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Das Thema zeigt die Lage und weitere Angaben von Erdgas- bzw. Geothermie-Bohrungen in Niedersachsen, in denen Frac-Maßnahmen durchgeführt wurden. Hydraulic Fracturing (Fracking) ist eine Technik, mit der Gesteine behandelt werden, um künstliche Fließwege zu erzeugen. Dabei werden in den Gesteinen durch Einpressen einer Frac-Flüssigkeit Risse erzeugt. Das Gestein wird aufgebrochen (engl.: to fracture = aufbrechen) und die bis zu mehrere hundert Meter langen, schmalen Risse werden mit Stützkörpern aus Spezialsanden verfüllt, damit sie sich nicht wieder schließen. Bei der Anwendung der Frac-Technik in der Erdgasförderung soll die Förderrate einer Erdgasbohrung erhöht werden.
Das Fracking-Verfahren zur Förderung fossiler Rohstoffe aus unkonventionellen Lagerstätten führt zu einer starken Dynamik im Rohstoffmarkt. Die für die Kunststoffindustrie bedeutende Grundchemikalie Propen kann aus Schiefergasen nicht in einer ausreichenden Menge hergestellt werden. Eine Erhöhung der Menge an Propen kann durch die wirtschaftsorientierte Anpassung des klassischen Fluid Catalytic Crackings (FCC) realisiert werden. Der Einsatz eines ZSM-5-haltigen Katalysatoradditivs führt zu einer Selektivitätsverbesserung und höheren Rohstoffeffizienz aber auch gleichzeitig zu einer Verschlechterung von Standzeit und Regenerierbarkeit der verwendeten Katalysatoren. Aus dieser Problemstellung ergibt sich der Bedarf an innovativen Katalysatoren oder Katalysatoradditiven über Synthese, Post-Synthese und Katalysatorformgebung. Das Ziel des Projektes ist die nachhaltige und anwendungsorientierte Entwicklung einer einfach und reproduzierbar durchführbaren Gesamtstrategie hin zu ZSM-5-haltigen Katalysatoradditiven und Zeolith Y - haltigen Crackkatalysatoren im internationalen Verbund. Dabei sollen neben herkömmlichen Einsatzstoffen besonders in Vietnam verfügbare Silizium- und Aluminium-haltige Rohstoffquellen sowie recycelte Komponenten (gebrauchte Katalysatoren) herangezogen werden. Die neuen Katalysatoren sind anschließend den Herausforderungen des FCC-Prozesses, des steigenden Propenbedarfs und des Ressourcenwechsels zu leichteren fossilen und biogenen Rohstoffen auch in der technischen Anwendung gewachsen. Das Projekt umfasst 4 Arbeitspakete (AP) zur Erreichung der abgesteckten Ziele: AP 1 Synthese von Aktivkomponenten AP 2 Formulierung technischer Katalysatoren AP 3 Postsynthetische Modifikationen AP 4 Analytik, katalytische Austestung und Bewertung Dabei bauen die Arbeitspakete logisch aufeinander auf, verlaufen jedoch chronologisch parallel über die gesamte Projektdauer. Die einzelnen Teilaufgaben umfassen dabei Forschungs-, Up-Scaling- und Anwendungsbereiche.
In dem Verbundprojekt SECURE sollen skalenübergreifende und vielseitig anwendbare Vorhersage- und Charakterisierungswerkzeuge für die nachhaltige Nutzung von Gasspeicher-, konventionellen und unkonventionellen Kohlenwasserstoff-Lagerstätten sowie geothermischen Reservoiren unter Produktion entwickelt werden. Zur Beschreibung der Entwicklung von Mikrorissen werden wahrscheinlichkeitsbasierte Ansätze konsequent implementiert, wodurch auch die Inversion nach Parametern ermöglicht wird, welche z.B. die Stabilität und Integrität der Reservoirsysteme beschreiben. In vielen Geothermiereservoiren tritt Seismizität auf, welche im Allgemeinen auf Änderungen des Porenfluiddrucks zurückgeführt wird. Die genauen physikalischen Vorgänge sind bisher jedoch nicht ausreichend verstanden. Insbesondere stellt sich die Frage, weshalb Seismizität auch in Geothermiereservoiren auftritt, in denen kein Hydrofracking durchgeführt wurde, also in Gebieten mit sehr geringer natürlicher Hintergundseismizität und ausreichend guter Durchlässigkeit. In diesem Projekt werden wir mithilfe 3D poro-elasto-plastischer Computersimulationen neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie Seismizität und Fluidbewegungen in einem geothermischen Reservoir zusammenhängen. Wir werden systematische Simulationen durchführen, um die Schlüsselparameter zu bestimmen, die das Auftreten von plastischen Bruchprozessen und Seismizität innerhalb eines geologisch komplexen Reservoirs beeinflussen. Die neu gewonnenen Erkenntnisse sollen mit realistischen Fallstudien überprüft werden. Daraus resultierend erhalten wir eine Reihe von möglichen Reservoir-Spannungszuständen, die in anderen Teilen des SECURE Projekts verwendet werden. Zudem werden wir unsere Simulationen zur Klärung der Frage verwenden, inwieweit ein Inversionsansatz in diesem Zusammenhang möglich ist und geophysikalische Beobachtungen direkt dazu verwendet werden können, um den Spannungszustand im Reservoir zu ermitteln.
DESTRESS is aimed at creating EGS (Enhanced geothermal systems) reservoirs with sufficient permeability, fracture orientation and spacing for economic use of underground heat. The concepts are based on experience in previous projects, on scientific progress and developments in other fields, mainly the oil & gas sector. Recently developed stimulation methods will be adapted to geothermal needs, applied to new geothermal sites and prepared for the market uptake. Understanding of risks in each area (whether technological, in business processes, for particular business cases, or otherwise), risk ownership, and possible risk mitigation will be the scope of specific work packages. The DESTRESS concept takes into account the common and specific issues of different sites, representative for large parts of Europe, and will provide a generally applicable workflow for productivity enhancement measures. The main focus will be on stimulation treatments with minimized environmental hazard ('soft stimulation'), to enhance the reservoir in several geological settings covering granites, sandstones, and other rock types. The business cases will be shown with cost and benefit estimations based on the proven changes of the system performance, and the environmental footprint of treatments and operation of the site will be controlled. In particular, the public debate related to 'fracking' will be addressed by applying specific concepts for the mitigation of damaging seismic effects while constructing a productive reservoir and operating a long-term sustainable system. Industrial participation is particularly pronounced in DESTRESS, including large energy suppliers as well as SMEs in the process of developing their sites. The composition of the consortium involving major knowledge institutes as well as key industry will guarantee the increase in technology performance of EGS as well as an accelerated time to market.
Within the project SURE (Novel Productivity Enhancement Concept for a Sustainable Utilization of a Geothermal Resource) the radial water jet drilling (RJD) technology will be investigated and tested as a method to increase inflow into insufficiently producing geothermal wells. Radial water jet drilling uses the power of a focused jet of fluids, applied to a rock through a coil inserted in an existing well. This technology is likely to provide much better control of the enhanced flow paths around a geothermal well and does not involve the amount of fluid as conventional hydraulic fracturing, reducing the risk of induced seismicity considerably. RJD shall be applied to access and connect high permeable zones within geothermal reservoirs to the main well with a higher degree of control compared to conventional stimulation technologies. A characterization of the parameters controlling the jet-ability of different rock formations, however, has not been performed for the equipment applied so far. SURE will investigate the technology for deep geothermal reservoir rocks at different geological settings such as deep sedimentary basins or magmatic regions at the micro-, meso- and macro-scale. Laboratory tests will include the determination of parameters such as elastic constants, permeability and cohesion of the rocks as well as jetting experiments into large samples in. Samples will be investigated in 3D with micro CT scanners and with standard microscopy approaches. In addition, advanced modelling will help understand the actual mechanism leading to the rock destruction at the tip of the water jet. Last but not least, experimental and modelling results will be validated by controlled experiments in a quarry (mesoscale) which allows precise monitoring of the process, and in two different geothermal wells. The consortium includes the only company in Europe offering the radial drilling service.
Das Thema zeigt die Lage und weitere Angaben von Erdgas- bzw. Geothermie-Bohrungen in Niedersachsen, in denen Frac-Maßnahmen durchgeführt wurden. Hydraulic Fracturing (Fracking) ist eine Technik, mit der Gesteine behandelt werden, um künstliche Fließwege zu erzeugen. Dabei werden in den Gesteinen durch Einpressen einer Frac-Flüssigkeit Risse erzeugt. Das Gestein wird aufgebrochen (engl.: to fracture = aufbrechen) und die bis zu mehrere hundert Meter langen, schmalen Risse werden mit Stützkörpern aus Spezialsanden verfüllt, damit sie sich nicht wieder schließen. Bei der Anwendung der Frac-Technik in der Erdgasförderung soll die Förderrate einer Erdgasbohrung erhöht werden.
Am 11. Februar 2017 traten gesetzliche Regelungen zum Fracking in Kraft. Sie sehen weitreichende Verbote und Einschränkungen für die Anwendung der Frackingtechnologie in Deutschland vor. Sogenanntes unkonventionelles Fracking wird generell verboten. Lediglich zu wissenschaftlichen Zwecken können die Bundesländer bundesweit maximal vier Erprobungsmaßnahmen zulassen, um bestehende Kenntnislücken zu schließen. Dafür sind strenge Bedingungen vorgesehen. Konventionelle Fracking-Vorhaben, die in Deutschland seit den 1960er Jahren in anderen Gesteinsarten vorgenommen werden, können zukünftig nur noch nach einer Umweltverträglichkeitsprüfung unter Beteiligung der Öffentlichkeit realisiert werden.
Die Auswirkungen von aufwärts gerichteten Grundwasserströmungen auf einen durchgängig bindigen Boden (z. B. Auflockerung und Veränderung der Bodenstruktur) sind bisher nicht bekannt. In Ermangelung von Ansätzen, die die bindigen Eigenschaften von Böden umfassend berücksichtigen, werden die Berechnungsverfahren, die für nichtbindige Böden entwickelt wurden, bodenunabhängig angewendet. Da bei diesen Ansätzen die Oberflächenkräfte (Kohäsion) zwischen den sehr feinen Bodenpartikeln bindiger Böden, die beim Versagen in Form eines hydraulischen Grundbruchs als haltende Kräfte wirken würden, nicht betrachtet werden, ergeben diese Nachweise geringere Sicherheiten, als dies bei Berücksichtigung dieser Kräfte der Fall wäre. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in der Modellierung und Untersuchung der Versagensmechanismen in bindigen Böden, die Wasserströmungen mit entsprechend hohen hydraulischen Gradienten ausgesetzt sind, um daraus einen wirklichkeitsnäheren Ansatz für einen rechnerischen Nachweis des Hydraulischen Grundbruchs abzuleiten. 2005 wurde von Prof. Witt (Uni Weimar) eine Studie zu hydraulisch bedingten Versagensformen in der Sohle von Baugruben vorgelegt. Hierin wurden die wichtigsten durch Wasser hervorgerufenen Transportmechanismen und Versagensformen aufgezeigt sowie eine Detailanalyse zu Nachweismethoden und Bemessungsregeln durchgeführt. Abschließend wurde eine vereinfachte Grenzzustandsfunktion abgeleitet. Im Jahre 2006 wurde ebenfalls von Prof. Witt eine Studie zu Spannungszuständen und Grenzbedingungen beim hydraulischen Grundbruch mit dem Ziel erarbeitet, die vereinfachte Grenzzustandsfunktion zu verbessern. Außerdem wurde überprüft, ob die zunächst nicht betrachteten Potenziale wie Festigkeit, Oberflächenspannung und initiale Deformation relevant sind sowie die Ansätze der Bruchmechanik (Hydraulic Fracture Mechanics, d. h. Bruchverhalten unter hydraulischen Überdrücken) übertragbar sind. Die numerischen Modellierungen wurden durch Modellversuche zur Visualisierung des Bruchvorganges beim hydraulischen Grundbruch ergänzt. Die bisherigen Analysen und experimentellen Untersuchungen zum Grenzzustand des hydraulischen Grundbruchs im bindigen Boden lassen erwarten, dass zumindest bei schwach kohäsiven Böden in erster Nährung eine Modellierung als Starrkörperversagen angemessen ist. Weiterhin lässt sich ableiten, dass mit zunehmender Kohäsion und Einspannung bei hohen Porenwasserdrücken die Grenzbedingung keine Scherverformung von Starrkörpern sondern initial ein Aufreißen der Bodenstruktur im Sinne eines hydraulic fracturing sein wird. Ist ein Riss erst mal entstanden, ist unter anhaltend hydraulischer Einwirkung eine progressive Fortpflanzung zu erwarten. Der Ort und die Richtung der Rissinitiation werden durch die Größe und Richtung der Hauptspannungen bestimmt, die neben den Gewichts- und Strömungskräften von den Auflagerkräften der umströmten Baugrubenwand mit beeinflusst werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 130 |
| Europa | 8 |
| Land | 12 |
| Weitere | 8 |
| Wissenschaft | 26 |
| Type | Count |
|---|---|
| Ereignis | 25 |
| Förderprogramm | 30 |
| Gesetzestext | 1 |
| Lehrmaterial | 1 |
| Text | 76 |
| unbekannt | 32 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 63 |
| offen | 84 |
| unbekannt | 18 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 134 |
| Englisch | 32 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 16 |
| Datei | 45 |
| Dokument | 62 |
| Keine | 62 |
| Webdienst | 2 |
| Webseite | 57 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 136 |
| Lebewesen und Lebensräume | 132 |
| Luft | 81 |
| Mensch und Umwelt | 165 |
| Wasser | 77 |
| Weitere | 148 |