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- 4 Modellvorstellung des Gasaufstieges –
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4.4.2.1 Injektionsversuch von GOTH (1983) bei Sulzau am Neckar
Ziel dieses Versuches war es, an einer 95m tiefen Bohrung bei Sulzau/Neckar die
Fließgeschwindigkeit eines Gases beim Aufstieg durch eine bekannte Störung in
unmittelbarer Nähe der Bohrung zu messen. Gesteinsschichten weisen im Bereich von
Störungen aufgrund der dort stattgefundenen bruchtektonischen Beanspruchung in der
Regel eine höhere Durchlässigkeit auf. Anhand der Aufstiegsgeschwindigkeit des Gases
sollte auf die Höhe der Durchlässigkeit im Bereich der Störung geschlossen werden.
Die Bohrung befand sich mit den oberen 60 Metern im Unteren Muschelkalk, die restlichen
35 Meter durchteuften die Röttone und die Plattensandsteine des Oberen Bundsandsteines.
Der untere Muschelkalk besteht in der Region um Sulzau aus dünn- bis mittelplattigen
Kalksteinen und Mergeln (GEYER & GWINNER, 1991). Die Bohrung war bis unterhalb der
Röttone gasdicht verrohrt. In diese Bohrung wurden innerhalb von vier Stunden 450 m 3 CO 2
mit einem Druck von 12 bar eingepresst (GOTH,1983).
Beim Einpressen von Gas in ein poröses Medium mit einem Druck, der höher als der
hydrostatische ist, verdrängt das Gas an dieser Stelle das dort vorhandene Porenwasser.
Nach Beendigung des Einpressvorgangs dauert der Verdrängungsvorgang so lange an, bis
der hydrostatische Druck gleich dem Gasdruck ist. Anschließend wird die Bewegung des
Gases aufgrund des Dichte-Unterschiedes zwischen Wasser und Gas bestimmt (ETIOPE et
al., 2001). Bereits 7 Stunden nach Einpressbeginn konnte im Bereich der Störung in der
Bodenluft eine deutliche Zunahme der CO2-Konzentration in der Bodenluft registriert werden.
Als Ursache für das Phänomen wurde eine erhöhte Gas-Durchlässigkeit in der Störung
angenommen. Anschließend wurde eine Berechnung der Gasdurchlässigkeit der Störung
vorgenommen. Die dabei von GOTH (1983) angewendeten Formeln und getroffenen
Annahmen sind jedoch zum Teil nicht richtig gewesen. Zum einen wurde eine fehlerhafte
Formel von ENGELHARDT (1960) zur Berechnung des Permeabilitätskoeffizienten von
porösen Medien im Bezug auf durchströmende Gase verwendet. Zum anderen definierte
GOTH (1983) zwei Druckverhältnisse, die nach seiner Meinung zu genau definierbaren
Zeiträumen herrschten. Der erste Zeitraum, bei dem der Einpress-Druck von 12 bar
herrschte endet mit dem Ende der Gaseingabe in das Bohrloch, das direkt nach Beenden
des Einpressvorgangs verschlossen wurde.
Diese Annahme ist vom Ansatz her richtig. Allerdings nahm GOTH (1983) zur Berechnung
des zweiten Zeitraums einen statischen Druck und eine statische Gasausdehnung an. Diese
beiden Parameter veränderten sich aber nach Beendigung des Einpressens. Diese
Veränderung zu berechnen ist aufgrund der Unkenntnis der dortigen hydrologischen
Parameter nicht möglich. Das CO2 wurde unterhalb der Röttone eingepresst. Mit großer
Wahrscheinlichkeit stieg das Gas von dort an Wegsamkeiten mit der höchsten
Durchlässigkeit auf. Eine solche Wegsamkeit könnte die Bahn der beschriebenen Störung