Grundwasser und Georeservoire, inter-well und single-well: Was ist tracermethodisch jeweils anders?

Julia Ghergut1, Horst Behrens, Martin Sauter
1 Univ. Göttingen, Angewandte Geologie

P 5.1 in Deep geothermal reservoirs - synergies and conflicts

 

Bei künstlichen Fluidmarkierungen im Grundwasser steht typischerweise die Ermittlung von Fluidverweilzeiten (bzw. transportwirksamen Porositäten) im Mittelpunkt, um darauf basierend z. B. Schutzzonen zu dimensionieren; oder aber der Ausschluss ('negativer Nachweis') einer Transportverbindung zwischen dem fluiden Schutzgut und potentiellen Schadstoffquellen. Bei inter-well Markierungen in tiefen Georeservoiren geht es hingegen um den Nachweis der (i. d. R. erwünschten) Transportverbindung etwa zwischen geothermischen Produktions- und Reinjektionsbohrungen; die Aussage über Fließzeiten kommt jedoch 'zu spät' (Abb./links), um darauf basierend etwa eine geothermische Anlage (neu) zu dimensionieren. Eine Erkundungs- und planerische Funktion können inter-well Tracertests bei tiefen Georeservoiren damit kaum erfüllen. Dafür wird dort single-well Markierungen erheblich mehr Bedeutung beigemessen (Abb./rechts), als bei Grundwasseranwendungen; zumal mit der Erschließung eines neuen Georeservoirs zunächst meistens nur eine Bohrung zur Verfügung steht. Die mit der single-well Tracermethodik geknüpften Erwartungen sind allerdings nur erfüllbar mit Markierungsmitteln (Tracerstoffen oder -stoffpaaren), deren quantitative Nachweis Qualitätsstandards unterliegt und deren physikochemische Verhalten in einer Detailliertheit (reservoirmilieuabhängig) und Genauigkeit zu ermitteln ist, die man von inter-well Grundwassermarkierungen nicht gewohnt ist. Während bei letzteren eine 10%e Fehlerbreite im gemessenen Tracersignal eine ungefähr gleich große Unsicherheit der ermittelten Verweilzeit (bzw Porosität) bedeutet, sind 10% Abweichung bei single-well Testsignalen mit Änderungen der Zielparameter (Porosität, Dispersion, Kluftapertur, -dichte) typischerweise um Faktoren 3-100 verbunden. Konservative Tracer sind in single-well push-pull Tests in tiefen Formationen (ohne nennenswerten Drift durch natürliche Strömung) wenig aussagekräftig für nicht-kluftgeprägte, bedingt nützlich für natürlich-geklüftete Reservoire, und sehr empfehlenswert im Zusammenhang mit Stimulationsmaßnahmen sowie für die echte (nicht bohrloch-, sondern reservoirbasierte) Zuflussprofilbestimmung in Multirisssystemen. Die Sensitivität von single-well Tracertestsignalen gegenüber einigen der hydrogeologischen Zielparameter lässt sich durch Einsatz dual-reaktiv-partitionierender Tracer etwas verbessern. Für inter-well Anwendungen besteht wiederum ein dringender Bedarf an einer größeren Anzahl gesichert-konservativer Tracer, u. A. für die Markierung verschiedener, gleichzeitig stattfindender (ggf teilweise konkurrierender) geothermischer Fluidzirkulationen im Großraum München. Die tracermethodischen Entwicklungen werden u. A. im Rahmen des Projekts TRENDS (Tracertechniken zur Evaluierung der Nachhaltigkeit einer expansiven Nutzung geothermischer Ressourcen im süddeutschen Malm-Molassebecken) vom BMWi (FKZ 0325515) gefördert.

Zielparameter von inter-well und single-well Tracertests in tiefen Georeservoiren.
Zielparameter von inter-well und single-well Tracertests in tiefen Georeservoiren.



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