Thermo-hydro-mechanische Simulation des Verhaltens eines petrothermalen Reservoirs in tiefen Oberjurakarbonaten des Süddeutschen Molassebeckens – ZoKrateS-Projekt

Im Rahmen des BMWi-Verbundprojektes ZoKrateS (Zonierte Reservoirbehandlung an natürlichen Kluftzonen in tiefliegenden Karbonaten zur Entwicklung eines petrothermalen Standortes in Deutschland) entwickelte das LIAG eine effiziente Methode, welche die gekoppelten Reservoirprozesse von Strömung, Wärmetransport und thermoporelastischen Spannungen numerisch simuliert, die von unterschiedlichen Betriebsweisen einer geothermischen Dublette in einem natürlich geklüfteten Reservoir hervorgerufen werden. Basierend auf den gemessenen skalenübergreifenden und multidisziplinären Daten wurde ein 3D-Reservoirmodell der Oberjura-Karbonate im Bayerischen Molassebecken am Standort Geretsried entwickelt. Mittels 3D-numerischen Simulationen wurde das räumlich-zeitliche thermoporoelastische Verhalten des Reservoirs bei geplanter Kaltwasser-Injektion und Thermalwasser-Produktion einer geothermischen Dublette mit einer Laufzeit von 50 Jahren untersucht. Eine Reihe an numerischen Experimenten wurden hinsichtlich Reaktivierungspotential sowie Dilatations-Tendenz der Gartenberg-Verwerfungszone unter verschiedenen Erschließungsstrategien durchgeführt. Bei einer Injektionsrate von 20 l/s, die für den Betrieb der geothermischen Dublette noch als wirtschaftlich erachtet wird und einer Injektionstemperatur von 60 °C wird eine maximale thermische Spannung von 49.4 MPa nahe der Injektionsbohrung induziert. Hinsichtlich Reservoir-Performance und Reaktivierungspotential ergeben die Simulationen ein vernachlässigbares Risiko für das Betreiben einer geothermischen Dublette am Standort Geretsried.

Verhältnis des Reaktivierungspotentials der Gartenberg-Störungszone nach Erreichen stationärer Verhältnisse relativ zum Ausgangszustand Quelle: BGR

Bohrplatz am Breitenbach bei Geretsried, Standort der Forschungsbohrung GEN-1ST-A1, Sommer 2021 Quelle: BGR

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