PDF 12.347kB - TOBIAS-lib - Universität Tübingen
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- 4 Modellvorstellung des Gasaufstieges –<br />
33<br />
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4.4.2.1 Injektionsversuch von GOTH (1983) bei Sulzau am Neckar<br />
Ziel dieses Versuches war es, an einer 95m tiefen Bohrung bei Sulzau/Neckar die<br />
Fließgeschwindigkeit eines Gases beim Aufstieg durch eine bekannte Störung in<br />
unmittelbarer Nähe der Bohrung zu messen. Gesteinsschichten weisen im Bereich von<br />
Störungen aufgrund der dort stattgefundenen bruchtektonischen Beanspruchung in der<br />
Regel eine höhere Durchlässigkeit auf. Anhand der Aufstiegsgeschwindigkeit des Gases<br />
sollte auf die Höhe der Durchlässigkeit im Bereich der Störung geschlossen werden.<br />
Die Bohrung befand sich mit den oberen 60 Metern im Unteren Muschelkalk, die restlichen<br />
35 Meter durchteuften die Röttone und die Plattensandsteine des Oberen Bundsandsteines.<br />
Der untere Muschelkalk besteht in der Region um Sulzau aus dünn- bis mittelplattigen<br />
Kalksteinen und Mergeln (GEYER & GWINNER, 1991). Die Bohrung war bis unterhalb der<br />
Röttone gasdicht verrohrt. In diese Bohrung wurden innerhalb von vier Stunden 450 m 3 CO 2<br />
mit einem Druck von 12 bar eingepresst (GOTH,1983).<br />
Beim Einpressen von Gas in ein poröses Medium mit einem Druck, der höher als der<br />
hydrostatische ist, verdrängt das Gas an dieser Stelle das dort vorhandene Porenwasser.<br />
Nach Beendigung des Einpressvorgangs dauert der Verdrängungsvorgang so lange an, bis<br />
der hydrostatische Druck gleich dem Gasdruck ist. Anschließend wird die Bewegung des<br />
Gases aufgrund des Dichte-Unterschiedes zwischen Wasser und Gas bestimmt (ETIOPE et<br />
al., 2001). Bereits 7 Stunden nach Einpressbeginn konnte im Bereich der Störung in der<br />
Bodenluft eine deutliche Zunahme der CO2-Konzentration in der Bodenluft registriert werden.<br />
Als Ursache für das Phänomen wurde eine erhöhte Gas-Durchlässigkeit in der Störung<br />
angenommen. Anschließend wurde eine Berechnung der Gasdurchlässigkeit der Störung<br />
vorgenommen. Die dabei von GOTH (1983) angewendeten Formeln und getroffenen<br />
Annahmen sind jedoch zum Teil nicht richtig gewesen. Zum einen wurde eine fehlerhafte<br />
Formel von ENGELHARDT (1960) zur Berechnung des Permeabilitätskoeffizienten von<br />
porösen Medien im Bezug auf durchströmende Gase verwendet. Zum anderen definierte<br />
GOTH (1983) zwei Druckverhältnisse, die nach seiner Meinung zu genau definierbaren<br />
Zeiträumen herrschten. Der erste Zeitraum, bei dem der Einpress-Druck von 12 bar<br />
herrschte endet mit dem Ende der Gaseingabe in das Bohrloch, das direkt nach Beenden<br />
des Einpressvorgangs verschlossen wurde.<br />
Diese Annahme ist vom Ansatz her richtig. Allerdings nahm GOTH (1983) zur Berechnung<br />
des zweiten Zeitraums einen statischen Druck und eine statische Gasausdehnung an. Diese<br />
beiden Parameter veränderten sich aber nach Beendigung des Einpressens. Diese<br />
Veränderung zu berechnen ist aufgrund der Unkenntnis der dortigen hydrologischen<br />
Parameter nicht möglich. Das CO2 wurde unterhalb der Röttone eingepresst. Mit großer<br />
Wahrscheinlichkeit stieg das Gas von dort an Wegsamkeiten mit der höchsten<br />
Durchlässigkeit auf. Eine solche Wegsamkeit könnte die Bahn der beschriebenen Störung