Transcript
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Bracke, R. und Bussmann, G. GZB – International Geothermal Centre
Aktuelle Zielstellungen und Aktivitäten des Internationalen Geothermiezentrums in Bochum Überbrückung der Skalen in der Angewandten Geothermie
Arnsberger Energiedialog Mittwoch, 21. Oktober 2015 , Bezirksregierung Arnsberg
[100 m] [1m] [1cm] [1µm]
[10 km]
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
GZB-Campus
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
MICROSCALE CHARACTERISATION
[100 m] [1m] [1cm] [1µm]
[10 km]
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
HECTOR High pressure high temperature Equipment for CT-scanning Of Rocks Kombination CT-Scanner + Fluid-Zirkulationszelle
Hochauflösende 3D-Scans von Gesteinsproben bei gleichzeitigem Beaufschlagen von Druck entsprechend Tiefen bis ca. 2 km
Hohe Temperaturen bis 150°C
Gleichzeitiges Durchströmen poröser Gesteine mit Fluiden verschiedener Zusammensetzungen Erkenntnisse über Ausfällungsreaktion und Veränderung des Porenraums
Ott et al.
Untersuchung der physikalisch-chemischen Interaktionen (Einfluss der hydrothermalen Alteration) der (Langzeit-)Stabiltät von Gesteinen (Mathias Nehler) CT-Scan eines Bentheimer Sandsteins
Binärer CT-Scan
Grauwerte segmentiert (3 Phasen)
Filtered CT-Scan
Raw CT-Scan
3D-Visualisierung der luftgefüllten Poren (grün)
Detailed analysis of the changing rock properties Permeability measurements with flow-through experiments and simultaneous CT-scanning Mathias Nehler
International Geothermal Centre
6
Marc S. Boxberg: Anwendung der Nodal Discontinous Galerkin Method (NDG) zur Simulation der Ausbreitung seismischer Wellen in porösen Medien
Solid
Connected Porosity
Laura Fischer: Bestimmung der Transmissivität und Speichereigenschaften von Gesteinen mithilfe erzwungenen Druck-Oszillationen in Laborexperimenten
Occluded Porosity
Infinitesimal model of a porous medium
Example of a lab experiment. The sample with an oriented crack is exposed to different pressures such as confining pressure, axial pressure and fluid pressure.
7
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
MESOSCALE CHARACTERISATION
[100 m] [1m] [1cm] [1µm]
[10 km]
Sven Beckhuis: Numerische FE-Simulation von Rissausbreitungen
Benoit Nigon: Wärmetransport in geklüfteten Medien als Funktion der Rauheit und der Öffnungsweite
Fig.2 : 3 fracture in 3D with aperture heterogeneous distribution . color scale : red : high value, blue : Low value)
Christoph Knuth : Characterisierung der Hydrochemie in petrothermalen Reservoirs mithilfe von Hoch-Druck und Hoch-Temperatur Säulenversuchen
Coupled phase-field/poroelastic-material model
9
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
THETIS Thermo-Triaxial in-situ Testing System
Festigkeit und Verformung von Gesteine unter in-situ Bedingungen (p /T)
•Core Samples:
•Confining Pressure: •Pore Pressure: •Axial Pressure : •Temperature:
cm - dm (max L=100 / D=40mm)
150 MPa 140 MPa 1 Gpa (1500 kN) 180°C
•Ultraschallmessungen •Messungen der Durchlässigkeit / Permeabilität
Ott et al.
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Geothermische Reservoir Charakterisierung Laboratory Characterization
Digital Rock Physics
Integrierte Labor- und numerische Methoden der Gesteinsphysik zur Characterisierung von Reservoirgesteinen
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
MACROSCALE CHARACTERISATION
[100 m] [1m] [1cm] [1µm]
[10 km]
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
in-situ Bohrloch und Geofluid Simulator (i.BGS) Hoch Temperatur / Hoch Druck Einheit für in-situ Bohrsimulation, Stimulation und Bohrwerkzeugprüfung Bohrkerne: Temperature: Confining P.: Fluid P.: • • •
L = 300 cm D = 35 cm 180°C 120 MPa 120 MPa
Testen von Pumpentechnik Interaktion von Geofluiden mit dem Bohrloch Bindeglied zwischen Laborversuchen und realer Situation im Untergrund
Axial Piston
Pressure cell Sample with jacket
Module A: hP/hT Pressure Cell Pore fluid inlet
Module B: Rotary Drill-Head Module C: GeoFluid Reactor
Adapter for attachement of drilling tools with drilling fluid inlet
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
MACROSCALE CHARACTERISATION
[100 m] [1m] [1cm] [1µm]
[10 km]
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Geostar Sternförmig 17 Erdsonden a 200 m mit Winkeln von 10-15° Bohrungen verlassen unterirdisch nicht HS-Gelände
Abstand zum Altbergbau
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Geostar Generelles Abdriften nach NW ( senkrecht zur geol. Hauptstreichrichtung) Soll-Abstandswerte von 8 m werden deutlich überschritten (Gesamtmittelwert bei 9,05 m)
10° Abweichung von der Lotrechten
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Infrastructure Vertical Drilling CT-Drilling Reservoirtechnology
Technology Development In-situ Laboratory (7000m2)
Test Field + 500m Borehole for R&D on:
Development of Microhole – 2“ (5 cm) Technology for Exploration Drilling
?
Drilling Technology Geophysics & Geology Instrumentation Rock Mechanics
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
BO.REX Bochum Research & Exploration Drilling Rig 40+20t pull capacity
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Geothermische Reservoirüberwachung und –charakterisierung über die Aufzeichnung, Verarbeitung und Interpretation seismischer Signale Time Lapse Seismic Signals
April vs. November Riahi et al. 2013, GJI
Advanced Localization of Microseismicity
I ( x ) : max ij ( x, t ) ij ( x, t ) t[ 0 ,T ]
i
j
Saenger, 2013, Patent
passive seismische 3 D-Daten liefern Informationen über die versch. Reservoireigenschaften
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
MACROSCALE CHARACTERISATION
[100 m] [1m] [1cm] [1µm]
[10 km]
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER Corporation Infrastructure Tooling CT-Drilling Conclusions R&D and Commercial Field „Future Energy“ (50 km2) real-case studies
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Anticlines Synclines
R&D and Commercial Field „Future Energy“ (50 km2) real-case studies
GZB-Seismic Observatory - Seismisches Langzeit-Monitoring - Seismische Messungen während Bohrungen - Sensibilisierung der Öffentlichkeit
Aufzeichnung Bohrgeräusch
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
CT-MUST Hydrothermale Zirkulation im Bereich der tektonischen Störungen bzw. Extensionstektonischen Falten-/ Bruchstrukturen 1. Vertikal re-entry 2. Horizontal CT-(Multilateral) Drilling (200-300m) 3. Hydraulic activation / circulation of fracture zones
Namur C Untere Sprockhöveler Schichten Bernhardt-Horizont (ca. 120m) konglomeratischer Sengsbänksgen Sandstein Bernhard-Sandstein (=Kaisberg Konglomerat) Grenzsandstein
INTERNATIONALES GEOTHERMIEZENTRUM INTERNATIONAL GEOTHERMAL CENTER
Total heating demand: 23.500 PJ / a @ 2.500 MW peakload Geothermal potential: 39.000 PJ / a
GZB
Wärmespeicherung in vorhandenen Grubengebäude gefördert durch
Förderinitiative Energiespeicher, Projektzeitraum: 2014 – 2017 In Kooperation mit RAG und delta h GmbH
Offene Wärmespeicher in Strecken/Abbaubereichen Erschließung über vorh. Schächte oder Richtbohrungen Potenzialabschätzung für das Ruhrgebiet
aufgefahrene Strecken im Flutungsbereich: > 1.000 km Streckenquerschnitt: ca. 20 m² Wasservolumen in den Strecken: ca. 20.000.000 m³ Speichertemperatur: 100 °C Nutzbares dT: ca. 40 K Nutzbare Energie: ca. 930 GWh/a Saisonale Leistung (0,5 a) : 210 MW 26
Geothermische Nutzung am Standort des ehem. Opel-Werks / Zeche Dannenbaum Bereitstellung von Wärmeenergie aus einem gefluteten Bergwerk Dublette mit Richtbohrungen in die ehem. Versorgungsstrecken Saisonale Einspeicherung von Wärme in das Grubengebäude Kopplung mit BHKW/Solarthermie Versorgung des Standortes und Einspeisung in das FW-Netz Bochum-Süd
Quelle E.ON
Thank you for your attention
28
