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GeoSmaGriR – Geomechanische Integrität von Grubenwärmespeichern

Numerische Simulationen zur Vorhersage des geomechanischen Verhaltens des Untergrundes bei der Wärmespeicherung in Bergwerken

Zentraler Aspekt des Fundament-Projektes "GeoSmaGriR" ist die Einspeicherung saisonal-bedingter Überschuss-Wärme aus Fernwärmenetzen in Grubengebäude des ehemaligen Steinkohlebergbaus. Aus der saisonalen Zuführung von Wärme in und Entnahme von Wärme aus untertägigen Speichern resultiert eine zyklische thermische Belastung der Reservoirgesteine und -fluide.

Model1 model2

Hierzu ist eine geowissenschaftliche Charakterisierung und thermohydro-mechanische Modellierung der Grubenwärmespeicher erforderlich, um zuverlässige Vorhersagen der langfristigen Reservoirintegrität im Kontext von saisonaler Wärmespeicherung zu ermöglichen. Ziel des KMU-Projektes ist, auf Grundlage von vorliegenden geologischen Untersuchungen, Spannungsfeldmessungen und großräumigen thermo-hydraulischen Untergrundmodellen das geomechanische Verhalten des Untergrunds bei Wärmeeinspeicherung zu prognostizieren.

Die generischen Untergrundmodelle für das Ruhrkarbon werden in numerische Simulationen, basierend auf der Finiten und erweiterten Finiten Elemente Methode übertragen, um der geologischen Komplexität Rechnung zu tragen. Zum einen wird in groß-skaligen Modellen das zu erwartende Temperatur- und Porendruckfeld um den Injektionspunkt simuliert und zum anderen Veränderungen der Spannungen aufgrund der thermischen Ausdehnung des Gesteins und des veränderten Porendrucks abgeleitet. Daraus lassen sich wiederum Hebungen an der Erdoberfläche und potentiell geomechanisch-kritische Bereiche im "Alten Mann" (stillgelegter Stollen, der nicht fachgerecht aufgefüllt wurde) und der Deckschicht lokalisieren und das Potential für die Reaktivierung vorhandener oder die Ausbildung neuer Störungszonen ableiten. Die ersten numerischen Modelle wurden erfolgreich getestet. Die Interpretation der Ergebnisse voll gekoppelter Modelle wird für den Beginn des zweiten Halbjahres 2019 erwartet.

Beteiligte ruhrvalley Partner

Informationen zur Förderung und weitere Projektbeteiligte

Förderkennzeichen: 13FHOKO1IA