken in Deutschland ist ein Gebiet mit solch hohem und bereits genutztem hydrogeothermischen Potenzial. Der wichtigste Zielhorizont im Molassebecken ist der oberjurassische Malmaquifer, der aufgrund von starken lokalen Verkarstungen von einer hohen Permeabilität profitiert. Die meisten erfolgreichen Geothermieprojekte des Malmaquifers befinden sich in der Nähe von München. Dort nutzt der lokale Energieversorger SWM Services GmbH diese günstigen Gegebenheiten und plant auf Basis der Geothermie bis 2040 den Aufbau eines CO2-neutralen Fernwärmenetzes.

Der Malmaquifer weist allerdings stark variable Sedimentablagerungen auf, die zusätzlich durch heterogene diagenetische Merkmale, unregelmäßige Bruchsysteme und Verkarstungen charakterisiert sind. Entsprechend sind auch die für die Qualität geothermischer Reservoire wichtigen Eigenschaften sehr variabel. Dies führt zu Schwierigkeiten bei der Vorhersage und Extrapolation dieser Parameter. Das heißt, Abschätzungen von z. B. möglichen Fließraten sind mit großen Unsicherheiten behaftet. Dadurch entsteht die Notwendigkeit, die Vorhersagbarkeit wichtiger Parameter auf lokaler Ebene zu untersuchen, um die allgemeine Explorationsstrategie zu verbessern.

Das geothermische Projekt „Schäftlarnstraße“ der SWM Service GmbH in der Münchner Innenstadt bietet uns mit sechs auf kleinem Raum abgeteuften Bohrungen und einer umfassenden geophysikalischen Messkampagne die einzigartige Möglichkeit, wichtige Reservoirparameter wie das Kluftsystem und Verkarstung auf lokaler Ebene auf ihre Vorhersagbarkeit hin zu untersuchen. Zusätzlich zu diesen Parametern liegt in unserer Studie der Fokus auf Gesteinseigenschaften wie Porosität, Dichte und Matrixpermeabilität. Wir vergleichen diese Größen in Abhängigkeit von faziellen und lithologischen Parametern und analysieren deren Einfluss auf das Temperatur- und Strömungsfeld des Reservoirs.

Erste Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Kluftintensitäten, aber auch die Orientierung der Klüfte, sowohl zwischen den Bohrungen als auch innerhalb einzelner Bohrungen sehr stark variieren. Auch der Dolomitisierungsgrad, die fazielle Ausbildung und Verkarstungen der Malmkarbonate sind stark heterogen. Ebenso liegen die Hauptzuflusszonen der einzelnen Bohrungen, nach der jetzigen Datenlage, in unterschiedlichen stratigraphischen Horizonten.

Im weiteren Verlauf werden nach vollständiger Kartierung der Reservoirparameter die Kluft-, Karst- und Faziesdaten mit den Ergebnissen der Flowmeter- und Temperaturmessungen verglichen und genutzt, um Zuflusszonen zu charakterisieren und Parameterzusammenhänge für höffige Bohrungen zu identifizieren.

Die Arbeiten werden im Rahmen des Forschungsvorhabens REgine „Ganzheitlich optimierte und nachhaltige Reservoirerschließung für tiefengeothermische Anlagen im bayerischen Molassebecken durch geophysikalisch-geologisch basiertes Reservoir Engineering“ durchgeführt und durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie finanziert (FKZ: 0324332B).

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