ReSalt - Reaktive Reservoirsysteme

Lösung und Fällung von Salzen und die Auswirkungen auf die hydraulischen und mechanischen Gebirgseigenschaften.

Ziel des ReSalt Teilprojektes ist die Entwicklung von Aufskalierungskonzepten für hydromechanische Kennwerte von geklüfteten Gesteinen auf Basis von Discrete Fracture Network (DFN)-Modellen sowie ingenieurgeologischen Gebirgsklassifikationen.

Bohrkern

Fakten zum Projekt

Promotionsprojekt: Dr. Dominik Gottron +++ Laufzeit: 01.11.2018 – 28.02.2022 +++ Projektfinanzierung: Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz Projektträger Jülich

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Im Zuge der tiefen geothermischen Energiegewinnung kann es durch Reinjektion der Reservoirfluide sowohl zur Ausfällung als auch zur Lösung von Mineralen im vorliegenden Kluftnetzwerk kommen. Dadurch verändern sich die hydraulischen und mechanischen Gebirgseigenschaften. Im Rahmen des vom BMWi geförderten Verbundprojektes ReSalt konzentrieren sich die Arbeiten des Fachgebietes Ingenieurgeologie auf die Charakterisierung von Reservoiranalogen hinsichtlich der Geometrie des Kluftnetzwerkes, auf die Bestimmung der felsmechanischen Eigenschaften der Gesteine und Klüfte, sowie auf das Upscaling vom Labor- auf den Reservoirmaßstab. Die geologische Aufnahme und Beprobung von zwei Steinbrüchen, welche als Aufschlussanaloge dienen, erfolgt dabei mittels Terrestrischem Laserscanner (siehe Abbildung rechts) und Bohrkernen. Die felsmechanischen Kennwerte der Gesteine und Trennflächen werden mit Uniaxial- und Triaxialversuchen, sowie direkten Scherversuchen im Labor bestimmt.

Vermessung des Sandstein-Reservoiranalogs Flechtingen mittels Terrestrischem Laserscanner (TLS).
Vermessung des Sandstein-Reservoiranalogs Flechtingen mittels Terrestrischem Laserscanner (TLS).
Exemplarisches DFN-Modell des Steinbruchs Flechtingen
Exemplarisches DFN-Modell des Steinbruchs Flechtingen

Die Aufskalierung auf die Reservoirskala basiert zum einen auf üblichen Gebirgsklassifikationen (RMR, GSI, Q-System) für die mechanischen Eigenschaften. Einen alternativen Ansatz verfolgen Upscaling-Konzepte auf Basis der Discrete Fracture Network (DFN) Methode (siehe Abbildung links) welche eine Aufskalierung der hydraulischen und mechanischen Parameter erlaubt. Hierbei wird aus einem deterministisch-stochastischen Kluftmodell ein räumlich variables und anisotropes Gebirgs-E-Modul bzw. eine Gebirgspermeabilität berechnet. Zudem sollen diese DFN Modelle mit synthetic rock mass (SRM) Modellen verknüpft werden.

  • Gottron, D., & Henk, A. (2021). Upscaling of fractured rock mass properties–An example comparing Discrete Fracture Network (DFN) modeling and empirical relations based on engineering rock mass classifications. Engineering Geology, 106382. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2021.106382.
  • Gottron, D., Henk, A., 2021. Hydromechanical rock mass characterization using discrete fracture network models – a case study based on terrestrial laser scanning and rock mechanical testing. EUROCK 2021, September 2021, Turin, Italy.