SUBI

Mit dem Projekt wird untersucht, ob unterirdische Gasspeicher (UGS) zusätzlich zu der saisonalen Nutzung auch zum Ausgleich kurzfristiger Schwankungen des Energiebedarfs genutzt werden können. Es ist Teil des vom BMBF geförderten größeren Forschungsprojekts SUBI, das auch bohrlochmaßstäbige Studien und die Analyse von Salzkavernen für UGS umfasst. Der Fokus der Arbeiten an der TU Darmstadt liegt auf thermisch- hydraulisch-mechanisch gekoppelten (THM) Mehrphasenmodellen poröser Reservoire, um die Auswirkungen hochfrequenter Injektions-Produktions-Zyklen auf die Reaktivierung von Störungen und die Integrität des Deckgesteins zu bewerten. Dies erlaubt unter anderem, den maximalen sicheren Injektionsdruck und damit die Speicherkapazität eines UGS festzulegen.

Neben generischen Studien konzentrieren sich die Arbeiten auf ein ehemaliges Erdgasfeld im Molassebecken östlich von München, für das eine hypothetische Umwandlung in einen UGS simuliert wird. Der Workflow kombiniert thermohydraulische (TH) Berechnungen, basierend auf der Software Eclipse, mit mechanischen (M) Simulationen unter Verwendung der Software Techlog und Visage. Die Geometrie des Reservoirs wurde mit Hilfe von seismischen Daten und Bohrungen erstellt. Das Untergrundmodell zeigt eine durch Störungen begrenzte Struktur mit einer Erstreckung von 4 km in N-S bzw. 8 km in W-E Richtung. Zur Kalibrierung der Eclipse-Simulation stehen Porendrücke zur Verfügung, die vor bzw. während der Gasförderung und der nachfolgenden Shut-in-phase gemessen wurden. Mechanische Eigenschaften (E-Modul, Poissonzahl, Biot-Koeffizient, Dichte), Porendrücke sowie eine erste Abschätzung der vertikalen und horizontalen Spannungen werden aus Bohrlochdaten mittels Techlog abgeleitet. Diese Informationen werden anschließend verwendet, um ein geomechanisches 3D-Modell in Visage (Petrel Reservoir Geomechanics) zu parametrisieren. Dieses Modell wird durch die wechselseitige Abhängigkeit von Porendruck, effektiven Spannungen, volumetrischem Strain, Porosität und Permeabilität an eine 3D Eclipse-Simulation gekoppelt. Diese Kombination aus Reservoir-Engineering und Reservoir-Geomechanik bietet wertvolle Einblicke in die sichere Nutzung von UGS, auch für Injektions-Produktions-Zyklen mit hoher Frequenz (Tage bis Wochen).