HM Faults

Hydromechanische Modellierung von Störungszonen

Störungen beeinflussen das lokale tektonische Spannungsfeld und stellen je nach ihren hydraulischen Eigenschaften Wegsamkeiten oder Barrieren für den Fluidfluss dar. Für hydromechanische Reservoirmodelle ist die korrekte Darstellung von Störungen daher von besonderer Bedeutung.

Fakten zum Projekt

Promotionsprojekt: Dr. Torben Treffeisen +++ Laufzeit: 01.10.2017 bis 31.03.2021

Neueste Forschungsergebnisse

FaultUpscalePy – Ein Prototyp zum KI-basierten Upscaling von Eigenschaften von Störungszonen

(Video in Englisch)

Eine der zentralen Herausforderungen bei der Implementierung von Störungen in Reservoirmodellen ist, die Geometrie einer Störungszone mit ihrer komplexen Internstruktur aus Schädigungszone und Störungskern bzw. ihrer heterogenen Gesteinseigenschaften angemessen im Finite Element Modell abzubilden. Dabei ist insbesondere auch der Skalenunterschied zwischen den Details der Störungszone und den typischen Elementgrößen solcher Reservoirmodelle von einigen Zehner bis Hunderter Metern zu berücksichtigen.

Modellaufbau für Vergleich verschiedener Ansätze zur Implementierung von Störungen in geomechanischen Reservoirmodellen.
Modellaufbau für Vergleich verschiedener Ansätze zur Implementierung von Störungen in geomechanischen Reservoirmodellen.

Toolentwicklung

FaultGeomPy – Ein Prototype zum schnellen und einfachen Generieren von detailierten Störungszonen Geometrien

(Video in Englisch)
Verteilung des Porendrucks, der effektiven Spannung (S1,eff) und der plastischen Verformung entlang der Störungszone für verschiedene Störungsgeometrien.
Verteilung des Porendrucks, der effektiven Spannung (S1,eff) und der plastischen Verformung entlang der Störungszone für verschiedene Störungsgeometrien.

Das Dissertationsprojekt vergleicht zum einen verschiedene Möglichkeiten zur Implementierung von Störungen in Finite Element Modellen von geologischen Reservoiren. Am Beispiel einer generischen Störungszone werden in Parameterstudien der Einfluss von Netzgeometrie sowie von Elementgröße und Elementtyp auf die Modellergebnisse untersucht. Darüber hinaus werden Konzepte zur Aufskalierung der hydromechanischen Eigenschaften bearbeitet. Von den Projektergebnissen werden u.a. praktische Empfehlungen zur Implementierung von Störungen und der Wahl der hydromechanischen Materialeigenschaften der Störungszone erwartet. Solch eine realistischere Beschreibung von Störungen in den numerischen Modellen erlaubt robustere Prognosen u.a. hinsichtlich Spannungsperturbationen, Reaktivierungspotential bei Porendruckänderungen und Fluidfluss.

Publizierte Ergebnisse

Elastische- und Reibungseigenschaften von Störungszonen in Reservoirmaßstäbigen Hydromechanischen Modellen

(Video in Englisch)
  • Treffeisen, T., Henk, A., 2021: AI-Based Comparison and Upscaling of Detailed to Homogenized Fault Zone Representations in Reservoir-Scale Hydro-Mechanical Simulations, In Proceedings of the 55th U.S. Rock Mechanics – Geomechanics Symposium, 18.-25. June 2021. Houston, Texas, USA.
  • Treffeisen, T. & Henk, A. 2020. Faults as Volumetric Weak Zones in Reservoir-Scale Hydro-Mechanical Finite Element Models – A Comparison Based on Grid Geometry, Mesh Resolution and Fault Dip. Energies 13, (10), 1-28.
  • Treffeisen, T. & Henk, A. 2020. Elastic and Frictional Properties of Fault Zones in Reservoir-Scale Hydro-Mechanical Models-A Sensitivity Study. Energies 13, (18), 1-27.
  • Treffeisen, T., Henk, A., 2020. Representation of faults in reservoir-scale geomechanical finite element models – A comparison of different modelling approaches, Journal of Structural Geology, 131, pp. 1-12.
  • Treffeisen, T., Henk, A., 2020. Comparison of Different Numerical Approaches and Grid Geometries to Represent Faults in Geomechanical Finite Element Reservoir Models, AAPG –ACE 2020, Houston, Texas, USA. (Poster Presentation).
  • Treffeisen, T., 2019. Representation of Faults as Homogenized Continuum in Reservoir-Scale Hydro-Geomechanical Finite Element Models – A Comparison Based on Fault Geometry and Heterogeneity Oral Presentation, SPE – Student Technical Conference, Aachen, Germany.
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