DGMK 825

Numerische Modellierung der geologischen Kontrollfaktoren für produktions-induzierte Seismizität in norddeutschen Gasfeldern.

Was kontrolliert das Auftreten oder Fehlen von produktions-induzierter Seismizität bei Erdgasfeldern im norddeutschen Becken? Dieser Frage geht das DGMK Projekt 825 durch einen Vergleich von Beobachtungsdaten und numerischen Modellierungen nach.

Änderung der Scherspannung im Verlauf der Produktion in Pa.
Bild: Fachgebiet Ingenieurgeologie

Fakten zum Projekt

Projektbearbeiter: Dr. Tobias Hergert +++ Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.08.2021 +++ Projektfinanzierung: DGMK e.V., Hamburg

Click here for the official website of the DGMK 825 project

Epizentren der historischen (lila Kreise) und instrumentell aufgezeichneten Erdbeben bis zum Jahr 2014 in Norddeutschland. Rote Kreise markieren Epizentren von Beben tektonischen Ursprungs, gelbe Kreise Epizentren von mutmaßlich produktionsinduzierten Erdbeben in Nähe der Erdgasfelder (blaue Flächen). (Quelle: Bischoff et al. 2014).

In einigen norddeutschen Erdgasfeldern sind während der Produktionsphase im Reservoir oder in dessen Umfeld kleine Erdbeben aufgetreten, während in anderen Erdgasfeldern keinerlei Seismizität beobachtet worden ist. In bisherigen Studien (z.B. APIS 1) sind anhand numerischer Simulationen einige Faktoren identifiziert worden, die allgemein das Auftreten kritischer Spannungszustände an Störungen innerhalb des Reservoirs bzw. an dessen Rand begünstigen und sich somit in Erdbebenaktivität äußern könnten. Das DGMK Projekt 825 widmet sich der Frage, ob für einzelne Erdgasfelder tatsächlich ein Zusammenhang besteht zwischen dem Auftreten von Seismizität und den eine Reaktivierung von Störungen begünstigenden geomechanischen Faktoren. Es werden dabei verschiedene Typen von Reservoiren im Norddeutschen Becken, die sich insbesondere durch ihre Untergrundgeometrie und das stratigraphische Alter unterscheiden, betrachtet.

Ausschnitt aus einem in finite Elemente diskretisierten Modell, repräsentativ für ein Rotliegend Reservoir in einer Hochposition auf einer Grabenschulter.

Anhand von generischen Finite Elemente Modellen wird geprüft, wie sich die Entwicklung der Spannung an Störungen im Verlauf der Produktion in den einzelnen Reservoirtypen unterscheidet und ob sich daraus eine Korrelation mit der beobachteten Seismizität feststellen lässt. Die Modellgeometrien orientieren sich dabei an den typischen Gegebenheiten für Rotliegend- und Zechstein-Lagerstätten im Norddeutschen Becken. Die Modellierungsergebnisse dienen zur Quantifizierung einer Bewertungsmatrix, in der für 25 Erdgasfelder mögliche Kontrollfaktoren für produktionsinduzierte Seismizität zusammengestellt werden.

Status Quo & Ausblick

Eine Bewertungsmatrix für das Fehlen bzw. Auftreten von produktions-induzierter Seismizität in Norddeutschland wurde für 25 Lagerstätten erstellt. Aktuell werden Produktionsszenarien für zwei Typgeometrien von Rotliegend-Lagerstätten simuliert.

Im besten Fall können dadurch die Vorgänge besser verstanden werden, die zu kritischen Spannungszuständen führen und Maßnahmen getroffen werden, die einer effizienten und vor allem sicheren Förderung dienlich sind.